Transcript Itseinduktio ja pyörrevirrat

Pyörrevirrat
TNE
FY 7/ 10.10.2014
 Silmukan saapuessa magneettikentän
vaikutusalueelle syntyy sähkövirtaa
 Perustelu; induktiolaki
 Silmukan ollessa avoin, siihen ei indusoidu
sähkövirtaa. Myös magneettinen voima
häviää
 Pyörrevirrat levyssä:
 Laajennus johdinsilmukasta
metallilevyyn
 Indusoituu pyörrevirtoja
 Levyn reunojen välille syntyy lähdejännite
 Magneettikenttä levyn suhteen muuttuu
 Indusoitununut magneettikenttä:
Itseinduktio
i
eL   L
t
 Käämin oman sähkövirran muutos
(vaihtovirtaa, AC) indusoi käämiin
sähkövirran muutosta vastustavan
lähdejännitteen
 Magneettivuon tiheys riippuu käämissä
kulkevasta sähkövirrasta
 Indusoitunut lähdejännite riippuu käämin
sähkövirran muutosnopeudesta
 Lähdejännite riippuu myös käämin geometriasta
ja ympäröivästä materiaalista, riippuvuutta
kuvaa suure indukstanssi (L)
 Itseinduktiojännite:
INDUKTIIVINEN KYTKENTÄ
 Kahden käämin ollessa siten
sijoitettu, että toisessa käämissä
kulkevan sähkövirran synnyttämä
magneettivuo läpäisee myös toisen
käämin
 Sovelluksena muuntaja (luku 7)
Generaattori ja vaihtojännite
 Sähköenergian tuottaminen perustuu
sähkömagneettisen induktioon
 Käämien pyörimisliike aiheuttaa
indusoituvan lähdejännitteen suunta
vaihtuu jaksollisesti
-> vaihtojännite
Magneettivuon suuruus, kulma alfa
Vaihtojännite
e  eˆ sin wt  eˆ sin 2ft
eˆ  NBAw  NBA2f
 Indusoituneen lähdejännitteen yksi
jakso vastaa käämin yhtä
pyörähdystä
Vastus vaihtovirtapiirissä
 Generaattoriin kytketään sitä kuormittava
sähkölaite. Laitteen napojen välillä oleva
jännite on napajännite u.
 Napajännite vaihtelee samalla tavalla kuin
lähdejännitekin
 Ohmin lailla voit määrittää esim.
vaihtojännitteen huippuarvon
 Vastus, sähkövirta ja jännitehäviö ovat
virtapiirissä aina samassa vaiheessa
Virran ja jännitteen teholliset arvot
 Virran tehollinen arvo on yhtä suuri…..
 Vaihtojännitteen tehollinen arvo… s. 108
 On helppo osoittaa, että keskimääräinen teho
P on huippuarvon puolikas. (matemaattinen
integrointi)
 Saman suuruinen tasavirta lämmittää vastusta
2
ˆ
R
i
teholla:
2
P  RIeff

, josta
2
I eff
iˆ

2
Vastus, käämi ja kondensaattori
vaihtovirtapiirissä
 Vastusten lisäksi on muitakin
komponentteja, jotka rajoittavat
sähkövirran kulkua
 Kondensaattorin ja ideaalisen käämin
vaihtovirtaa tajoittavaa ominaisuutta
kutsutaan reaktanssiksi X,
X
U eff
I eff
uˆ

iˆ
Käämi vaihtovirtapiirissä
 Käämi rajoittaa sähkövirtaa enemmän
vaihtovirtapiirissä
 Ideaalisen kääminsähkövirta on kääntäen
verrannollinen induktanssiin ja
jännitelähteen taajuuteen
 Induktiivinen reaktanssin suuruus on
riippuvainen käämin induktanssista että
vaihtovirran taajuudesta:
X L  L  2fL
Kondensaattori vaihtovirtapiirissä
 Tasavirtapiirissä esiintyy lyhyt aikainen
sähkövirta ladatessa tai purettaessa, Ei
muuten.
 Vaihtovirtapiirissä näkyy tehollinen arvo
 Suuruus riippuu vaihtojännitteen
taajuudesta että kond. kapasitanssin
suuruudesta. Kapasitiivinen reaktanssi:
1
1
XC 

C 2fC
Vastus, käämi ja kondensaattori
 RLC-piiri, sähkövirtaa rajoittavaa
ominaisuutta kutsutaan impedanssiksi
Z
U eff
I eff
uˆ

iˆ
 Impedanssi RLC-piirissä
Z  R 2  (L 
Vaihe  ero
tan 
X L  XC
R
1 2
) ja
C