Download Elektrotehnika i Osnove Elektronike PDF

TitleElektrotehnika i Osnove Elektronike
File Size5.3 MB
Total Pages155
Table of Contents
                            Na osnovu vremenskih dijagrama na Sl.7.14.b može se nacrtati fazorski dijagram (c) , sa koga se vidi da fazor struje  pomeren jeunapred od fazora napona  za ugao .
Struja je ,količina  elektriciteta kondenzatora  , gde je  kapacitet kondenzatora . Sa dijagrama vidimo da je vreme punjenja odnosno pražnjenja kondenzatora jednako  četvrtini  periode  ili .
Na osnovu izraza za naboj  . Punjenje kondenzatora se vrši za vreme četvrtine periode    uzmimo da je struja punjenja srednja vrednost naizmenične struje u kolu, pa je u trenutku završetka punjenja:
(7.37)
Iz ove jednačine  je  . Iz ovog izraza dobijemo ze efektivnu vrednost struje:
Gde je    kapacitivniotpor kondenzatora, koji je indirektnosrazmeran kružnoj učestanosti    odnosno  frekvenciji .
7.6.3. Serijskо RLC kоло
Rezonancija
Ukupni napon
(7.38)
	(15.6)
                        
Document Text Contents
Page 1

1


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.


1.UVOD

1.1. RAZVOJ I ZNAČAJ ELEKTROTEHNIKE
Kroz istoriju čovek je koristio različite izvore energije: snagu životinja, energiju vode, vjetar,
u 19. veku pronađena je parna mašina,na prelazu iz 19. u 20. vek počinje se koristiti električna
energija.
Prednosti zbog kojih je električna energija najprikladnija za primenu su:
 Električna energija može se u aparatima, koje nazivamo prijemnici ili potrošači,

iskoristiti za obavljanje najrazličitijeg rada.
 Električna energijadobiva se relativno lako iz električnih izvora, koji predstavljaju

sisteme u kojima se druge vrste energija prtevaraju u električnu. Npr. pretvaranje
mehaničke energije turbina u električnim generatorima pretvar u električnu energiju.
U baterijama I akumulatorima koristi se hemijska energija za dobivanje električne
energije. Zatim proizvodnja energije u termoelektranama, nuklearnim elektranama i
solarnim elektranama.

 Relativno jednostavan prenos električne energije.
Prva saznanja o električnim i magnetnim pojavama potiču iz antičkog doba.
Još je pre dva i po rnilenijuma velikim grckim filozofima bilo poznato da se obe pojave
ispoljavaju delovanjem rnehaničkih sila, odbojnih ili privlačnih. Ali, tek u XVIII veku fizičari
čine prve ozbiljnije pokušaje da objasne ove pojave.
Engleski naučnik V. Džilbert je, u svojoj knjizi ,,O magnetu" 1600. godine, opisao sve do tada
poznate električne i magnetne pojave i prvi upotrebio reč ,,električni". Američki naučnik B.
Frenklin 1752.godine otkriva električnu prirodu munje i groma i pronalazi gromobran.
Francuski naučnik S. Kulon 1785.godine utvrđuje zakon elektrostatičke interakcije.
Vezu izmedu električnih i magnetnih pojava otkriva 1819.godine danski fizičar H. Ersted
(skretanje rnagnetne igle u blizini provodnika sa strujorn). Već 1820.godine francuski fizičar
A. Amper otk:riva slozene kvantitativne odnose električnih i magnetnih pojava, predvidevši
da je magnetno polje stalnih magneta posledica kretanja naelektrisanih čestica.
Osnovu modernih shvatanja elektrotehnike postavlja veliki engleski fizičar M. Faradej.On
otkriva zakon elektromagnetne indukcije (1831), uvodi pojam fizičkog elektromagnetnog
polja, otkriva zakone elektrolize, dijamagnetizam i paramagnetizam.
Engleski fizičar Dz. Maksvel 1864.godine, na osnovu Faradejevih shvatanja, razrađuje opštu
teoriju elektromagnetskih pojava, uvodeći pojam elektromagnetnih talasa i objašnjavajući
njime i samu prirodu svetlosti. Maksvelova teorija je potvrđena 1887.godine kada nemački
fizičar H. Herc, eksperimentišući saoscilatornim kolima, otkriva elektromagnetne talase.

Tokom XIX veka, nizom značajnih pronalazaka, postavljeni su temelji elektroenergetici i
telekomunikacijama. Ove oblasti elektrotehnike će u XX veku zajedno sa elektronikom biti
motorna snaga daljeg tehničkog progresa i bez njih bi život savremenog čoveka teško bio
zamisliv. U elektroenergetici to su: generator jednosmerne struje - dinamo (1866, Simens),
elektromotor jednosmerne struje (1873, Pačinoti), sijalica (1879, Edison), asinhroni motor
(1887, Tesla).
U telekomunikacijamatosu: telegraf (1837, Morse), telefon (1876, Bel), principi emitovanja
radio-signala (1897-1898, Tesla). Među najznačajnijirn na oba polja istraživanja su i
pronalasci našeg velikog pronalazača Nikole Tesle (1856-1943 ), a na polju telekomunikacija
i pronalasci Mihajla Pupina ( 1854-1935).
O samoj suštini elektriciteta više se saznalo tek po otkriću strukture atoma na osnovu radova
engleskog fizičara E. Radeforda 1911. i danskog fizicara N. Bora 1913. godine.

Doba elektronike nastupa početkom XX veka.Engleski naučnik Džo Fleming 1904.godine
pronalazi elektronsku cev diodu, upotrebivši je za prijem radio-talasa.
Američki naučnik L. de Forest, dodavanjem upravljačke elektrode, dobija 1907.Godine
triodu.Ovaj pronalazak omogućuje brz razvoj radio-tehnike, radio-telefonije i radio-

Page 2

2


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.


telegrafije (1915-1920. godine), televizije (1939. godine) i radara (1935. godine), kao i drugih
grana informacione elektrotehnike.
Pravu revoluciju u elektronici izaziva otkriće tranzistora 1948.godine, što je omogućilo
prelaz na minijaturizaciju i tehniku izrade integrisanih kola. Time je otvoren put
spektakularnim ostvarenjima u oblasti kosmičkih istraživanja, kao što je lansiranje
telekomunikacionih satelita (,Telstar", 1962.godine), kao i u oblasti računarske tehnike
(primena mikroprocesora).

Značaj elektrotehnike u savremenom svetu je ogroman.Ovladavanje atomskorn energijom,
upoznavanje svemira i kosmička putovanja predstavljaju dostignuća koja označavaju značajne
datume u istoriji čovečanstva.Međutirn, sva ova ostvarenja ne bi bila moguća bez
mnogobrojnih mernih, računarskih i upravljačkih elektronskih uređaja. Pošto je čovečanstvu
već dala radio, radar i televiziju, a telegrafiji i telefoniji pružila nove mogućnosti, elektronika
je prodrla u sve oblasti ljudske delatnosti, fizičke i intelektualne- počev od upravljanja
mašinama-alatkama, preko rešavanja najsloženijih matematičkih, logičkih i jezičkih
problema, do registrovanja moždanih talasa.
Istovrerneno, električna energija neprekidno povećava relativno učešće u primarnoj energiji,
jer se jedina može preneti na ogromne udaljenosti i tamo upotrebiti. Ona će i dalje pokretati
rnašine u fabrikama, električne lokomotive, tramvaje i trolejbuse, osvetljavati trgove, ulice,
stanove i radne prostorije i koristiti na razne načine u električnim aparatima i uređajima u
svakom domaćinstvu.

Pomenimo, na kraju, da se u elektrotehnici afirmisao MKSA (metar, kilogram, sekunda,
amper) sistem kao deo internacionalnog sistema jedinica (označava se sa SI).

PITANJA
1. Šta je elektrotehnika i koje osnovne oblasti obuhvata?
2. Od kada datiraju prva saznanja o električnim pojavama?
3. Kako se zovu dva naša najveća pronalazača na polju elektrotehnike?
4. Kakav značaj ima elektrotehnika danas?
5. Koja je električna jedinica osnovna jedinica internacionalnog sistema?
6.Od kojih elemenata je sastavljena materijal, njihov značenje imeđusobna veza?
7. Borov model atoma, raspored elektrona po orbitama, energetske zone kod materijala.
8.Podela materijala prema energetske zonama.

2. ELEKTROSTATIKA
Elektrostatika je deo nauke o elektricetu koja proučava nelektrisana tijela u mirovanju,
njihova uzajamna delovanja i fizičke procese u okolnom prostoru.

2.1. NAELEKTRISANJE. KULONOV ZAKON.
Svojstvo ćilibara i vunene tkanine da, nakon uzajarnnog trenja privlače lake deliće materije,
bilo je poznato još u antičkom dobu.Tek su brojna otkrića u XVII i XVIII veku omogućila
brz razvoj nauke o elektricitetu.Ogledi su pokazali da se uzajamnodejstvo naelektrisanih tela
uvek ispoljava pojavom mehaničkih sila, koje mogu biti privlačne i odbojne.Ovo se tumači
postojanjem dve vrste elektriciteta, pozitivnogi negativnog.Električki neutralna tela sadže
obe vrste naelektrisanja u jednakim količinama, pa se njihova dejstva poništavaju.
Isto kao ćilibar, vunena tkanina,kao i drugi materijali, koji se nazivaju izolatori ilidielektrici,
mogu se naelektrisati trenjem i dodirom. Ovde je bitan dodir, a trenjemse samo ostvaruje bolji
kontakt i veće naelektrisanje. Dodirom sa naelektrisanim telimamogu se, osirn dielektrika,
naelektrisati i drugi materijali koji se nazivaju provodnicii poluprovodnici.
Tela se mogu naelektrisati i bez neposrednog dodira, putem elektrostatičkeindukcije.

Page 77

77


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.




Sl. 7.6. Indukovana ems kod jednopolne mašine, 1=p .

Na Sl. 7.6. prikazana je indukovana ems kod jednopolne mašine (sa jednim parom
polova),tj. 1=p . za istu mehaničku ugaonu brzinu ω učestanost f je tada veća, pa je
električna ugaona brzina, tj kružna učestanost:

wp ⋅=ω

Električna ugaona brzina definiše se na isti način kao i mehanička
t
α

ω = , koja se meri u

radijanima po sekundi 





s
rad

ω .

Kružna učestanost u toku jedne oscilacije je: f
Tt

π
πα

ω 2
2

=== , pri čemu jeučestanost

[ ]Hzpnnpwpf
60602

2
22

=



=


==
π

π
ππ

ω
. (7.31)

Iz ove relacije vidimoda frekvencija naizmenične struje zavisi od broja pari polova ( p ) i od
brzine obrtanja ( n ) navojka u magnetnom polju.
U trenutku 0=t sinusoida počinje iz koordinatnog početka, jer je fazor u faznoj osi ( 0=α ).
EMS ima izraz tEe m ωsin= i ima nultu vrednost 0=e u trenutku 0=t . Ako je fazor mE
u nekom ternutku 0=t pomeren od fazne ose za ugao Ψ , tad je ems Ψ= sin0 mEe . Uopšte
za naizmenične promene ems je oblika:

)sin( Ψ+= tEe m ω ili )sin( Ψ−= tEe m ω . (7.32)
Pri čemu ugao Ψ+tω predstavlja položaj fazora prema faznoj osi u trenutku t i zove se fazni
ugao, faznoi stav ili faza, a ugao Ψ se zove početna faza.
Mogu postojati tri naizmenične veličine iste prirode amplitude i učestanosti, ali raznih faza,
kao kod trofaznih generatora i motora gde se u tri različita navoja i dodvodna
provodnikanalaze naponi istih amplituda i frekvencija, ali različitih faza.

Page 78

78


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.





Sl.7.7. Indukovana ems kod dvopolne mašine, 2=p .






























Sl. 7.8 . Indukovana ems kod jednopolne mašine,
kada je početna faza: a) 0 , b) Ψ , c) Ψ−



Npr. nekaimamo dva napona ili struje u dve faze trenutnih vrednosti:

Page 154

154


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.


Sl. 15.15. Digitalni senzori pomaka-obtraja i sl.

Neprozirni segment daje izlaz “0”, a prozirni izlaz “1”,pri čemu broj segmenata i razlučivanje
zavisi od broja digita u binarnom broju. Koriste se za merenje pomeraja od reda veličine mm
do nekoliko m sa granicama pogrešaka reda veličine10–5.
Za merenje zakreta koriste se otporni, induktivni i kapacitivni davači


Otporni senzori zakreta
To je pasivni senzor zakreta–otporni element kružnog oblika, s klizačem koji se također
kreće kružno i to za uglove veće od 360° . Helikoidalni klizni otpornik u potencio-
metarskom spoju koristi se tipično do 360° i 10 okretaja klizača




Sl.16.16. Otporni senzor.


Kapacitivni senzori zakreta
Kapacitivni senzori zakreta izvedeni su za merenje kružnog
kretanja pomičnog dela nekog sistema. Izvedbe su obično sa
polukružnim elektrodama pločastih kondenzatora, diferencijski.
Omogućuju merenja uglova α do 360° sa granicama pogrešaka
manjim od 0,1 %.





Merenje nivoa tečnosti



Postoje i kapacitivni senzori(davači) za merenje nivoa tečnosti u nekoj
posudi ili rezervoaru.
Kapacitivni senzori mogu se realizovati na sledeće načine:

1. s vodljivom tekućinom, promenom kapaciteta putem promene
radne površine elektroda i

2. s nevodljivom tekućinom, promenom kapaciteta putem promene
relativne dielektričnosti izolacije kondenzatora.





Sl.15. 17. Kapacitivni merač nivoa tečnosti

Većina analiziranih senzora, odnosno pretvarača neelektričnih veličina u električne, našli su široku
primenu u većini vidova transpornih sredstava( drumska, pomorska i vazduhoplovna sredstva) za
jednostavnije, bezbednije i potpuno praćenje stanja, stabilnosti i upravljivosti navedenih transpornih
srdestava.

Page 155

155


Mr. sc. SAVO Kalabić, dipl. ing. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I ELEKTRONIKE. Predavanja.


LITERATURA





1. B.Pavlović - R. Despotović: Fizika sa osnovama elektrotehnike, Naučna knjiga,
Beograd, 1986.

2. J. Surutka: Osnovi elektrotehnike I-IV deo, Naučna knjiga ,Beograd, 1986.
3. D. Ivanović – M. Vučić: Fuzika II, Elektromagnetika i optika, Naučna knjiga,

Beograd, 1986.
4. V. Pinter: Osnove elektrotehnike I, Tehnička knjig aZagreb1975,
5. V. Pinter: Osnove elektrotehnike II, Tehnička knjig aZagreb1979.
6. V. Cvekić : Elektronika I, Poluprovodnički elemeti, Naučna knjiga, Beograd, 1986.
7. V. Cvekić : Elektronika II, Elektroniski sklopovi , Naučna knjiga, Beograd, 1989.
8. M. Živanov: Osnove elektronike – komponente, FTN, Novi Sad, 2004,
9. M. Živanov: Elektronika –Pojačavačka kola, FTN, Novi Sad, 2007,
10. P. Biljanović: Poluvodički elektronički elementi, Školska knjiga, Zagreb, 2004,
11. P. Biljanović:Elektronički sklopovi, Školska knjiga, Zagreb, 2004,
12. P. Miljanić: Elektrotehnika, Mašinski fakultet, Beograd, 1976,
13. S. Bojković-D. Kostić: Elektrotehnika, Saobraćajni fakultet, Beograd, 2005,
14. M.Hajduković: Arhitektura računara, Autorsko izdanje, Novi Sad,1997.
15. S.Kalabić : Elektronika I, VTŠ/ Saobraćajni fakultet , Doboj, 2005,
16. S.Kalabić : Elektronika I I, VTŠ/ Saobraćajni fakultet , Doboj, 2006,
17. M. Milanković: Električne mašine, FTN, Novi Sad 2007,
18. Ž.Tošić- M. Ranđelović: Računari, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd,

1996,
19. S. Bojković-D. Kostić: Elektrotehnika-Zbirka zadataka, Saobraćajni fakultet,

Beograd, 2007.

Similer Documents