obwody sin

background image

1

Podstawy elektrotechniki

2

Parametry przebiegu sinusoidalnego

)

t

sin(

I

)

t

(

i

m

ϕ

+

ω

=

Wartość chwilowa

prądu

Amplituda prądu

(wartość maksymalna)

faza

ω

pulsacja

f

2

π

=

ω

f

częstotliwość

T

1

f

=

T

okres

ϕ

faza początkowa

ωt

i

ϕ

I

m

t

T

3

Wartość skuteczna

R

okresowa

funkcja

)

t

(

i

=

=

T

0

2

T

0

2

dt

i

R

dt

Ri

E

R

T

RI

E

2

=

=

T

0

2

2

dt

i

R

T

RI

=

T

0

2

dt

i

T

1

I

.

const

I

=

Wartość skuteczna
prądu okresowego

T – okres funkcji

4

Wartość skuteczna

Dla prądu sinusoidalnego

( )

[

]

ω

=

T

0

2

m

sk

dt

t

sin

I

T

1

I

( )

ω

=

T

0

2

m

dt

2

t

2

cos

1

I

T

1

2

I

m

=

Dla napięcia sinusoidalnego

)

t

sin(

U

)

t

(

u

m

ω

=

2

U

U

m

sk

=

Wartość skuteczna prądu okresowego jest to wartość
zastępczego prądu stałego, który w ciągu czasu T wywoła
taki sam skutek cieplny.

background image

2

5

Wartość średnia

R

=

T

0

śr

dt

)

t

(

i

T

1

I

)

t

sin(

I

)

t

(

i

m

ω

=

( )

0

dt

t

sin

I

T

1

I

T

0

m

śr

=

ω

=

Wartość średnia półokresowa

( )

ω

=

2

T

0

m

śr

dt

t

sin

I

T

2

I

( )

[

]

2

T
0

m

t

cos

1

T

I

2

ω

ω

=

T

2

π

=

ω

π

=

m

I

2

6

Wartość średnia

R

Moc chwilowa

)

t

(

i

)

t

(

u

)

t

(

p

=

Energia pobrana w ciągu okresu

=

T

0

dt

i

u

W

=

T

0

dt

p

Wartość średnia energii za okres

T

W

P

=

=

T

0

dt

p

T

1

Moc czynna prądu okresowego

Moc czynna P jest wartością średnią mocy chwilowej p(t)

7

Rezystor w obwodzie prądu sinusoidalnego

R

)

t

sin(

I

)

t

(

i

m

ω

=

)

t

sin(

RI

)

t

(

i

R

)

t

(

u

m

ω

=

=

m

U

)

t

sin(

U

)

t

(

u

m

ω

=

m

m

RI

U

=

RI

U

=

- dla wartości skutecznych

2

1

ωt

u(

ωt)

i(

ωt)

8

Cewka w obwodzie prądu sinusoidalnego

L

)

t

sin(

I

)

t

(

i

m

ω

=

( )

t

cos

I

L

dt

di

L

)

t

(

u

m

ω

ω

=

=

m

U

(

)

2

m

m

t

sin

U

)

t

cos(

U

)

t

(

u

π

+

ω

=

ω

=

m

L

m

m

I

X

LI

U

=

ω

=

X

L

– reaktancja indukcyjna

2

1

I

X

U

L

=

- dla wartości skutecznych

t

π/2

Napięcie na indukcyjności
wyprzedza prąd o kąt

π/2 (90º)

background image

3

9

Kondensator w obwodzie prądu
sinusoidalnego

)

t

sin(

I

)

t

(

i

m

ω

=

( )

[

]

t

cos

I

C

1

idt

C

1

)

t

(

u

m

ω

ω

=

=

m

U

(

)

2

m

m

t

sin

U

)

t

cos(

U

)

t

(

u

π

ω

=

ω

=

m

C

m

m

I

X

I

C

1

U

=

ω

=

X

C

– reaktancja pojemnościowa

2

1

I

X

U

C

=

- dla wartości skutecznych

Napięcie na pojemności
opóźnia się za prądem o
kąt

π/2 (90º)

C

t

π/2

10

Metoda amplitud zespolonych

Zespolony sygnał wykładniczy

(

)

ψ

+

ω

=

t

j

m

e

U

)

t

(

u

1

j

=

Re

Im

u

(

)

ψ

+

ω

=

t

sin

U

)

t

(

u

m

)

t

(

u

)

t

(

u

(

)

(

)

(

)

ψ

+

ω

+

ψ

+

ω

=

ψ

+

ω

t

sin

jU

t

cos

U

e

U

m

m

t

j

m

{

}

)

t

(

u

)

t

(

u

Im

=

11

Metoda amplitud zespolonych

(

)

t

j

j

m

t

j

m

e

e

U

e

U

ω

ψ

ψ

+

ω

=

m

U

- amplituda zespolona

e(t)

R

L

C

u

R

u

L

u

C

i

)

t

sin(

E

)

t

(

e

m

ω

=

e

u

u

u

C

L

R

=

+

+

e

idt

C

1

dt

di

L

Ri

=

+

+

t

j

m

e

E

)

t

(

e

ω

=

t

j

m

e

I

)

t

(

i

ω

=

Podstawiamy:

)

t

(

e

dt

)

t

(

i

C

1

dt

)

t

(

i

d

L

)

t

(

i

R

=

+

+

m

0

j

m

m

E

e

E

E

=

=

12

Metoda amplitud zespolonych

(

)

t

j

m

t

j

m

t

j

m

t

j

m

e

E

dt

e

I

C

1

dt

e

I

d

L

e

I

R

ω

ω

ω

ω

=

+

+

t

j

m

t

j

m

t

j

m

t

j

m

e

E

e

I

Cj

1

e

I

Lj

e

I

R

ω

ω

ω

ω

=

ω

+

ω

+

t

j

e

1

ω

L

X

L

=

ω

C

X

C

1 =

ω

m

m

C

m

L

m

E

I

jX

I

jX

I

R

=

+

2

1

E

I

jX

I

jX

I

R

C

L

=

+

równanie dla wartości
skutecznych zespolonych

Zespolone wartości skuteczne:

ϕ

=

j

Ie

I

ψ

=

j

Ee

E

background image

4

13

Metoda amplitud zespolonych

(

)

[

]

E

X

X

j

R

I

C

L

=

+

(

)

C

L

X

X

j

R

E

I

+

=

ϕ

=

j

Ie

ϕ

=

j

m

Ie

2

I

t

j

j

e

Ie

2

)

t

(

i

ω

ϕ

=

(

)

ϕ

+

ω

=

t

j

Ie

2

{ }

)

t

(

i

Im

)

t

(

i

=

(

)

ϕ

+

ω

=

t

sin

I

2

(

)

ϕ

+

ω

=

t

sin

I

m

(

)

2

C

L

2

X

X

R

E

I

+

=

=

ϕ

R

X

X

tg

arc

C

L

14

Oporność zespolona

(

)

jX

R

Z

+

=

Postać

algebraiczna

Postać
wykładnicza

Postać
trygonometryczna

2

2

X

R

Z

+

=

R

X

tg

arc

=

δ

δ

= cos

Z

R

δ

= sin

Z

X

(

)

C

L

X

X

j

R

I

E

+

=

impedancja zespolona
(oporność pozorna)

X

Reaktancja
(oporność bierna)

Z

=

δ

=

j

Ze

(

)

δ

+

δ

=

sin

j

cos

Z

15

Przewodność zespolona

Przewodność zespolona (pozorna)

admitancja

Z

1

Y

=

(

)

B

j

G

+

=

konduktancja
(przewodność czynna)

susceptancja
(przewodność bierna)

16

Wykres fazorowy (wskazowy)

E

U

R

U

L

U

C

I

R

X

L

X

C

0

j

Ee

E

=

Z

E

I

=

ϕ

=

j

Ze

E

I

(

)

C

L

X

X

j

R

Z

+

=

ϕ

=

j

Ze

(

)

2

C

L

2

X

X

R

Z

+

=

R

X

X

tg

arc

C

L

=

ϕ

C

L

X

X

dla

0

<

<

ϕ

E

-

ϕ

I

(

)

2

j

C

C

C

e

X

I

jX

I

U

π

=

=

(

)

2

j

L

L

L

e

X

I

jX

I

U

π

=

=

R

I

U

R

=

U

C

U

L

U

R

(

)

2

j

C

e

X

I

π

ϕ

=

(

)

2

j

L

e

X

I

π

+

=

ϕ

ϕ

=

j

e

R

I

Z

E

I

=

ϕ

=

j

e

Z

E

C

L

X

X

dla

0

>

>

ϕ

fazor napięcia

fazor prądu

background image

5

17

Impedancja – reprezentacja graficzna

(

)

(

)

δ

+

δ

=

=

+

=

δ

sin

j

cos

Z

Ze

jX

R

Z

j

Re

Im

Z

Im(Z)=X

Re(Z)=R

δ

18

Impedancja – reprezentacja graficzna

(

)

(

)

δ

+

δ

=

=

+

=

δ

sin

j

cos

Z

Ze

jX

R

Z

j

Z

jX

R

δ

Trójkąt impedancji

19

Impedancja

R

I

U

C

I

U

L

I

U

R

I

U

Z

R

=

=

G

R

1

Z

Y

1

R

R

=

=

=

L

L

jX

L

j

I

U

Z

=

ω

=

=

2

j

L

L

L

e

X

jX

Z

π

=

=

L

j

1

Z

Y

1

L

L

ω

=

=

L

L

jB

L

1

j

L

j

1

Y

=

ω

=

ω

=

2

j

L

L

L

e

B

jB

Y

π

=

=

C

j

1

I

U

Z

C

ω

=

=

C

C

jX

C

1

j

C

j

1

Z

=

ω

=

ω

=

2

j

C

C

C

e

X

jX

Z

π

=

=

C

1

C

C

jB

C

j

Z

Y

=

ω

=

=

2

j

C

C

C

e

B

jB

Y

π

=

=

20

Impedancja – schemat dla

ω=const.

R

I

U

X

I

U

Z

=

jX

R

Z

+

=

jB

G

Z

Y

1

+

=

=

Z

I

U

R

I

U

X

I

U
G

B

Y dla B<0

Z dla X>0

Z dla X<0

Y dla B>0

I

U
G

B

schemat szeregowy

schemat równoległy

background image

6

21

Impedancja – schemat dla

ω=const.

R

I

U

X

1

Z

Y

=

I

U

G

B

jB

G

Y

=

jX

R

1

Z

1

+

=

)

jX

R

)(

jX

R

(

jX

R

+

=

2

2

X

R

jX

R

+

=

2

2

2

2

X

R

X

j

X

R

R

+

+

=

2

2

X

R

R

G

+

=

2

2

X

R

X

B

+

=

R

X

R

G

1

R

2

2

0

+

=

=

X

X

R

B

1

X

2

2

0

+

=

=

I

U

X

0

R

0

22

Prawo Ohma

E

U

R

U

L

U

C

I

Z

R

Z

L

Z

C

E

Z

I

Z

I

Z

I

C

L

R

=

+

+

(

)

E

I

Z

Z

Z

C

L

R

=

+

+

C

L

R

Z

Z

Z

Z

+

+

=

E

I

Z

=

E

I

Z

I

Z

E

=

Prawo Ohma
w postaci zespolonej

23

Prawa Kirchhoffa w postaci zespolonej

I

0

I

N

1

k

k

=

=

5

3

4

2

1

i

i

i

i

i

+

=

+

+

5

3

4

2

1

i

i

i

i

i

+

=

+

+

t

j

m

5

t

j

m

3

t

j

m

4

t

j

m

2

t

j

m

1

e

I

e

I

e

I

e

I

e

I

ω

ω

ω

ω

ω

+

=

+

+

5

3

4

2

1

I

I

I

I

I

+

=

+

+

0

I

I

I

I

I

5

4

3

2

1

=

+

+

t

j

e

2

1

ω

24

Prawa Kirchhoffa w postaci zespolonej

II

0

U

N

1

k

k

=

=

0

u

u

u

u

4

3

2

1

=

+

0

u

u

u

u

4

3

2

1

=

+

0

e

U

e

U

e

U

e

U

t

j

m

4

t

j

m

3

t

j

m

2

t

j

m

1

=

+

ω

ω

ω

ω

0

U

U

U

U

4

3

2

1

=

+

t

j

e

2

1

ω

background image

7

25

Impedancja zastępcza

Z

1

Z

2

Z

N

=

=

N

1

k

k

Z

Z

Z

1

Z

2

Z

N

=

=

N

1

k

k

Y

Y

Y

1

Z

=

k

k

Z

1

Y

=

Z

1

Z

2

2

1

2

1

Z

Z

Z

Z

Z

+

=

26

Moc w obwodzie prądu sinusoidalnego

(

)

u

m

t

sin

U

)

t

(

u

ϕ

+

ω

=

(

)

i

m

t

sin

I

)

t

(

i

ϕ

+

ω

=

(

) (

)

i

u

m

m

t

sin

t

sin

I

U

)

t

(

i

)

t

(

u

)

t

(

p

ϕ

+

ω

ϕ

+

ω

=

=

Moc chwilowa

Moc czynna

=

T

0

dt

p

T

1

P

(

)

i

u

m

m

cos

I

U

2

1

ϕ

ϕ

=

ϕ

=

ϕ

ϕ

i

u

2

I

2

U

I

U

2

1

m

m

m

m

=

ϕ

=

cos

UI

P

Kąt przesunięcia

fazowego między

napięciem i prądem

UI

=

27

Moc w obwodzie prądu sinusoidalnego

u

u

j

j

m

Ue

e

2

U

U

ϕ

ϕ

=

=

i

i

j

j

m

Ie

e

2

I

I

ϕ

ϕ

=

=

Z

Moc pozorna zespolona

*

I

U

S

=

(

)

i

u

j

UIe

S

ϕ

ϕ

=

(

)

u

m

t

sin

U

)

t

(

u

ϕ

+

ω

=

(

)

i

m

t

sin

I

)

t

(

i

ϕ

+

ω

=

(

)

ϕ

+

ϕ

=

sin

j

cos

UI

ϕ

+

ϕ

=

sin

jUI

cos

UI

P

Q

- moc pozorna

jQ

P

S

+

=

S

- moc bierna

i

j

*

Ie

I

ϕ

=

ϕ

28

Trójkąt mocy

S

jQ

P

ϕ

cos

ϕ -

współczynnik mocy

ϕ

= cos

S

P

2

2

Q

P

S

+

=

ϕ

= sin

S

Q

ϕ

= tg

P

Q

background image

8

29

Metoda potencjałów węzłowych

1

1

RL

L

j

R

Z

ω

+

=

2

L

L

j

Z

ω

=

1

3

RC

C

1

j

R

Z

ω

=

Z

RL

Z

L

Z

RC

V

1

V

2

I

1

I

2

I

3

I

4

0

I

I

I

I

4

3

2

1

=

0

Z

V

V

I

Z

V

V

Z

V

V

U

RL

2

1

Z

RC

2

1

L

2

1

Z

=

+

RC

2

1

2

Z

V

V

I

=

Z

3

I

I

=

RL

2

1

4

Z

V

V

I

=

L

2

1

Z

1

Z

V

V

U

I

+

=

zał.: V

1

=0

RL

RC

L

L

Z

Z

2

Z

1

Z

1

Z

1

Z

U

I

V

+

+

=

RL

RC

L

L

Z

Z

Y

Y

Y

Y

U

I

+

+

=

30

Twierdzenie Thevenina

Z

T

U

T

U

T

Z

T

liniowy układ aktywny

schemat zastępczy

Określanie parametrów U

T

, Z

T

dwójnik aktywny

dwójnik pasywny

31

Dopasowanie mocowe

Z

z

U

z

Z

o

max

o

o

P

P

?

Z

=

=

o

o

o

jX

R

Z

+

=

I

o

z

z

Z

Z

U

I

+

=

(

)

o

z

o

z

z

X

X

j

R

R

U

+

+

+

=

o

2

o

R

I

P

=

P

o

z

z

z

jX

R

Z

+

=

(

) (

)

2

o

z

2

o

z

z

X

X

R

R

U

I

+

+

+

=

(

) (

)

o

2

o

z

2

o

z

2

z

o

R

X

X

R

R

U

P

+

+

+

=

o

o

X

P

(

)

(

) (

)

[

]

2

2

o

z

2

o

z

o

z

o

2

z

X

X

R

R

X

X

2

R

U

+

+

+

+

=

0

=

0

X

X

o

z

=

+

z

o

X

X

=

32

Dopasowanie mocowe

o

o

R

P

(

) (

)

(

)

(

) (

)

[

]

2

2

o

z

2

o

z

o

z

o

2

0

z

2

o

z

2

z

X

X

R

R

R

R

R

2

X

X

R

R

U

+

+

+

+

+

+

+

=

0

=

0

R

R

2

o

2

z

=

z

o

R

R

=

(

) (

)

o

2

o

z

2

o

z

2

z

o

R

X

X

R

R

U

P

+

+

+

=

(

)

4

o

z

2

o

2

z

2

z

R

R

R

R

U

+

=

z

o

R

R

=

z

z

o

jX

R

Z

=

*

z

Z

=

Z

z

U

z

Z

o

I

P

o

(

) (

)

z

2

z

z

2

z

z

2

z

o

R

X

X

R

R

U

P

+

+

=

( )

z

2

z

2

z

R

R

2

U

=

z

2

z

R

4

U

=

0

0

background image

9

33

Dopasowanie mocowe

Z

z

U

z

Z

o

*

z

z

I

U

S

=

I

(

)

z

z

z

z

z

X

X

j

R

R

U

I

+

+

=

P

o

z

*

z

z

z

R

2

U

U

S

=

%

50

%

100

P

P

z

o

=

=

η

z

z

R

2

U

=

z

*

z

*

R

2

U

I

=

z

2

z

R

2

U

=

o

P

2

=

moc źródła

z

P

=

sprawność

z

z

o

jX

R

Z

=

z

z

z

jX

R

Z

+

=


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Obwody rdzenia kręgowego
Obwody elektryczne
Obwody elektryczne I
74 Nw 11 Obwody drukowane
figury plaskie i ich obwody kl 1
Kolo1 obwody prądu stałego
obwody RLC
Zadania z treścią, obwody figur kl III
Sprawozdanie obwody liniowe i nieliniowe
Obwody prądu stałego
Obwody magnetycznie sprzężone p, Elektrotechnika, SEM4, Teoria Pola Krawczyk
Okresowe, studia, studia, 2 semestr, Egzamin obwody
TABELA długosci i obwody, Kinezyterapia
Korzybski Obwody elektryczne 3 Laboratorium
Konspekt; Obwody prostokątów i kwadratów 2 lekcja
pomoc sin
FRACTURA?MORIS SIN[1] chir
Obwody RLC (2)
2 elementy obwody

więcej podobnych podstron