Osnove elektrotehnike i teorija električnih krugova
Ovaj dio ispita provjerava vladate li analizom linearnih i trofaznih krugova te znate li rezultat prevesti u inženjersku odluku - dimenzioniranje, zaštitu, procjenu gubitaka. Pitanja su najčešće računska, a ponuđeni odgovori razlikuju se u jednom predznaku, faktoru √3 ili jedinici, pa je osjećaj za red veličine jednako važan kao i formula.
Temeljni zakoni i metode
Ohmov zakon, prvi Kirchhoffov zakon (zbroj struja u čvoru jednak je nuli) i drugi (zbroj napona po očici jednak je nuli) rješavaju se sustavno, metodom napona čvorova ili struja očica. Za linearne mreže vrijede Thevenin i Norton: bilo koja mreža gledana s dva priključka svodi se na napon praznog hoda i ekvivalentni otpor. Superpozicija vrijedi samo za linearne veličine - struje i napone - nikako za snagu na otporniku, jer je snaga kvadratna funkcija struje.
Izmjenične veličine i trofazni sustav
Fazor pretvara deriviranje u množenje s jω, pa je impedancija Z = R + jX, a kompleksna snaga S = U·I* = P + jQ. Faktor snage je cos φ = P/S, a jalova snaga pozitivna je za induktivno opterećenje. U simetričnom trofaznom sustavu linijski napon je √3 puta fazni (400/230 V), a snage su P = √3·U_L·I_L·cos φ i Q = √3·U_L·I_L·sin φ. Rezonancija nastupa pri f₀ = 1/(2π√(LC)). Kod prijelaznih pojava vremenska konstanta je τ = RC ili τ = L/R, a pojava je praktički završena nakon 5τ.
Radni primjer
Izvor 12 V, R1 = 4 Ω serijski prema čvoru A, R2 = 12 Ω od čvora A prema masi, teret R3 = 6 Ω na čvor A. Theveninov napon bez tereta: U_Th = 12·12/(4+12) = 9 V. Otpor gledan s tereta uz ugašeni izvor (kratki spoj): R_Th = 4 ∥ 12 = 3 Ω. Struja tereta: I = 9/(3+6) = 1 A, napon na teretu 6 V, snaga 6 W. Provjera strujnim krugom: R2 ∥ R3 = 4 Ω, ukupno 8 Ω, struja izvora 1,5 A, pad na R1 je 6 V, na paraleli 6 V - rezultat se poklapa.
Zamke
- Brkanje efektivne i vršne vrijednosti: 230 V je efektivna, vršna je 325 V.
- Primjena faznog napona uz linijsku struju ili zaboravljen faktor √3.
- Pogrešan predznak jalove snage i nerazumijevanje konvencije potrošača.
- Superpozicija primijenjena na snagu umjesto na struje i napone.
- Jedinice: mH umjesto H, µF umjesto F, kut u stupnjevima umjesto radijana u fazoru.