1. Elektrické obvody 1.1. Základní veličiny a zákony Náboj Q[C]Q= I



Podobné dokumenty
Základy elektrotechniky

1. Pracovníci poučení dle 4 Vyhlášky 50/1978 (1bod):

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

Asynchronní stroje. Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TUO. Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Katedra elektrotechniky.

ELEKTRICKÉ STROJE Ing. Eva Navrátilová

Vítězslav Stýskala TÉMA 1. Oddíly 1-3. Sylabus tématu

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, synchronní stroje. Pracovní list - příklad vytvořil: Ing.

Elektrické stroje. stroje Úvod Asynchronní motory

1 JEDNOFÁZOVÝ INDUKČNÍ MOTOR

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Základy elektrotechniky

Testy byly vypsany ze vsech pdf k zde na foru. Negarantuji 100% bezchybnost

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Studijní opory předmětu Elektrotechnika

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II. Vítězslav Stýskala, Jan Dudek únor Elektrické stroje

AS jako asynchronní generátor má Výkonový ýštítek stroje ojedinělé použití, jako typický je použití ve větrných elektrárnách, apod.

SYNCHRONNÍ MOTOR. Konstrukce

Stejnosměrné stroje Konstrukce

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

1. Spouštění asynchronních motorů

1.1 Princip činnosti el. strojů 1.2 Základy stavby el. strojů

Energetická bilance elektrických strojů

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

C L ~ 5. ZDROJE A ŠÍŘENÍ HARMONICKÝCH. 5.1 Vznik neharmonického napětí. Vznik harmonického signálu Oscilátor příklad jednoduchého LC obvodu:

Osnova přípravného studia k jednotlivé zkoušce Předmět - Elektrotechnika

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY

princip činnosti synchronních motorů (generátoru), paralelní provoz synchronních generátorů, kompenzace sítě synchronním generátorem,

5. POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Zdroje napětí - usměrňovače

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

1 ELEKTRICKÉ STROJE - ZÁKLADNÍ POJMY. 1.1 Vytvoření točivého magnetického pole

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Ele 1 asynchronní stroje, rozdělení, princip činnosti, trojfázový a jednofázový asynchronní motor

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Ele 1 Synchronní stroje, rozdělení, význam, princip činnosti

Elektrické stroje pro hybridní pohony. Indukční stroje asynchronní motory. Doc.Ing.Pavel Mindl,CSc. ČVUT FEL Praha

Digitální učební materiál

Základy elektrotechniky a výkonová elektrotechnika (ZEVE)

ELEKTRICKÉ STROJE ÚVOD

Pohonné systémy OS. 1.Technické principy 2.Hlavní pohonný systém

MS - polovodičové měniče POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

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

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

Statické měniče v elektrických pohonech Pulsní měniče Jsou to stejnosměrné měniče, mění stejnosměrné napětí. Účel: změna velikosti střední hodnoty

Ing. Drahomíra Picmausová. Transformátory

1.1 Trojfázové asynchronní motory s kotvou nakrátko

Elektrotechnika SOUBOR PŘÍPRAV PRO 3. R. OBORU M/01 Strojírenství

X14POH Elektrické POHony. K13114 Elektrických pohonů a trakce. elektrický pohon. Silnoproudá (výkonová) elektrotechnika. spotřeba el.

Synchronní stroj je točivý elektrický stroj na střídavý proud. Otáčky stroje jsou synchronní vůči točivému magnetickému poli.

1 OBSAH 2 STEJNOSMĚRNÝ MOTOR. 2.1 Princip

Měření a automatizace

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, konstrukce a princip činnosti stejnosměrných strojů

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

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?

Část pohony a výkonová elektronika 1.Regulace otáček asynchronních motorů

ASYNCHRONNÍ STROJE. Asynchronní stroje se užívají nejčastěji jako motory.

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY

Elektrické stroje. Jejich použití v automobilech. Použité podklady: Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D., TU Liberec

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

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

Maturitní témata. 1. Elektronické obvody napájecích zdrojů. konstrukce transformátoru. konstrukce usměrňovačů. konstrukce filtrů v napájecích zdrojích

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

sběrací kroužky, 8) hřídel. se střídavý elektrický proud odebírá a vede

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, transformátory a jejich vlastnosti

Dioda jako usměrňovač

1. Pojistky, jističe a proudové chrániče


VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_15_Bipolární tranzistor Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl

ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

SYNCHRONNÍ STROJE (Synchronous Machines) B1M15PPE

Projekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie

23-41-M/01 Strojírenství. Celkový počet týdenních vyuč. hodin: 3 Platnost od:

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Synchronní stroje 1FC4

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Aplikace měničů frekvence u malých větrných elektráren

21. Výroba, rozvod a užití elektrické energie

Střídavé měniče. Přednášky výkonová elektronika

Pohony šicích strojů

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Mgr. Ladislav Blahuta

Zesilovače. Ing. M. Bešta

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

Témata profilové maturitní zkoušky

Transkript:

1. Elektrické obvody 1.1. Základní veličiny a zákony Náboj Q[C]Q= I t Proud I,i[A] Napětí U,u[V] Měrný odpor, odpor ρ, R[ Ω ] Ohmův zákon U = R I 1. Kirchhoffův zákon pro uzel 0 = I. Kirchhoffův zákon pro smyčku 0 = U Elektromagnetická indukce pro magnetický tok uind 1.. Rozdělení elektrických obvodů a) podle účelu přenos energie přenos informací Φ = t analogové (spojitá veličina) číslicové (nespojitá veličina) b) podle elektromagnetického pole soustředěné parametry rozložené parametry c) podle linearity prvků obvodu lineární (pouze lineární prvky) nelineární (alespoň 1 nelineární prvek) d) stav obvodu stejnosměrný ustálený střídavý periodický přechodný neustálený 1.3. Prvky elektrických obvodů 1.3.1. Rozdělení prvků a) počet svorek pro zapojení do obvodu dvojpóly (baterka, žárovka) trojpóly (tranzistor) čtyřpóly N póly b) energetické hledisko pasivní (žárovka) aktivní (baterka) c) stupeň idealizace ideální prvky (popsané jednou dominantní vlastností) reálné prvky (popsané více dominantními vlastnostmi) d) linearita prvku lineární prvky (závislost U,I je lineární) nelineární prvky (žárovka, polovodičové prvky) 1.3.. popis některých prvků a) pasivní ideální prvky U rezistor: vlastnost: odpor, R = I i induktor: vlastnost indukčnost, u = L, má nulový odpor t

u kapacitor: vlastnost kapacita, i= C, má oo odpor t b) pasivní reálné prvky rezistor: El.En. mění na teplo a ElMag pole, přibližně ideální vlastnosti cívka: sériově zapojený induktor a odpor kondenzátor: paralelně zapojen kapacitor a odpor c) aktivní ideální prvky napěťový zdroj (stejnosměrný, střídavý), VA charakteristika: U = U0 d) aktivní reálné prvky napěťový zdroj s vnitřním odporem, VA char.: U = U0 Ri I, tvrdý zdroj: U0 Ri I 1.4. Stejnosměrné obvody 1 1 Řeší buď metodou postupného zjednodušení ( = ; RSER = Ri ) nebo metodou smyček RPAR i Ri i (1KZ + KZ). 1.5. Střídavé obvody Aktuální hodnota proudu, napětí i = Im sin ( ω t+ α) ; u = Um sin ( ω t+ β) Fázové posunutí ϕ = α + β Střední hodnota harmonického proudu IA = 0,636 Im Im Efektivní hodnota harmonického proudu I A = 1.5.. Výkon harmonického proudu Střední výkon PW [ ] = U I cosϕ Zdánlivý výkon PS [ W] P Účinník cosϕ [ ] = P S = U I 1.5.4. Chování pasivních prvků v harmonickém obvodu Rezistor: U je harmonické, o stejné frekvenci s nulovou počáteční fází s proudem. Iduktor: U má stejnou frekvenci, předbíhá proud o π Kapacitor: U má stejnou frekvenci, zaostává za proudem o π ω L U Cívka: fázový rozdíl ϕ = arctg = arctg ˆ L R U R Iˆ Kondenzátor: ϕ = arctg ( R ω C ) = arctg I ˆC R 1.7. Trojfázové obvody U = 3 U SDRUŽ FÁZ Označování: 3x400V/30V,50Hz 400V napětí sdružené (L 1 L ), 30V napětí fázové (L 1 N), frekvence 50Hz

. Elektronické obvody Od elektrických obvodů se liší tím, že obsahují polovodičové prvky (z polovodivého materiálu).1. Základní pojmy Polovodič elektrické vlastnosti jsou mezi vodičem a nevodičem 4 8 měrný elektrický odpor ρ 10 ;10 Ω m záporný teplotní koeficient: s rostoucí teplotou se odpor snižuje bipolární vodivost: vodivost způsobená +/ částicemi vlastní polovodiče: Ge Germánium, Si Křemík nevlastní polovodiče: N: převažují elektrony, přidán 5ti mocný prvek P: převažují pozitrony, přidán 3oj mocný prvek PN přechod: závěrný směr: +P vyprázdněná oblast N NP přechod: propustný směr: +P zaplněná oblast N.. Polovodičové prvky a) dioda: 1946, dvojpól, katoda vždy na N rozdělení podle použití všeobecné (víceúčelové diody) usměrňovací (usměrňovače) spínací (polovodičový spínač) stabilizační (stabilizátory) rozdělení podle výroby hrotové (zastaralé) plošné (dnes 100%) rozdělení podle přiloženého napětí nízkonapěťové (do 300V) vysokonapěťové (nad 300V) rozdělení podle druhu materiálu Germániové Křemíkové b) tyristor: trojpól (Anoda, Katoda, Gate řízení) se 4vrstvou strukturou, 3 přechody blokovací stav: A=+ K= závěrný stav: A= K=+ propustný stav: A=+ K= G< I G c) tranzistor: trojpól (Emitor Ckolektor Báze) PNP přechod, E >P, B >N, C >P rozšířenější NPN, E >N, B >P, C >N NPN zapojení se společnou bází SB nejčastější NPN zapojení se společným emitorem SE NPN zapojení se společným kolektorem SK d) optoelektronické prvky: jsou ovlivněny nebo samy vydávají záření zdroje: LED dioda, DND laserová dioda (ukazovátko) detektory: fotorezistor, fototranzistor, fototyristor, fotodioda, LCD, Plasma.3. Elektrické obvody a) tranzistorové zesilovače: slouží k zesílení některé veličiny (U,I,P), základem je tranzistor, analog b) operační zesilovače: několik stupňů, velké U zesílení, velký R in malý R out c) stabilizátory: analog, stabilizuje se U nebo I

d) spínače skripta 56 60 e) číslicová technika skripta 78 88

f) měniče: mění parametr energie (U,I,f) usměrňovač: ~ >= stejnosměrný měnič: = >= střídač: = >~ střídavý měnič: ~ >~

g) usměrňovače skripta 60 70

3. Elektrické stroje Jde o stroje přeměňující elektrickou energii. Má vstup a výstup. 3.1. Rozdělení elektrických strojů a) podle směru toku a druhu in/ou energie generátory: mechanická > elektrická motory: elektrická > mechanická měniče: elektrická > elektrická speciální b) pohyb pracovní části stroje točivé netočivé: transformátory, lineární motor c) druh přeměňované energie stejnosměrné střídavé jednofázové trojfázové d) princip činnosti transformátory asynchronní stroje synchronní stroje stejnosměrné komutátorové speciální stroje 3.. hlavní aktivní části elektrických strojů a) Magnetický obvod složen s elektrotechnických plechů při střídavém Φ vznikají ztráty vířivé proudy (vznikají mezi jednotlivými plechy) hystézní ztráty (legování křemíkem 0,8 4,5%) b) Vinutí měděné vodiče tvarované do cívek izolační odpor řádově M Ω 3.3. Transformátor Netočivý elektrický stroj, kvůli časově proměnnému magnetickému poli se indukuje ve vodiči napětí, f je konstantní, mění se pouze U a I. 3.3.1. Rozdělení transformátorů a) pro přenos energie b) pro speciální účely oddělovací pecové svařovací trakční přístrojový c) podle směru transformace zvyšující snižující d) podle počtu fází jednofázové transformátory (malý výkon) trojfázové (velký výkon) vícefázové (speciální) e) podle chlazení aktivních částí suché (vzduch) olejové plynem (SF 6 )

f) podle poměru vstupní/výstupní vinutí zvyšovací snižovací oddělovací g) podle uspořádání magnetického obvodu jádrový plášťový 3.3.. štítek transformátoru Štítek udává: výrobce, název, logo typ, výrobní číslo, rok výroby počet fází a zapojení hmotnost chladiva, celková hmotnost jmenovitý zdánlivý výkon jmenovité in/out napětí jmenovitý in/out proud napětí nakrátko u k = % frekvence 50Hz 3.3.3. provedení 1F a 3F transformátoru a) 1F jeden magnetický obvod (= jádro ) elektrický obvod tvořen vinutími (in/out) mechanické části konstrukce (svorníky, drážky, podpěry) b) 3F navíc má chladicí příslušenství vznik ze 3 kusů 1F transformátorů (nepoužívá se) jeden trojfázový transformátor (hranaté nekonečno s vinutím na vertikálních vzpěrách) 3.3.4. Princip činnosti transformátoru Na vstupní vinutí je přiveden U 1, které protlačuje vinutím I 1. I 1 vyvolá magnetický tok o stejné frekvenci jako U 1. Ui = 4, 44 Φmax f Ni 3.3.5. Stavy transformátoru a) naprázdno vstupní vinutí připojeno k U 1, výstupní vinutí je rozpojeno ztráty naprázdno ΔP0 Δ PFe ΔP0 účinník naprázdno cosϕ = U0 I0 I0 procentuelní proud naprázdno i0 = 100%, I Name ΔP0 procentuelní ztráty naprázdno Δ p0 = 100% PName ΔP0 ΔP0 pro 3F: sdružená cosϕ0 =, fázová hodnota cosϕ0 = 3 U0 I 3 U 0 0 I0 b) při zatížení na vstupu U 1, na výstupu zátěž c) nakrátko na vstupu U k, výstup je spojen nakrátko bezodpornou spojkou v praxi nežádoucí: havarijní stav 3.3.6. 3F transformátor

Označení na štítku Afč A zapojení strany vyššího napětí A { Y; D} f zapojení strany nižšího napětí f { yd ; } č hodinový úhel (fázový posuv in/out) 1hod=30 3.3.7. paralelní chod transformátoru Požadovaný výkon lze přenést jedním transformátorem nebo více transformátory součastně (které nepotřebují mít tak velký výkon). Pro náhradu paralelními transformátory platí podmínky: stejné jmenovité in/out napětí stejné hodinové úhly stejná napětí nakrátko 3.3.8 účinnost transformátoru 1 Δp0 6 určuje se ze ztrát naprázdno a nakrátko: η = + υ Δpk 100 cos ϕ υ 51 υ { 0,5;0,5;0,75;1,0;1,5 } je zatěžovatel 3.3.9. Speciální transformátory a) autotransformátor zkušebny, laboratoře, dílny b) svařovací c) pecový d) usměrňovačový transformátor napájení usměrňovačů 3.4. Asynchronní stroje Pracují na principu indukčního zákona, lze nalézt skluz (rozdíl v natočení magnetického pole a otáček rotoru). Místo, kde se indukuje napětí je KOTVA (u asynchronních strojů rotor, u synchronních stator). + nejrozšířenější + nejpoužívanější + nenáročné na údržbu + nízká cena + spolehlivost + široká škála výkonů proudový ráz při zapojení do sítě (až 7xI Name ) moment M = f ( U ) 3.4.1. Konstrukce asynchronního motoru a) stator neotáčí se má v sobě drážky pro magnetický obvod 3F vinutí vinutí je připojeno na statorovou svorkovnici b) rotor b.1) spojení nakrátko klecový rotor b.) drážky pro vinutí kroužkový rotor 3.4.. Rozdělení asynchronních strojů a) podle rotoru nakrátko (klecové): nejdůležitější vinutý (kroužkový) b) podle toku elektrické energie motory generátory 3.4.3. Použití asynchronních strojů a) Asynchronní motory, zejména 3F nakrátko obráběcí stroje

ventilátory čerpadla odstředivky pračky jeřáby výtahy dřevo obráběcí stroje traťová vozidla b) generátor pracující do sítě (malé vodní a větrné elektrárny) samostatně pracující (dieselagregát na chalupě u lesa) c) speciální stroje lineární motory (výrobní stroje, holicí strojky, trakce) indukční měnič indukční spojky 3.4.4. Princip činnosti 1 60 f synchronní otáčky n S min = ; ppd = počet pólových dvojic ppd ns n skluz s[ %] = 100; (6 10)% pro malé stroje; ( 4)% střední; pod 1% velké stroje ns 1 60 f otáčky rotoru n min = ( 1 s) ppd a) chod naprázdno stator připojen k 3F, hřídel nezatížena ideální stroj: n ns; S = 0; IROT = 0A reálný stroj: S { 0 10 }%; n ns; IROT 0A b) chod nakrátko s = 1; n= 0; IROT IZKRAT c) chod při zatížení stator připojen k 3F, hřídel v pracovním záběru M Klossův vztah = M s s max max + smax s momentová přetížitelnost Pm = M max { 1, 6, 5 } M závislosti: s RROT ; M IROT ; M U3F PROT účinnost η = P3 F 3.4.5. Asynchronní generátor 3.4.5. Spouštění asynchronních motorů Při spouštění vzniká proudový ráz, ten ovlivňuje momentové charakteristiky ostatních strojů. I ROT U3F M U a) spouštění asynchronních motorů nakrátko přímé plným (do 3kW, všechny fáze se spínají jedním jističem, není jemný, plné zatížení) statorovým spouštěčem (R na každou fázu>úbytek napětí> M U, jemný odlehčený start) transformátorem (nižší napětí, autotransformátor, velké výkonné stroje) přepínač Y D (sepnu do Y, počkám na 80% n N, přepnu na D, 3 15kW, odlehčený start)

60 f U proměnná frekvence ( n= ( 1 s) > n f; Mzvrat = k, musím měnit f i U, jemné, zatížení) ppd f odporová klec ( M zvrat R, materiál rotoru měď > mosaz, výtahy, jeřáby) dvojitá klec (rozběhová a pracovní klec) vírová klec (pro velké stroje) b) spouštění kroužkového motoru méně běžný do rotoru zapojen R (maximálně jednotky Ω) spouštěč je buď kontaktový, nebo elektronický 3.4.6. Řízení otáček Jde o úmyslné nastavení otáček jiných, než jmenovitých. a) Změna svorkového napětí není časté malý rozsah M U b) Změna frekvence 60 f n= ( 1 s) ppd frekvenční měnič c) Změna počtu pólových dvojic 60 f n= ( 1 s) ppd konstrukčně složité dříve ve výtazích, jeřábech d) změna skluzu 60 f n= ( 1 s ) s R ppd proměnný odpor rotou velké stroje 3.4.7. Brzdění asynchronních motorů a) Protiproudem záměna dvou libovolných fází motoru b) dynamické brzdění nejdokonalejší odpojím stator od sítě, do dvou fází přivedu stejnosměrný proud 3.4.8. Jednofázový asynchronní motor Je určen pro jednofázové rozvody, uplatňuje se zejména v domácnosti (pračka, lednička, čerpadlo, ventilátor) Rotor je vždy nakrátko. Stator má jednofázové vinutí. Sám se neroztočí, proto se vinutí rozděluje na rozběhové (1/3) a pracovní (/3). 3.5. Stejnosměrné stroje Jsou to nejstarší elektromagnetické přístroje. Mají typické části (například komutátor). 3.5.1. Konstrukce a) stator litý/svařovaný magnetický věnec s póly a nástavci b) rotor (kotva) začátek a konec vinutí je vyveden na komutátor c) komutátor

zajišťuje, aby byl stálý směr proudu > tažná síla a točivý moment působí stejným směrem d) ústrojí držáky kartáčků uhlíkové kartáčky pouzdra e) ventilátor zvyšuje výkon stroje 3.5.. Rozdělení a) dle energie motor generátor (dynamo) b) dle druhu buzení (způsob propojení buzení a kotvy) buzení permanentními magnety buzení elektromagnety napájení z cizího zdroje napájení z kotvy paralelní sériové smíšené