Transcript ppt
Tuljava • Uporabnost tuljave? Dušenje tokovnih sunkov. • Izdelava tuljave, izvedbe brez ali z jedrom • Induktivnost tuljave L: – iz elektriških veličin L=Φ/I – iz dimenzij ter materiala jedra, daljša ravna tuljava dolžine l: L = μ N2 A/l • Feromagnetno jedro povzroča nelinearen odnos med Φ(I) oz. B(H) (glej magnetenje) Magnetenje, histerezna zanka B I nasičenje Br -Hc U prvo magnetenje 0 nasičenje +Hc H Kako računamo fazni kot φ? • • • • Izračun impedance Poleg faznega kota φ bomo računali tudi tok Realen kondenzator (C in R) Realna tuljava (L in R) Fazni kot φ z vektorji (kazalci) Na tuljavi se napetost pojavi pred tokom (napetost prehiteva tok) Na uporu se tok pojavi skupaj z napetostjo (tok je v fazi z napetostjo) TULJAVAU L IL φ=90º UPOR φ = 0º eLi IR UR !!! dolžine vektorjev so vrednosti konica-nič (polovica konica-dno) Primer: zaporedna vezava R in L in kot φ • Vsota napetosti je tudi vektor U R U L • Pojavi se kot φ med vsoto napetosti in skupnim tokom UL U R U L φ=? UR IL IR tg nasprotiležna k . U L priležna k . UR I L X L X L 2 f L IR R R R 2 f L arctg R Primer: zaporedna vezava R in L • U= 440V, R = 90Ω, L = 300mH, f = 60Hz |Z| XL U I Z U R2 X L2 U R 2 2 fL 440V 2 R 440V 8100 (113) 3 Vs 90 2 60 300 10 As 440V 440V 3, 05 A 2 2 144 8100 12769 2 2 φ 2 2 2 Fazni kot φ z vektorji (kazalci) Na kondenzatorju se tok pojavi pred napetostjo (tok prehiteva napetost) Na uporu se tok pojavi skupaj z napetostjo (tok je v fazi z napetostjo) iCe IC KONDENZATOR φ=90º UPOR φ = 0º UC IR UR !!! dolžine vektorjev so vrednosti konica-nič (polovica konica-dno) Primer: vzporedna vezava R in C in kot φ • Vsota tokov je tudi vektor I R IC • Pojavi se kot φ med vsoto tokov in skupno napetostjo IC I R IC φ=? nasprotiležna k. I C tg priležna k. IR IR UC U R UC R XC UR R 2 f CR XC arctg 2 f CR Primer: vzporedna vezava R in C • U= 440V, R = 90Ω, C = 3μF, f = 60Hz 2 1 2 1 1 1 I U U U 2 fC Z R XC R 2 2 1/|Z| 2 2 1 6 sA 440V 2 60 3 10 sV 90 1 5 440V 113 10 8100 2 2 A2 2 V 1/XC φ 1/R 2 1, 235 4 6 A 2 440V 10 1, 279 10 440 1,17 10 A 5,15 A 2 2 V Pojavi v magnetnem polju • Magnetizem očiten s feromagnetiki • Snov v magnetnem polju, spet sila! Močna! • Elektromagnet, magnetenje – (hysteros) če narašča H ali narašča tudi B? – Ali poznate kakšno napravo z elektromagneti? Kako deluje? • Snovi glede na odziv na magnetno polje – v čem je praktična razlika? Namagnetenost, ki ostane; razmagnetljivost v različnih H • Ena tuljava vpliva na drugo – medsebojna induktivnost Elektromagnetna indukcija Φ .. magnetni pretok (Vs) • Magnetni pretok Φ • Zakon o magnetni indukciji Faraday 1831 H .. magnetna poljska jakost (A/m) B .. gostota magnetnega pretoka (T) (preberimo formulo kot jasen stavek) • Lenz je tudi v električni indukciji videl konzervativnost narave • Zakaj vrtinčni tokovi? • Induktivnost je lastnost (dušilke), kapacitivnost je lastnost … • Uporabnost elektromagnetne indukcije ui d dt Elektroenergetsko omrežje • Veriga oz. medsebojna povezanost – generiranje • http://new.wvic.com/index.php?option=com_content&task=view&id=9&Itemid=46 – transformiranje – prenos (daljnovodi) – uporaba električne energije Generiranje električne energije • Kako dobim največjo električno moč iz izvora? (Teorem o maksimalnem prenosu moči) • Električna energija (stran v angleščini) – zakon o ohranitvi energije, – priročni generator (film v angleščini) – gorivne celice • Iz kinetične: spomnimo se zakona o indukciji – generiranje 1 Ws – izvori (simulacija) izmenične in enosmerne napetosti • Za senzorje: – iz toplote: termoelektrični pojav (termočlen) (stran v angleščini) – iz svetlobe: fotoelektrični pojav (polprevodnik) (stran) Transformiranje električne energije • Transformiranje sledi generiranju – enaka navidezna moč: pri višjih sek. napetostih manjši tokovi • Transformacija pomeni spremembo – električno polje – el. tok - magnetno polje – električno polje – el. tok • Deli transformatorja in delovanje dve tuljavi in jedro • Zakaj moč na primarni strani ni enaka moči na sekundarni? • (toplotne) izgube v žicah PCu, feromagnetnih jedrih PFe • navidezni moči sta približno enaki UprimIprim ~ UsekIsek • Delovni moči kot UprimIprimcosφprim UsekIsekcos φsek • Posebne izvedbe galvanska ločitev? za galvansko ločitev – kaj pomeni izraz Prenos električne energije • Prenos električne energije (simulacija) Zakaj znašajo napetosti: ob generiranju (6,3 kV)? med prenosom ( do 400 kV)? za domačo uporabo (230 V)? Uporaba električne energije • Vidiki uporabe električne energije – varnost (varovalke ščitijo nas in naprave) – vrste uporabe – posebne zahteve (vodotesnost, odpornost proti redukciji in oksidaciji – elektrokemijski potencial) – zagotavljanje neprekinjene energijske oskrbe – učinkovitost uporabljenih naprav • (dobra praksa) če je dopustni tok varovalke manj kot 2% nad skupnim tokom nanjo priključenih porabnikov, moramo povezave izvesti z naslednjim debelejšim kablom. (Marine Electrical Basics Workbook, str. B7-3) • SKUPEN TOK vseh varovalk je preračunan na moč (tok pri napetosti omrežja), ki jo je sposoben dajati izvor. Motor na izmenični tok, Patent Nikole Tesle Uporaba električne energije • Dopustni toki glede na presek žic 140 2 žili, PVC, dopustno segrevanje 70°C 3 žile, PVC, dopustno segrevanje 70°C 120 Nazivni tok ( A ) 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 Površina preseka žice ( mm2 ) 40 Uporaba električne energije p .. močnostna gostota (W/m3) • Učinkovita raba, izkoriščenost sistema • Izkoristek • Jouleov zakon (džul) (Joule, predstavitev v angl.) • Posledice Jouleovega zakona izgube (pri prenosu, uporabi) J2 2 • Raba po področjih P I R podobnosts p – gospodinjstvo (žarnice, sijalke – večji tok ob vžigu, omejitev toka z dušilko, sicer kratek stik) – industrija (motorji na izm. tok, večji tok ob zagonu) – promet (motorji na enosmerni tok: hibridna vozila) Sklepi • Zapomnimo si – – – – – – – – – – – tuljava (zračna/z jedrom, linearen/nelinearen odnos) induktivnost, izračun za dolgo tuljavo magnetenje in histerezna zanka sila v električnem in v magnetnem polju izračun toka v dvoelementnem vezju izračun faznega kota φ s kotnimi funkcijami zakon o magnetni indukciji generiranje električne energije transformator, transformiranje električne energije prenos električne energije uporaba električne energije in izkoristek naprav