Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století Vznik střídavého proudu OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-011 Vznik střídavého proudu Podle indukčního zákona je okamžitá hodnota indukovaného napětí ve vodiči.
Download
Report
Transcript Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století Vznik střídavého proudu OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-011 Vznik střídavého proudu Podle indukčního zákona je okamžitá hodnota indukovaného napětí ve vodiči.
Tato prezentace byla vytvořena
v rámci projektu
Orbis pictus
21. století
Vznik střídavého proudu
OB21-OP-EL-ZEL-JANC-L-3-011
Vznik střídavého proudu
Podle indukčního zákona je okamžitá hodnota indukovaného
napětí ve vodiči určena vztahem:
u Blv
[V; T, m, m/s]
a v cívce vztahem:
uN
t
[V; Wb, s]
Vznik střídavého proudu
Průběh indukovaného napětí závisí na časovém průběhu
magnetické indukce B nebo magnetického toku Φ. Bude-li
průběh střídavý, dostaneme střídavé napětí, které může mít
velmi složitý časový průběh.
Graficky si můžeme střídavé napětí znázornit tak, že na
vodorovnou osu nanášíme čas a ve svislém směru velikost
napětí v příslušném okamžiku (čase). Od vodorovné osy
nahoru je kladný směr, od vodorovné osy dolů je záporný směr
(obr. 1).
Připojíme-li na střídavé napětí vnější elektrický obvod, bude
jím protékat střídavý proud podobného průběhu jako má
napětí.
Vznik střídavého proudu
Obr. 1 Složitý časový průběh střídavého napětí
Vznik střídavého proudu
Z časového průběhu na obr. 1 je vidět, že střídavé napětí mění
periodicky směr (smysl) a velikost. Podobně střídavý proud
mění periodicky směr (smysl) a velikost.
Nejsnáze řešitelné jsou obvody, kdy střídavé napětí a proud
mají sinusový časový průběh. Sinusový průběh střídavého
napětí si můžeme snadno graficky znázornit způsobem podle
obr. 2.
Je zde nakreslena úsečka OP, jejíž koncový bod O leží
v počátku souřadnicové soustavy x,y. Úsečka svírá s kladným
směrem vodorovné osy x úhel α. Délku úsečky si označíme
jako Umax a její kolmý průmět do svislé osy y jako u.
Vznik střídavého proudu
Obr. 2 Grafické znázornění sinusového střídavého napětí
Vznik střídavého proudu
Bude-li se úhel α měnit, tj. bude-li úsečka OP otáčet kolem
bodu O doleva, proti směru otáčení hodinových ručiček, tak
jak je naznačeno šipkou na obr. 2 konstantní úhlovou rychlostí
ω, bude se kolmý průmět do svislé osy y měnit od nuly do
Umax, jak v kladné tak i v záporné polaritě.
V pravé části obr. 2 je v rozvinutí nanesena závislost průmětu
u na úhlu α. Na vodorovnou osu nanášíme úhel α a na svislou
osu průměty u. Spojíme-li v tomto rozvinutí koncové body
průmětů u plynulou křivkou, dostaneme grafické znázornění
sinusové závislosti.
Nakreslená křivka je obecná sinusoida.
Vznik střídavého proudu
Skládá se ze dvou stejných půlvln, jedna je nad osou x a druhá
pod osou x, a tvoří tak jeden kmit křivky.
Vidíme, že velikost průmětu u nabývá při změnách úhlu α
různých hodnot, od Umax nad osou x do Umax pod osou x.
Hodnota Umax je největší možnou hodnotou, která se
v průběhu vyskytuje.
Značíme ji písmenem velké abecedy a nazývá se amplitudou
střídavého napětí.
Vznik střídavého proudu
Otočí-li se úsečka Umax o plný úhel 2π (360°), vykoná se celý
sinusový kmit (obr. 2).
Doba tohoto kmitu se rovná době jedné otáčky sledované
úsečky.
Protože se úsečka otáčí rovnoměrnou rychlostí, je úhel α
úměrný času t podle vztahu:
t
Vznik střídavého proudu
Graf na obr. 2 znázorňuje sinusovou závislost napětí na čase.
Je to tedy grafické znázornění sinusového střídavého napětí.
Obdobně můžeme nakreslit graf vyjadřující sinusovou
závislost proudu na čase.
Vznik střídavého proudu
Okamžité hodnoty napětí u a proudu i můžeme tedy popsat
rovnicemi:
u Umax sin( t )
kde u
Umax
i
Imax
ω
t
i I max sin( t )
je okamžitá hodnota střídavého napětí
je amplituda střídavého napětí
je okamžitá hodnota střídavého proudu
je amplituda střídavého proudu
je úhlová rychlost otáčení amplitudy
je čas
Vznik střídavého proudu
Střídavé napětí sinusového průběhu vzniká v generátorech,
které nazýváme alternátory.
Alternátor se skládá ze statoru a rotoru.
Stator je vytvořen z kostry, ve které je pevně uchycen svazek
plechů tvaru mezikruží. Na vnitřním obvodu má svazek
drážky, ve kterých jsou uloženy cívky vinutí.
Rotor je tvořen hřídelí, na kterém jsou pevně uchyceny póly
s cívkami budícího vinutí.
Vznik střídavého proudu
Rotor se otáčí ve statoru a jeho vinutím protéká stejnosměrný
proud. Póly jsou magnetovány tak, že se střídavě vytvoří
severní a jižní pól na rotoru.
Otáčí-li se rotor stálou rychlostí v dutině statoru, jsou vodiče
v drážkách na statoru protínány siločarami pole a ve vodičích
se bude indukovat napětí , kde délka vodičů l a rychlost v jsou
stálé.
Magnetická indukce B má hodnotu odpovídající místu, kde se
právě vodič nachází. Hodnota indukovaného napětí se mění
podle hodnoty magnetické indukce, tj. bude-li mít magnetická
indukce sinusový průběh, musí mít též indukované napětí
sinusový průběh.
Děkuji
za pozornost
Ing. Ladislav Jančařík
Literatura
Kubrycht J., Musil R., Voženílek L.: Elektrotechnika pro 1.
Ročník učebních oborů elektrotechnických, SNTL Praha 1980
Bezděk M .: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2008