1.Elementy schematów zastępczych źródeł i odbiorników energii elektrycznej.

W ujęciu obwodowym źródła i odbiorniki elektryczne są elementami obwodów elektrycznych o określonej liczbie zacisków i określonej topologii. Są to modele rzeczywistych obiektów źródłowych i odbiorników, opisujące ich działanie z punktu widzenia zależności między zaciskami. W skład rozumianych w ten sposób źródeł i odbiorników elektrycznych może wchodzić wiele zespolonych w jedną całość obiektów źródłowych i odbiornikowych.

-Elementy pasywne [straty stałe] (niezależne od obciążenia);

-Elementy aktywne [straty zmienne] (zależne od obciążenia).

Tzw. Rzeczywiste źródło napięciowe - obciążone impedancją lub rezystancją. {Rys 1.1 i 1.2}

Tzw. Rzeczywiste źródło prądowe - obciążone impedancja lub rezystancją. {Rys. 1.3 i 1.4}

2. Moce tracone w zastępczych źródłach równoważnych ze względu na wielkości zaciskowe.

Moce tracone ΔP_u=RwI² ( w rzeczywistym źródle napięciowym) i ΔP_i=RwI²(R/Rw)² (w rzeczywistym źródle prądowym) są równe tylko wtedy gdy R=Rw lub │Z│=│Zw│. Oprócz tego szczególnego przypadku nie zachodzi równoważność rzeczywistych źródeł - napięciowego i prądowego. Ze względu na moce tracone nie jest obojętne który z schematów zastępczych przyjmiemy za model rzeczywistego obiektu źródłowego. Na ogół bardziej odpowiedni jest model źródła napięciowego.

3. Straty mocy w materiałach elektrycznych i magnetycznych - rzeczywisty kondensator, rzeczywista cewka, dławik.

W rzeczywistych elementach elektrycznych zawsze występuje dyssypacja (rozproszenie) energii w formie ciepła - czy to użytkowego czy też strat.

- Rzeczywista cewka {Rys. 3.1 i 3.2}

Q= X_L·I²= U_L·I;

P= R·I²= U_R·I;

Dobroć cewki: Q_L=Q/P= U_L/ U_R=ωL/R

- Rzeczywisty kondensator {Rys. 3.3 i 3.4}

Q= B_c·U²;

P= G·U, P=Q·tgδ;

Dobroć kondensatora: Q_c=Q/P= I_L/ I_R=RωC

- Dławik {Rys. 3.5 i 3.6}

Straty w rdzeniu dławika:

ΔP_fe=R_fe· I_fe² - średnia moc strat.

ΔP_fe=C·f^1,5-1,6 B²

4.Schemat zastępczy transformatora jednofazowego. {Rys. 4}

5.Przemiany energii w przetworniku typu elektromagnes.

Elektromagnesy z ruchomą zworą, głośniki elektrodynamiczne, maszyny elektryczne i większość mierników elektrycznych zaliczamy do elektromechanicznych przetworników energii o polu magnetycznym. Przy udziale pola magnetycznego przetwarzają one energię elektryczną na mechaniczną (silniki, siłowniki, mierniki elektryczne), Mechaniczną na elektryczną (prądnice, czujniki generatorowe), albo energię elektryczną jednego rodzaju na drugi (przetwornica jednotwornikowa).

6. Moment obrotowy w przetworniku zasilanym jednostronnie.

Gdy na części ruchomej lub nieruchomej przez którą przebiega główny obwód magnetyczny znajdują się uzwojenia to jest to przetwornik zasilany jednostronnie.

lub

Moment osiąga ekstremalne wartości gdy: γ=1/4∏; 3/4∏; 5/4∏; 7/4∏ a jest równy zeru gdy: γ=0 ; 1/2∏; 3/2∏;

7. Moment obrotowy w przetworniku zasilanym dwustronnie.

Gdy na części ruchomej i nieruchomej przez którą przebiega główny obwód magnetyczny znajdują się uzwojenia to jest to przetwornik zasilany dwustronnie.

lub

Moment osiąga największe wartości bezwzględne gdy γ=+/- 1/2∏ tzn. gdy strumienie wytworzone przez i₁ i i₂ są do siebie prostopadłe.

Ujemne wartości odpowiadają działaniu hamującemu a dodatnie napędzającemu.

8.Zmiana pracy mechanicznej na energię elektryczną (prądnica) oraz energii elektrycznej na pracę mechaniczną (silnik elektryczny).

W maszynie elektrycznej pracującej jako silnik, do twornika doprowadzona jest moc elektryczna p_el która ulega przetworzeniu na moc mechaniczną p_mech .

W maszynie pracującej jako prądnica do twornika doprowadzona jest moc elektryczna p_el będąca produktem przetworzenia mocy mechanicznej p_mech .

9.Zasady działania mierników magnetoelektrycznych, elektrodynamicznych i elektromagnetycznych.

-Mierniki magnetoelektryczne (ME)

cewka nałożona na bęben sztabowy umieszczona miedzy nadbiegunikami magnesu trwałego.

m_e~BiI ( B=const. czyli μ=c·I) używane jako woltomierze i amperomierze prądu stałego oraz galwanometry.

-Mierniki elektrodynamiczne (ED)

Dwie cewki nieruchoma oraz umieszczona wewnątrz niej ruchoma.

M=C_i1,i2 używane jako woltomierze, amperomierze, watomierze przy prądzie stałym i zmiennym.

-Mierniki elektromagnetyczne (EM)

Cewka i wciągany do niej rdzeń stalowy o odpowiednim kształcie. Skala nierównomierna. Używamy jako woltomierze i amperomierze prądu przemiennego i stałego.

10.Nagrzewanie się i stygnięcie modelowego ciała jednorodnego.

Ze względu na nagrzanie każde urządzenie energoelektryczne tworzy z otoczeniem układ termokinetyczny. Najprostszym modelem takiego układu jest ciało cieplne jednorodne o nieskończonej dużej przewodności cieplnej.

Rezystancja termiczna (opór cieplny)
Pojemność cieplna

Przyrost temperatury
; Moc cieplna

- składowa ustalona

- składowa swobodna (przejściowa)

Przy skokowych zmianach mocy cieplnej, temperatura ciała zmienia się w sposób wykładniczy.

---