registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809. 6. ledna 2013 VY_32_INOVACE_170214_Stridavy_proud_v_praxi_DUM STŘÍDAVÝ PROUD V PRAXI Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová. Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace. Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

Vznik střídavého proudu 1. Vznik střídavého proudu 3. Výkon střídavého proudu 4. Výroba střídavého proudu 2. Hodnoty střídavého proudu a napětí 5. Transformátor

Vznik střídavého proudu Střídavý proud mění periodicky svoji velikost a směr v závislosti na čase vzniká například při otáčení vodivé smyčky (cívky) v homogenním magnetickém poli přitom se mění magnetický indukční tok a indukuje se elektrické napětí, jehož velikost záleží na úhlu, pod kterým protíná magnetická indukce indukční čáry v obvodu začne protékat proud, jehož velikost a směr záleží na polaritě indukovaného napětí Vznik střídavého proudu - YouTube zpět na obsah další kapitola

Hodnoty střídavého proudu a napětí Střídavý proud obecně může být: periodický (pravidelně se mění velikost a směr proudu) neperiodický (proud se mění nepravidelně) Střídavý proud, který se periodicky mění s funkcí sinus, se nazývá harmonický. Okamžitá hodnota harmonického střídavého napětí je dána vztahem. Umax - amplituda napětí (maximální výchylka) ω - úhlová rychlost otáčení závitu dále

Hodnoty střídavého proudu a napětí Doba jedné otočky se nazývá perioda – T [s]. Počet period za sekundu je frekvence – f [Hz]. Během jedné otočky projde vodičem proud jedním a opačným směrem. Obr. 1 dále

Hodnoty střídavého proudu a napětí Umax – špičkové napětí (v zásuvce 325V) Ustř – střední hodnota absolutních hodnot napětí (=0,6366 Umax) Uef – efektivní hodnota (značí se jako U) Je definována jako velikost stejnosměrného napětí, které by v rezistoru vyvolalo stejný tepelný účinek. Uef = 0,7072 Umax (v zásuvce 230V) Obr. 2 dále

Hodnoty střídavého proudu a napětí Střídavý proud popisujeme rovnicí: i – je okamžitá hodnota střídavého proudu Im – amplituda proudu φ – fázový rozdíl mezi napětím a proudem V praxi používáme Ief a označujeme ho jako I. Ief = 0,7072 Imax dále

Hodnoty střídavého proudu a napětí V elektrárnách se střídavý proud vyrábí v alternátorech. V energetice se využívá střídavé napětí nízké frekvence (f = 50 Hz). Podle frekvence střídavého napětí dělíme střídavé proudy na: nízkofrekvenční – do 20 Hz vysokofrekvenční – nad 20 Hz Střídavý proud na www.techmania.cz zpět na obsah další kapitola

Výkon střídavého proudu Pro výpočet výkonu používáme efektivní hodnoty napětí a proudu. Zdánlivý výkon největší možný výkon střídavého proudu (na něj je konstruováno elektrické vedení) Činný výkon cos φ vyjadřuje závislost činného výkonu na fázovém posunu (účiník, má velikost 0-1) Pozn.: malý účiník – energie se mění jen v malé míře v užitečnou práci a prochází tzv. jalový proud dále

Výkon střídavého proudu Jalový výkon část výkonu, která se obvodem přelévá tam a zpět (výkon, který nepracuje) Činný výkon lze měřit wattmetrem. Jalový výkon lze též měřit wattmetrem, ale napěťovou svorkou musí jít napětí fázově posunuté o π/2. Obr. 3 dále

Výkon střídavého proudu Obr. 4 zpět na obsah další kapitola

Výroba střídavého proudu Trojfázová soustava V alternátoru můžeme využít tři indukční cívky, které tvoří stator. Vznikají tři střídavé proudy neboli fáze. Cívkami neprotékají ve stejném okamžiku stejné proudy, protože jsou fázově posunuty o 120°. Okamžitá hodnota trojfázového proudu je rovna 0. Rotorem je otáčivý elektromagnet. Pohybem rotoru se v cívkách statoru indukuje střídavé napětí. Rotor je opatřen vodivými kroužky, kterými se do vinutí přivádí stejnosměrný proud z dynama (budič). Čtyři vodiče přenášejí tři posunutá střídavá napětí. Cívky mohou být zapojeny do hvězdy nebo do trojúhelníku. dále

Výroba střídavého proudu Při zapojení cívek kromě tří fází vznikne ještě vodič s nulovým potenciálem (nulák). Obr. 5 dále

Výroba elektrického proudu Mezi fázovým a nulovacím vodičem je tzv. fázové napětí. Ve spotřebitelské síti má fázové napětí efektivní hodnotu 230V. Mezi fázovými vodiči je sdružené napětí, které je v rozvodné síti: Výhody používání střídavého proudu snadnější výroba v porovnání se stejnosměrným proudem výhodný přenos dálkovým vedením transformací na vysoké napětí a nízký proud (sníží se ztráty vzniklé zahříváním vodičů) generátory (alternátory) mají jednodušší konstrukci než obdobné na stejnosměrný proud jednodušší konstrukce přístrojů užívaných k vypínání a zapínaní (pojistky, jističe,….) dále

Výroba střídavého proudu Nevýhody střídavého proudu složitější rekuperace (vracení energie do sítě) nutnost synchronizovat všechny elektrické generátory v sítí zpět na obsah další kapitola

Transformátor Princip jednofázového transformátoru slouží ke zvyšování nebo snižování elektrického napětí jsou ve velkých elektrorozvodných stanicích, adaptérech pro notebook nebo v nabíječkách pro mobilní telefony. princip je založen na elektromagnetické indukci Princip jednofázového transformátoru Skládá se ze dvou cívek, které jsou na společném ocelovém jádře (vstupní – primární, výstupní – sekundární). Pokud vstupní cívkou prochází střídavý proud, v jádře transformátoru vzniká proměnlivé magnetické pole, které způsobuje ve výstupní cívce indukci střídavého napětí. Transformace napětí záleží na počtu závitů v cívkách. dále

Transformátor Platí vztah: U2 – napětí ve výstupní cívce k – transformační poměr U2 – napětí ve výstupní cívce U1 – napětí ve vstupní cívce N1 – počet závitů ve vstupní cívce N2- počet závitů ve výstupní cívce k>1 – transformace nahoru k<1 – transformace dolu dále

Transformátor Využití transformátorů dále Autotransformátor v elektrických laboratořích ve trakčních kolejových vozidlech Jednofázové transformátory v rozhlasových přijímačích v televizorech v měřících přístrojích Pozn.: účinnost malých transformátorů je 90-95%, účinnost velkých transformátorů v rozvodných sítích je až 98%. Obr. 6 dále

Animace fce transformátoru Obr. 8 Obr. 7 Animace fce transformátoru Teslův transformátor zpět na obsah konec

POUŽITÁ LITERATURA ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ Obr. 1 FDOMINEC. Soubor:Voltage graph cs.svg: Wikimedia Commons [online]. 10 May 2007 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Voltage_graph_cs.svg Obr. 2 FDOMINEC. Soubor:Ac voltages max-ef-avg.svg: Wikimedia Commons [online]. 10 May 2007 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/Ac_voltages_max-ef-avg.svg Obr. 3 AUDRIUS MEŠKAUSKAS. Soubor:Wattmeter.jpg: Wikimedia Commons [online]. 20 April 2006 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Wattmeter.jpg Obr. 4 KADLEC, Petr. File:AC power graph f0.8.svg: Wikimedia Commons [online]. 23 September 2007 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/AC_power_graph_f0.8.svg/1000px-AC_power_graph_f0.8.svg.png Obr. 5 ŠTARMAN, Václav. Soubor:Trojúhelník.svg: Wikimedia Commons [online]. 22 April 2012 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/Troj%C3%BAheln%C3%ADk.svg

CITACE ZDROJŮ Obr. 6 C J COWIE. Soubor:Variable Transformer 01.jpg: Wikimedia Commons [online]. 8 December 2005 [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Variable_Transformer_01.jpg Obr.7 DIRK-LÜDER KREIE. Soubor:Schaltbild Trafo.png: Wikimedia Commons [online]. 18 June 2005 [cit. 2013-01-06]. Dostupné podl licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4f/Schaltbild_Trafo.png Obr. 8 JX. Soubor:Transformer3d col3 cs.svg: Wikimedia Commons [online]. 12 January [cit. 2013-01-06]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Transformer3d_col3_cs.svg Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost. Miroslava Víchová