elektrotechnika i elektronika wykłady 1-6 (sprawdzone)


ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA CZ. 1

Wykład 1: Oznaczenia w odwodach elektrycznych, moc dostarczona, moc użyteczna, dopasowanie odbiornika do źródła w układach prądu stałego. Sprawność układu zasilania. Równoważna zamiana źródeł.

1. Strzałkowanie prądów i napięcia w obwodzie

0x08 graphic
0x01 graphic

2. Generatory Energii Elektrycznej

2.1 Źródło napięcia

a) idealne źródło napięcia

- oznaczenie na schemacie

U=E

0x08 graphic
0x01 graphic
gdzie - E siła elektromotoryczna źródła napięcia

E Rw=0

- charakterystyka napięciowo - prądowa idealnego źródła napięcia

0x08 graphic
0x01 graphic

przy E = const, gdy Rw = 0 (oporność wewnętrzna źródła), teoretycznie można pobierać prąd 0x01 graphic

a) rzeczywiste źródło napięcia

0x08 graphic
0x01 graphic

Rw>0 U=Uodb=I . Robc

- Bilans napięć w obwodzie ze źródłem o rezystancji wewnętrznej Rw

0x01 graphic

- Stan jałowy źródła napięcia:

0x01 graphic

U = E

- Stan zwarcia rzeczywistego źródła napięcia:

Robc = 0 0x01 graphic
U = 0

0x01 graphic

- Charakterystyka zewnętrzna (obciążenia) rz. źr. napięcia

0x08 graphic
0x01 graphic

2.2 Źródła prądu

a) Idealne źródła prądu

- oznaczenie na schemacie

0x08 graphic
0x01 graphic
Iźr - prąd źródłowy (wydajność prądowa źródła)

- charakterystyka napięciowo - prądowa idealnego źródła prądu

0x08 graphic
0x01 graphic
Rw = 0, 0x01 graphic

b) Rzeczywista źródła prądu

0x08 graphic
0x01 graphic

Rw>00x01 graphic
Gw>0 I = Iobc

0x01 graphic

- Stan jałowy źródła prądu

Robc = 0x01 graphic
0x01 graphic
I = 0

U = Iźr . Rw

- Stan zwarcia rz. źródła prądu

Robc = 00x01 graphic
I = Iźr 0x01 graphic
Iw = 0

U = 0

- charakterystyka zewnętrzna (obciążenia) rz. źr prądu

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

3. Równoważna zamiana źródeł

a) zamiana źródła napięcia na źródło prądu

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

gdy I = 00x01 graphic
0x01 graphic

b) zamiana źródła prądu na źródło napięcia

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

gdy Iobc=0 0x01 graphic
0x01 graphic

Wykład 2: Metody rozwiązywania liniowych układów rozgałęzionych prądu stałego. Zasada superpozycji.

Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa

  1. Postaci wektorowe

- natężenie pola elektrycznego 0x01 graphic
- wektor (niezmienne w czasie)

- gęstość prądu 0x01 graphic
- wektor

Prawo Ohma: w postaci wektorowej (lub różniczkowej)

0x01 graphic

0x01 graphic
- przewodność właściwa, konduktywność

I prawo Kirchhoffa: w postaci wektorowej

0x01 graphic

0x01 graphic
Pole wektorowe gęstości prądu jest bezźródłowe

II prawo Kirchhoffa: w postaci wektorowej

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
;0x01 graphic

0x01 graphic
; 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
- źródłowe natężenie pola elektrycznego

UWAGA: W różnych punktach drogi całkowania: - A - B, B - C, natężenie pola elektrycznego E jest różne w związku z rozmaitymi przekrojami poprzecznymi i różnymi konduktywnościami na drodze całkowania.

  1. Postaci skalarne

- Prawo Ohma

*) 0x01 graphic
***) 0x01 graphic

**) 0x01 graphic
0x01 graphic

w postaci skalarnej (lub całkowej)

U=R . I I=G . U

I prawo Kirchhoffa

0x08 graphic
0x01 graphic

I1 + I2 + I3 = I4 + I5

II prawo Kirchhoffa

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

R1 . I1 + R2 . I2 - R3 . I3 = E1 - E2

Bilans energetyczny

Podczas przepływu prądu przez oporniki wydziela się na nich ciepło. Zgodnie z zasadą zachowania energii - ilość ciepła wydzielona w jednostce czasu winna być równa ilości energii dostarczonej przez źródła układu:

  1. gdy układ zasilany jest tylko ze źródeł SEM

0x01 graphic
I - moc źródła napięcia 0x08 graphic
0x01 graphic

  1. gdy układ zasilany jest tylko ze źródeł prądu:

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

  1. całkowity bilans energetyczny

0x01 graphic

Zasada superpozycji:

Prąd w k-ej gałęzi jest równy sumie algebraicznych prądów wzbudzanych przez każdą SEM układu z osobna.

Ik = Ik1 + Ik2 + … + Iki

Jest to zasada ważna dla wszystkich liniowych układów elektrycznych.

0x08 graphic
0x01 graphic

Uwaga:

Uziemienie jednego punktu układu

przy uziemieniu jednego dowolnego punktu układu rozpływ prądów w układzie nie zmienia się.

METODY ROZWIĄZYWANIA ROZGAŁĘZIONYCH

UKŁADÓW LINIOWYCH PRĄDU STAŁEGO.

  1. metoda praw Kirchhoffa

- układ rozgałęziony jest rozwiązywany ze względu na niewiadome układu tj. najogólniej - prądy gałęziowe.

- zagadnienie jest następujące:

- ile równań należy ułożyć żeby układ rozwiązać?

- ile równań należy ułożyć:

- zgodnie z I pr. Kirchhoffa?

- zgodnie z II pr. Kirchhoffa?

Jeśli:

b - liczba gałęzi układu

bźr - liczna gałęzi układu ze źródłami prądu

to liczba nieznanych prądów = (b - bźr) (zakładamy, że znamy źródła prądowe)

Aby otrzymać układ równań liniowo niezależnych zgodnie z I pr. Kirchhoffa, ich liczba wynosi

(y - 1), gdzie y - liczba węzłów układu

Pozostałe równania należy ułożyć zgodnie z II pr. Kirchhoffa tj.

(b - bźr) - (y - 1) = b - bźr - y + 1

ponadto:

- układając równania zgodnie z II pr. Kirchhoffa należy uwzględnić wszystkie gałęzie układu

- każde nowe oczko dla którego układane jest równanie winno zawierać co najmniej jedną nową gałąź; są to tzw. oczka niezależne.

0x08 graphic
PRZYKŁAD:

0x08 graphic
0x01 graphic

Dane: Szukane:

E1 = 80 V R3 = 3 Ω I1 = ?

E2 = 64 V R4 = 1 Ω I2 = ?

R1 = 6 Ω I3 = ?

R2 = 4 Ω

Rozwiązanie:

w układzie:

- b = 3, bźr = 0, y = 2;

- zgodnie z I pr. K. liczba równań (y - 1), tj.

- I1 + I2 = I3 jedno równanie prądowe

- zgodnie z II pr. K. liczba równań:

(b - bźr) - (y - 1) = (3 - 0) - (2 - 1) = 2 2 równania napięciowe

- wybór oczek niezależnych;

- określenie obiegu konturowego w oczkach niezależnych, w tym przypadku

zgodnie z ruchem wskazówek zegara

- I1 . R1 - I2 . R2 = E1 + E2

- I2 . R2 + I3(R3 + R4) = -E2

Po rozwiązaniu układu trzech równań z trzema niewiadomymi otrzymuje się:

I1 = 14 A

I2 = -15 A

I3 = -1 A.

Znaki minus oznaczają, że zwroty prądów rzeczywistych są przeciwne do przyjętych na rysunku.

  1. metoda prądów oczkowych

Wprowadza się pojęcie prądu oczkowego i przyjmując, że:

- każde niezależne oczko ma swój prąd oczkowy;

- ze względu na prądy oczkowe, dla oczek niezależnych, układa się równania napięciowe

- równania oczkowe są rozwiązywane przede wszystkim ze względu na prądy oczkowe.

Następnie zostają wyznaczone prądy gałęziowe z pomocą I pr. K.

Uwaga: W metodzie prądów oczkowych zasadniczą liczba niewiadomych jest równa liczbie prądów oczkowych, stąd podstawowy układ równań jest mniejszy niż w metodzie praw Kirchhoffa.

PRZYKŁAD

0x08 graphic
0x01 graphic

Równanie napięciowe pierwszego oczka:

(R1 + R2)I11 + R5(I11 - I22) = E1 + E5

lub

(R1 + R2 + R5)I11 + (-R5)I22 = E1 + E5

dla drugiego oczka:

-R5(I11 - I22) + (R3 + R4)I22 = -E5 - E4

lub

(-R5)I11 + (R3 + R4 + R5)I22 = -E5 - E4

w postaci ogólnej:

R11 . I11 + R12 . I22 = E11

R21 . I11 + R22 . I22 = E22

R11 = R1 + R2 + R5 E11 = E1 + E5

R22 = R3 + R4 + R5 E22 = -E4 - E5

R12 = R22 = -R5

[R] . [I] = [E]

  1. zamiana kilku równoległych gałęzi, zawierających źródła sem i źródła prądu z jedną gałęzią zastępczą

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

I1 + I2 + I3 + Ir + Is = I

I1 = 0x01 graphic
= (E1 - Uab)G1

I2 = (E2 - Uab)G2

In = (En - Uab)Gn

Stąd:

0x01 graphic
0x01 graphic
- 0x01 graphic

I = Ez . Gz - Uab . Gz gdzie:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

PRZYKŁAD

Dokonać równoważnej zamiany układu równoległego gałęzią zastępczą

0x08 graphic
0x01 graphic

E1' = 10 V R1 = 2 Ω Iżr = 6 A G1 = 0,5 S

E1'' = 30 V R2 = 4 Ω G2 = 0,25 S

E2 = 40 V R3 = 1 Ω G3 = 1 S

E3 = 60 V R4 = 5 Ω G4 = 0,2 S

0x01 graphic

0x01 graphic

Rz = 0, 513 Ω

Ez = 18,4 V

Wykład 3: Dwójniki liniowe aktywne. Parametry zastępcze układu równoległego. Metoda dwóch węzłów. Twierdzenia Thevenine'a, Nortona.

Metoda dwóch węzłów

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Niech w równaniu (*) (p. pkt. C)

0x01 graphic

prąd I = 0, wówczas

0x01 graphic
gdzie 0x01 graphic

PRZYKŁAD

W podanym układzie:

- obliczyć napięcie na zaciskach Uab,

- zbilansować moc układu,

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

E1 = 120 V

E3 = 50 V

R1 = 2 Ω

R2 = 4 Ω

R3 = 1 Ω

R4 = 10 Ω

I12 . R1 + I22 . R2 + I32 . R3 + I42 . R4 =

= 57,32 . 2 + 1,352 . 4 + 55,42 . 1 + 0,542 . 10 = 9647 W

E1 . I1 - E3 . I3 = 120 . 57,3 - 50 . 55,4 = 9647 W

Twierdzenie o zastępczym generatorze napięcia - twierdzenie Thevenine'a

0x08 graphic
0x01 graphic

A - dwójnik:

- liniowy,

- aktywny

Twierdzenie: każdy liniowy dwójnik aktywny o zaciskach a-b można zastąpić układem szeregowo połączonych:

- sem. zastępczej- Ez, o wartości równej napięciu stanu jałowego U0a-b na zaciskach tego dwójnika.

- i rezystancji zastępczej Rz widzianej od strony zacisków a-b dwójnika, przy zwarciu samodzielnych źródeł napięcia i rozwarciu samodzielnych źródeł prądu.

Twierdzenie o zastępczym generatorze napięcia c.d.

PRZYKŁAD

Wyznaczyć prąd o płynący przez R5, korzystając z twierdzenia Thevenine'a

R1 = R4 = 1 Ω

R2 = 4 Ω

R3 = 2 Ω

R5 = 2 Ω

E1 = 10 V

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Rz = 0x01 graphic

Uab = Va - Vb

0x01 graphic

PRZYKŁAD

Wyznaczyć wskazanie amperomierza

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

R1 = 10 Ω

R2 = 20 Ω

E1 = 60 V

E2 = 20 V

E3 = 10 V

U = 40 V

rozwiązanie:

E1 + E2 = I(R1 + R2) - U

0x01 graphic

Uab = E1 - I . R1 + E3 = 60 - 4 . 10 + 10 = 10 V

0x01 graphic

0x01 graphic

Wykład 4: obwody nieliniowe prądu stałego: metoda charakterystyki wypadkowej, metoda przecięcia charakterystyk, zastosowanie tw. Thevenine'a.

- Układy nieliniowe są to układy które nie spełniają zasady superpozycji; są to układy z elementami nieliniowymi.

- Nieliniowe elementy układu:

- nieliniowa rezystancja,

- nieliniowa indukcyjność,

- nieliniowa pojemność.

- Oporności nieliniowe można podzielić na dwie grupy:

1. oporności nieliniowe niesterowane

2. oporności nieliniowe sterowane

Przykłady charakterystyk oporów nieliniowych (w zakresie prądu stałego)

a) napięciowo - prądowa charakterystyka symetryczna

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

b) napięciowo - prądowa charakterystyka niesymetryczna (prostownik)

0x08 graphic
0x01 graphic

c) Dioda Zenera - stabilition

0x08 graphic
0x01 graphic

d) Dioda tunelowa - element z opornością ujemną

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

e) rodzina napięciowo - prądowych charakterystyk tranzystora

0x08 graphic
0x01 graphic

f) napięciowo - prądowa charakterystyka tyrystora

0x08 graphic
0x01 graphic

Podstawowe metody graficzne rozwiązywania obwodów elektrycznych nieliniowych prądu stałego

  1. Metoda charakterystyki wypadkowej

  2. Metoda przecięcia charakterystyk

Rozwiązywanie zadań z jednym elementem nieliniowym

0x08 graphic
1. W układzie szeregowo połączonych elementów

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Dane są E, R oraz charakterystyka RN

a) Układ rozwiązać metodą charakterystyki wypadkowej.

0x08 graphic
0x01 graphic

Dodawanie prądowe charakterystyk składowych

b) Układ rozwiązać metoda przecięcia charakterystyk

0x08 graphic
0x01 graphic

Wyznaczenie punktu pracy P układu jako punktu przecięcia charakterystyk dwójnika a-b (zasilającego RN) i charakterystyki opornika RN.

2. Połączenie równoległe

0x08 graphic
0x01 graphic

a) Metoda charakterystyki wypadkowej

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Dodanie napięciowe charakterystyk składowych

b) Metoda przecięcia charakterystyk

0x08 graphic
0x01 graphic

Wyznaczenie punktu przy P układu na podstawie przecięcia charakterystyk dwójnika a - b (zasilającego opornik RN), i charakterystyki opornika RN.

Rozwiązywanie zadań z kilkoma elementami nieliniowymi

1. Szeregowe połączenie rezystancji nieliniowych

0x08 graphic
0x01 graphic

metoda charakterystki wypadkowej:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

2. Układ szeregowo - równoległy połączenia rezystancji nieliniowych

0x08 graphic
0x01 graphic

metoda charakterystyki wypadkowej:

0x08 graphic
0x01 graphic

Zastosowanie twierdzenia Thevenine'a do rozwiązywania obwodów nieliniowych prądu stałego

0x08 graphic
0x01 graphic

Dane są charakterystyka nieliniowej RN

0x08 graphic
0x01 graphic

oraz parametry układu a - b:

R1 E1

R2 E2

R3 E3

R4 Iżr

I krok rozwiązania: równoważna zamiana dwójnika a - b zgodnie z twierdzeniem Thevenin'a.

0x08 graphic
0x01 graphic

II krok rozwiązania: na przykład metoda przecięcia charakterystyk:

0x08 graphic
0x01 graphic

W punkcie 0x01 graphic
0x01 graphic

Tak obliczona wartość parametru RN wchodzi do danych zadania w przypadku gdy chcemy wyznaczyć prądy i napięcie w części liniowej układu.

Wykład 5: Układy prądu przemiennego jednofazowego. Przebiegi sinusoidalne. Wartości chwilowe, maksymalne, średnie, skuteczne napięć i prądów. Interpretacja wektorowa wielkości elektrycznych w przestrzeni czasowej. Elementy idealne: opornik, cewka indukcyjna, kondensator; moc chwilowa i średnia.

Prąd sinusoidalnie przemienny - jest generowany przez źródła jakimi są generatory przemiennej sinusoidalnie sem.

0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Im - amplituda przebiegu (prądu)

T - okres funkcji okresowej, czas w którym dokonuje się jedno pełne drgnienie

0x01 graphic
- częstotliwość, oznacza liczbę drgań (na 1 sek) na jednostkę czasu)

0x01 graphic
- częstość kątowa

0x01 graphic
- argument kątowy funkcji sinus

0x01 graphic
- składowa argumentu kątowego, faza początkowa

Dowolną funkcję sinusoidalną określają trzy wielkości:

- amplituda,

- częstość kątowa,

- faza początkowa.

Sinusoidalne sem:

- w zakresie do kilku kHz otrzymuje się dzięki generatorom synchronicznym (przetworniki elektromechaniczne)

- w zakresie wysokich częstotliwości, z pomocą generatorów półprzewodnikowych

Oznaczenie wielkości w elektortechnice

0x01 graphic
małe litery, wartości chwilowe

0x01 graphic
duże litery, tu: wartości maksymalne (indeksowanie)

0x01 graphic
- kąt fazy początkowej zależy od wyboru chwili początkowej

np. t = 0, gdy i = imax, wówczas

0x01 graphic
, stąd 0x01 graphic

Różnica (0x01 graphic
) dwóch funkcji i1(t) oraz i2(t) oznacza różnicę faz, lub przesunięcie fazowe tych funkcji

Wartość średnia prądu i napięcia sinusoidalnego - wartość średnia półokresowa

0x01 graphic

0x01 graphic

podobnie

0x01 graphic

0x01 graphic

Wartość skuteczna

0x01 graphic
= 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Tak definiowane wartości nazywane są również wielkościami średniokwadratowymi.

Interpretacja fizyczna wartości skutecznej

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Wartość skuteczna I prądu sinusoidalnego przemiennego odpowiada takiej wartości prądu stałego, który płynąc przez rezystancję R wydzieli na niej taką samą ilość ciepła co prąd stały płynący przez opornik R w tym samym czasie.

Współczynnik amplitudy (lub współczynnik szczytu) to stosunek amplitudy funkcji okresowej do jej wartości skutecznej.

0x01 graphic
= 0x01 graphic

Współczynnik kształtu

0x01 graphic
= 0x01 graphic

UWAGA: dla przebiegów okresowych niesinusoidalnych

0x01 graphic

0x01 graphic

Interpretacja wektorowa przebiegu sinusoidalnie przemiennego.

W interpretacji wektorowej sinusoidalnie przemiennych przebiegów elektrycznych, promieniom jednostkowym w kole trygonometrycznym można nadać walor wektora ***

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

niech np. 0x01 graphic
,

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

wówczas wartość amplitudy wektora wypadkowego określa wyrażenie 0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Sumowanie wektorów wartości skutecznych prądów i1(t) i i2(t).

UWAGA: Wektory nie muszą mieć swoich początków w początku układu współrzędnych ale można je przesunąć do początku układu współrzędnych

0x08 graphic
0x01 graphic

sumowanie geometryczne wektorów napięć

UWAGA:

Wykresy wektorowe (wskazowe) są stosowana przede wszystkim ze względu na wyznaczanie:

- wartości wypadkowej kilku wielkości składowych

- przesunięć fazowych przebiegów prądów i napięć w układzie

Idealna rezystancja w obwodzie prądu przemiennego

0x08 graphic
0x01 graphic
C = 0, L = 0

0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
, 0x01 graphic

Przebiegi czasowe wartości chwilowych prądu i napięcia

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

Moc chwilowa, moc średnia

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Idealna pojemność w obwodzie prądu przemiennego

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
R = 0, L = 0

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Przebiegi czasowe i (t), u (t)

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Moc chwilowa, moc średnia

0x01 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

Idealna indukcyjność w obwodzie prądu przemiennego

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic
R = 0, C = 0

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Przebiegi czasowe i (t), u (t)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Moc chwilowa i moc średnia

0x01 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

Moc chwilowa i średnia układu złożonego

Dany jest układ:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Moc chwilowa:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
1 0x01 graphic
2

składowa składowa

stała przemienna

Moc średnia

0x01 graphic

gdy: 0x01 graphic
:

i jeśli: I = const, U = const

to P 0x01 graphic
;

lub jeśli P = const, U = const

to I 0x01 graphic

Wykład 6: Impedancja, reaktancja, admitancja i susceptacja. Moc czynna, bierna i pozorna. Wykresy wektorowe. Rezonans napięć i prądów.

Moc czynna, bierna i pozorna

0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Wyznaczenie napięcia układu U:

0x01 graphic
(*)

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

I - wspólny prąd układu;

Obustronne mnożenie równania (*) przez prąd I:

0x01 graphic

0x01 graphic
; oznaczając

moc pozorna 0x01 graphic
[VA]

moc czynna 0x01 graphic
[W]

moc bierna 0x01 graphic
[VAr]

0x01 graphic

stąd trójkąt mocy

0x08 graphic
0x01 graphic

Trójkąt oporności w układach prądu przemiennego

Obustronne dzielenie równania (*) przez prąd I

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
oporność pozorna, impedancja;

0x01 graphic
oporność czynna, rezystancja;

0x01 graphic
oporność bierna, reaktancja;

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Trójkąt oporności

0x08 graphic
0x01 graphic

Układy rozgałęzione, układ równoległy RLC

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

a) Wykres wektorowy napięć i prądów

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
admitancja, przewodność pozorna;

0x01 graphic
konduktancja;

0x01 graphic
susceptancja;

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Równoważna zamiana układu oporowego RLC na układ przewodnościowy

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Rezonans napięć

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

jeśli:

XL = XC to: XLC = 0

Z = R

- XL = XC:

0x01 graphic

0x01 graphic

- UL = UC

0x01 graphic

- 0x01 graphic

- 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
Dobroć układu rezonansowego

DOBROĆ układu rezonansowego: Ile razy napięcie na indukcyjności (pojemności) przewyższa napięcie na wejściu układu.

0x08 graphic
0x01 graphic

Niech {R, L, C i U} = const

0x01 graphic
= var

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
(**)

Wyznaczenie przebiegów w funkcji częsttliwości:

I, Z, UL, UC = f (0x01 graphic
)

0x01 graphic

0x01 graphic

- 0x01 graphic

z (**) 0x01 graphic
0x01 graphic

- 0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

- 0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic

0x01 graphic

dla 0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

dla 0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

dla 0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic

0x01 graphic

lub

0x01 graphic

jeśli

0x01 graphic

0x01 graphic

ULmax dla f > fr, gdy 0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic

Pasmo przepuszczania

Jeśli

0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Moc pobierana przez układ przy rezonansie

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Pasmo przepuszczania:

0x01 graphic
gdy 0x01 graphic

Dobroć układu rezonansowego:

0x01 graphic

PRZYKŁAD:

Dane: Szukane:

R = 10 Ω 0x01 graphic
= ?

L = 1 Q = ?

C = 1 µF UC = ?

U = 10 mV

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Rezonans prądów

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

jeśli BL = BC 0x01 graphic

0x01 graphic

wówczas

IC = U . BC, IL = U . BL

IC = IL

0x08 graphic
0x01 graphic

Jeśli BC = BL

to Y = Ymin 0x01 graphic
Z = Zmax

gdy 0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

2

I

G

+

UG

-

Uodb

Rodb

źródło odbiornik

I

R

U

I

U

E

E

I

E

źródło odbiornik

Rodb

U

U

Rw

I

Uw = I * Rw

Uodb = I * Rodb

0x01 graphic

Punkt pracy układu

Iźr

Iźr

I

U

Iźr

Gw

źródło odbiornik

Robc

U

I

Punkt pracy układu

0x01 graphic

0x01 graphic

I

U

Iźr

I = Iźr

Uw = Iźr * Rw

a a

Iźr

Rw

U R Gw U R

E

b b

a a

Iżr

Rw

Gw U R U R

E

D A B C

E E

Eźr

I3

I1

I4

I2 I5

R1 E2

I1

R2

E1

I2

R3 I3

I

E R

Iźr a

Iżr R Uab

b

Ik1

E1

Ik2

E2

Iki

Ei

Ik

E1 Ei

I1 R3

E1 R2 R4

R1 E2 I3

R2 R3

R1 R5 R4

I11 I22

E1 E5 E4

I I

a a

I1 I2 I3 Ir Is

R1 R2 R3 Gz

E1 E2 E3

Ez

b b

I I

a a

E1'

Rz

Iżr E2 R3

R1

R2

E3 Ez

E1''

b b

I1 I2 a I3 I4

R1 E3

R2 R3 R4

E1

b

a a

R1 R2 R3 R4 R5 Gz

E1 E2 E3

U0 = Uab = Ez

b b

A

a Ez = U0a-b

b Rz = Rwej a-b

a

a

R1 R3

c d

R5 c d

R2 R4 Rab

E1 d

U

+ -

R1 E3 E2

a A

E1 R1

I b

I

U

f(x) = - f ( -x )

I

f (x) 0x01 graphic
- f (-x)

U

I

Uz

U

I

U

I 5 S

T

E

R

4 O

W

A

3 N

I

2 E

1

U

I

U

R

a

I

E RN

b

I R

RN

P Rwyp

B

A (A + B)

U

URN

UR

E

I

RN

0x01 graphic

Iukł P

R

Charakterystyka dwójnika a-b,

zasilającego opornik RN

URN UR U

E = UO

I1

R

I U

RN

I2

E

Rwyp

I (a + b)

I P RN

b

R

I2

b

a

I1 a

U

U = E

I

RN

I1

R

P

I2

0x01 graphic
0x01 graphic
U

U = E

RN1 RN2

E

U

Rwyp

E

RN2

RN1

UN2

UN1

I

Iukł

RN2

RN1 RN3

I

RN1 + RN2

RN2

RN1 RN3 Rwyp.

U

E3 R3

E1 R1

E2 R2

Iźr

R4

a b

RN

I

RN

U

a

a Ez = U0

b Rz

b

A

I

0x01 graphic

P

IN

E2 U

URN UR2

a

IN

Ez

Rz

b

T

Im

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
T/2 T

koło

trygonometryczne

Im 0x01 graphic

i

0x01 graphic

t = 0

np. 0x01 graphic

Im lub 0x01 graphic

0x01 graphic

i t = 0

0x01 graphic

0x01 graphic

np. 0x01 graphic

Im1 0x01 graphic

i1 0x01 graphic
Im

i

i2

Im2

I2

0x01 graphic
I

przesunięcie

równoległe

wektora I2

I1

I2

U2

U3

U

U1

U = U1 + U2 + U3

R

i

R

u

u, i

Um

u

Im i

t

U

I

wykres wektorowy (wskazowy)

u, i, p

p

U*I

i u

t

C

i

C

u

U, i

u I

i

t

U

wykres wektorowy (wskazowy)

u, i, p

p

+ +

u

i

t

- -

L

e

i

L

U

U

U, i

U

u

i

t

I

u, i, p

p

+ +

u

i

t

- -

UR UL

I

U

u, i, p

p

+ +

u

i

t

- -

UL

U

0x01 graphic

I UR

0x01 graphic

UR UL UC

I

U

UL

UC

U

(UL - UC)

0x01 graphic

UR I

UC

S Q

0x01 graphic

P

L1 L2 L3

C1 C2 C3

Z X

0x01 graphic

R

R

IR

XL

IL

I XC

IC

U

IC

-IL

I

(IL - IC)

Ic

0x01 graphic

IR U

IL

R XL XC

I

U

UL

-UC

UR I

UC

Z I

UC UL

U

fr 0x01 graphic

I

Ir

*2*

0x01 graphic

*1*

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

I

IL IC

U IR

IC

-IL

IR U

IL

I

IC

IL

IR

0x01 graphic
0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Napęd Elektryczny wykład
Zarzadzanie firma Wydzial Elektryczny wyklad1
Metrologia Elektryczna i Elektroniczna wykład 2
ElektronikaNst wyklad1 2
elektro wyklad 06
Elektrotechnika wyklad 2
El en i środowisko 13 14 1, Prywatne, EN-DI semestr 4, Elektroenergetyka, wykład + ćwiczenia
materiały elektroniczne - Informacje, sprawdziany, Sprawdziany Fizyka i Powiązane
FIG-02D, Elektrotechnika, PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI, wyklad
Zadanie 3(1), Elektrotechnika, Rok 3, Napęd elektryczny, Napęd elektryczny wykład
elektro wyklad 04b
ElektrodynamikaII Wyklad6
Narazenia od pól elektromagnetycznych 13 14 1, Prywatne, EN-DI semestr 4, Elektroenergetyka, wykład
Narazenia od pól elektromagnetycznych 13 14 2, Prywatne, EN-DI semestr 4, Elektroenergetyka, wykład
fale elektromagnetyczna fizyka sprawdzian klasa 2
Sieci i systemy elektroenergetyczne wyklad # 10 2006
Stacje i rodzielnie elektroenergetyczne Wyklad  01 2007

więcej podobnych podstron