Villamos alapmennyiségek

1. Feszültség; 2. Áramerősség; 3. Ellenállás (rezisztancia); 4. Villamos vezetés (konduktancia); 5. Fajlagos ellenállás; 6. Villamos pillanatnyi teljesítmény; 7. Villamos munka / energia felhasználás; 8. Periódus idő; 9. Frekvencia; 10. Hatásfok; 11. Reaktancia; 12. Impedancia (komplex ellenállás)

1. Feszültség

• Jele: U
• Mértékegysége: V (Volt)
• Fogalma:
  
  • A villamos tér munkavégző képessége, hogy a villamos tér mekkora munka árán mozgatja el a töltéshordozót egy áramkörben. 
  • Két pont között mérhető potenciálkülönbség.

A feszültséget mindig az áramkör két kiválasztott pontja között mérjük!

(1 Joule (J) = 1 Coulomb (C) × 1 Volt (V) )

Feszültségszintek (MSZ 1 szerinti szabvány):

• Törpefeszültség (ELV – EXTRA LOW VOLTAGE)
  • AC -> x V ≤ 50V-ig
  • DC -> x V ≤ 120V-ig
• Kisfeszültség (LOW VOLTAGE)
  • AC -> 50V < x V ≤ 1000V
  • DC -> 120V < x V ≤ 1500V
• Középfesztültség
  • 1000V < x V ≤ 35kV (6-10-22-33/35kV)
• Nagyfeszültség
  • 35kV < x V ≤ 750kV (120-220-400kV-750kV)
    (M.o.-n ez a max.)

2. Áramerősség

• Jele: I
• Mértékegysége: A (amper)
• Fogalma:
  • A vezető keresztmetszetén 1s alatt átáramló töltések (elektronok) mennyisége.

 1A az áramerősség, ha 1C töltés halad át a vezetőn egységnyi idő alatt.

3. Ellenállás (rezisztancia)

• Jele: R
• Mértékegysége: Ω (Ohm)
• Fogalma:
  • Vezető anyagok olyan tulajdonsága, mely megmutatja, hogy a szabad töltéshordozók mozgását mennyire akadályozza.

Ohm törvénye:
A törvény kimondja, hogy az elektromosan vezető anyagok a bennük áramló töltések mozgásával szemben a közegellenálláshoz hasonlítható elektromos ellenállással rendelkeznek. Ohm kísérletileg megállapította, hogy az áramerősség a vezeték két rögzített pontja között mérhető feszültséggel egyenesen arányos.

 
4. Villamos vezetés (konduktancia)

• Jele: G
• Mértékegysége: s (siemens)
• Fogalma:
  • Egy vezető anyag villamos vezetőképességének a mértékét mutatja meg.

5. Fajlagos ellenállás

• Jele: p (ró)
• Mértékegysége: 
• Fogalma:
  • Egy vezető anyag 1m hosszúságú, 1 mm2 keresztmetszetű darabjának Ω- ellenállása szobahőmérsékleten (~20°C). Pl.:
    ezüst: 0,016 (Ω*mm²)/m
    vörösréz: 0,0175 (Ω*mm²)/m
    arany: 0,023 (Ω*mm²)/m
    alumínium: 0,028 (Ω*mm²)/m
    vas/acél: 0,1 (Ω*mm²)/m
    
    

Szabványos keresztmetszetek:
0,25/0,5/0,75,1/1,5/2,5/4/6/10/16/25/35/50/75…mm2

Tetszőleges paraméterű vezető elektromos ellenállása:

Rv egyenesen aránylik a vezető hosszával, a vezető anyagával, és fordítottan aránylik a keresztmetszetével.
 

6. Villamos pillanatnyi teljesítmény

• Jele: P
• Mértékegysége: W (watt)
• Fogalma:
  • 1s alatti munkavégző képessége egy villamos berendezésnek.

Egyenáramú villamos pillanatnyi teljesítmény [W]:

P=U*I→V*A→W

Váltakozóáramú villamos pillanatnyi teljesítmény [VA]:
Látszólagos teljesítmény:

[1F] S=U*I = VA (voltamper)
[3F] S=√3*U*I=VA

Hatásos teljesítmény [W]:

[1F] P_h=U_F*I_F*cosφ (cosφ mindig 0 és 1 közötti érték!)
[3F] P_h=√3*U_V*I_V*cosφ

Meddő teljesítmény [VAN]:

[1F] Q=U_F*I_F*sinρ
[3F] Q=√3*U_V*I_V*sinρ

 
7. Villamos munka / energia felhasználás

• Jele: W
• Mértékegysége: Ws
• Fogalma:
  • Egy villamos készülék adott üzemideje alatt elfogyasztott/felhasznált energiamennyisége.

W=P*t [Ws]
W=U*I*t

 8. Periódus idő

• Jele: T
• Mértékegysége: s
• Fogalma: egy teljes periódus megtételéhez szükséges időtartam.

9. Frekvencia

• Jele: f
• Mértékegysége: 1/3 vagy Hz
• Fogalma: Az 1s alatti teljes rezgésszám. periódusszám.

10. Hatásfok

• Jele: η
• Mértékegysége: %
• Fogalma: annak a mértéke amely megmutatja, hogy egy adott fogyasztó a felvett energiát milyen hatássosan alakítja át.

 η < 100%

W hasznos < W összes

Hatásfok alkalmazása forgógépek esetén:

P mechanikai  ->  Tengelyteljesítmény 

P mechanikai  ->  Hasznosult teljesítmén

P villamos  ->  Hálózatból felvett  összes teljesítmény

P villamos > P mechanikai

11. Reaktancia

• Jele: X_L (induktív reaktancia) / X_C (kapacitív reaktancia)
• Mértékegysége: Ω (Ohm)
• Fogalma: Tekercsre vagy kapacitásra jellemző ellenállás érték, mely megmutatja egy ideális tekercs vagy kondenzátor mekkora ellenállásként viselkedik különféle váltakozóáramú hálózat különféle frekvencián.

-> A tekercs ellenállása függ a rákapcsolt feszültség frekvenciától.

->

f

=

XL

E. A

-> A kondenzátor ellenállása frekvencia függő.

->

f

=

XC

12. Impedancia (komplex ellenállás)

• Jele: Z
• Mértékegysége: Ω (Ohm)
• Fogalma: váltakozóáramú körbe kapcsolt nem ideális-valós tekercs vagy kondenzátor ohmos ellenállása, ezzel a frekvencia függő ellenállás vesz részt az áramkörben.

Valós tekercs komplex ellenállása -impedenciája.