Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu

Podobné dokumenty
Vítězslav Stýskala, Jan Dudek. Určeno pro studenty komb. formy FBI předmětu / 06 Elektrotechnika

Základy elektrotechniky

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

Základní vztahy v elektrických

Výkon střídavého proudu, účiník

3. Kmitočtové charakteristiky

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

Základy elektrotechniky (ZELE)

3. Změřte závislost proudu a výkonu na velikosti kapacity zařazené do sériového RLC obvodu.

ELEKTRICKÉ OBVODY 1. - TEORETICKÉ OTÁZKY

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL

ELEKTROTECHNIKA 2 TEMATICKÉ OKRUHY

I. STEJNOSMĚ RNÉ OBVODY

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze.

HARMONICKÝ USTÁLENÝ STAV - FÁZOR, IMPEDANCE

Přehled veličin elektrických obvodů

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. České vysoké učení technické v Praze. Fakulta elektrotechnická

ANALÝZA PNUS, EFEKTIVNÍ HODNOTA, ČINITEL ZKRESLENÍ, VÝKON NEHARMONICKÉHO PROUDU

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

6. Střídavý proud Sinusových průběh

Základy elektrotechniky a výkonová elektrotechnika (ZEVE)

Obvodové prvky a jejich

Fyzikální praktikum...

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Měření výkonu jednofázového proudu

VÝKON V HARMONICKÉM USTÁLENÉM STAVU

U01 = 30 V, U 02 = 15 V R 1 = R 4 = 5 Ω, R 2 = R 3 = 10 Ω

Základy elektrotechniky

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Trojfázová soustava TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

E L E K T R I C K Á M Ě Ř E N Í

Mějme obvod podle obrázku. Jaké napětí bude v bodech 1, 2, 3 (proti zemní svorce)? Jaké mezi uzly 1 a 2? Jaké mezi uzly 2 a 3?

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

ŘEŠENÉ PŘÍKLADY K DOPLNĚNÍ VÝUKY

2.6. Vedení pro střídavý proud

Studijní opory předmětu Elektrotechnika

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

Rezonanční obvod jako zdroj volné energie

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Ekvivalence obvodových prvků. sériové řazení společný proud napětí na jednotlivých rezistorech se sčítá

Symbolicko - komplexní metoda II Sériové zapojení prvků R, L a C

Czech Technical University in Prague Faculty of Electrical Engineering. Fakulta elektrotechnická. České vysoké učení technické v Praze

Základní pasivní a aktivní obvodové prvky

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

SIGNÁLY A SOUSTAVY, SIGNÁLY A SYSTÉMY

ITO. Semestrální projekt. Fakulta Informačních Technologií

Střídavé měniče. Přednášky výkonová elektronika

Přechodné děje 2. řádu v časové oblasti

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

A B C. 3-F TRAFO dává z každé fáze stejný výkon, takže každá cívka je dimenzovaná na P sv = 630/3 = 210 kva = VA

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Elektrický výkon v obvodu se střídavým proudem. Účinnost, účinník, činný a jalový proud

Energetická bilance elektrických strojů

20ZEKT: přednáška č. 3

Účinky měničů na elektrickou síť

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

TROJFÁZOVÁ SOUSTAVA ZÁKLADNÍ POJMY

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK řešené příklady

9.1 Přizpůsobení impedancí

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

ELEKTROTECHNIKA A INFORMATIKA

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

Elektronika ve fyzikálním experimentu

B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_355

1 Měření paralelní kompenzace v zapojení do trojúhelníku a do hvězdy pro symetrické a nesymetrické zátěže

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Výkon střídavého proudu TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

8. MOŽNOSTI PRO OMEZOVÁNÍ HARMONICKÝCH Úvod. Míra vlivu zařízení na napájecí síť Je dána zkratovým poměrem (zkratovým číslem)

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Nezávislý zdroj napětí

Základní elektronické obvody

Základní pojmy z oboru výkonová elektronika

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_351

Vznik střídavého proudu Obvod střídavého proudu Výkon Střídavý proud v energetice

ZEL. Pracovní sešit. Základy elektrotechniky pro E1

7 Měření transformátoru nakrátko

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. stud. skup. FMUZV (73) dne

Grafické zobrazení frekvenčních závislostí

Přenos pasivního dvojbranu RC

6. ÚČINKY A MEZE HARMONICKÝCH

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

PŘESNÁ MĚŘENÍ AKTIVNÍCH ELEKTRICKÝCH VELIČIN

výkon střídavého proudu, kompenzace jalového výkonu

Transkript:

Harmonický průběh napětí a proudu v obvodu Ing. Martin Černík, Ph.D. Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace.

Veličiny elektrických obvodů napětí u(t) okamžitá hodnota, funkční hodnota podle času U m maximální hodnota (amplituda) ω = 2π/T = 2πf úhlová frekvence [rad/s] (ωt + φ) fáze (fázový úhel) φ počáteční fáze t φ - časový posun fáze t φ = φ ω u t = U m sin 2π T t + φ = U msin ωt + φ vzestupná hrana sinusovky: t < 0: φ > 0 t > 0: φ < 0 2

Veličiny elektrických obvodů Harmonický průběh náhradní veličiny maximální hodnota odpovídá hodnotě U m střední hodnota výpočet podle vzorce U av = 1 T 0 efektivní hodnota T výpočet podle vzorce U = U m sin ωt dt = 2U m T 1 T ss složka rovna 0 T [U m sin(ωt)] 2 dt 0 0 T 2 = 1 2 U m sin ωt dt = 2 π U m 3

Veličiny elektrických obvodů Harmonický průběh poměrné veličiny činitel výkyvu k v = U m U = U m U m 2 = 2 činitel tvaru k t = činitel plnění U = U m 2 π = U av 2U m 2 2 π k p = U av = 2U m U m U m π = 2/π 4

Symbolicko komplexní metoda pro lineární obvody napájení stejná frekvence obvodových veličin aplikace komplexních čísel 5

Rotující fázor - definice se zaznamenává jako průmět do rotace jednotkového vektoru do komplexní roviny u t = u 1 t + j u 2 t u 2 t = U m sin ωt + φ u 1 t = U m cos ωt + φ rotující fázor je ekvivalentní k časovému průběhu základní převod: u t = Im[u(t)] 6

u t = u 1 t + j u 2 t Rotující fázor časový průběh reálné a imaginární složky vztah záznamu pro harmonický průběh a rotující fázor využití periodicity harmonického průběhu u t = U m cos ωt + φ + j U m sin ωt + φ 7

Fázor napětí - definice po dosazení u t = U m [cos ωt + φ + j sin ωt + φ ] aplik. Eulerova vzt. e j ωt+φ = cos ωt + φ + j sin ωt + φ se získá rotující fázor v exponenciálním tvaru u t = U m e j ωt+φ = U m e jωt e jφ při stejné frekvenci v celém obvodu, zavedení kvazistacionárního stavu - pro t = 0 tedy: e jωt = 1 U m e jφ = U m - fázor napětí maximální hodnoty U = Ue jφ = U m / 2e jφ - fázor napětí efektivní hodnoty hodnota na voltmetru je rovna modulu fázoru napětí efektivní hodnoty: U = U 8

Fázor napětí časový průběh napětí srovnání 9

harmonické napětí na rezistoru časový průběh proudu u t i t = R = U m sin ωt + φ R = I m sin ωt + φ rotující fázor proudu u t i t = R = U m ej ωt+φ = I R m ej ωt+φ převod na fázor v max. hodnotách U m R ejωt e φ = I m e jωt e φ po vykrácení: U m R = I m 10

harmonické napětí na rezistoru časový průběh a fázorový diagram u(t) = U m sin ωt + φ i t = U m R sin ωt + φ 11

harmonické napětí na kapacitoru časový průběh proudu i t du t = C dt = C d U m sin ωt + φ dt = ωc U m cos(ωt + φ) pro: i t = I m sin ωt + φ : u t = I m cos(ωt + φ) ωc rotující fázor proudu: I m e jφ e jωt i t = C du t dt = C d U me jφ e jωt dt = jωcu m e jφ e jωt = jωcu m e jωt fázor v max. hodnotách: I m e jφ e jωt = jωc U m e jφ e jωt po vykrácení: I m = jωc U m U m = I m jωc 12

harmonické napětí na kapacitoru časový průběh a fázorový diagram i t = ωc U m cos(ωt + φ) u t = U m sin(ωt + φ) 13

harmonické napětí na induktoru napětí na induktoru u t di t = L dt = L d I m sin ωt + φ dt pro: u t = U m sin ωt + φ : i t = U m ωl rotující fázor napětí u t = L di t dt = L d I me jφ e jωt dt = ωl I m cos(ωt + φ) cos(ωt + φ) = jωli m e jφ e jωt = jωli m e jωt fázor napětí v maximálních hodnotách U m e jφ e jωt = jωl I m e jφ e jωt po vykrácení: U m = jωl I m I m = U m jωl 14

induktor časový průběh a fázorový diagram u t = U m sin(ωt + φ) i t = U m ωl cos(ωt + φ) 15

Imitance popis parametrů pasivních lineárních prvků v obvodu v harmonickém ustáleném stavu napětí a proud popsán fázory Impedance a admitance 16

Impedance definice - analogie odporu pro ss obvody, podíl fázoru napětí a fázoru proudu, jednotka 1 Ohm Z = U m I m = U I = U I ej φ U φ I modul impedance reálné číslo podíl modulů fázoru napětí a proudu Z = Z = U I = U I impedance ve složkovém tvaru Z = R + jx kde R: resistance, X: reaktance 17

Impedance základních prvků rezistor Z = U m I m = U m Um R = R, X R = 0 kapacitor : I m = jωc U m Z = U m I m = U m jωc U m = j ωc = 1 ωc e jπ 2, X C = 1 ωc induktor: jωl I m = U m Z = U m I m = jωl I m I m = jωl = ωle jπ 2, X L = ωl 18

Admitance Y definice, Y = I m U m = I U = I U ej φ I φ U analogie vodivosti pro ss. obvody, podíl fázorů proudu a napětí, jednotka 1 Siemens modul admitance Y = Y = I U = I U admitance ve složkovém tvaru Y = G + jb G: konduktance, B: susceptance 19

Admitance základních prvků rezistor Y = I m U m = Um R U m = 1 R = G, B R = 0 kapacitor : I m = jωc U m Y = I m U m = jωc U m U m = jωc = ωce jπ 2, B C = ωc induktor: jωl I m = U m Y = I m U m = I m jωl I m = j ωl = 1 ωl e jπ 2, B L = 1 ωl 20

I. Kirchhoffův zákon: i 1 + i 2 + i 3 + i 4 = i 5 + i 6 zápis harmonického proudu pomocí rotujícího fázoru: i1 + i 2 + i3 + i4 = i5 + i6, pro i = I m e jωt platí I m1 e jωt + I m2 e jωt + I m3 e jωt + I m4 e jωt = I m5 e jωt + I m6 e jωt po vykrácení rotující složky a převodu na fázor v efektivních hodnotách: I 1 + I 2 + I 3 + I 4 = I 5 + I 6 neplatí pro modul fázoru proudu, (hodnota měřená ampérmetrem nejde aplikovat při aplikaci pro sestavení obvodových rovnic) 21

II. Kirchhoffův zákon u 1 + u 2 + u 3 + u 4 + u 5 = 0 zápis okamžitého napětí rotujícího fázoru u 1 + u 2 + u 3 + u 4 + u 5 = 0, pro u = U m e jωt platí U m1 e jωt + U m2 e jωt +U m3 e jωt +U m4 e jωt + U m5 e jωt = 0 po vykrácení rotující složky a převodu do fázoru v efektivních hodnotách U 1 + U 2 + U 3 + U 4 + U 5 = 0 neplatí pro modul fázoru napětí (hodnota naměřená voltmetrem nejde aplikovat pro sestavení obvodových rovnic ) 22

sériové řazení imitancí impedance v sérii se sčítají U = U 1 + U 2 + + U n Z I = Z 1 I + Z 2 I + + Z n I Z = Z 1 + Z 2 + + Z n 1/Y = 1/Y 1 + 1/Y 2 + + 1/Y n 23

paralelní řazení imitancí paralelně řazené admitance se sčítají I = I 1 + I 2 + + I n Y U = Y 1 U + Y 2 U + + Y n U Y = Y 1 + Y 2 + + Y n 1/Z = 1/Z 1 + 1/Z 2 + + 1/Z n 24

Výpočty v lineárních obvodech napájených harmonickými zdroji o jedné frekvenci transfigurace princip superpozice ekvivalentní náhrady ekvivalence lineárních harmonických zdrojů Theveninův a Nortonův teorém běžné metody řešení obvodových rovnic 25

Příklad obvodové rovnice vypočtěte fázor napětí u R 1 = 200 Ω, R 2 = 10 Ω, L = 200 mh, C = 200 μf u t = 30 sin(314,2t), i t = 1 sin(314,2t + π 4 ) Řešení - podle věty o uzlových napětích: převod veličin zdrojů na fázory (v efektivních hodnotách), prvky jako impedance: I 0 = 0,5 + j0,5 A, U 0 = 30 2 V, Z R1 = 200 Ω, Z R2 = 10 Ω, Z C = j15,91 Ω, Z L = j62,84 Ω sestavení rovnice: (dosazení, výpočet) I 0 u Z C u Z R1 + U 0 u Z L + Z R2 = 0 26

Výkon při periodickém průběhu napájení okamžitý příkon (časový průběh příkonu) p t = u t i t střední výkon P av = 1 T T p(t) 0 dt = 1 T 0 T u t i(t) dt energie dodaná během periody w t = 0 T p(t) dt = P av T 27

Okamžitý příkon prvku při harmonickém napájení napětí a proud: u t = U m sin(ωt + φ U ), i t = I m sin(ωt + φ I ) okamžitý příkon: p t = U m I m sin(ωt + φ U ) sin(ωt + φ I ) zavedení rozdílu fází φ P = φ U φ I. Pro potřebu výpočtu příkonu má napětí na prvku nulovou fázi. Okamžitý příkon: p t = U m I m sin(ωt) sin(ωt + φ P ) po úpravě a převodu na efektivní hodnoty napětí a proudu p t = U mi m 2 cos φ P cos 2ωt + φ P = UI cos φ P cos 2ωt + φ P 28

Střední příkon prvku při harmonickém napájení T P av = 1 UI cos φ T P cos 2ωt + φ P = 0 = UI T T T cos φ P dt cos 2ωt + φ P 0 0 = UI T cos φ P T + 0 = UI cos φ P činný výkon, jednotka W, označení P dt 29

Zdánlivý výkon součinem efektivních hodnot napětí a proudu S = U I = U m I m 2 nemá fyzikální smysl jednotka 1 VA (voltampér), označení S vztah k činnému výkonu: S cos φ P = P S = P cos φ P Účiník poměr mezi činným a zdánlivým výkonem PF - Powerfactor Λ = P S = cos φ P = PF 30

Jalový výkon jde o výkon, který si obvod vyměňuje se do sítí jeho velikost se počítá podle pravoúhlého trojúhelníka jednotka 1 var (voltampér reaktanční), označení Q pro spotřebič nabývá kladných i záporných hodnot induktivní charakter zátěže - napětí před proudem - kladný kapacitní charakter zátěže - proud před napětím záporný Q = U I sin φ P S 2 = P 2 + Q 2 31

Komplexní výkon výpočet výkonu harmonického průběhu za pomocí fázorů napětí a proudu zavedení komplexního výkonu S fázor proudu se dosazuje komplexně sdružený (rozdíl fáze napětí a proudu při výpočtu okamžitého výkonu) S = UI = Ue jφ U Ie jφ I = UIe j φ U φ I = UIe jφ P = Se jφ P = UI cos φ P + jui sin φ P = P + jq 32

z komplexního výkonu se potom určí: činný výkon (reálná část kompl. výk.) P = Re S jalový výkon (imag. část kompl. výk.) Q = Im[S] zdánlivý výkon (modul kompl. výk.) S = S účiník Re S Λ = cos φ P = S 33

Komplexní výkon z jednoho fázoru veličiny a imitancí proud a impedance S = UI = ZII = ZI 2 = I 2 R + jx P = I 2 R Q = I 2 X napětí a admitance S = UI = U(UY) = Y U 2 = U 2 G + jb P = U 2 G Q = U 2 B výpočet činného a jalového výkonu z impedance a admitance bez použití komplexního oboru čísel 34

harmonický lineární zdroj harmonický lineární zdroj napětí s vnitřní impedancí Z i U = U i Z i I harmonický lineární zdroj proudu s vnitřní admitancí Y i I = I i Y i U 35

Přizpůsobení harmonického lineárního zdroje napětí harmonický lineární zdroj napětí U i s vnitřní impedancí Z i hledání maximálního přeneseného činného výkonu ze zdroje na zátěž o impedanci Z L Z i = R i + jx i Z L = R L + jx L 36

Přizpůsobení harmonického lineárního zdroje napětí P = Re UI = Re U i Z L Z L + Z i U i Z L + Z i = = Re U i 2 R L + jx L R L + R i + j X L + X i R L + R i j X L + X i = U 2 i R s = R L + R 2 i + X L + X 2 i maximální činný výkon se dosáhne, pokud R L = R i a X L + X i = 0, tedy X L = X i úplné přizpůsobení Z L = Z i neúplné přizpůsobení Z L = Z i, tedy Z L = Z i je připojena impedance o stejném modulu (absolutní hodnotě) 37

sériový RLC obvod impedance Z = R + j ωl 1 ωc nalezení takové frekvence ω r, kdy imaginární složka impedance bude rovna 0: ω r L = 1 ω r C, potom Z r = R obvod neodebírá ze zdroje jalový výkon, výměna energie mezi induktorem a kapacitorem Rezonance Určení frekvence rezonance Thompsonův vzorec ω r L = 1 ω r C ω r 2 = 1 LC f r = 1 2π LC obvod v rezonanci 38

- rezonance sériový RLC obvod fázorový diagram frekvence nižší než rezonanční, kapacitní charakter rezonance frekvence vyšší než rezonanční, induktivní charakter ω < ω r ω = ω r ω > ω r 39

- rezonance sériový rezonanční obvod obecný popis při rezonanci modul fázoru napětí na LC maximální (napěťová rezonance) poměr mezi fázorem proudu ku fázoru proudu při rezonanci hledá se šířka pásma vytvoření normalizované frekvenční závislosti (konstantní modul fázoru napětí na krajních svorkách) U r U = Z r Z = R 1 1 R + j ωl 1 = 1 + j L ωc R ω 1 = ωlc 1 + j L R ω ω r 2 ω 1 1 = 1 + j ω rl ω ω = r 1 + jq s 1 R ω r ω s při dosazení: 1 = ω LC r 2, Q = ω rl, s = ω R ω r 40

- rezonance šířka pásma rezonance stanovení šířky tak, aby pro krajní frekvence pásma je hodnota veličiny U r U 1 veličina 1 2 = 0,7071 veličiny při rezonanci: = U r U 2 = 1 1 ± j = 1 2 Q s 1 1 s 1 = 1 Q s 2 1 s 2 = 1 šířka pásma závisí na jakosti rezonančního obvodu: s 1 s 2 = 1 s 2 s 1 = 1 Q fázový posun v krajních bodech pásma φ = arctg Im 1 Re 1 1 ± j 1 ± j = arctg ±1 2 = ± π 4 41

- rezonance šířka pásma rezonančního obvodu - frekvenční závislost na normalizované frekvenční závislosti poměru proudu ku rezonančnímu proudu 1/Q 42

- rezonance vliv jakosti rezonančního obvodu na frekvenční závislost zúžení šířky pásma rychlejší změna fáze při změně frekvence 1/Q 43

- rezonance Napětí na prvcích v sériovém rezonančním obvodu U R U = 1 1+jQ s 1 s U C U = Q js 1+jQ s 1 s U L U = jsq 1+jQ s 1 s velikost napětí v rezonanci U Lr = U Cr Q U riziko napěťového přetížení prvků 44

- rezonance paralelní RLC obvod admitance obvodu Y = 1 R + j ωc 1 ωl rezonanční frekvence, ω r L = 1 admitance reálná ω r C, kdy je celková proudová rezonanci při konstantním napětí na svorkách zvýšení proudu, proudové přetížení prvků jen teoretický význam reálný induktor má parazitní rezistor v sérii 45

fázorové diagramy paralelní RLC obvod frekvence nižší než rezonanční, induktivní charakter ω < ω r rezonance frekvence vyšší než rezonanční, kapacitní charakter r ω = ω r ω > ω r 46

- rezonance paralelní RLC obvod s RL v sérii používané zapojení lépe odpovídá realitě 47

- rezonance paralelní RLC obvod s RL v sérii admitance 1 Y = jωc + R + jωl = rezonanční frekvence - ω r C = ω rl R 2 +ω r 2 L 2 C L = R R 2 + ω 2 L 2 + j ωc ωl R 2 + ω 2 L 2 L R 2 +ω r 2 L 2 L C = R2 + ω r 2 L 2 L C R 2 = ω r 2 L 2 1 LC R2 L 2 = ω r 2 velikost R má vliv na rezonanční frekvenci ω r ω r = 1 LC R2 L 2 48

rezonance paralelní RLC obvod RL v sérii fázorový diagram frekvence nižší než rezonanční, induktivní charakter rezonance frekvence vyšší než rezonanční, kapacitní charakter ω < ω r ω = ω r ω > ω r 49

náhradní obvody Reálný kapacitor náhradní ztrátový obvod sériové spojení kapacitoru a rezistoru nulová frekvence (ss proud) nulová admitance vysoké frekvence odpor R s paralelní spojení kapacitoru a rezistoru nulová frekvence (ss proud) odpor R p vysoké frekvence nulová impedance volba náhradního obvodu podle použití přednostně paralelní spojení 50

náhradní obvody Induktor náhradní ztrátový obvod sériové spojení induktoru a rezistoru nulová frekvence (ss proud) odpor R s vysoké frekvence nulová admitance paralelní spojení induktoru a rezistoru nulová frekvence (ss proud) zkrat vysoké frekvence odpor R p volba náhradního obvodu podle použití přednostně sériové spojení 51

ztrátový činitel D poměr činného výkonu a jalového výkonu při stanovené frekvenci D = P Q = tg δ pro reálné kapacitory při paralelním náhradním ztrátovém obvodu D = U2 R P U 2 = 1 ωc P ωr P C P 52

činitel jakosti Q obecná definice poměr akumulované energie (tu co vrací prvek do obvodu) a ztracené energie během jedné periody označení Q (odlišovat od označení jalového výkonu, bezrozměrné) Q = 2π W a W d Pro reálné induktory při sériovém náhradním ztrátovém obvodu: Q = 2π W a W d = 2π L si 2 R s I 2 T = 2πf L si 2 R s I 2 = ωl s R s 53

kompenzace Zátěž s jalovým výkonem a jeho kompenzace odebírá část výkonu se vrací do sítě, proud je fázově posunutý, napájecími vodiči tečou větší proudy zvýšení ztrát na přívodních vodičích a transformátorech, nutnost dimenzovat zářivky s elektromagnetickým předřadníkem, asynchronní motory kapacitor kompenzuje jalovou složku výkonu 54

kompenzace velikost kompenzačního kondenzátoru podle výkonů zátěž odebírá jalový výkon: Q 1 = S 1 2 P 1 2 Požadovaný účiník cos φ 2 převod na úhel φ 2, Q 2 = P 1 tg φ 2 určí se jalový výkon, který má kompenzační kondenzátor odebírat ΔQ = Q 1 Q 2 kapacita kondenzátoru: C = ΔQ ωu 2 výkon kompenzačního kondenzátoru se uvádí v VAr nebo kvar 55

Elektrické obvody Děkuji za pozornost Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.