Tato prezentace byla vytvořena

Prezentace na téma: "Tato prezentace byla vytvořena"— Transkript prezentace:

1 Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2 Vznik střídavého proudu
OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-011

3 Vznik střídavého proudu
Podle indukčního zákona je okamžitá hodnota indukovaného napětí ve vodiči určena vztahem: [V; T, m, m/s] a v cívce vztahem: [V; Wb, s]

4 Vznik střídavého proudu
Průběh indukovaného napětí závisí na časovém průběhu magnetické indukce B nebo magnetického toku Φ. Bude-li průběh střídavý, dostaneme střídavé napětí, které může mít velmi složitý časový průběh. Graficky si můžeme střídavé napětí znázornit tak, že na vodorovnou osu nanášíme čas a ve svislém směru velikost napětí v příslušném okamžiku (čase). Od vodorovné osy nahoru je kladný směr, od vodorovné osy dolů je záporný směr (obr. 1). Připojíme-li na střídavé napětí vnější elektrický obvod, bude jím protékat střídavý proud podobného průběhu jako má napětí.

5 Vznik střídavého proudu
Obr. 1 Složitý časový průběh střídavého napětí

6 Vznik střídavého proudu
Z časového průběhu na obr. 1 je vidět, že střídavé napětí mění periodicky směr (smysl) a velikost. Podobně střídavý proud mění periodicky směr (smysl) a velikost. Nejsnáze řešitelné jsou obvody, kdy střídavé napětí a proud mají sinusový časový průběh. Sinusový průběh střídavého napětí si můžeme snadno graficky znázornit způsobem podle obr. 2. Je zde nakreslena úsečka OP, jejíž koncový bod O leží v počátku souřadnicové soustavy x,y. Úsečka svírá s kladným směrem vodorovné osy x úhel α. Délku úsečky si označíme jako Umax a její kolmý průmět do svislé osy y jako u.

7 Vznik střídavého proudu
Obr. 2 Grafické znázornění sinusového střídavého napětí

8 Vznik střídavého proudu
Bude-li se úhel α měnit, tj. bude-li úsečka OP otáčet kolem bodu O doleva, proti směru otáčení hodinových ručiček, tak jak je naznačeno šipkou na obr. 2 konstantní úhlovou rychlostí ω, bude se kolmý průmět do svislé osy y měnit od nuly do Umax, jak v kladné tak i v záporné polaritě. V pravé části obr. 2 je v rozvinutí nanesena závislost průmětu u na úhlu α. Na vodorovnou osu nanášíme úhel α a na svislou osu průměty u. Spojíme-li v tomto rozvinutí koncové body průmětů u plynulou křivkou, dostaneme grafické znázornění sinusové závislosti. Nakreslená křivka je obecná sinusoida.

9 Vznik střídavého proudu
Skládá se ze dvou stejných půlvln, jedna je nad osou x a druhá pod osou x, a tvoří tak jeden kmit křivky. Vidíme, že velikost průmětu u nabývá při změnách úhlu α různých hodnot, od Umax nad osou x do Umax pod osou x. Hodnota Umax je největší možnou hodnotou, která se v průběhu vyskytuje. Značíme ji písmenem velké abecedy a nazývá se amplitudou střídavého napětí.

10 Vznik střídavého proudu
Otočí-li se úsečka Umax o plný úhel 2π (360°), vykoná se celý sinusový kmit (obr. 2). Doba tohoto kmitu se rovná době jedné otáčky sledované úsečky. Protože se úsečka otáčí rovnoměrnou rychlostí, je úhel α úměrný času t podle vztahu:

11 Vznik střídavého proudu
Graf na obr. 2 znázorňuje sinusovou závislost napětí na čase. Je to tedy grafické znázornění sinusového střídavého napětí. Obdobně můžeme nakreslit graf vyjadřující sinusovou závislost proudu na čase.

12 Vznik střídavého proudu
Okamžité hodnoty napětí u a proudu i můžeme tedy popsat rovnicemi: kde u je okamžitá hodnota střídavého napětí Umax je amplituda střídavého napětí i je okamžitá hodnota střídavého proudu Imax je amplituda střídavého proudu ω je úhlová rychlost otáčení amplitudy t je čas

13 Vznik střídavého proudu
Střídavé napětí sinusového průběhu vzniká v generátorech, které nazýváme alternátory. Alternátor se skládá ze statoru a rotoru. Stator je vytvořen z kostry, ve které je pevně uchycen svazek plechů tvaru mezikruží. Na vnitřním obvodu má svazek drážky, ve kterých jsou uloženy cívky vinutí. Rotor je tvořen hřídelí, na kterém jsou pevně uchyceny póly s cívkami budícího vinutí.

14 Vznik střídavého proudu
Rotor se otáčí ve statoru a jeho vinutím protéká stejnosměrný proud. Póly jsou magnetovány tak, že se střídavě vytvoří severní a jižní pól na rotoru. Otáčí-li se rotor stálou rychlostí v dutině statoru, jsou vodiče v drážkách na statoru protínány siločarami pole a ve vodičích se bude indukovat napětí , kde délka vodičů l a rychlost v jsou stálé. Magnetická indukce B má hodnotu odpovídající místu, kde se právě vodič nachází. Hodnota indukovaného napětí se mění podle hodnoty magnetické indukce, tj. bude-li mít magnetická indukce sinusový průběh, musí mít též indukované napětí sinusový průběh.

15 Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

16 Literatura Kubrycht J., Musil R., Voženílek L.: Elektrotechnika pro 1. Ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980 Bezděk M .: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2008