РЕЖИМИ РАДА ГЕНЕРАТОРА ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕ

4/27/2020 Драгана Михајловић

• 1.Увод (елементи електричног кола, карактеристике и примена) • 2.Режими рада генератора • 3.Симулација режима рада • 4.Практични и рачунски задаци • 5.Извођење закључака 4/27/2020 Драгана Михајловић

Електрични генератори, електромоторна сила и унутрашња отпорност

се другу Електрична струја у затвореном колу одржава електричне генератора. Ови уређаји претварају неку врсту топлотну, електричну.

услед енергије хемијску При и извора (механичку, светлосну) претварању механичке енергије у електричну, силе унутар генератора раздвајају позитивна и негативна наелектрисања тако да се на крајевима генератора позитивног (+Vp) односно негативног наелектрисања (-V N ).

деловања струје-електричног у нпр.

јавља вишак

ДЕФИНИЦИЈА ГЕНЕРАТОРА. ВРСТЕ ГЕНЕРАТОРА

Генератори једносмерне струје су уређаји који електричну енергију. Користећи хемијску, механичку, светлосну енергију они врше раздвајање наелектрисања и тако производе разлику потенцијала на својим половима. Њихова улога је да у колу одржавају ту разлику потенцијала и тако обезбеђују основни услов за постојање струје. Према врсти примарне енергије коју користе, генератори се деле на: -ХЕМИЈСКЕ -МЕХАНИЧКЕ -ТЕРМИЧКЕ -ФОТОЕЛЕКТРИЧНЕ

4/27/2020 Драгана Михајловић

ХЕМИЈСКИ ИЗВОРИ

БАТЕРИЈЕ

Хемијски извори претварају хемијску енергију у електричну. Основни елементи сваког од њих су електроде и електролит.

Заједничка особина свих хемијских извора, без обзира на врсту електрода и електролита, јесте де се у њима при успостављању струје дешавају хемијске прoмене на електродама и у електролиту.

АКУМУЛАТОРИ

4/27/2020

АКУМУЛАТОРИ ЗА ЕЛЕКТРИЧНА

Драгана Михајловић

ВУЧНА ВОЗИЛА

МЕХАНИЧКИ ИЗВОРИ

ДИЗЕЛ-ГЕНЕРАТОР ГЕНЕРАТОР

Механички извори користе механичку енергију за производњу електричне енергије.

Дизел генератор добија механичку енергију од дизел мотора и претвара је у електричну енергију. Користи се код дизел електричних локомотива.

4/27/2020 Драгана Михајловић

ТЕРМИЧКИ И ФОТОЕЛЕКТРИЧНИ ИЗВОРИ

ФОТОЕЛЕКТРИЧНИ ИЗВОРИ ТЕРМИЧКИ ИЗВОРИ

Термички извори користе температурну разлику пећима или расхладним уређајима..

је у електрични сигнал.Примењују се у аутоматици .

за производњу електричне енергије. Користе се за даљинско мерење температуре на неприступачним местима, у високим Фотоелементи користе светлосну енергију и претварају 4/27/2020 Драгана Михајловић

E +

СИМБОЛИ ИЗВОРА У ЕЛЕКТРИЧНИМ ШЕМАМА

E + E + G

4/27/2020

СИМБОЛ ИДЕАЛНОГ ГЕНЕРАТОРА

Драгана Михајловић

ПРИЈЕМНИЦИ КОЈИ КОРИСТЕ ЈЕДНОСМЕРНУ СТРУЈУ

4/27/2020 Драгана Михајловић

СИМБОЛИ ПРИЈЕМНИКА

R M R R R

4/27/2020 су облике Пријемници или потрошачи уређаји енергију претварају у друге корисне механичку, хемијску..

Основна карактеристика пријемника једносмерну који енергије: који струју електричну је

електрична отпорност R.

топлотну, користе њихова Драгана Михајловић

Кроз овакав генератор не тече струја јер он још увек не представља део затвореног електричног кола.

Овакав генератор има две карактеристичне величине: •Електромоторну силу скраћено ЕМС •Унутрашњу отпорност Rg Е –

Електромоторна представља других напон видова енергије сила отвореног генератора којим се карактерише његова способност да одржава струју у колу и да стално врши претварање у електричну.

Јединица за ЕМС је волт. Као скаларна величина емс нема смер.

Међутим, договором је уведен смер

при чему се подразумева смер деловања силе у генератору на позитивна наелектрисања.

Унутрашња отпорност генератора

Унутрашња отпорност је последица претварања једног дела енергије електричног поља у топлоту из истих разлога као и у сваком отпорнику.

Снага генератора

Снага електричног извора коју генератор предаје спољашњем колу једнака

смерови)!!!

је

електромоторне

производу

силе и

његове електромоторне силе и јачине струје или Pg = E·I, у случају да се смер

смер електричне струје поклапају (исти

ПРИМЕР:

Снага извора приказаног на слици износи?

I

А

E +

B ОВАКАВ ГЕНЕРАТОР СЕ ПОНАША КАО ПОТРОШАЧ У КОЛУ!!!!!!

Као и у случају отпорника, снага на унутрашњој отпорности генератора може се израчунати применом Џуловог и Омовог закона као: Често се генератори представљају на следеће начине: Овде се подразумева да су генератор везани редно.

и унутрашња отпроност

Просто електрично коло са једним генератором и једним отпорником.

Електричне силе у колу

Посматрајмо генератор емс унутрашње Е и отпорност Rg.

прикључке генератора везан слици.

Нека је на отпорник отпорности R као на Оваква веза назива се просто електрично коло. У колу је успостављена јачина струје I коју треба да одредимо.

Колика је снага генератора?

Колике су снаге на отпорницима?

По закону о одржању енергије, снага генератора мора бити једнака укупној снази Џулових губитака тј, снагама на отпорнику R и унутрашњој отпорности Rg, па је: Овај израз представља

Омов закон за просто електрично коло:

Интензитет електричне струје директно сразмеран електромоторној сили Е, а обрнуто сразмеран укупној отпорноси електричног кола

Можемо дефинисати и степен корисног дејства или степен искоришћења као:  

P k Pg



R E

 

I I

2  

R g R

  2

I R

 

I

2 

R g R



R

где је Pk –корисна снага, а Pg – укупна снага коју предаје генератор.

Степен корисног дејства је неименовани број и најчешће се даје у процентима: η% =η ·100%

4/27/2020

РЕЖИМИ РАДА ГЕНЕРАТОРА ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕ

Карактеристике простог кола једносмерне струје

E + R g U g I R p E R g U I P g g

-електромоторна сила извора -унурашња отпорност извора -напон између полова извора при оптерећењу -струја у колу -снага извора

R p

-отпорност потрошача

P p

-снага потрошача  -степен искоришћења извора 4/27/2020 Драгана Михајловић

РЕЖИМИ РАДА ГЕНЕРАТОРА

-РЕЖИМ ОПТЕРЕЋЕЊА -РЕЖИМ ПРАЗНОГ ХОДА -РЕЖИМ КРАТКОГ СПОЈА

4/27/2020 Драгана Михајловић



I

ПРОСТО КОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕ У РЕЖИМУ ОПТЕРЕЋЕЊА

E p + R p E U g U g I R g P g E I P p R p I 2 P g P p

Режим оптерећења извора је рад извора у колу у којем је прикључен потрошач. Извор тада одаје електричну енергију потрошачу јер је у колу успостављена струја.

4/27/2020 Драгана Михајловић

ПРОРАЧУН ЗА ЗАДАТИ РЕЖИМ ОПТЕРЕЋЕЊА

Нека је дат генератор у колу са ЕМС 20 V и унутрашњом отпорнош ћу 2Ω. У колу је прикључен потрошач отпорности 38Ω. Прорачуном кола добијају се следећи резултати: струја у колу: I 

R g

E 

R P

 2  20 V  38   0 , 5 A напон између полова генератора:

U g



E



R g

I  20V 2   0,5A  19V снага генератора:

P g

 EI  20V  0,5A  10W снага потрошача:

P p



R p

I 2  38    0,5A  2 степен корисног дејства:  

P p P g

 9 , 5 W  9 , 5 W 10 W  0 .

95 4/27/2020 Драгана Михајловић

РАД ИЗВОРА У РЕЖИМУ ПРАЗНОГ ХОДА

Режим празног хода је стање када извор није прикључен у коло, па кроз њега не тече струја. Његов напон је тада једнак електромоторној сили. Oтпорност између полова је бесконачна.

E

4/27/2020

+ R g U g = E I R p U g 0

∞

E P g 0 P p 0

Драгана Михајловић

РАД ИЗВОРА У РЕЖИМУ КРАТКОГ СПОЈА

Режим кратког споја настаје када се полови генератора споје проводником.Тада се у колу јавља веома велика струја кратког споја, јер је једина отпорност у бескорисног пражњења колу унутрашња отпорност генератора. Таква струја доводи до веома брзог и хемијског извора, односно до оштећења намотаја код механичког извора услед великог загревања. Напон генератора је једнак нули.

E + I ks I ks E g R g R g

4/27/2020

U g E g U g

Драгана Михајловић

0 R g I ks

E +

ЗАШТИТА ОД КРАТКОГ СПОЈА ОСИГУРАЧЕМ

I= 5A осигурач

Према подацима прорачун показује да задатог кола је стуја кратког споја :

Е I ks =10A I

ks

= R

g

= 10 A R g

Ако у коло поставимо осигурач који кроз коло пропушта стује до 5А, он ће прекинути струјно коло и на тај начин заштитити генератор.

4/27/2020 Драгана Михајловић

СИМУЛАЦИЈА РАДА КОЛА У

EWB

Слика показује вредности струје и напона добијене мерењем,које се поклапају са прорачуном.

4/27/2020 Драгана Михајловић

СИМУЛАЦИЈА ПРАЗНОГ ХОДА У

EWB Волтметар показује да је напон генератора једнак његовој електромоторној сили.

4/27/2020 Драгана Михајловић

СИМУЛАЦИЈА РЕЖИМА КРАТКОГ СПОЈА У

EWB

Амперметар у колу показује вредност струје кратког споја.

4/27/2020 Драгана Михајловић

ЗАДАЦИ ЗА УЧЕНИКЕ

E R g R p I U g



PRAZAN HOD 20 V ∞ 2 Ω 0 20V 0 0 20 V OPTERECENJE 20 V 20 V 20V 2 Ω 2 Ω 38 Ω 18 Ω 2 Ω 8 Ω 2 2 Ω Ω KRATAK SPOJ 20 V 2 Ω 0 10А 0 200 W 0 0

4/27/2020 Драгана Михајловић

ЗАКЉУЧАК

• 1.Основне карактеристике генератора су: електромоторна

искоришћења.

• 2.Карактеристични режими рада извора су:празан ход,

кратак спој и режим оптерећења.

• 3.Празан ход је режим у коме генератор није оптерећен

потрошачем,већ врши раздвајање наелектрисања на својим отвореним половима,при чему је напон на њима једнак електромоторној сили.

4/27/2020 Драгана Михајловић

• 4.Режим оптерећења подразумева да је генератор

прикључен у коло са потрошачем.Притом он одаје део произведене електричне енегије потрошачу, а други део се у њему самом претвара у топлоту.

• 5.Кратак спој је стање када су полови генератора

спојени проводником занемарљиве отпорности.Прати га појава веома велике струје и јаког загревања генератора.Заштита генератора од случајног кратког споја врши се осигурачима.

• 6.Избор генератора за напајање неког пријемника је

сложен поступак који узима у обзир не само карактеристике генератора већ првенствено захтеве

4/27/2020 Драгана Михајловић