Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Střídavé harmonické napětí a proud.  Střídavé harmonické napětí se indukuje v závitu, který se rovnoměrně otáčí v homogenním magnetickém poli.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Střídavé harmonické napětí a proud.  Střídavé harmonické napětí se indukuje v závitu, který se rovnoměrně otáčí v homogenním magnetickém poli."— Transkript prezentace:

1 Střídavé harmonické napětí a proud

2  Střídavé harmonické napětí se indukuje v závitu, který se rovnoměrně otáčí v homogenním magnetickém poli.

3 u

4  Okamžitá hodnota střídavého napětí závisí na čase funkcí sinus: okamžitá hodnota napětí amplituda napětí (maximální hodnota napětí) úhlová frekvence = úhlová rychlost závitu frekvence

5  Graf závislosti u = f(t) je pak následující: U m = 100 V, f = 50 Hz

6  Okamžité napětí dosahuje svého maxima tehdy, je–li osa závitu kolmá k magnetickým indukčním čarám.  V tom okamžiku, kdy je osa závitu rovnoběžná s indukčními čárami, je napětí nulové.

7 u u, Φ Φ magnetický indukční tok je sice maximální, ale jeho časová změna je nulová  u = 0 magnetický indukční tok je nulový, ale jeho časová změna je maximální  u = Um

8  V praxi je zdrojem střídavého napětí alternátor (v magnetickém poli statoru rotuje cívka – rotor).  schématická značka zdroje střídavého napětí

9  Jestliže vodivě spojíme svorky zdroje střídavého napětí, začne obvodem protékat střídavý proud.  Svorky pak mohu spojit rezistorem, kondenzátorem anebo cívkou. Vzniknou tak jednoduché obvody střídavého proudu

10  R I pro něj platí Ohmův zákon: 1. obvod střídavého proudu s rezistorem amplituda proudu okamžitá hodnota proudu

11  X R … rezistance (odpor rezistoru vůči střídavému proudu, totožný s elektrickým odporem, X R = R, [X R ]=  )  Střídavé napětí vyvolá střídavý proud. Okamžité hodnoty obou veličin jsou popsány stejnými funkcemi:

12

13  Proud je ve fázi s napětím, fázový rozdíl je nulový (  = 0)

14  Fázový rozdíl znázorňujeme v tzv. fázorovém diagramu. +

15 Souvislost fázorového a časového diagramu Střídavý U a I znázorňujeme pomocí speciálních rotujících vektorů – fázorů… Pravoúhlý průmět koncového bodu fázoru vykonává kmitavý pohyb… Toto je časový diagram onoho kmitavého pohybu… i u

16  C 2. obvod střídavého proudu s kondenzátorem (kapacitou)  I kondenzátorem protéká střídavý proud; odpor kondenzátoru vůči střídavému proudu se nazývá kapacitance (Xc). kapacita

17  Proud již není ve fázi s napětím – napětí se oproti proudu zpožďuje o π/2. Do nenabitého kondenzátoru (u = 0) teče maximální proud. Do nabitého kondenzátoru (u = Um) teče nulový proud.

18  Fázový diagram: +

19 i u Napětí na kondenzátoru se zpožďuje za proudem o π/2.

20 t i u

21  L 3. obvod střídavého proudu s cívkou (indukčností)  Odpor kladený cívkou vůči střídavému proudu se nazývá induktance (X L, [X L ]=  ). indukčnost cívky

22  Fázový diagram: +

23 i u Napětí na cívce předbíhá proud o π/2.

24 i t u

25  Složené obvody střídavého proudu vzniknou tehdy, připojíme-li ke svorkám zdroje střídavého napětí určitou kombinaci rezistorů, kondenzátorů a cívek.  K důležitým obvodům pak patří…

26 1. Sériový RLC obvod  L R C U

27  S každým napětím v obvodu musíme pracovat jako s vektorem – fázorem ve fázorovém diagramu. U L - U C URUR U U … napětí zdroje

28 Z … impedance (odpor RLC-obvodu vůči střídavému proudu)

29  I RLC obvod způsobuje fázový posuv napětí vůči proudu: U L - U C URUR U 

30  Impedance obvodu závisí na úhlové frekvenci střídavého napětí zdroje. Graf Z = f(  ) je následující:

31 Z/   /s -1 Nízké frekvence nepropustí kondenzátor… … a vysoké zase cívka. Impedance je nejnižší (1  ) pro  = 1s -1. RLC obvod je se zdrojem v rezonanci. R = 1  L = 1 H C = 1 F

32  Dostane-li se RLC obvod do rezonance, napětí na kondenzátoru a cívce se vzájemně ruší. Impedance je pak minimální a rovna elektrickému odporu. Fázový posuv je nulový.

33  Podmínka rezonance:

34 2. Paralelní LC obvod  L C U

35  Impedance paralelního LC obvodu je určena vztahem:  Graf závislosti impedance na úhlové frekvenci je následující:

36 Z/   /s -1 Nízké frekvence projdou cívkou… … a vysoké zase kondenzátorem. Impedance roste nade všechny meze pro  = 1s -1. LC obvod je se zdrojem v rezonanci. R = 0  L = 1 H C = 1 F

37  Dostane-li se LC obvod do rezonance se zdrojem, nabude jeho impedance nekonečně velké hodnoty. Zdroj proto nedodává do obvodu proud. Elektrická energie se však kumuluje přímo v LC obvodu, který se silně rozkmitá s rezonanční frekvencí…

38  rezonance paralelního LC obvodu  L C U I = 0 I  

39  Využití  Vstupní člen radiových přijímačů V anténě se naindukuje celá řada střídavých proudů od různých vysílačů odlišných svojí frekvencí. Ty jsou přivedeny do paralelního LC obvodu, který se pak silně rozkmitá pouze s tou, s níž je v rezonanci.

40 Výkon střídavého proudu

41  U střídavého proudu rozlišujeme: a) činný výkon Je roven teplu, které se v obvodu uvolní za jednotku času. V případě elektromotoru je to pak práce vykonaná za 1s.

42  Pro činný výkon P platí vztah: efektivní hodnota napětí  … fázový posuv napětí vůči proudu efektivní hodnota proudu účiník

43  Nechá se dokázat, že mezi efektivními hodnotami proudu a napětí a amplitudou těchto veličin platí vztah:

44 U m = 100 VU = 71 V 71

45  V obvodu s kondenzátorem je činný výkon nulový, protože fázovému posuvu -  /2 odpovídá nulový účiník.  Během prvé půlperiody si kondenzátor „půjčuje“ elektrickou energii ze zdroje a nabíjí se. Avšak při vybíjení během druhé půlperiody ji zase zdroji vrátí.

46  V obvodu s cívkou je činný výkon nulový, protože fázovému posuvu  /2 odpovídá opět nulový účiník.  Během prvé půlperiody si cívka „půjčuje“ elektrickou energii ze zdroje a vytváří si magnetické pole. V druhé půlperiodě magnetické pole zaniká a energie se zdroji vrací.

47  V obvodu s cívkou je činný výkon maximální, protože fázovému posuvu 0 o odpovídá účiník o hodnotě 1.  Elektrická energie se nevratně mění na teplo a do zdroje se žádná nevrací.

48 b) zdánlivý výkon (P s ) Zavádí se u elektrických strojů vztahem:

49  Poznámka: Rotor elektromotoru na střídavý proud je cívka, jejíž účiník je však blízký nule. V důsledku toho sice elektromotor odebírá ze sítě velké proudy, ale jeho výkon je velmi nízký. Účiník zvyšujeme připojeným kondenzátorem.

50 Konec


Stáhnout ppt "Střídavé harmonické napětí a proud.  Střídavé harmonické napětí se indukuje v závitu, který se rovnoměrně otáčí v homogenním magnetickém poli."

Podobné prezentace


Reklamy Google