2012-01-25
1
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Föreläsning 2
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
4
sarea tvärstittledarens längd ledarens
etresistivit ledarens
22 drA
Al
AR
⋅=⋅=
===
⋅=
ππ
ρ
ρ
Copyright ©2003 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458
All rights reserved.
Resistans i ledare
ρρ
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Kablar i bilar
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Kablar i bilar FLY
A Antal ledare R/m d ledare d isolering d kabel
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Kablar i bilar FLRY
A Antal ledare R/m d ledare d isolering d kabel
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Resistans i kabel
• Fyra sätt att höja resistansen – Byt material (till högre resistivitet) – Öka längden – Minska tjockleken (och därmed arean) – Höj temperaturen
Resistivitet Material Resistivitet
Stål 16⋅10-8 Ωm Aluminium 2,65⋅10-8 Ωm
Koppar 1,72⋅10-8 Ωm
Vatten 5⋅103 Ωm
Polyethene 3⋅1015 Ωm
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Säkringar
• Begränsar effekten i ledningarna – Ledningarna ska inte brinna upp vid full effekt
• Större säkring kräver tjockare ledare Tjock > lägre R > lägre effektutveckling > lägre
värmeutveckling
Fuses: (a) CC-TRON® (0-10 A); (b) subminiature solid matrix; (c) Semitron (0-600 A). (Courtesy of Bussman Manufacturing Co.) Circuit breakers. (Courtesy of Potter
and Brumfield Division, AMF, Inc.)
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Dimensionering av ledare
A Säkring (A) I (A)
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Potentiometer • Vridresistor
Bilder ur ELFA-katalogen av vridresitor med kolbana — PT-6KV(2,5)/liggande — PT-6KH(2,5)/stående
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Potentiometer som dimmer
Copyright ©2003 by Pearson Education, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458
All rights reserved.
Dashboard dimmer control in an automobile.
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Effekt
• Effekt: energi / sekund • Energi mäts i J. Effekt
mäts i W eller J/s.
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Effekt • Effekt avges när elektrisk energi omvandlas till andra
energiformer (t.ex. värme, rörelse). • Elektrisk effekt beräknas:
• Negativt P betyder att elektrisk effekt genereras.
• I en resistor kan effekten skrivas (Ohms lag):
• P kan inte bli negativ i en resistor.
IUP ⋅=
RIPR
UP 22
och ==
Effekt och Ohms lag
2012-01-25
15
Ex: P = E*I = I2R = E2/R
R = E/I = E2/P = P/I2
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Tvåpolsatsen
– Tomgångspänning
U0 (UTh) – Inre resistans
Ri (RTh)
• Filosofi: – Bakom ”två hål i
väggen” finns alltid en spännings-källa i serie med en resistor.
• Allting kan förenklas till en tvåpol – Batteriet t.ex.
© Copyright 2001 Börje Norlin
Belastad tvåpol
• Tomgångsspänning U0 – Högsta spänningen, när ingenting är
anslutet – Den spänningen är vad man mäter
med en voltmeter • Kortslutningsström Ik
– Den ström som går i en kabel när man kortsluter
– Den ström man kan mäta med en amperemeter (om inte säkringen går)
• Kopplar man in en resistor så hamnar man någonstans på linjen U0 till Ik
• Sambandet Uab = U0 - IRi gäller för tvåpolen
– Kortslutningströmmen för tvåpolen är Ik = U0 / Ri
IU
ab
U0
Ik
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Spänningsförlust • Spänningen i Ri är ren förlust
– Bilstrålkastare, 100W-lampas R • R = U2/P = 12⋅12/100 = 1,4 Ω
– Kabelns resistans?
– Spänningen över lampan? Effekten i lampan?
U0 +
Ri
U R
a
b
Kraftöverföring i Ri till R
I
Ω=⋅
= 0,3 A
R ρρ= 16⋅10-8 Ωm (stål) l = 5 m (långt) A = 1 ⋅10-6 m (1 mm2)
19 Elektriska och elektroniska
fordonskomponenter
Spänningsförlust • Spänningen i Ri är ren förlust
– Bilstrålkastare, 100W-lampas R • R = U2/P = 12⋅12/100 = 1,4 Ω
– Kabelns resistans?
– Spänningen över lampan? Effekten i lampan?
U0 +
Ri
U R
a
b
Kraftöverföring i Ri till R
I
Ω=⋅
= 0,8 A
R ρρ= 16⋅10-8 Ωm (stål) l = 5 m (långt) A = 1 ⋅10-6 m (1 mm2)
VRR
RUU
FörlusterLampa
LampaLampa 64.7
8.04.14.112 =+
=+
=
WRUPLampa
Lampa 424.1
64.7 22
≈==
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Spänningsfall i ledare
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Spänningsfall i ledare
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Anpassning
• Utvecklad effekt i Ri är förlust. – Elkraft: Ri << R kan antas.
• Ri: t.ex. förluster i kraftledningar. – Elektronik Ri och R ofta i samma
storleksordning.
• Hur gör man om Ri inte kan ändras? – Hur får man maximal effekt
U0 +
Ri
U R
a
b
Kraftöverföring i Ri till R
I
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Anpassning, exempel
• Siffervärde U0 = 2,5 V; Ri = 4,333 Ω. R = 5 Ω. • Strömmen genom R blir:
• Effekten i R blir:
A 27,00 ≈+
=RR
UIi
W359,027,05 22 =⋅== RIP
U0 +
Ri
U R
a
b
I
2012-01-25
24 Elektriska och elektroniska
fordonskomponenter
Anpassning, exempel
• Siffervärde U0 = 2,5 V; Ri = 4,333 Ω. R = 5 Ω. • Strömmen genom R blir:
• Effekten i R blir:
A 27,00 ≈+
=RR
UIi
W359,027,05 22 =⋅== RIP
U0 +
Ri
U R
a
b
I
(R = 4,333 P = 0,361 R = 3,666 P = 0,358)
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Anpassning, derivata
• Strömmen varierar om R ändras, skriv om P:
• Maximal P när derivatan av P blir noll.
( ) ( )
( )( )
( )( )RR
RRURRR
RRU
RRUR
RRU
dRdP
ii
ii
ii
−+
=−++
=+
−+
=
3
20
3
20
3
20
2
20
2
2
( )22
02
RRURRIPi +
==
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Anpassning, max effekt
• Derivatan blir noll om R = Ri
– I exemplet blir R = 4,333 Ω som ger max effekt:
( )( ) 03
20 =−+
= RRRR
UdRdP
ii
( ) ( ) W361,0
333,425,2333,4 2
2
2
20 =
⋅=
+=
RRURPi
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter
Anpassning, förståelse
• R för liten => Nästan all spänning över Ri => Liten effekt i R
• R för stor => Liten ström => Liten effekt i R – Helst vill man sänka Ri, men det kanske inte går.
U0 +
Ri
U R
a
b
I
Top Related