Basic Creative Engineering Skills Spanning, Stroom en Vermogen
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
1
Basic Creative Engineering Skills Lichtketen - Spanning Controle (bijv. via DMX) S p a n n i n g s b r o n n e n
Augustus 2015
S t r o o m v e r d e l i n g
Vaste spanning Patch
Dimmerpack 1 Dimmer 1
Kanalen
Dimmer 2 Dimmer N
Dimmerpack N Dimmer 1
Kanalen
Dimmer 2 Dimmer N
Theaterschool OTT-1
Lampen
2
Basic Creative Engineering Skills Kip of Ei
Wat is er eerder: spanning of stroom?
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
3
Basic Creative Engineering Skills Spanning/ Stroom / Weerstand
Spanning
Stroom
kan ontstaan als er spanning is - I Ampere / André-Marie Ampère
Weerstand Augustus 2015
is de ‘motor’, drijvende kracht potentiaalverschil - U eenheid Volt / Allesandro Volta [Volt] = [kg⋅m2⋅s−3⋅A−1]
weerstand - Ω [ohm] - R R=U/I Georg Simon Ohm Z=U/I [V/A] = [kg⋅m2⋅s−3⋅A−2] impedantie – Z (tijds- en frequentieafhankelijk) Theaterschool OTT-1
4
Basic Creative Engineering Skills Verlies
Weerstand leidt tot verlies in leidingen – Spanningsval – Warmteontwikkeling (vermogensdissipatie) – Soortelijke weerstand – Lengte – Doorsnede
R=ρ∙l/A
ρ [Ω.mm2/m] l [m] A [mm2]
Let op: ρ is temperatuurafhankelijk !!
ρT = ρ20 ∙ (1 + α ∙ ( T- 20⁰) ) α = temperatuurscoëfficiënt
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
5
Basic Creative Engineering Skills Vermogen
Vermogen arbeid per tijdseenheid Watt / James Watt [Watt] = [J/s] = [kg⋅m2⋅s−3]
P=U∙I
P = U∙U/R = U2/R P = I∙R∙I = I2∙R Effectieve spanning en stroom
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
6
Basic Creative Engineering Skills Verlies
Elektriciteitsnet Efficiënt transport Hoogspanning – 380 kV – 150 kV / 50 kV
koppelnet regionale netten
Middenspanning – 10 kV
Voedt transformator huisjes
Laagspanning – 230 V / 400 V Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
7
Basic Creative Engineering Skills Arbeid / Verbruik
Arbeid
Vermogen maal tijdseenheid [J] = [W⋅s] James Prescott Joule Verbruik [kWh] = kilo Watt uur
1 kWh = 1000 W ∙ 3600 s = 3,6 ∙106 Joule
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
8
Basic Creative Engineering Skills SI
Uitstapje SI – eenheden en aanverwanten
SI = Système international d’unités 11 oktober 1960 … en daarvoor
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
9
Basic Creative Engineering Skills SI
• Grootheden
– meetbare eigenschap
– Basis grootheden – Afgeleide grootheden
• Eenheden
– de maat
– SI eenheden – Voorvoegsels
• Berekeningen – Gelijkheid van dimensies – Significante cijfers en afronden Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
10
Basic Creative Engineering Skills SI basisgrootheden
– – – – – – –
Lengte Tijd Massa Stroom Temperatuur Hoeveelheid stof Lichtsterkte
Eenheden
[m] [s] [kg] [A] [K] [mol] [cd]
Meter Seconde Kilogram Ampere Kelvin Mol Candela
Alle andere zijn afgeleide grootheden Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
11
Basic Creative Engineering Skills Notatie
Gebruik de technische notatie x,xx • 10y waarbij y veelvoud van 3 is
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
12
Basic Creative Engineering Skills Significante cijfers
• Zegt iets over de nauwkeurigheid • Het aantal significante cijfers – 3 voor een antwoord – 4 voor een tussenberekening
12345,6 kg 0,67851 N 34,78.105 s Augustus 2015
⇒ ⇒ ⇒
12,3•103 kg 679 mN ..?..
Theaterschool OTT-1
13
Basic Creative Engineering Skills Check gebruikte eenheden
• Gebruik in een berekening of vergelijking overal dezelfde eenheid • “Links” en “Rechts” moeten de eenheden blijven kloppen (check!)
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
14
Basic Creative Engineering Skills Spanningsbronnen
Gelijkspanning – Batterij, accu – Uit wisselspanning - gelijkrichten
Wisselspanning – – – –
Veel vormen Enkele fase Drie fasen (krachtstroom, draaistroom) NL: 230/400 V 50 Hz
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
15
Basic Creative Engineering Skills Elektriciteit en Magnetisme
Elektromagnetisme
( EM EMC)
• Stroom veroorzaakt een magnetisch veld en v.v. • Verandering van magnetische flux veroorzaakt spanning en stroom (inductiewet van Faraday) generator / alternator • Een stroomgeleidende draad in magneetveld voelt een kracht (wet van Lorentz, Lorentzkracht) motor
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
16
Basic Creative Engineering Skills Wisselspanning / 1-fase
[V]
N Amplitude [s]
S Periode
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
17
Basic Creative Engineering Skills Wisselspanning 230 Volt
Fase (230 V) Nul (N)
Aarde (PE)
Schakeldraad
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
18
Basic Creative Engineering Skills Wisselspanning 230 Volt
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
19
Basic Creative Engineering Skills Wisselspanning / 3-fasen
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
20
Basic Creative Engineering Skills Split Phase / Amerika
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
21
Basic Creative Engineering Skills Driehoek
Driehoek: Verouderd systeem • Komt nog wel voor, oppassen!
230 V
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
130 V
22
Basic Creative Engineering Skills Ster
Ster: In Europa meest voorkomend Ulijn = √3∙Ufase Ilijn = Ifase 230 V (Ufase)
400 V (Ulijn)
Pfase=Ufase∙Ifase ∙cosφ
P=3∙Pfase=3 ∙ Ufase∙Ifase∙cosφ P= √ 3∙Ulijn∙Ilijn∙cosφ Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
23
Basic Creative Engineering Skills Wisselspanning 380 Volt
L1 L2 L3
N PE
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
24
Basic Creative Engineering Skills Oefenopgave
Een catering oven • 3-fasen aansluiting • 10500 W • cos φ = 1 Kan het op CEE 3x230 Volt, 16 ampere? Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
25
Basic Creative Engineering Skills Effectieve waarde
Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
26
Basic Creative Engineering Skills Effectieve waarde
U2 P= R T T T 1 1 U 2 (t ) 1 2 Pgem = ∫ Pdt = ∫ dt = U (t )dt ∫ T 0 T 0 R TR 0 Pgem =
U eff R
2
⇒ U eff = Pgem ⋅ R T
U eff
T
1 1 2 2 = U ( t ) dt ⋅ R = U (t )dt ∫ ∫ TR 0 T 0
Root Mean Square of RMS waarde
Sinus: Ueff = Utop/√2 Wat is de amplitude bij 230V/50Hz? Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
27
Basic Creative Engineering Skills Vragen en Opdrachten
Vragen 1. Wat is de weerstand van 50 meter koper kabel met diameter 1,5 mm2? (ρkoper = 0,017 Ω.mm2/m) 2. Wat is de spanningsval over de kabel als je er 4 kW aan spots mee aansluit op 230 V / 50 Hz 3. Hoeveel vermogen wordt er in de kabel gedissipeerd? 4. Wanneer en waarom moet je een haspel helemaal uitrollen? 5. Wat denk je dat er bij het verdelen van vermogen over dimmers bedoeld wordt met de “gelijktijdigheidsfactor” Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
28
Basic Creative Engineering Skills Vragen en Opdrachten
Opdracht Bedenk hoe je de stroom/spanning verdeelt in de volgende situatie: • • • • • • •
1 CEE 400V/125A muuraansluiting 3x 6 kanaals dimmer (ADB Mikapack 15) 7x 2kW Fresnel 5x 1kW Profiel 1- Globaal Schema 1x PAR64 1kW four-bar 2- Overzichtstabel 2x ETC 575W Gelijktijdigheidsfactor 0,5
Wat is de belasting en stroom per fase (per dimmer en bij de hoofdaansluiting)? Augustus 2015
Theaterschool OTT-1
29
