Boka har gått ut, er erstattet av Elektriske systemer for teknisk fagskole

ISBN 978-82-420-0557-1

Elektrisitet bygger på fysiske lover, og prinsippene som er utviklet over mange generasjoner har sitt utgangspunkt i naturlige prosesser. Den teknologiske utviklingen de siste tiårene har gjort at samfunnet som omgir oss alle er blitt totalt avhengig av elektrisitet, og vi tar det for gitt at alle elektriske og elektroniske systemer skal fungere til enhver tid når vi måtte ønske å bruke det. Særlig innenfor området kommunikasjon er vi som lever i industrialiserte samfunn prisgitt kompliserte og sammensatte systemer som er så enkle å bruke at vi kan forledes til å tro at de er like naturlige som vind og regn, sollys og mørke, sommer og vinter.

I dette bildet skulle man tro at elektroteknikk er et gammeldags og unødvendig fagområde. Det er det ikke. Grunnleggende kunnskaper om elektrotekniske prinsipper og fysiske lover som gjelder i elektroteknikken er absolutt nødvendig for å kunne bidra aktivt i å videreutvikle og holde i drift systemer som er livsnødvendige i samfunnet vårt.

Denne boka bygger på kunnskaper fra en lang og allsidig praksis i faget og fra mange års undervisningserfaring i fagskolen, både i tradisjonell klasseundervisning, prosjektrettet undervisning og nettundervisning. Emnene dekker læreplanmålene for faget Elektroteknikk med laboratoriearbeid i Teknisk Fagskole, linje for Elektro.

Boka har også nettressurser på http://ragnarson.no som egner seg for nettlæring. Her vil det bli utviklet kompletterende lærestoff.

Innhold
Innledning . 10
 1 Grunnleggende elektroteknikk 11
 1.1 Fundamentale elektrotekniske lover 11
 1.2 Elektriske måleenheter 12
 1.3 Elektrisk motstand i ledere 15
 Resistivitet 15
 Elektrisk motstand og temperatur 16
 Øvingsoppgaver elektrisk motstand i ledere . 18
 1.4 Serie- og parallellkoplinger av resistanser 19
 Seriekobling av resistanser 20
 Parallellkobling av resistanser . 21
 Øvingsoppgaver serie- og parallellkobling av resistanser . 23
 1.5 Analyse av elektriske kretser . 24
 Belastet spenningskilde . 24
 Spenningsdeleren 25
 Belastet spenningsdeler 27
 Thevenins teorem 28
 Nortons teorem . 30
 Superposisjonprinsippet 32
 Maskeligninger 34
 Stjerne-trekant transformasjon . 36
 Wheatstones målebro . 38
 Øvingsoppgaver i analyse av elektriske kretser 39
 1.6 Likestrøm – effekt og energi 42
 Effekttilpasning 43
 Effekt og batterikapasitet 46
 Øvingsoppgaver i likestrøm – effekt og energi 46
 2 Magnetisme 47
 2.1 Magnetiske feltbegreper . 48
 2.2 Magnetisk fluks og feltstyrke 48
 Magnetisk reluktans 49
Magnetiske materialer og permeabilitet 50
 2.3 Elektrisk induksjon . 52
 2.4 Påvirkningskraft mellom strømførende ledere . 53
 2.5 Generatorprinsippet 55
 2.6 Transformatorprinsippet . 56
 2.7 Motorprinsippet 58
 2.8 Hall effekt 59
 2.9 Virvelstrømmer i metaller . 59
 2.10 Inn- og utkoplingsforløp i induktive koplinger 60
 Innkobling av spole til likespenning 60
 Utkobling av spole ved likespenning . 62
 2.11 Miljøpåvirkning ved magnetiske felt . 64
 Lavfrekvente magnetiske felt 0 - 1000 Hz, 64
 Høyfrekvente elektromagnetiske felt(HF) . 64
 Miljøpåvirkninger 64
 2.12 Samspill mellom elektriske apparater, EMC . 67
 Hva er EMC ? 67
 EMC og bygningsinstallasjoner 67
 EMI – Elektromagnetisk interferens 68
 Ulike typer elektrisk støy . 68
 Ledningsbundet støy på fordelingsnettet . 68
 Konkrete EMC-relaterte tiltak . 69
 Øvingsoppgaver magnetisme 62
 3 Elektrostatikk 71
 3.1 Elektrostatiske feltbegreper 71
 3.2 Ladning og spenning 71
 Øvingsoppgaver i ladning og kapasitet 73
 3.3 Serie- og parallellkopling av kapasitanser . 74
 Seriekobling av kondensatorer 74
 Parallellkobling av kondensatorer . 75
 Øvingsoppgaver i serie- og parallellkobling av kondensatorer . 76
 3.4 Inn- og utkoplingsforløp i kapasitive koplinger . 77
 Innkobling av en kondensator til en likespenning . 77
  Utkobling av en oppladet kondensator . 78
 Øvingsoppgaver i inn- og utkobling av kondensatorer . 81
 3.5 Miljøpåvirkning ved elektrostatiske felt 83
 4 Vekselstrømslære 84
 4.1 Innledning 84
 4.2 Sinusformede strømmer og spenninger 85
 Toppverdi, effektivverdi og middelverdi av sinusformede spenninger og strømmer. . 86
 Vektorfremstilling av sinusformede spenninger og strømmer . 88
 Øvingsoppgaver beregninger på sinusformede strøm- og spenningsstørrelser . 89
 4.3 Faseforhold og impedans i RLC kretser . 91
 Vekselspenning og resistans 91
 Vekselspenning og spole . 91
 Vekselspenning og kondensator . 95
 Parallellkoblinger med RLC- kretser 97
 Øvingsoppgaver beregninger på faseforhold og impedans i RLC kretser . 100
 4.4 Litt om komplekse tall som verktøy 101
 Regning med komplekse tall på lommeregner 102
 Regning med komplekse tall i Microsoft Mathematics . 102
Simulering i Multisim . 105
 Øvingsoppgaver beregninger av vekselstrømkretser med komplekse tall . 106
 4.5 Resonansforhold i serie- og parallellkretser 107
 Serieresonans 107
 Parallellresonans . 108
 Tapresistans i spoler og kondensatorer 109
 Filter 110
 Øvingsoppgaver resonansforhold i serie- og parallellkretser . 112
 4.6 Effektforhold i enfasekretser . 113
 Effekt ved parallelle belastninger 114
 Fasekompensering . 115
 Virkningsgrad . 117
Øvingsoppgaver effektforhold i enfasekretser . 119
  4.7 Strøm- , spenning- og effektforhold i trefasekretser 120
 Stjernekoblingen . 122
 Hovedspenning og fasespenning. Hovedstrøm og fasestrøm. . 123
 Trekantkoblingen . 123
 Trefasenett og effekt . 124
 4.8 Beregninger og målinger på trefasesystemer med symmetrisk belastning 126
 Øvingsoppgaver trefasekretser . 127
 4.9 Nettsystemer. IT, TN og TT. 130
 Typer av fordelingssystem . 130
 Eksempler på fordelingssystem . 131
 4.10 Overharmoniske i nettet . 134
 Hvorfor oppstår det overharmoniske strømmer i nettet? 134
 Konsekvenser av overharmoniske i nettet 136
 5 Forslag til laboratorieoppgaver . 137
 5.1 Laboratorieoppgave 1 Inn- og utkoblingsforløp i induktive og kapasitive kretser 137
 Forberedelse . 137
 Gjennomføring 137
 5.2 Laboratorieoppgave 2 Simuleringsoppgave. Elektrisk støy. EMC. Overharmoniske strømmer i nettet. . 139
 Innledning . 139
 Målinger . 139
 5.3 Laboratorieoppgave 3 Impedans og faseforhold i induktive kretser 141
 Innledning . 141
 Forberedelse . 141
 Gjennomføring 141
 Simulering . 141
 Praktisk oppkobling. 141
 Bearbeiding av måleresultater 142
 Fasit for øvingsoppgaver . 143