3 Sprzezenia LC


Zjawisko: PRZENOSZENIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ
PRZEZ POLE MAGNETYCZNE
Element: SPRZŻENIE INDUKCYJNE
Sprzężenie magnetyczne
przeciwne
11( )
t
22( )
t
21(t)
2(t)
1(t)
12( )
t
z1
z2
i1(t)
i2(t)
u1(t) u2(t)
Środowisko liniowe,
*
izotropowe
*
1
1 22
Symbol, umieszczony koło zacisku, jest oznaczeniem początku uzwojenia.
1). Prądy wpływające do sprzężonych magnetycznie uzwojeń przez oznakowane zaciski
wytwarzają sumujące się strumienie skojarzone  sprzężenie magnetyczne zgodne: M > 0.
2). Prądy wpływające do sprzężonych magnetycznie uzwojeń przez różne zaciski
wytwarzają
odejmujące się strumienie skojarzone  sprzężenie magnetyczne przeciwne: M < 0.
Jednostki: L: [H]  henr = 1V"1s"1A 1  indukcyjność własna;
M: [H]  henr = 1V"1s"1A 1  indukcyjność wzajemna;
1(t) = 11(t) + (ą21(t))  strumień skojarzony uzwojenia 1-1
2(t) = 22(t) + (ą12(t))  strumień skojarzony uzwojenia 2-2
1(t) = L1"i1(t) + (ą M)"i2(t)
2(t) = L2"i2(t) + (ą M)"i1(t)
"
M
0 d" k = d" 1 - współczynnik sprzężenia
przy czym: M2 d" L1"L2 ;
LL2
1
di1(t) di2(t)
ż#
( ) ()
#u1 t = L1 dt + ą M dt
#
#
#u2 t = L2 di2(t) + ą M di1(t)
( ) ()
#
dt dt
#
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Przykład
L1 e&
*
i1
u1
(+M12)=(+M21)
i2 i3
e&
"
*
( M13)=( M31)
u2
L3 u3
L2
( M23)=( M32)
"
ż#
# ś# # ś#
di1(t) di2(t) di3(t)
( )
ś# ź# ś#- ź#
#u1 t = L1 dt + + M12 dt + M13 dt
# # # #
#
#
# ś# # ś#
di2(t) di3(t) di1(t)
#
( )
u2 t = L2 + M23 + + M21 ź#
ś#- ź# ś#
#
dt dt dt
# # # #
#
#
#u3 t = L3 di3(t) + # M31 di1(t)ś# # M32 di2(t)ś#
( )
+
ś#- ź# ś#- ź#
dt dt dt
# # # # #
#
Ą# ń# Ą# ń# Ą# ń#
u1(t) +L1 +M12 - M13 i1(t)
d
ó# Ą# ó# Ą# ó# Ą#
=
ó#u2(t)Ą# ó#+M21 +L2 - M23Ą# " dt ó#i2(t)Ą#
ó#u3(t)Ą# ó#- M31 - M32 + L3 Ą# ó#i3(t)Ą#
Ł# Ś# Ł# Ś# Ł# Ś#
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Moc chwilowa z jaką energia elektryczna jest gromadzona i przesyłana
przez pole magnetyczne sprzężonych indukcyjności:
di1 di2
ż#
p1 t = u1 " i1 = i1 " L1 + i1 " ą M
( ) ()
#
dt dt
1 3 124
2 4 3
#
u11 t
( )
12
#
124 14243
4 3 4u (t)4
# p11 t p12 t
( ) ( )
#
di2 di1
#
p2 t = u2 " i2 = i2 " L2 + i2 " ą M
( ) ()
# dt dt
123 124
4 3
#
u11 t u21 t
( ) ( )
124 14243
4 3 4 4
#
p22 t p21 t
( ) ( )
#
ż#
( ) ( ) ( )
p1 t = p1
[ ]
113
2t + ą p t
124
412 3
#
PM - własne 1
PM - sprzężone 21
#
#
( ) ( ) ( )
p2 t = p2
[]
#
123
2t + ą p21 t
124
4 3
#
PM - własne 2
PM - sprzężone 12
#
p(t) = p1(t) + p2(t) = p (t) + p22(t) ą p (t) + p21(t)
[ ] [ ]
111 4244 112 4244
4 3 4 3
PM - własne PM - sprzężone
d i1(t)i2(t)
di1(t) di2(t)
[ ]
p t = L1i1 + L2i2 + ą M
( ) ( )
dt dt dt
Energia chwilowa pobrana w przedziale czasu < t0, t > przez
indukcyjności sprzężone:
t
2 2
1 1
wM (t0,t) = p()d = L1i1 + L2i2 + (ą M)i1i2
2 2
+"
t0
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Zjawisko: PRZENOSZENIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ
PRZEZ POLE ELEKTRYCZNE
Element: SPRZŻENIE POJEMNOŚCIOWE
V2
Q2
V1  V2
V1
Q1
V2  VO
V1  VO
VO
Przykłady pola potencjału V
1.2
1
5
2.5
1.25
V
0.8
0
1 
-2.5
0.6
-5
0.75
+
-1
-1 Y
0.4
0.5
-0.5
-0.5
0
0
0.2
0.25
X
X
0.5
0.5
0
1
1
0
-1 -0.5 0 0.5 1
V1 = a11Q + a12Q2 + LL + a1nQn + LL
ż#
1
#V = a21Q + a22Q2 + LL + a2nQn + LL
#
2 1
#
#LLLL
#Vn1 = an1Q + an2Q2 + LL + annQn + LL
# 1
ż#Q1 = C11 V1 - V0 + C12 V1 - V2 + LL + C1n V1 - Vn + LL
()( ) ( )
#
#
Q2 = C21 V2 - V1 + C22 V2 - V0 + LL + C2n V2 - Vn + LL
()() ()
#
#LLLL
#Q = Cn1 Vn - V1 + Cn2 Vn - V2 + LL + Cnn Vn - V0 + LL
()() ()
n
#
Ckn - pojemności cząstkowe
V1  V2
C12 = C21
C22 V2
V1 C11
VO= 0
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Aączenie elementów bezzródłowych dwuzaciskowych
Połączenie szeregowe ( dzielnik napięcia )
u1 u2
A B
i1 i2
& &
D2
D1
i = i1 = i2 = &
u = u1 + u2 + &
u
B
A
i
Dz
Rezystory
Rz = R1 + R2 + L= Rk Rz > max Rk
"
k
Indukcyjności
Lz = L1 + L2 + L= Lk Lz > max Lk
"
( bez sprzężeń )
k
(+M) sprz. Zgodne
Indukcyjności
( M) sprz. Przeciwne
Lz = L1 + L2 + 2"(ą M)
(ze sprzężeniem)
Pojemności
1 1 1 1Cz < min Ck
= + + L=
"
k
Cz C1 C2 Ck
Rezystancyjny Dzielnik Napięcia ( nie obciążony )
uk
u2 uN
u1
i1a" 0
R1 R2 Rk RN
i
u
# ś#
Rk Rk
uk =" u =" u
ś# ź#
N
Rz
# #
Ri
"
i=1
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Połączenie równoległe (dzielnik prądu)
u1
u
i1
D1
A
B
i A B
i
Dz
u1
i2
D2
u = u1 = u2 = &
ik
& &
i = i1 + i2 + &
uN
iN
DN
Rezystory
Gz = G1 + G2 + L= Gk Gz > max Gk
"
k
Indukcyjności
1 1 1 1
( bez sprzężeń ) Lz < min Lk
= + + L=
"
k
Lz L1 L2 Lk
Indukcyjności
(+M) sprz. Zgodne
LL2 - M2
1
(ze sprzężeniem)
Lz =
( M) sprz. Przeciwne
L1 + L2 - 2 "(ą M )
Kondensatory
Cz = C1 + C2 + L= Ck Cz > maxCk
"
k
Konduktancyjny Dzielnik Prądu ( nie obciążony )
u
i1 G1
i2 G2
i
# ś#
Gk Gk
ik ="i ="i
ś# ź#
N
ik Gk Gz
# #
Gi
"
i=1
iN GN
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Wybrane Zasady i Twierdzenia Teorii Obwodów
Przekształcenie tRójkąt  Gwiazda
B
C
GBC
B
C
RB
RC
GAB
GCA
RA
A
A
RAB RCA GAGB
RA = GAB =
RAB + RBC + RCA GA + GB + GC
RAB RBC GBGC
RB = GBC =
RAB + RBC + RCA GA + GB + GC
RBC RCA GCGA
RC = GCA =
RAB + RBC + RCA GA + GB + GC
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Równoważność zaciskowa zródeł energii
i
i A
A
R
OBC.
OBC. G u
j
u
e
B
NZE PZE
B
i = j  G u
u = e  R i
Warunki równoważności zaciskowej
R"G = 1
e = R"j (" j = G"e
Przykład 1
i
i A
A
2 &!
0,5 S u
u 5 A
10 V
B
B
NZE: U0 = 10 V, Iz = 5 A; PZE: U0 = 10 V, Iz = 5 A;
u = 10  2 i i = 5  0,5 u
Przykład 2
i
A
i
A
i
A
6 &!
u
4 &!
1
30 V S
10 A
4
40 V
B
w u u
w
i
A
2 &!
1
S
5 A 2
1
S
5 A
6
u 10 V
B
B
B
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Przemieszczanie zródeł napięcia poza węzeł
V
IV
V
IV e
e
e
A A A
u a" 0 u a" 0
II
II I
I II
zwarcie e zwarcie
I
A z B A z B
B B
B
e
e
II
II
Według NPK
Obwód po lewej Obwód środkowy Obwód po prawej
OI
( e) + "u = 0 ( e) + "u = 0 ( e) + "u = 0
OII
(+ e) + "u = 0 (+ e) + "u = 0 (+ e) + "u = 0
OIII
(+ e) + ( e) + "u=0 "u = 0 "u = 0
OIV
"u = 0 "u = 0 ( e) + (+ e) + "u=0
OV
"u = 0 "u = 0 ( e) + (+ e) + "u=0
Przy tej transfiguracji:
1. nie zmienia się rozpływ prądów
2. zmienia się rozkład napięć
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE
Przemieszczanie zródeł prądu w oczku
j
B B
j
A
A
i a" 0
przerwa
j
C C
A  E
D D
E
j
E
j
Według PPK
Obwód po lewej Obwód po prawej
wA: (+ j) + "i = 0 (+ j) + "i = 0
wB: "i = 0 (+ j) + ( j) + "i = 0
wC: "i = 0 (+ j) + ( j) + "i = 0
wD: "i = 0 (+ j) + ( j) + "i = 0
wE: ( j) + "i = 0 ( j) + "i = 0
Przy tej transfiguracji:
1. zmienia się rozpływ prądów
2. nie zmienia się rozkład napięć
Dr inż. Jacek Czosnowski Katedra Elektrotechniki AGH Wydział EAIiE


Wyszukiwarka