Elektrotechniek

Een hoogspanningsstation, het werkterrein van de elektrotechnici
Elektricien aan de slag

Elektrotechniek (Engels: electrical engineering) is een technische discipline die zich bezighoudt met de studie en de toepassing van elektriciteit en elektromagnetische velden. Mensen die opgeleid zijn in de elektrotechniek heten elektrotechnicus, elektromonteur of elektricien.

Elektrotechnici werken aan elektrotechnische installaties die voorzien in de behoefte van elektriciteit op diverse locaties.

Elektrotechnische installaties zijn op meerdere plekken te vinden. Thuis van de meterkast naar televisie, lamp of koelkast. Maar ook in de utiliteit hier treft men naast de voorzieningen voor elektriciteit ook andere aangelegenheden aan. Zo treft men hier ook vaak telecom- of internetverbindingen aan. Ook bevinden er zich elektrotechnische installaties in de industrie. Deze onderscheiden zich van het voornoemde omdat hier ook besturingstechniek en vermogensbeheer bij komt kijken.

Elektronica

Het vakgebied elektronica is een vak op zich dat zich van elektrotechniek onderscheidt door het kenmerkende gebruik van halfgeleiders, waarvan transistoren de basis zijn (tot 1948 elektronenbuizen) waardoor traploze (= analoge) verwerking van zeer uiteenlopende signalen mogelijk is, zoals van microfoons en andere sensoren. Elektronica maakt verder gebruik van zgn. actieve en niet-lineaire componenten zoals diodes, en lineaire onderdelen zoals weerstanden, condensatoren, en spoelen. Een verder specifiek kenmerk van de electronica is de samenvoeging van een hele reeks (meestal) kleine componenten op een van dunne koperlagen voorzien substraat (printplaat) waaruit koper op chemische wijze selectief weggeëtst is, zodat er sprake is van een elektrisch bedradingsplan waar alle componenten op gewenste plekken gesoldeerd zijn. Alle componenten met de elektrische verbindingen wordt schakeling genoemd. Uit de (analoge) elektronica is de digitale elektronica voortgekomen, die vele discrete signalen parallel verwerkt (met twee mogelijke toestanden, zogezegd aan of uit) en waaruit computers voortkomen. Uit deze tak is een voortschrijdende miniaturisatie voortgekomen die via de stappen digitale geïntegreerde schakelingen en Microprocessors geleid heeft tot complete systemen op een chip. Met later evenens sterk geminiaturiseerde analoge functies.

Elektronica die gebruikmaakt van zowel elektronen (elektriciteit) als fotonen (licht) heet opto-elektronica.

Waar in de elektronica doorgaans sprake is van geringe tot zeer kleine vermogens, spreekt men van vermogenselektronica zo gauw er van stromen sprake is in de grootte vanaf enkele ampères tot in kiloampères, en bij spanningen tot kilovolts, dus voor vermogens van rond 50 W tot in de megawatts (MW). Veelal gaat het om het omzetten van stroom en spanning naar een andere waarde van deze kenmerken bij elektrisch vermogen. Bijvoorbeeld van 230 V wisselspanning naar 24 V gelijkspanning (schakelende voeding), of voor het aansturen van een elektromotor, bijvoorbeeld bij een automobiel.

Indien elektronica wordt toegepast in vliegtuigen wordt gesproken over avionica.

Binnen de elektronica komt veel van elektrotechniek terug. Zo worden schakelingen voorzien van bijvoorbeeld relais of wordt de spanning (voltage) gemeten door middel van een klassieke draaispoelmeter - tegenwoordig meestal vervangen door een elektronisch gerealiseerde variant daarvan met cijferweergave.

Energietechniek

De energietechniek houdt zich niet alleen bezig met elektriciteitsopwekking en de elektrische distributienetwerken, maar ook met elektrische circuits en materialen (bijvoorbeeld isolatoren) die hoge spanningen en stromen kunnen weerstaan en schakelen. Omdat de opwekking vaak plaats vindt met mechanische apparaten (windmolens en turbines) is dit gebied eigenlijk een wisselwerking tussen werktuigbouwkunde, mechatronica en elektrotechniek.

Ook worden er veel schakelingen op afstand bediend door middel van besturingstechniek. In Nederland wordt het distributie netwerk beheerd door TenneT, in België door Elia. Zij werken nauw samen met diverse bekende bedrijven zoals ABB en Siemens die onder andere schakelaars maken voor het schakelen van hoge vermogens.

Meettechniek

De meettechniek bestudeert het meten met behulp van elektrotechniek. Metingen aan een elektrisch circuit veranderen automatisch de elektrische spanningen en stromen binnen dat circuit. Het doel is om de invloed van de meetinstrumenten te minimaliseren of zelfs te compenseren. Dit vakgebied omvat ook sensoren die gebruikmaken van de elektrische of elektromechanische eigenschappen van een materiaal. Voorbeelden zijn het piëzo-elektrisch effect voor het meten van druk en temperatuurafhankelijke weerstanden voor het meten van de temperatuur of een shuntweerstand voor het meten van vermogen.

Ook wordt de meettechniek gebruikt voor diverse mechanische toepassingen. Zo wordt er in de scheepvaart vermogensmetingen gedaan aan een motor om zo slijtage van de lagers te meten. Dit gebeurt vaak in combinatie met een trilling- of geluidsmeting.

Meet- en regeltechniek

De meet- en regeltechniek is een specifieke tak van de elektrotechniek, met raakvlakken in de pneumatiek, hydrauliek en procestechniek. Bij procestechniek houdt men zich bezig met het meten en regelen van bijvoorbeeld grootheden in industriële processen. Voorbeelden van geregelde industriële grootheden zijn: niveau, temperatuur, pH, debiet (ook wel flow genoemd) en druk. In zijn eenvoudigste vorm gebeurt het regelen door een regelaar die een ingestelde waarde (setpoint) vergelijkt met een in een proces gemeten waarde en vervolgens een corrigerende waarde uitstuurt naar het corrigerend orgaan (bijvoorbeeld een regelklep). Regelaars kunnen elektronisch, pneumatisch, mechanisch en hydraulisch zijn uitgevoerd. In moderne gecomputeriseerde meet- en regelsystemen kunnen regelaars in software zijn uitgevoerd. Een vergevorderde afgeleide van de meet- en regeltechniek wordt ook wel procesautomatisering genoemd.

Ook wordt meet en regeltechniek vaak toegepast in de productie van goederen. Zo zijn er vaak sensoren die detecteren wanneer iets van een lopende band raakt of waar iets zich bevindt op de lopende band. Zo is het mogelijk om een apparaat pas aan te laten gaan wanneer iets een bepaalde positie of waarde heeft bereikt. Hiervoor wordt vaak een "if this than that" protocol voor gebruikt. Deze ziet men ook vaak terug in domotica.

Elektromechanica

Elektromechanica is het vakgebied waar met behulp van elektromagnetische velden beweging wordt veroorzaakt, of andersom. Denk hierbij aan elektromotoren, relais, dynamo's en elektromagneten. Het is ook de naam van een studierichting in het secundair en hoger onderwijs, die zowel de beginselen van mechanica als van elektriciteit/elektronica bijbrengt, zowel theoretisch als praktisch, aangevuld met technisch tekenen.

Telecommunicatietechniek

De telecommunicatietechniek is in vrijwel alle gevallen een deelgebied van de elektronica waar het de verwerkingsfuncties betreft en gebruikt voor het overbrengen van informatie van de ene plek naar een andere verbindingen zoals een coaxkabel, glasvezelkabel of de radiosignalen. Deze kanalen kunnen nauwkeurig gemodelleerd worden door de vergelijkingen van Maxwell voor het gedrag van elektromagnetische velden.

Enkele andere voorbeelden van hoe we elektromagnetische velden gebruiken in ons dagelijkse leven: het antenne-ontwerp van mobiele telefoons. Andere technologie die mogelijk is door elektromagnetische velden is de microgolf oven of magnetron, en de MRI-scanner.

De hulpmiddelen en theorieën die een elektrotechnisch ingenieur kan raadplegen zijn onder meer: wis- en natuurkunde in het algemeen, en elektromagnetisme in het bijzonder, elektromechanica, kwantummechanica, materiaalkunde, digitale signaalverwerking, regeltechniek en computertechniek.

Beroepsverenigingen

Opleidingen

In Nederland

Aan verschillende mbo's en hbo's wordt de opleiding elektrotechniek gegeven. Aan de universiteiten: Technische Universiteit Delft, Universiteit Twente en Technische Universiteit Eindhoven wordt een universitaire opleiding elektrotechniek/electrical engineering gegeven.

In Vlaanderen

In Vlaanderen bieden de Vrije Universiteit Brussel (VUB), de Katholieke Universiteit Leuven en de Universiteit Gent (UGent) een opleiding tot burgerlijk ingenieur in de elektrotechniek aan. Daarnaast kan men aan deze universiteiten, evenals aan de Universiteit Hasselt (UHasselt) en de Universiteit Antwerpen (UAntwerpen), een opleiding tot industrieel ingenieur volgen met specialisaties in elektronica-ICT en elektromechanica. Verder bieden de meeste Vlaamse hogescholen professionele bacheloropleidingen in de elektrotechniek aan.

Zie voor een alfabetisch overzicht Elektrotechniek van A tot Z