elektriksel Parametreler

Temellerin ve etkileşime girmelerinin incelikli yollarının gözden geçirilmesi

Değer: 1 temas saati (0.1 CEU)

Bu makale, NAEC tarafından CET® ve CAT® için Sürekli Eğitim için onaylanmıştır.

EW Sürekli Eğitim şu anda aşağıdaki eyaletlerde onaylanmıştır: AL, AR CO, FL, GA, IL, IN, KY, MD, MO, MS, MT, NJ, OK, PA, UT, VA, VT, WA, WI ve Batı Dünyası | Kanada Eyaleti BC & ON. Lütfen onayın belirli kurs doğrulamasını şu adresten kontrol edin: Asansör Kitapları.

Bu yazıda temel elektrik parametreleri, volt, amper, elektrik yükü, kapasitans, endüktans ve ohm tartışıyoruz. Tüm elektronik teknisyenleri, özellikle asansör teknisyenleri ve bakım işçileri temelleri bilir, ancak nasıl etkileşimde bulunduklarına dair gözden geçirmeye değer bazı incelikler vardır.

Tasarım ve üretimde veya teşhis ve onarımda elektrikli ekipman, özellikle asansörler üzerinde çalışmak için, elektrik parametrelerinin kesin bilgisi gereklidir. Bunların en temel olanları amper, volt, ohm ve coulomb'dur.

Amper, akü elektrolitinde veya bir elektrik jeneratöründeki sargılarda başlayan, iletkenler boyunca akan, yük boyunca ve geri dönen elektrik akımı birimidir. the source. Bu devre boyunca, ayrı dallara ayrılmadıkça, Kirchhoff'un akım yasasına göre akım aynıdır. Bu, elektronikte çok temel bir ilkedir ve ön tanılamada son derece yararlıdır. Tüm bu elektronların bir yere gitmesi gerekir ve enerjinin bir kısmının ısı olarak dağıldığı dirençli bir yükten geçerken bile kaybolmazlar. (Tükenen güçtür, akım değil.)

Bir amp, tanım gereği, 6.24 X 10'luk bir akıştan oluşur¹⁸ saniyede bir elektrik devresinde belirli bir noktadan geçen elektronlar. (Bu 624 ve ardından 18 sıfırdır. Anlamadıysanız internetten bilimsel gösterime bakın.) Bu rakam kesinlikle doğrudur çünkü tanım gereği sabittir. Diğer elektrik parametrelerinin tanımları, amper tanımından türetilmiştir.

Amper, iletken bir gövdeden geçen akımın bir ölçüsü olduğundan, elektrik akımından bir özelliği olarak bahsetmek yanlıştır. the source herhangi bir kaynağın, yükün direnci veya empedansı kritik bir değerin altına düştüğünde hızla artan bir maksimum kullanılabilir akıma sahip olması dışında.

Elektrikçiler, asansör motoru gibi ağır yüklerin çektiği akımı ölçmek için bir akım pensi kullanır. Enstrümanın yan tarafındaki başparmak anahtarına basıldığında, çeneler açılır ve canlı, çıplak veya yalıtılmış bir iletken etrafında kapatılabilir. Ekran, devreden geçen akımı amper cinsinden gösterir. Ölçüm, asansör motoru gibi çalışan ekipmanları besleyen bir iletken üzerinde, servis dışı bırakılmadan yapılabilir.

Enstrümanın canlı iletkeni ve çeneleri, bir transformatörün birincil ve ikincildir. Bu, iletken etrafındaki manyetik alanı ölçer ve ekran, amper gösterecek şekilde kalibre edilir. Amprob özünde bir transformatör olsa da, gelişmiş modeller dahili bir Hall efekt cihazı aracılığıyla doğru akımı okuyabilir.

Akım pensi 200-600 amper ölçebilir. İki veya daha fazla iletken içeren kablolarda çalışmaz çünkü içlerinden geçen akımlar zıt yönlerde hareket eder ve manyetik alanlar birbirini iptal eder.

Bir multimetrede az miktarda akım okunabilir. Test edilen devreyi kesip açmak ve sayacı seri bağlamak gerekir. Ardından, ölçümü aldıktan sonra devreyi yeniden lehimleyin. Amper modunda multimetrenin derecesini kontrol ettiğinizden emin olun çünkü metre aşırı yüke tolerans göstermez. Bu tür bir okuma yaparken, kelepçeli ampermetre, voltmetre veya ohmmetre okumasının aksine, akımın tamamının sayaçtan geçtiğini unutmayın.

Volt, elektromotor kuvvetin birimidir. Tanım olarak, devreden bir amper akım geçtiğinde iki iletken veya terminal arasındaki elektrik potansiyelidir. Bir yük bağlı olmadığında, bu bir amperlik akım devreden geçmez, ancak bu volt tanımını ortadan kaldırmaz. Alternatif olarak, devreden her coulomb şarj başına bir joule enerji geçtiğinde iki kablo veya terminal arasındaki potansiyel farkın bir volt olduğunu söyleyebiliriz. Bir terminalde belirli bir akımdan bahsetmenin uygun olmadığı gibi, bir devreden geçen bir voltajdan bahsetmek de yanlıştır.

Aşağıdaki ilişkilere dikkat edin:

• Volt eşit amper çarpı ohm
• Volt, saniyede weber'e eşittir (zaman başına manyetik akı)
• Volt, coulomb başına joule eşittir

Voltaj, potansiyelde bir fark olduğu için, genellikle canlı bir bileşen, bir devrede iki nokta veya bir devre ve toprakta bir nokta üzerinde araştırma yapmak için derecelendirmesi dahilinde bir multimetre kullanılarak ölçülür. Sayacın anma gerilimi dahilinde çalıştırılması önemlidir. Voltaj bilinmiyorsa, bir asansör motoru için değişken frekanslı bir sürücüde veya TV katot ışınlı tüp gibi bir ekipmanda olduğu gibi bu doğru olmasa da, voltajın besleme voltajını aşmadığını varsaymak genellikle güvenlidir. yüksek sapma gerilimleri veya yükseltici transformatörün olduğu herhangi bir yer.

Elektron voltlarını ve bunların voltaj ve yük kavramlarını nasıl birleştirdiğini kapsamlı bir şekilde anlamak için, teorisyenler ve araştırmacılar tarafından tarihsel olarak kullanılmış olan elektron voltunu (eV) tartışmalıyız. eV çok küçük bir enerji potansiyelidir. Bir trilyon eV, kabaca uçan bir sivrisinek tarafından harcanan enerjidir. Ancak bunun bizi rahatsız etmesine gerek yok, çünkü bilimsel gösterim veya önekler kullanılarak, eV, diyelim ki, herhangi bir boyuttaki bir asansöre güç sağlamak için gereken enerji miktarına getirilebilir. Yüz yetmiş iki GeV, ölçülen en ağır temel parçacık olan bir üst kuarkın durgun enerjisidir.

Fizikte, bir eV, bir boşlukta bir voltluk bir elektrik potansiyel farkı boyunca hareketsiz halden hızlanan tek bir elektron tarafından kazanılan kinetik enerji miktarıdır. Bir enerji birimi olarak kullanıldığında, joule cinsinden 1 eV değeri, bir elektronun coulomb cinsinden sayısal yük miktarına eşittir.

Bu bizi önemli yük kavramına getiriyor. Elektrik yükü coulomb cinsinden ölçülür. Asansör teşhisi ve tasarımı üzerinde çalışırken, nadiren şarjı ölçmeniz gerekecek, ancak konsept motor devresinde ve kontrolörde, özellikle metal oksit yarı iletken alan etkili transistörlerde (MOSFET'ler) olup bitenler için önemlidir.

Antik yazarlar, elektrik yükü kavramını kullanarak açıkladığımız beş farklı fenomenden haberdardı:

1. Şimşek
2. Elektrikli yılan balıkları ve torpido balıkları
3. St. Elmo'nun ateşi
4. Küçük nesneleri çeken kürkle ovulmuş kehribar
5. Statik elektrik, bir kıvılcımın elden metal bir nesneye sıçraması gibi

Miletli Thales (M.Ö. 624-546) günümüze ulaşan bir yazı bırakmamıştır, ancak cansız nesnelerin ruhlarının olduğunun kanıtı olarak belirttiği kehribar etkisini tarif ettiği söylenir.

Genel olarak konuşursak, eski Yunanlılar yukarıda listelenen beş kategorinin herhangi bir şekilde bağlantılı olduğunun farkında değillerdi. Yunan deneyciler, yüklü kehribarın hafif nesneleri çekeceğini gözlemlediler ve ovalanmış kehribarın soluk bir elektrik arkı üretebileceğini gözlemlediler.

Daha detaylı analiz, MS 1600'de William Gilbert'in Manyetik. Bu İngiliz bilim adamı, kehribar etkisini tanımlamak için “elektrik” kelimesini icat etti.

Sonraki iki yüzyılda, Benjamin Franklin de dahil olmak üzere bilim adamları, daha karmaşık iki ve daha sonra bir akışkan elektrik yükü teorileri geliştirdiler. Franklin elektriği her maddede bulunan görünmez bir sıvı olarak görselleştirdi. Son zamanlarda icat edilen Leydon kavanozundaki birikmiş elektrik yükünü tutan cam olduğunu belirtti. Yalıtılmış yüzeylerin birbirine sürtünmesinin, sıvının bir yerden diğerine hareket etmesine ve bir elektrik akımı oluşturmasına neden olduğuna inanıyordu. Maddenin fazla sıvı içerdiğinde pozitif, eksiği olduğunda ise negatif yüklendiğini belirtti. Dinamikleri doğru anladı ama akışın yönü konusunda yanıldı. Bugüne kadar, doğası gereği olumsuz bir şey olmamasına rağmen, bir elektronun negatif yüklü olduğunu söylüyoruz.

1838'de Michael Faraday, elektrik yükünün ayrıntılı bir çalışmasına başladı. Elektrik yükünün iki maddi cisim arasındaki bir ilişki olduğunu gözlemledi, çünkü bir cismi başka bir maddi cisme zıt yük vermeden şarj etmek imkansız. Buna göre, elektrik yükü elektronların veya diğer yük taşıyıcıların eksikliği veya fazlalığıdır. Ayrıca, parçacıkların normal durumunun polarize olmaması gerektiği sonucuna varmıştır. Polarize olduğunda, bu parçacıklar polarize olmayan durumlarına dönme eğilimindedir.

Yirmi yıl sonra, James Clerk Maxwell, bir maddeden ziyade yükün, iki yüklü madde arasındaki alanda bulunan enerji olduğunu fark etti. Bunu bir kondansatörün davranışında görüyoruz. Bir kapasitör, dielektrik katman olarak bilinen iletken olmayan ince bir tabaka ile ayrılmış, uçları bağlı iki iletken plakadan oluşur. Bir kapasitörün plakalarına voltaj uygulandığında, yaygın inanışın aksine, dirençte olduğu gibi akım içinden geçmez. Bu nedenle kapasitörler, enerji verildiğinde aralarında ölçülebilen voltaj düşüşüne rağmen fazla ısı yaymazlar. Bu enerji nereye gidiyor? Yük, dielektrik katmanda depolanır, ardından uygulanan voltaj kaldırıldığında, voltaj bağlı devreye geri döner. Bu nedenle, dielektrik katmanın işlevi, yalnızca plakaları ayrı tutmak ve birbirlerinden elektriksel olarak yalıtmak değil, aynı zamanda elektrik yükünü depolamaktır. Bu süreç bir denge durumuna ulaşılana kadar devam eder. Ardından, zıt bir polarite uygulanırsa, dielektrik boşalır ve ardından bu zıt polariteye yüklenir. AC, özellikle yüksek frekans uygulanırsa bu çok hızlı gerçekleşir.

Dışarıdan gözlemciye bu, akım akışı olarak görünür, ancak aslında yük taşıyıcılarını depolayan ve serbest bırakan dielektrik katmandır.

Bir indüktör (bobin) benzer şekilde çalışır, ancak enerjinin manyetik bir alanda bobini çevreleyen alanda ve bobin içinde bulunması dışında. İndüktöre giden akım kesildiğinde, manyetik alanın çöktüğü ve enerjinin bobini oluşturan sargılara geri döndüğü söylenir. Bir indüktöre DC uygulandığında, üzerinde kısa bir yüksek voltaj artışı olur ve voltaj kaldırıldığında başka bir artış olur.

Elektrik yükü kuantize edilir. Sadece dediğimiz şeyin tamsayı katlarında bulunur. e, çok küçük, 1.62 X 10'a eşit^-19 kulomblar. 

Yük birimi coulomb'dur. Bir amperlik akım taşıyan bir elektrik iletkeni üzerinde belirli bir noktadan bir saniyede geçen yük miktarı olarak tanımlanır.

Normal devre teşhisi veya prototipleme sürecinde, amperaj ve akımın ayrılmaz bir parçası olduğu ve amper modunda bir multimetre veya kelepçeli bir ampermetre ile kolayca ölçüldüğü için, çalışanların şarjı nadiren ölçmeleri gerekir. Yükün doğrudan ölçülmesi gerekiyorsa, bir elektrometre veya balistik galvanometre kullanın.

Bir diğer çok temel elektrik parametresi ohm'dur. Yük taşıyıcıları iletebilen, vakum da dahil olmak üzere herhangi bir malzemenin bir özelliği olan elektrik direnci birimidir.

Popüler tasavvurda, pil veya jeneratör gibi bir kaynaktan gelen voltaj bir iletkene uygulandığında, elektronlar negatif yüklü uçta sıralanır ve ışık hızında çekildikleri pozitif uca doğru hareket eder ve sonra geri döner. güç kaynağına. Gerçekte, yolculukları çok daha yavaş ve hareketleri daha rastgeledir. İletkendeki atomlar, iyonlar ve serbest elektronlarla çarpışmalara maruz kalırlar. Bu, elektronların bir kısmının ısı olarak yayılmasına ve dağılmasına neden olan direnci oluşturur.

Ohm modunda multimetre ile ölçülen bu dirençtir. Direnç, elektrikçiler ve elektronik teknisyenleri tarafından günlük olarak ölçülür. Amper ve volttan farklı olarak, canlı bir ölçüm değildir. Asansör hareket kontrol cihazındaki baskılı devre kartında olduğu gibi bir devre içi bileşenin direncini ölçmek istiyorsanız, önce ekipmanın gücünün kapalı olduğundan emin olun. Bir ohmmetrenin uçlarına uygulanan beklenmeyen voltaj, voltaj ve/veya arıza akımı yeterince yüksekse sayacı bozabilir ve kullanıcıyı yaralayabilir. Güç kaynağı gibi elektrolitik kapasitörlü ekipmanların, kapatıldıktan çok sonra artık voltajı depolayabileceğine de dikkat edin. Şasi boyunca dağıtılmış kapasitans gibi bir şey de var. Bu nedenle, sınıfına uygun yalıtımlı bir kesme aleti ve uygun olduğunda yüksek voltajlı eldivenler (Amazon'dan temin edilebilir) kullanarak bir ucu kesmek en iyisidir. 

Bir cismin direnci R, üzerindeki V voltajının, içinden geçen I akımına oranıdır. İletkenlik G, bu denklemlerde ifade edildiği gibi karşılıklıdır:

• R = V / I
• G = İ/R
• G = G/D

Bu eşitlikler Ohm yasasını oluşturur. Ohmik malzemelere uygulanabilirler ancak omik parametreleri gizleyen içsel özelliklere sahip pil, diyot veya transformatör gibi belirli cihazlara uygulanamazlar.

Bir cismin direnci ve iletkenliği öncelikle geometrisi ve kurucu malzemesi tarafından belirlenir. Geometri, aynı malzemeden kısa, kalın bir telden daha yüksek bir dirence sahip uzun, ince bir telde olduğu gibi direnci etkiler. Malzeme diğer faktördür. Elektrik akımı bakır telden çok az kayıpla, aynı kalınlık ve uzunluktaki çelik telden ise daha fazla kayıpla akar. Özelliklerindeki geniş aralık, özdirenç olarak bilinir. Belirli bir malzemenin direnci, bir devre içindeki boyutuna, şekline veya konfigürasyonuna bakılmaksızın sabittir. Depodaki bir tel kutusunun özdirenci, aynı tel malzeme verildiğinde, bir baskılı devre kartı üzerindeki kısa köprünün özdirenci ile aynıdır. Ancak direnç, özdirenç, şekil ve boyuta bağlıdır. Şekil, boyut ve direnç dışında sıcaklık ve gerinim gibi ek faktörler de bir elektrik devresindeki bir iletkenin veya cihazın direncini etkiler, ancak en temel hareket denetleyicisi ve değişken hızlı sürücü tanılama düzeyinde bu etkiler etkilemez. ince koşullardan şüphelenilmedikçe, dikkate alınmalıdır.

Aynı boyut, şekil ve özdirençteki çoğu cisimdeki direnç sabittir. Ancak farklı malzemelerin direnci büyük ölçüde değişir. Örneğin, iyi bir yalıtkan olan Teflon'un iletkenliği 10'dur.³⁰ bakırdan daha düşüktür. Bunun nedeni, bir yalıtkandaki elektronların belirli konumlara bağlı olmaları ve dolayısıyla malzemenin bir ucundan diğer ucuna yük taşıyamamalarıdır. Buna karşılık, metaller gibi iletkenler, atomlara yerinde bağlı olmayan, ancak atomlar arasındaki nispeten geniş boşluklarda serbestçe hareket edebilen çok daha fazla serbest elektrona sahiptir. Karbon gibi çoğu malzeme bir ara dirence sahiptir. Çoğu direnç, çeşitli oranlarda toz haline getirilmiş karbonun farklı özdirençlere sahip bir macunla karıştırılmasıyla üretilir.

Süper iletkenler, özellikle düşük sıcaklıklı uzayda geleceğin dalgası olabilir. Süper iletkenler, yeterince soğutulursa sıfıra yakın özdirenç (sonsuz iletkenlik) olan malzemelerden yapılır. Sonuç olarak, neredeyse hiç elektrik enerjisi kaybı olmaz, kayda değer bir kayıp olmaz. Sorunlu olan, bu noktada metalik iletkenlerin süper iletkenler olarak işlev görmeleri için sıvı helyum kullanılarak yaklaşık 4 ° K'ye kadar soğutulması gerektiğidir.

77° K'de çalışan gelişmiş sistemler geliştirilmiştir. Çok daha düşük maliyetli sıvı nitrojen soğutucu ile çalışırlar, ancak malzemeler daha pahalı, kırılgan ve pratik olmayan kırılgan seramiklerdir. Metalik süperiletkenler zor soğutucular, özellikle sıvı helyum gerektirdiğinden, araştırmacıların daha iyi yüksek sıcaklık malzemeleri keşfetmeleri için büyük bir teşvik vardır, yani kullanıcı dostu sıvı nitrojen sıcaklığında süper iletken hale gelenler.

Şimdiye kadar bulunanlar bakır oksitler ve demir bazlı bileşiklerdir. Ne yazık ki, bu malzemeler işlenebilir iletkenler haline getirilmeye uygun değildir. Umut verici bir alan süper iletken gazlarda, ancak şimdiye kadar bu çoğunlukla spekülatif.

Düşük sıcaklıklı süper iletkenler, parçacıkları yolda hızlandıran devasa mıknatıslara güç sağlamak için büyük, çok düşük dirençli iletkenler gerektiren parçacık çarpıştırıcıları gibi özel uygulamalarda kullanılır.