SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 48
Osnove izmjeničnih
strujnih mreža
ELEKTROTEHNIKA 2
MATEJ STOŠIĆ, MATEA ŠTEFANAC, DEJAN RADULOVIĆ, MATEO GRGURIĆ, MA RIO TKALEC
Uvod
• Izmjenične struje su vremenski promjenljive struje kojima se pored jakosti mijenja i smjer
strujanja. Od najvećeg su interesa periodički promjenljive izmjenične veličine.
• Iznos izmjenične veličine u određenom trenutku vremena naziva se trenutnom vrijednošću
izmjenične veličine. Promjenljive veličine označavaju se malim slovima.
• Bitna značajka periodičkih promjenljivih veličina je njihov period T [s]: nakon vremenskog
intervala T ponavlja se slika promjenljive veličine.
Izvori izmjenične struje
• Izvor koji daje izmjenični napon:
∆𝑢 = ∆𝑉𝑚𝑎𝑥 sin 𝜔𝑡
𝜔 = 2𝜋𝑓 =
2𝑇
𝑇
𝑟𝑎𝑑
𝑠
Trenutna vrijednost napona
Amplituda napona
Kutna
frekvencija
napona
Period titranja napona
Periodički promjenjive električne veličine
• Ukoliko se električna veličina vremenski mijenja na takav način da se nakon nekog određenog
vremenskog intervala T ponavlja njezin dotadašnji oblik vremenske promijene, takva se
električna veličina naziva periodički promjenjivom, a vremenski se interval T naziva periodom te
električne veličine.
Periodički promjenjive električne veličine
• Vrijeme trajanja jedne periode T mjeri se u sekundama, a uobičajeno je za periodički
promjenjive električne veličine definirati i veličinu koja nam govori koliko se punih promjena
periode T dogodilo u vremenu od 1 sekunde.
• Ova se veličina naziva frekvencija i označava se slovom f, a zapisujemo ju izrazom:
𝑓 =
1
𝑇
1
𝑠
= 𝐻𝑧
• Jedinica za mjerenje frekvencije naziva se herc i označava [Hz], a jednaka je [1/s].
Generiranje sinusoidnog napona
• Jedan od načina dobivanja sinusoidnog izmjeničnog napona je pomoću pojave elektromagnetske
indukcije.
• Na slici je prikazan vodič u
obliku svitaka koji se nalazi u
vremenski nepromjenjivom
magnetskom polju B
Pogled s boka Pogled odozgo
Generiranje sinusoidnog napona
• Da bi došlo do pojave elektromagnetske indukcije u promatranom svitku, ukupni se magnetski
tok φ koji svojom površinom svitak obuhvaća mora vremenski mijenjati. Promjena obuhvaćenog
magnetskog toka φ može se ostvariti rotiranjem svitka oko svoje osi.
Generiranje sinusoidnog napona
• Omjer kuta 𝛼 koji svitak u vremenu t prijeđe i vremena t nazivamo kutna brzina 𝜔 svitka, a
zapisujemo ju na sljedeći način:
𝜔 =
𝛼
𝑡
𝑟𝑎𝑑
𝑠
Generiranje sinusoidnog napona
• Vodič u obliku svitka nakon zakretanja za kut 𝛼:
• S rotacijom svitka efektivna će se površina svitka S' ,
kroz koju magnetski tok φ prolazi, mijenjati.
• Nova površina svitka S’ iznosi:
𝑆′
= 𝑆 ∙ cos 𝛼
• Iznos magnetskog toka φ u bilo kojem trenutku prilikom rotacije svitka kao:
𝜙 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ cos 𝛼 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ cos 𝜔𝑡 [𝑊𝑏]
Generiranje sinusoidnog napona
• Na temelju Lenzova zakona možemo odrediti iznos napona u koji će se uslijed pojave
elektromagnetske indukcije u promatranom svitku, koji u magnetskom polju B rotira, inducirati:
𝑢 = −
𝑑𝜙
𝑑𝑡
= −B ∙ 𝑆 𝜔 ∙ sin 𝜔𝑡 [V]
• poprimiti će najveću vrijednost:
𝑈 𝑀𝐴𝑋 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ 𝜔 𝑉
𝑢 = 𝑈 𝑀𝐴𝑋 ∙ sin 𝜔𝑡 [𝑉]
Osnove značajki sinusoidnih električnih
veličina
Izmjenični napon u(t) sinusnog oblika
Maksimalna
vrijednost
napona
Perioda T
Trenutna vrijednost napona
𝒖 𝒕 = 𝑼 𝑴𝑨𝑿 ∙ 𝐬𝐢𝐧 𝝎𝒕 + 𝝋 [𝑽]
Trenutna
vrijednost
napona
Maksimalna
efektivna
vrijednost
napona
Kut faznog pomaka
Vremenski promjenjive električne
veličine
• Promjenjive električne veličine se karakteriziraju vrijednostima kao što su srednja aritmetička,
srednja elektrolitska i efektivna vrijednost.
• Kada govorimo o vremenski promjenjivim veličinama, dijelimo ih na dva tipa:
• Neperiodičke veličine
• Periodičke veličine čije se promjene trenutnih vrijednosti tijekom vremena periodi tijekom vremena
periodički ponavljaju.
Srednja aritmetička vrijednost
• Srednja aritmetička vrijednost xsr više različitih vrijednosti jednaka je kvocijentu sume tih vrijednosti
s njihovim brojem, tj.:
𝑥 𝑠𝑟 =
𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + … + 𝑥 𝑛
𝑛
• Da bi se za vremenski promjenjivu periodičku veličinu odredila srednja aritmetička vrijednost,
promatra se samo njezina perioda T, te se unutar te periode određuje srednja vrijednost. Kada se
perioda podijeli na n infitezimalno malenih vremenskih intervala dt, te se provede sumiranje svih
pojedinačnih srednjih vrijednosti integriranjem, dobiva se izraz:
𝑦𝑠𝑟 =
1
𝑇 0
𝑇
𝑦. 𝑑𝑡
Srednja vrijednost izmjenične struje i
napona
• Srednja vrijednost izmjenične struje u vremenskom intervalu T definirana je izrazom:
𝐼𝑠𝑟 =
1
𝑇
0
𝑇
𝑖 𝑡 ∙ 𝑑𝑡 [𝐴]
• Srednja vrijednost izmjeničnog napona u vremenskom intervalu T definirana je izrazom:
𝑈𝑠𝑟 =
1
𝑇 0
𝑇
𝑢 𝑡 ∙ 𝑑𝑡 [𝑉]
Srednja elektrolitska vrijednost
• Kod elektrolize ne može se koristiti srednja vrijednost, nego elektrolitska srednja vrijednost koja
se može dobiti punovalnim ispravljanjem
• Izračunava se na isti način kao i srednja vrijednost, ali samo apsolutna vrijednost veličine.
• Može poprimiti samo pozitivne vrijednost.
Srednja elektrolitska vrijednost struje i
napona
• Srednja elektrolitska vrijednost izmjenične struje u vremenskom intervalu T definirana je izrazom:
𝐼𝑒𝑙 =
1
𝑇
0
𝑇
|𝑖 𝑡 | ∙ 𝑑𝑡 [𝐴]
• Srednja elektrolitska vrijednost izmjeničnog napona u vremenskom intervalu T definirana je izrazom:
𝑈𝑒𝑙 =
1
𝑇 0
𝑇
|𝑢 𝑡 | ∙ 𝑑𝑡 [𝑉]
Efektivna vrijednost
• Efektivna vrijednost vremenski promjenjive struje i napona jednaka je onoj vrijednost istosmjerne
struje i napona koja bi na nekom promatranom elementu ostvarile isti toplinski učinak u istom
vremenu djelovanja.
• Toplina koju bi na otoporniku R uzrokovala izmjenična struja:
𝑄 =
0
𝑇
𝑖2
∙ 𝑅 ∙ 𝑑𝑡
Dok bi odgovarajuća istosmjerna sturja I na istom otporniku prouzročila toplinu:
𝑄 = 𝐼2
∙ 𝑅 ∙ 𝑑𝑡
• Izjednačavanjem tih dvaju jednadžbi dobivamo izraze za efektivnu vrijednost struje i napona
Efektivna vrijednost struje i napona
• Efektivna vrijednost struje:
𝐼 =
1
𝑇 0
𝑇
𝑖2 ∙ 𝑑𝑡 [A]
• Efektivna vrijednost napona:
𝑈 =
1
𝑇 0
𝑇
𝑢2 ∙ 𝑑𝑡 [V]
Omjerni faktori
• Instrumenti nisu baždareni na istu srednju vrijednost, pa se moraju preračunati s pomoću
omjernih faktora.
Faktor valnog oblika 𝝃 se definira kao omjer efektivne i srednje elektrolitske vrijednosti
električne veličine:
ξ =
𝑈
𝑈 𝑒𝑙
= 1,11
Tjemeni faktor 𝝈 se definira kao omjer maksimalne i efektivne vrijednosti električne veličine,
što za slučaj sinusoidnih električnih veličina daje za rezultat:
𝜎 =
𝑈 𝑀𝐴𝑋
𝑈
= 2
Omjerni faktori
• Na temelju dobivenih faktora, za svaku je sinusoidnu električnu veličinu moguće odrediti jednu
vrijednost ukoliko je poznata vrijednost neke druge karakteristične vrijednosti bez potrebe za
provođenjem integriranja pomoću odgovarajućeg ranije izvedenog izraza.
• Pomoću dobivenih je izraza moguće odrediti iznose srednje aritmetičke, srednje elektrolitske i
efektivne vrijednosti nesinusoidnih električnih veličina, a onda i tjemeni faktor i faktor valnog
oblika.
• Ipak, iako se nesinusoidne veličine uporabljuju (posebice u procesima prijenosa i obrade
signala), najčešće se pojavljuje samo nekoliko standardiziranih valnih oblika (npr. pravokutni,
trokutasti, pilasti i sl.) za čije se generiranje koriste specijalno izrađeni elektronički sklopovi i
funkcijski generatori.
Pojedinačna opterećenja izvora
izmjenične struje
• čisto djelatno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga
• čisto induktivno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga
• čisto kapacitivno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga
Kondenzator u izmjeničnom strujnom
krugu
• U izmjeničnom strujnom krugu:
kondenzator se puni i prazni. Kroz
strujni krug prolazi izmjenična struja
koja brza ispred napona
Kondenzator u izmjeničnom strujnom
krugu
• Struja brza ispred napona za π/2
𝑋𝑐 =
1
𝜔𝐶
kapacitivni otpor (kapacitivna reaktancija); opada s
frekvencijom →Imax raste s ω
Otpor u izmjeničnom strujnom krugu
• U izmjeničnom strujnom krugu otpornik R spojen je na izvor izmjeničnog napona u(t) što za
posljedicu ima protjecanje izmjenične struje i(t) strujnim krugom. Na osnovi Ohmovog zakona
danog izrazom možemo odrediti međusoban odnos izmjeničnog napona i izmjenične struje:
𝑖 𝑡 =
𝑢(𝑡)
𝑅
[𝐴]
Otpor u izmjeničnom strujnom krugu
• Izmjenična struja i(t) i izmjenični napon u(t) su međusobno proporcionalni, a konstanta
proporcionalnosti je upravo vrijednost otpora otpornika R.
Otpor u izmjeničnom strujnom krugu
• Struja i napon su u fazi: u istom trenutku
imaju maksimalnu vrijednost (a), nula (b)
i minimalnu vrijednost
•mijenjaju se po istoj vremenskoj funkciji
(sin ωt) pa kažemo da su napon i struja
u fazi, odnosno da je fazni pomak ϕ
između njih jednak nuli
•nakon vremena T završi se jedan period
promjene napona i struje u vremenu i
nakon toga njihova vremenska ovisnost
se ponavlja
Fazor
• Fazor (rotirajući vektor) = vektor čija duljina predstavlja maksimalnu vrijednost struje/napona i
koji rotira obrnuto od smjera kazaljke na satu kutnom brzinom ω; -projekcija fazorana vertikalnu
os daje trenutnu vrijednost struje/napona
Zavojnica u izmjeničnom strujnom krugu
• Prilikom spajanja izvora izmjeničnog napona u(t)
na zavojnicu induktiviteta L, na promatranoj
zavojnici dolazi do pojave elektromagnetske
indukcije, točnije do pojave samoindukcije.
• Kako izmjenična struja i(t), koju uzrokuje izvor
izmjeničnog napona u(t) u strujnome krugu
izmjenične struje prikazanome na slici, stalno
mijenja svoju vrijednost, dolazi do pojave
promjenjivog magnetskog polja u okolici samoga
vodiča.
Lenztov zakon
• Vremenska promjena magnetskog polja prati vremensku promjenu izmjenične struje, a kako je
zavojnica L u potpunosti obuhvaćena tim vremenski promjenjivim magnetskim poljem, na njoj će se
inducirati napon samoindukcije es određen Lenzovim zakonom i dan izrazom:
𝑒𝑠 𝑡 = −𝐿
𝑑𝑖 𝑡
𝑑𝑡
[𝑉]
Zavojnica u izmjeničnom strujnom krugu
• Struja kasni za naponom (pomaknuta je u
fazi) za π/2
XL= ω L –induktivni otpor (induktivna
reaktancija); raste s frekvencijom
Strujni krug s otporom i kapacitetom (RC)
Promatramo izmjenični strujni krug s
kondenzatorom i omskim otporom:
Napon izvora mora biti jednak zbroju
padova napona na R i C:
𝑢 = 𝑢 𝑅+ 𝑢 𝐶 𝑢 𝐶=
𝑄
𝐶
𝑢 𝑅 = 𝑅𝑖
𝑈 𝑅cos 𝑤𝑡 = 𝑅𝑖 +
𝑄
𝐶
Strujni krug s otporom i induktivnosti (RL)
Promatramo izmjenični strujni krug s
zavojnicom i omskim otprom:
Napon izvora mora biti jednak zbroju
padova napona na R i L:
𝑢 + 𝜀 𝐿 = 𝑢 𝑅 𝜀 𝐿 = −𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑡
𝑢 𝑅 = 𝑅𝑖
𝑈 𝑚 sin 𝑤𝑡 = 𝑅𝑖 + 𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑡
Snaga izmjenične struje
• U(t) = Um ⋅ sinω i(t) = Im ⋅sin(ωt −ϕ) m
• p(t) = u(t) ⋅ i(t)=Um ⋅ sinωt ⋅ Im ⋅ sin(ωt − ϕ)
• p(t) = 2 ⋅ U ⋅ I ⋅ sinωt ⋅ sin(ωt −ϕ)
• p(t) = U ⋅ I ⋅[cosϕ − cos(2ωt −ϕ)]
•Proizlazi da je i snaga periodička i harmonička
funkcija, ali dvostruke frekvencije (2ω) u odnosu
na frekvenciju napona i struje (ω). Funkcija
snage oscilira oko osi paralelne s osi apscisa, a
koja je za iznos UIcosϕ udaljena od apscise.
Trokut snage
•Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje sa cosϕ (faktorom snage) u nekom
vremenu predstavlja korisni rad kojeg može obaviti energija izmjenične struje.
P=U ⋅ I ⋅ cosϕ [W]
•Gornji izraz predstavlja radnu (djelatnu ili aktivnu) snagu. Jasno je da je cilj postići
veći faktor snage, jer je tad i djelatna snaga veća.
•Maksimalni faktor snage je 1 i tada je ϕ = 0.
•Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje predstavlja prividnu snagu: S =U ⋅ I
[VA] Jalova ili reaktivna snaga određena je izrazom:
Q=U ⋅ I ⋅sinϕ [var]
•Jalova snaga karakterizira osciliranje energije između izvora i trošila. Kompleksna
snaga:
S = P + jQ = Sejϕ = U ⋅ I
Kompenzacija faktora
•Radna snaga je korisna snaga koja ostaje u krugu - na trošilu. Kako ovisi o faktoru snage cosϕ
nastoji se povećati faktor snage. To se naziva kompenzacijom faktora snage.
• Kako su električni krugovi s električnim strojevima (generatori, motori, transformatori)
uglavnom induktivnog karaktera zbog velikog broja svitaka, faktor snage se popravlja
dodavanjem u strujni krug kondenzatora ili baterija kondenzatora.
Kompenzacija faktora
3 slučaja:
• djelomična kompenzacija
• (potkompenziran slučaj)
• Potpuna kompenzacija
• Nadkompenziran slučaj
Maksimalna korisna snaga u izmjeničnim
strujnim krugovima
•Teorem o prijenosu maksimalne snage u izmjeničnim mrežama (o prilagođenju):
• Za zadani izmjenični izvor srednja snaga isporučena trošilu bit će maksimalna ako je impedancija trošila
jednaka konjugiranjo kompleksnoj vrijednosti unutarnje impedancije izvora.
•Kod prilagođenja je iskoristivost svega 50%, pa se koristi samo u elektronici, telekomunikacijama
i radiokomunikacijama, a ne i u elektroenergetskim mrežama.
•Za serijski spoj trošila i naponskog izvora vrijedi:
Zt = Zi*
Pmax=U2/4Rt
Primjer primjene prilagođenja
Rezonancija
•Rezonancija je pojava koja se javlja u slučajevima kada se frekvencija prinudnih oscilacija (vanjskog
izvora) poklapa s frekvencijom vlastitih oscilacija.
•Rezonancija je pojava kada se energija maksimalno prenosi s jednog titrajnog sustava (predajnik) na
drugi titrajni sustav (prijemnik), ako su im frekvencije titranja bliske.
•Resonare (lat.) - razlijegati se. Porast intenziteta titraja kada se frekvencija (učestalost) vanjske sile, koja
uzrokuje titraje, podudara s frekvencijom vlastitih titraja sustava.
Rezonancija
•Posljedice razonancije u mehaničkim sustavima su vibracije (brod, avion, automobil, vlak –
vibracije nestaju kad se brzina smanji/poveća u odnosu na tu; visoki C – pucanje čaše; rušenje
drvenog mosta stupanjem). U elektroenergetskim sustavima zbog rezonancije nastaju
neplanirani porasti napona koji oštećuju električne strojeve. U elektroničkim,
radiokomunikacijskim, telekomunikacijskim i radarskim sustavima se koristi za npr. izdvajanje
korisnog signala,selektivno pojačanje neke frekvencije itd.
•Električni krug u rezonanciji djeluje kao čisto djelatno trošilo, jer se reaktivne (jalove)
komponente poništavaju, tj.
Im(Zuk) = 0 Re(Zuk) = Zuk = R rezonantni otpor
•Rezonancija može nastupiti i u serijskom (serijska ili naponska) i u paralelnom
•(paralelna ili strujna rezonanciji) oscilacijskom krugu.
Serijska (naponska) rezonancija
• Na nekoj frekvenciji apsolutni iznosi
induktivnog i kapacitivnog otpora su jednaki, a
kako su suprotnog predznaka, međusobno se
poništavaju. Ta se frekvencija naziva
rezonantnom frekvencijom. Na rezonantnoj
frekvenciji cijeli krug djeluje kao čisto omski
otpor. Struja i napon su u fazi, tj. fazni kut je
jednak nuli. Rezonanciju se može postići
promjenom frekvencije, kapaciteta ili
induktiviteta. U rezonanciji je struja
maksimalna, jer je reznonanti otpor minimalan!
Z=R + XL + XC = R + jXL − jXC = R + j(XL – XC)
XL – XC = 0 ωr ⋅ L = 𝜔 𝑟 =
1
𝜔 𝑟 ∙𝐶
𝑓𝑟 =
1
2∙𝜋 𝐿∙𝐶
Dobrota i prigušenje
• Dobrotom strujnog kruga Q naziva se omjer napona na induktivnom (ili kapacitivnom) otporu
pri rezonantnoj frekvenciji i napona izvora:
𝑄 =
𝑈𝐿
𝑈
=
𝑈 𝐶
𝑈
=
1
𝑅
𝐿
𝐶
• Dobrotom strujnog kruga definiraju se rezonantna svojstva tog kruga. Prigušenjem strujnog
kruga d naziva se recipročna vrijednost dobrote strujnog kruga. U krugu s većim prigušenjem
brže prestaju slobodne oscilacije.
𝑑 =
1
𝑄
= 𝑅
𝐶
𝐿
Paralelna (strujna) rezonancija
Admitancija paralelnog RLC kruga određena je izrazom:
Y=G + BC + BL = G + jBC – jBL = G + j(BC – BL)
BC = ω ⋅ C = 2 ⋅π ⋅ f ⋅ C 𝐵 𝐿 =
1
𝜔∙𝐿
=
1
2∙𝜋∙𝑓∙𝐿
BC – BL = 0 𝑓𝑟 =
1
2∙𝜋∙ 𝐿∙𝐶
Rješavanje mreža izmjeničnih struja
• Osim serijskog, paralelnog i mješovitog spoja, u izmjeničnim krugovima javljaju se i spojevi u
trokut i zvijezdu kao i u istosmjernim mrežama. Naravno, treba naglasiti da je uvijek riječ o
linearnim mrežama, a ne o onima koje sadrže makar jedan nelinearni element poput nekog od
elektroničkih elemenata.
• Mreže mogu biti s raspodijeljenim i koncentriranim elementima.
•Ako je riječ o npr. dalekovodu, koji se sastoji od realnih vodiča, otpor ovisi o duljini vodiča. Ako se
presječe na pola, otpor će biti dvostruko manji. To je primjer raspodijeljenih parametara. Tada se
navodi da je otpor npr. r =1 [Ω/m]. To znači da je otpor vodiča na metar duljine 1 [Ω], na dva
metra 2 [Ω], itd. Isto tako se mogu definirati i kapacitet i induktivitet. To je tipičan slučaj kod
prijenosnih vodova. U nekim slučajevima, kao npr. unutar izvora, dimenzije su relativno malene
pa se ti otpori, kapaciteti i induktiviteti mogu prikazati koncentrirano, npr. kao jedna
impedancija. U okviru ovog kolegija, uglavnom se obrađuju mreže s koncentriranim parametrima
i idealnim vodičima kako bi se olakšao proračun.
Transformacije u zvijezda trokut i obrnuto
𝑍1 =
𝑍12 𝑍31
𝑍∆
𝑍1 =
𝑍12 𝑍23
𝑍∆
𝑍1 =
𝑍23 𝑍31
𝑍∆
𝑍∆ = 𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍31
𝑍12 = 𝑍1 + 𝑍2
𝑍1 𝑍2
𝑍3
𝑍23 = 𝑍2 + 𝑍3
𝑍3 𝑍2
𝑍1
𝑍31 = 𝑍1 + 𝑍3
𝑍1 𝑍3
𝑍2
Složene mreže
𝐼 =
𝑈
𝑍 𝑘=1
𝑛
𝐼 𝑘 = 0 𝑗=1
𝑛
𝐸𝑗 = 𝑘=1
𝑚
𝐼 𝑘 ∙ 𝑍 𝑘
Ohmov zakon u kompleksnom obliku. Poopćeni oblici I i II KZ
•Svi postupci rješavanja linearnih mreža iz istosmjernih strujnih krugova vrijede i u izmjeničnim. Uzimaju
se kompleksne vrijednosti struja i napona, a umjesto otpora računa se s impedancijama.
Složene mreže
•Može se primijeniti postupak izravne primjene Kirchhoffovih zakona. Od izravne primjene
Kirchhoffovih zakona povoljniji je postupak konturnih struja, jer se postavlja manji broj
jednadžbi. Ako složeni krug sadrži strujne izvore, može se broj jednadžbi smanjiti za broj takvih
izvora. Struja u nezavisnoj grani konture pripada samo toj konturi i jednaka je odgovarajućoj
konturnoj struji. Struja u zajedničkoj grani je algebarski zbroj kompleksnih konturnih struja.
•Kod postupka napona čvorova jedan se od čvorova odabire kao referentan te se njegov
potencijal uzima jednakim nuli. U odnosu na taj čvor računaju se potencijali ostalih čvorova.
Samo načelo superpozicije je opće prihvaćeno fizikalno načelo pa ono vrijedi za sve linearne
mreže. Struja u nekoj grani jednaka je algebarskom zbroju parcijalnih struja nastalih djelovanjem
pojedinih elektromotornih napona ili strujnog izvora.

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados (20)

Poluga i primjena poluge
Poluga i primjena polugePoluga i primjena poluge
Poluga i primjena poluge
 
Skolski Kurikulum za 10/11 godinu
Skolski Kurikulum za 10/11 godinuSkolski Kurikulum za 10/11 godinu
Skolski Kurikulum za 10/11 godinu
 
2.Omov zakon
2.Omov zakon2.Omov zakon
2.Omov zakon
 
Metoda konturnih struja
Metoda konturnih strujaMetoda konturnih struja
Metoda konturnih struja
 
Izo procesi- Anica Mitrović- Marija Cvetković
Izo procesi- Anica Mitrović- Marija CvetkovićIzo procesi- Anica Mitrović- Marija Cvetković
Izo procesi- Anica Mitrović- Marija Cvetković
 
Urgentna stanja u kardiologiji
Urgentna stanja u kardiologijiUrgentna stanja u kardiologiji
Urgentna stanja u kardiologiji
 
Poluga i strma ravan
Poluga i strma ravanPoluga i strma ravan
Poluga i strma ravan
 
Kondenzatori 14
Kondenzatori 14Kondenzatori 14
Kondenzatori 14
 
Elektromagnetna indukcija u nepokretnom provodniku
Elektromagnetna indukcija u nepokretnom provodnikuElektromagnetna indukcija u nepokretnom provodniku
Elektromagnetna indukcija u nepokretnom provodniku
 
Kirhofovi zakoni
Kirhofovi zakoniKirhofovi zakoni
Kirhofovi zakoni
 
ELEKTRIČNA-STRUJA.pptx
ELEKTRIČNA-STRUJA.pptxELEKTRIČNA-STRUJA.pptx
ELEKTRIČNA-STRUJA.pptx
 
Energija i pritisak
Energija i pritisakEnergija i pritisak
Energija i pritisak
 
Rad i snaga elektricne struje
Rad i snaga elektricne strujeRad i snaga elektricne struje
Rad i snaga elektricne struje
 
Zakoni odrzanja
Zakoni odrzanjaZakoni odrzanja
Zakoni odrzanja
 
Formule elektrotehnika
Formule elektrotehnikaFormule elektrotehnika
Formule elektrotehnika
 
9. atom
9. atom9. atom
9. atom
 
Romeo i Julija
Romeo i Julija Romeo i Julija
Romeo i Julija
 
Gustoća tvari
Gustoća tvariGustoća tvari
Gustoća tvari
 
Elektricno polje
Elektricno poljeElektricno polje
Elektricno polje
 
Jednostavni strujni krug 18
Jednostavni strujni krug 18Jednostavni strujni krug 18
Jednostavni strujni krug 18
 

Semelhante a Osnove izmjeničnih strujnih mreža

G2 završna verzija
G2 završna verzijaG2 završna verzija
G2 završna verzijarloncar
 
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otpornikudhaskic
 
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzijadhaskic
 
Elektromagnetna samoindukcija
Elektromagnetna samoindukcijaElektromagnetna samoindukcija
Elektromagnetna samoindukcijaZijadBegic1
 
Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatoriMeđuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatorimfabijancic
 
Elektromagnetno polje
Elektromagnetno poljeElektromagnetno polje
Elektromagnetno poljeZijadBegic1
 
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...Dženan Ćelić
 
Faradejev zakon elektromagnetne indukcije
Faradejev zakon elektromagnetne indukcijeFaradejev zakon elektromagnetne indukcije
Faradejev zakon elektromagnetne indukcijeZijadBegic1
 
Snaga izmjenicne struje
Snaga izmjenicne strujeSnaga izmjenicne struje
Snaga izmjenicne strujejkorcalija
 
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...Dženan Ćelić
 
Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatori Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatori ebutorac
 
Seminarski diplomski izmjenicna struja
Seminarski diplomski izmjenicna strujaSeminarski diplomski izmjenicna struja
Seminarski diplomski izmjenicna strujaborises
 

Semelhante a Osnove izmjeničnih strujnih mreža (20)

Naizmenicni strui
Naizmenicni struiNaizmenicni strui
Naizmenicni strui
 
G2 završna verzija
G2 završna verzijaG2 završna verzija
G2 završna verzija
 
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku
 
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija
3. snaga izmjenicne struje i snaga na otporniku konacna verzija
 
Vježba 5
Vježba 5Vježba 5
Vježba 5
 
struja
strujastruja
struja
 
streuja
streujastreuja
streuja
 
Elektromagnetna samoindukcija
Elektromagnetna samoindukcijaElektromagnetna samoindukcija
Elektromagnetna samoindukcija
 
Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatoriMeđuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatori
 
Elektromagnetno polje
Elektromagnetno poljeElektromagnetno polje
Elektromagnetno polje
 
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...
Parallel connection of power traction substations for peak power reduction an...
 
Faradejev zakon elektromagnetne indukcije
Faradejev zakon elektromagnetne indukcijeFaradejev zakon elektromagnetne indukcije
Faradejev zakon elektromagnetne indukcije
 
Snaga izmjenicne struje
Snaga izmjenicne strujeSnaga izmjenicne struje
Snaga izmjenicne struje
 
Vježba 6
Vježba 6Vježba 6
Vježba 6
 
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...
EFFICIENT ENERGY USAGE AND MEASUREMENT OF PEAK POWER-SUGGESTIONS FOR REDUCING...
 
Vježba 4
Vježba 4Vježba 4
Vježba 4
 
Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatori Međuinduktivitet i zračni transformatori
Međuinduktivitet i zračni transformatori
 
Seminarski diplomski izmjenicna struja
Seminarski diplomski izmjenicna strujaSeminarski diplomski izmjenicna struja
Seminarski diplomski izmjenicna struja
 
Vježba 7
Vježba 7Vježba 7
Vježba 7
 
Vježba 2
Vježba 2Vježba 2
Vježba 2
 

Osnove izmjeničnih strujnih mreža

  • 1. Osnove izmjeničnih strujnih mreža ELEKTROTEHNIKA 2 MATEJ STOŠIĆ, MATEA ŠTEFANAC, DEJAN RADULOVIĆ, MATEO GRGURIĆ, MA RIO TKALEC
  • 2. Uvod • Izmjenične struje su vremenski promjenljive struje kojima se pored jakosti mijenja i smjer strujanja. Od najvećeg su interesa periodički promjenljive izmjenične veličine. • Iznos izmjenične veličine u određenom trenutku vremena naziva se trenutnom vrijednošću izmjenične veličine. Promjenljive veličine označavaju se malim slovima. • Bitna značajka periodičkih promjenljivih veličina je njihov period T [s]: nakon vremenskog intervala T ponavlja se slika promjenljive veličine.
  • 3. Izvori izmjenične struje • Izvor koji daje izmjenični napon: ∆𝑢 = ∆𝑉𝑚𝑎𝑥 sin 𝜔𝑡 𝜔 = 2𝜋𝑓 = 2𝑇 𝑇 𝑟𝑎𝑑 𝑠 Trenutna vrijednost napona Amplituda napona Kutna frekvencija napona Period titranja napona
  • 4. Periodički promjenjive električne veličine • Ukoliko se električna veličina vremenski mijenja na takav način da se nakon nekog određenog vremenskog intervala T ponavlja njezin dotadašnji oblik vremenske promijene, takva se električna veličina naziva periodički promjenjivom, a vremenski se interval T naziva periodom te električne veličine.
  • 5. Periodički promjenjive električne veličine • Vrijeme trajanja jedne periode T mjeri se u sekundama, a uobičajeno je za periodički promjenjive električne veličine definirati i veličinu koja nam govori koliko se punih promjena periode T dogodilo u vremenu od 1 sekunde. • Ova se veličina naziva frekvencija i označava se slovom f, a zapisujemo ju izrazom: 𝑓 = 1 𝑇 1 𝑠 = 𝐻𝑧 • Jedinica za mjerenje frekvencije naziva se herc i označava [Hz], a jednaka je [1/s].
  • 6. Generiranje sinusoidnog napona • Jedan od načina dobivanja sinusoidnog izmjeničnog napona je pomoću pojave elektromagnetske indukcije. • Na slici je prikazan vodič u obliku svitaka koji se nalazi u vremenski nepromjenjivom magnetskom polju B Pogled s boka Pogled odozgo
  • 7. Generiranje sinusoidnog napona • Da bi došlo do pojave elektromagnetske indukcije u promatranom svitku, ukupni se magnetski tok φ koji svojom površinom svitak obuhvaća mora vremenski mijenjati. Promjena obuhvaćenog magnetskog toka φ može se ostvariti rotiranjem svitka oko svoje osi.
  • 8. Generiranje sinusoidnog napona • Omjer kuta 𝛼 koji svitak u vremenu t prijeđe i vremena t nazivamo kutna brzina 𝜔 svitka, a zapisujemo ju na sljedeći način: 𝜔 = 𝛼 𝑡 𝑟𝑎𝑑 𝑠
  • 9. Generiranje sinusoidnog napona • Vodič u obliku svitka nakon zakretanja za kut 𝛼: • S rotacijom svitka efektivna će se površina svitka S' , kroz koju magnetski tok φ prolazi, mijenjati. • Nova površina svitka S’ iznosi: 𝑆′ = 𝑆 ∙ cos 𝛼 • Iznos magnetskog toka φ u bilo kojem trenutku prilikom rotacije svitka kao: 𝜙 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ cos 𝛼 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ cos 𝜔𝑡 [𝑊𝑏]
  • 10. Generiranje sinusoidnog napona • Na temelju Lenzova zakona možemo odrediti iznos napona u koji će se uslijed pojave elektromagnetske indukcije u promatranom svitku, koji u magnetskom polju B rotira, inducirati: 𝑢 = − 𝑑𝜙 𝑑𝑡 = −B ∙ 𝑆 𝜔 ∙ sin 𝜔𝑡 [V] • poprimiti će najveću vrijednost: 𝑈 𝑀𝐴𝑋 = 𝐵 ∙ 𝑆 ∙ 𝜔 𝑉 𝑢 = 𝑈 𝑀𝐴𝑋 ∙ sin 𝜔𝑡 [𝑉]
  • 11. Osnove značajki sinusoidnih električnih veličina Izmjenični napon u(t) sinusnog oblika Maksimalna vrijednost napona Perioda T
  • 12. Trenutna vrijednost napona 𝒖 𝒕 = 𝑼 𝑴𝑨𝑿 ∙ 𝐬𝐢𝐧 𝝎𝒕 + 𝝋 [𝑽] Trenutna vrijednost napona Maksimalna efektivna vrijednost napona Kut faznog pomaka
  • 13. Vremenski promjenjive električne veličine • Promjenjive električne veličine se karakteriziraju vrijednostima kao što su srednja aritmetička, srednja elektrolitska i efektivna vrijednost. • Kada govorimo o vremenski promjenjivim veličinama, dijelimo ih na dva tipa: • Neperiodičke veličine • Periodičke veličine čije se promjene trenutnih vrijednosti tijekom vremena periodi tijekom vremena periodički ponavljaju.
  • 14. Srednja aritmetička vrijednost • Srednja aritmetička vrijednost xsr više različitih vrijednosti jednaka je kvocijentu sume tih vrijednosti s njihovim brojem, tj.: 𝑥 𝑠𝑟 = 𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + … + 𝑥 𝑛 𝑛 • Da bi se za vremenski promjenjivu periodičku veličinu odredila srednja aritmetička vrijednost, promatra se samo njezina perioda T, te se unutar te periode određuje srednja vrijednost. Kada se perioda podijeli na n infitezimalno malenih vremenskih intervala dt, te se provede sumiranje svih pojedinačnih srednjih vrijednosti integriranjem, dobiva se izraz: 𝑦𝑠𝑟 = 1 𝑇 0 𝑇 𝑦. 𝑑𝑡
  • 15. Srednja vrijednost izmjenične struje i napona • Srednja vrijednost izmjenične struje u vremenskom intervalu T definirana je izrazom: 𝐼𝑠𝑟 = 1 𝑇 0 𝑇 𝑖 𝑡 ∙ 𝑑𝑡 [𝐴] • Srednja vrijednost izmjeničnog napona u vremenskom intervalu T definirana je izrazom: 𝑈𝑠𝑟 = 1 𝑇 0 𝑇 𝑢 𝑡 ∙ 𝑑𝑡 [𝑉]
  • 16. Srednja elektrolitska vrijednost • Kod elektrolize ne može se koristiti srednja vrijednost, nego elektrolitska srednja vrijednost koja se može dobiti punovalnim ispravljanjem • Izračunava se na isti način kao i srednja vrijednost, ali samo apsolutna vrijednost veličine. • Može poprimiti samo pozitivne vrijednost.
  • 17. Srednja elektrolitska vrijednost struje i napona • Srednja elektrolitska vrijednost izmjenične struje u vremenskom intervalu T definirana je izrazom: 𝐼𝑒𝑙 = 1 𝑇 0 𝑇 |𝑖 𝑡 | ∙ 𝑑𝑡 [𝐴] • Srednja elektrolitska vrijednost izmjeničnog napona u vremenskom intervalu T definirana je izrazom: 𝑈𝑒𝑙 = 1 𝑇 0 𝑇 |𝑢 𝑡 | ∙ 𝑑𝑡 [𝑉]
  • 18. Efektivna vrijednost • Efektivna vrijednost vremenski promjenjive struje i napona jednaka je onoj vrijednost istosmjerne struje i napona koja bi na nekom promatranom elementu ostvarile isti toplinski učinak u istom vremenu djelovanja. • Toplina koju bi na otoporniku R uzrokovala izmjenična struja: 𝑄 = 0 𝑇 𝑖2 ∙ 𝑅 ∙ 𝑑𝑡 Dok bi odgovarajuća istosmjerna sturja I na istom otporniku prouzročila toplinu: 𝑄 = 𝐼2 ∙ 𝑅 ∙ 𝑑𝑡 • Izjednačavanjem tih dvaju jednadžbi dobivamo izraze za efektivnu vrijednost struje i napona
  • 19. Efektivna vrijednost struje i napona • Efektivna vrijednost struje: 𝐼 = 1 𝑇 0 𝑇 𝑖2 ∙ 𝑑𝑡 [A] • Efektivna vrijednost napona: 𝑈 = 1 𝑇 0 𝑇 𝑢2 ∙ 𝑑𝑡 [V]
  • 20. Omjerni faktori • Instrumenti nisu baždareni na istu srednju vrijednost, pa se moraju preračunati s pomoću omjernih faktora. Faktor valnog oblika 𝝃 se definira kao omjer efektivne i srednje elektrolitske vrijednosti električne veličine: ξ = 𝑈 𝑈 𝑒𝑙 = 1,11 Tjemeni faktor 𝝈 se definira kao omjer maksimalne i efektivne vrijednosti električne veličine, što za slučaj sinusoidnih električnih veličina daje za rezultat: 𝜎 = 𝑈 𝑀𝐴𝑋 𝑈 = 2
  • 21. Omjerni faktori • Na temelju dobivenih faktora, za svaku je sinusoidnu električnu veličinu moguće odrediti jednu vrijednost ukoliko je poznata vrijednost neke druge karakteristične vrijednosti bez potrebe za provođenjem integriranja pomoću odgovarajućeg ranije izvedenog izraza. • Pomoću dobivenih je izraza moguće odrediti iznose srednje aritmetičke, srednje elektrolitske i efektivne vrijednosti nesinusoidnih električnih veličina, a onda i tjemeni faktor i faktor valnog oblika. • Ipak, iako se nesinusoidne veličine uporabljuju (posebice u procesima prijenosa i obrade signala), najčešće se pojavljuje samo nekoliko standardiziranih valnih oblika (npr. pravokutni, trokutasti, pilasti i sl.) za čije se generiranje koriste specijalno izrađeni elektronički sklopovi i funkcijski generatori.
  • 22. Pojedinačna opterećenja izvora izmjenične struje • čisto djelatno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga • čisto induktivno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga • čisto kapacitivno opterećenje izmjeničnog strujnog kruga
  • 23. Kondenzator u izmjeničnom strujnom krugu • U izmjeničnom strujnom krugu: kondenzator se puni i prazni. Kroz strujni krug prolazi izmjenična struja koja brza ispred napona
  • 24. Kondenzator u izmjeničnom strujnom krugu • Struja brza ispred napona za π/2 𝑋𝑐 = 1 𝜔𝐶 kapacitivni otpor (kapacitivna reaktancija); opada s frekvencijom →Imax raste s ω
  • 25. Otpor u izmjeničnom strujnom krugu • U izmjeničnom strujnom krugu otpornik R spojen je na izvor izmjeničnog napona u(t) što za posljedicu ima protjecanje izmjenične struje i(t) strujnim krugom. Na osnovi Ohmovog zakona danog izrazom možemo odrediti međusoban odnos izmjeničnog napona i izmjenične struje: 𝑖 𝑡 = 𝑢(𝑡) 𝑅 [𝐴]
  • 26. Otpor u izmjeničnom strujnom krugu • Izmjenična struja i(t) i izmjenični napon u(t) su međusobno proporcionalni, a konstanta proporcionalnosti je upravo vrijednost otpora otpornika R.
  • 27. Otpor u izmjeničnom strujnom krugu • Struja i napon su u fazi: u istom trenutku imaju maksimalnu vrijednost (a), nula (b) i minimalnu vrijednost •mijenjaju se po istoj vremenskoj funkciji (sin ωt) pa kažemo da su napon i struja u fazi, odnosno da je fazni pomak ϕ između njih jednak nuli •nakon vremena T završi se jedan period promjene napona i struje u vremenu i nakon toga njihova vremenska ovisnost se ponavlja
  • 28. Fazor • Fazor (rotirajući vektor) = vektor čija duljina predstavlja maksimalnu vrijednost struje/napona i koji rotira obrnuto od smjera kazaljke na satu kutnom brzinom ω; -projekcija fazorana vertikalnu os daje trenutnu vrijednost struje/napona
  • 29. Zavojnica u izmjeničnom strujnom krugu • Prilikom spajanja izvora izmjeničnog napona u(t) na zavojnicu induktiviteta L, na promatranoj zavojnici dolazi do pojave elektromagnetske indukcije, točnije do pojave samoindukcije. • Kako izmjenična struja i(t), koju uzrokuje izvor izmjeničnog napona u(t) u strujnome krugu izmjenične struje prikazanome na slici, stalno mijenja svoju vrijednost, dolazi do pojave promjenjivog magnetskog polja u okolici samoga vodiča.
  • 30. Lenztov zakon • Vremenska promjena magnetskog polja prati vremensku promjenu izmjenične struje, a kako je zavojnica L u potpunosti obuhvaćena tim vremenski promjenjivim magnetskim poljem, na njoj će se inducirati napon samoindukcije es određen Lenzovim zakonom i dan izrazom: 𝑒𝑠 𝑡 = −𝐿 𝑑𝑖 𝑡 𝑑𝑡 [𝑉]
  • 31. Zavojnica u izmjeničnom strujnom krugu • Struja kasni za naponom (pomaknuta je u fazi) za π/2 XL= ω L –induktivni otpor (induktivna reaktancija); raste s frekvencijom
  • 32. Strujni krug s otporom i kapacitetom (RC) Promatramo izmjenični strujni krug s kondenzatorom i omskim otporom: Napon izvora mora biti jednak zbroju padova napona na R i C: 𝑢 = 𝑢 𝑅+ 𝑢 𝐶 𝑢 𝐶= 𝑄 𝐶 𝑢 𝑅 = 𝑅𝑖 𝑈 𝑅cos 𝑤𝑡 = 𝑅𝑖 + 𝑄 𝐶
  • 33. Strujni krug s otporom i induktivnosti (RL) Promatramo izmjenični strujni krug s zavojnicom i omskim otprom: Napon izvora mora biti jednak zbroju padova napona na R i L: 𝑢 + 𝜀 𝐿 = 𝑢 𝑅 𝜀 𝐿 = −𝐿 𝑑𝑖 𝑑𝑡 𝑢 𝑅 = 𝑅𝑖 𝑈 𝑚 sin 𝑤𝑡 = 𝑅𝑖 + 𝐿 𝑑𝑖 𝑑𝑡
  • 34. Snaga izmjenične struje • U(t) = Um ⋅ sinω i(t) = Im ⋅sin(ωt −ϕ) m • p(t) = u(t) ⋅ i(t)=Um ⋅ sinωt ⋅ Im ⋅ sin(ωt − ϕ) • p(t) = 2 ⋅ U ⋅ I ⋅ sinωt ⋅ sin(ωt −ϕ) • p(t) = U ⋅ I ⋅[cosϕ − cos(2ωt −ϕ)] •Proizlazi da je i snaga periodička i harmonička funkcija, ali dvostruke frekvencije (2ω) u odnosu na frekvenciju napona i struje (ω). Funkcija snage oscilira oko osi paralelne s osi apscisa, a koja je za iznos UIcosϕ udaljena od apscise.
  • 35. Trokut snage •Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje sa cosϕ (faktorom snage) u nekom vremenu predstavlja korisni rad kojeg može obaviti energija izmjenične struje. P=U ⋅ I ⋅ cosϕ [W] •Gornji izraz predstavlja radnu (djelatnu ili aktivnu) snagu. Jasno je da je cilj postići veći faktor snage, jer je tad i djelatna snaga veća. •Maksimalni faktor snage je 1 i tada je ϕ = 0. •Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje predstavlja prividnu snagu: S =U ⋅ I [VA] Jalova ili reaktivna snaga određena je izrazom: Q=U ⋅ I ⋅sinϕ [var] •Jalova snaga karakterizira osciliranje energije između izvora i trošila. Kompleksna snaga: S = P + jQ = Sejϕ = U ⋅ I
  • 36. Kompenzacija faktora •Radna snaga je korisna snaga koja ostaje u krugu - na trošilu. Kako ovisi o faktoru snage cosϕ nastoji se povećati faktor snage. To se naziva kompenzacijom faktora snage. • Kako su električni krugovi s električnim strojevima (generatori, motori, transformatori) uglavnom induktivnog karaktera zbog velikog broja svitaka, faktor snage se popravlja dodavanjem u strujni krug kondenzatora ili baterija kondenzatora.
  • 37. Kompenzacija faktora 3 slučaja: • djelomična kompenzacija • (potkompenziran slučaj) • Potpuna kompenzacija • Nadkompenziran slučaj
  • 38. Maksimalna korisna snaga u izmjeničnim strujnim krugovima •Teorem o prijenosu maksimalne snage u izmjeničnim mrežama (o prilagođenju): • Za zadani izmjenični izvor srednja snaga isporučena trošilu bit će maksimalna ako je impedancija trošila jednaka konjugiranjo kompleksnoj vrijednosti unutarnje impedancije izvora. •Kod prilagođenja je iskoristivost svega 50%, pa se koristi samo u elektronici, telekomunikacijama i radiokomunikacijama, a ne i u elektroenergetskim mrežama. •Za serijski spoj trošila i naponskog izvora vrijedi: Zt = Zi* Pmax=U2/4Rt
  • 40. Rezonancija •Rezonancija je pojava koja se javlja u slučajevima kada se frekvencija prinudnih oscilacija (vanjskog izvora) poklapa s frekvencijom vlastitih oscilacija. •Rezonancija je pojava kada se energija maksimalno prenosi s jednog titrajnog sustava (predajnik) na drugi titrajni sustav (prijemnik), ako su im frekvencije titranja bliske. •Resonare (lat.) - razlijegati se. Porast intenziteta titraja kada se frekvencija (učestalost) vanjske sile, koja uzrokuje titraje, podudara s frekvencijom vlastitih titraja sustava.
  • 41. Rezonancija •Posljedice razonancije u mehaničkim sustavima su vibracije (brod, avion, automobil, vlak – vibracije nestaju kad se brzina smanji/poveća u odnosu na tu; visoki C – pucanje čaše; rušenje drvenog mosta stupanjem). U elektroenergetskim sustavima zbog rezonancije nastaju neplanirani porasti napona koji oštećuju električne strojeve. U elektroničkim, radiokomunikacijskim, telekomunikacijskim i radarskim sustavima se koristi za npr. izdvajanje korisnog signala,selektivno pojačanje neke frekvencije itd. •Električni krug u rezonanciji djeluje kao čisto djelatno trošilo, jer se reaktivne (jalove) komponente poništavaju, tj. Im(Zuk) = 0 Re(Zuk) = Zuk = R rezonantni otpor •Rezonancija može nastupiti i u serijskom (serijska ili naponska) i u paralelnom •(paralelna ili strujna rezonanciji) oscilacijskom krugu.
  • 42. Serijska (naponska) rezonancija • Na nekoj frekvenciji apsolutni iznosi induktivnog i kapacitivnog otpora su jednaki, a kako su suprotnog predznaka, međusobno se poništavaju. Ta se frekvencija naziva rezonantnom frekvencijom. Na rezonantnoj frekvenciji cijeli krug djeluje kao čisto omski otpor. Struja i napon su u fazi, tj. fazni kut je jednak nuli. Rezonanciju se može postići promjenom frekvencije, kapaciteta ili induktiviteta. U rezonanciji je struja maksimalna, jer je reznonanti otpor minimalan! Z=R + XL + XC = R + jXL − jXC = R + j(XL – XC) XL – XC = 0 ωr ⋅ L = 𝜔 𝑟 = 1 𝜔 𝑟 ∙𝐶 𝑓𝑟 = 1 2∙𝜋 𝐿∙𝐶
  • 43. Dobrota i prigušenje • Dobrotom strujnog kruga Q naziva se omjer napona na induktivnom (ili kapacitivnom) otporu pri rezonantnoj frekvenciji i napona izvora: 𝑄 = 𝑈𝐿 𝑈 = 𝑈 𝐶 𝑈 = 1 𝑅 𝐿 𝐶 • Dobrotom strujnog kruga definiraju se rezonantna svojstva tog kruga. Prigušenjem strujnog kruga d naziva se recipročna vrijednost dobrote strujnog kruga. U krugu s većim prigušenjem brže prestaju slobodne oscilacije. 𝑑 = 1 𝑄 = 𝑅 𝐶 𝐿
  • 44. Paralelna (strujna) rezonancija Admitancija paralelnog RLC kruga određena je izrazom: Y=G + BC + BL = G + jBC – jBL = G + j(BC – BL) BC = ω ⋅ C = 2 ⋅π ⋅ f ⋅ C 𝐵 𝐿 = 1 𝜔∙𝐿 = 1 2∙𝜋∙𝑓∙𝐿 BC – BL = 0 𝑓𝑟 = 1 2∙𝜋∙ 𝐿∙𝐶
  • 45. Rješavanje mreža izmjeničnih struja • Osim serijskog, paralelnog i mješovitog spoja, u izmjeničnim krugovima javljaju se i spojevi u trokut i zvijezdu kao i u istosmjernim mrežama. Naravno, treba naglasiti da je uvijek riječ o linearnim mrežama, a ne o onima koje sadrže makar jedan nelinearni element poput nekog od elektroničkih elemenata. • Mreže mogu biti s raspodijeljenim i koncentriranim elementima. •Ako je riječ o npr. dalekovodu, koji se sastoji od realnih vodiča, otpor ovisi o duljini vodiča. Ako se presječe na pola, otpor će biti dvostruko manji. To je primjer raspodijeljenih parametara. Tada se navodi da je otpor npr. r =1 [Ω/m]. To znači da je otpor vodiča na metar duljine 1 [Ω], na dva metra 2 [Ω], itd. Isto tako se mogu definirati i kapacitet i induktivitet. To je tipičan slučaj kod prijenosnih vodova. U nekim slučajevima, kao npr. unutar izvora, dimenzije su relativno malene pa se ti otpori, kapaciteti i induktiviteti mogu prikazati koncentrirano, npr. kao jedna impedancija. U okviru ovog kolegija, uglavnom se obrađuju mreže s koncentriranim parametrima i idealnim vodičima kako bi se olakšao proračun.
  • 46. Transformacije u zvijezda trokut i obrnuto 𝑍1 = 𝑍12 𝑍31 𝑍∆ 𝑍1 = 𝑍12 𝑍23 𝑍∆ 𝑍1 = 𝑍23 𝑍31 𝑍∆ 𝑍∆ = 𝑍12 + 𝑍23 + 𝑍31 𝑍12 = 𝑍1 + 𝑍2 𝑍1 𝑍2 𝑍3 𝑍23 = 𝑍2 + 𝑍3 𝑍3 𝑍2 𝑍1 𝑍31 = 𝑍1 + 𝑍3 𝑍1 𝑍3 𝑍2
  • 47. Složene mreže 𝐼 = 𝑈 𝑍 𝑘=1 𝑛 𝐼 𝑘 = 0 𝑗=1 𝑛 𝐸𝑗 = 𝑘=1 𝑚 𝐼 𝑘 ∙ 𝑍 𝑘 Ohmov zakon u kompleksnom obliku. Poopćeni oblici I i II KZ •Svi postupci rješavanja linearnih mreža iz istosmjernih strujnih krugova vrijede i u izmjeničnim. Uzimaju se kompleksne vrijednosti struja i napona, a umjesto otpora računa se s impedancijama.
  • 48. Složene mreže •Može se primijeniti postupak izravne primjene Kirchhoffovih zakona. Od izravne primjene Kirchhoffovih zakona povoljniji je postupak konturnih struja, jer se postavlja manji broj jednadžbi. Ako složeni krug sadrži strujne izvore, može se broj jednadžbi smanjiti za broj takvih izvora. Struja u nezavisnoj grani konture pripada samo toj konturi i jednaka je odgovarajućoj konturnoj struji. Struja u zajedničkoj grani je algebarski zbroj kompleksnih konturnih struja. •Kod postupka napona čvorova jedan se od čvorova odabire kao referentan te se njegov potencijal uzima jednakim nuli. U odnosu na taj čvor računaju se potencijali ostalih čvorova. Samo načelo superpozicije je opće prihvaćeno fizikalno načelo pa ono vrijedi za sve linearne mreže. Struja u nekoj grani jednaka je algebarskom zbroju parcijalnih struja nastalih djelovanjem pojedinih elektromotornih napona ili strujnog izvora.