Snage u ustaljenom prostoperiodičnom režimu

Σχετικά έγγραφα
Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Snage u kolima naizmjenične struje

Induktivno spregnuta kola

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II Vježba 11.

MAGNETNO SPREGNUTA KOLA

Kola u ustaljenom prostoperiodičnom režimu

Analiza mreža u frekvencijskom domenu

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

Snaga naizmenicne i struje

NAIZMENIČNE STRUJE POTREBNE FORMULE: Trenutna vrednost ems naizmeničnog izvora: e(t) = E max sin(ωt + θ)

Mreže sa dva pristupa

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

BRODSKI ELEKTRIČNI UREĐAJI. Prof. dr Vladan Radulović

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

numeričkih deskriptivnih mera.

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Elementi spektralne teorije matrica

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Računarska grafika. Rasterizacija linije

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

Operacije s matricama

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

IZVODI ZADACI (I deo)

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

Odredivanje odziva u električnim kolima

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Kaskadna kompenzacija SAU

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Vremenski promenljive struje

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

5. Karakteristične funkcije

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

1.4 Tangenta i normala

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

, Zagreb. Prvi kolokvij iz Analognih sklopova i Elektroničkih sklopova

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Elektronske komponente

Teorijske osnove informatike 1

PRVI DEO ISPITA IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE 28. jun 2003.

18. listopada listopada / 13

Trofazni sustav. Uvodni pojmovi. Uvodni pojmovi. Uvodni pojmovi

2. Data je žičana otpornička mreža na slici. Odrediti ekvivalentnu otpornost između krajeva

Trofazno trošilo je simetrično ako su impedanse u sve tri faze međusobno potpuno jednake, tj. ako su istog karaktera i imaju isti modul.

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

7 Algebarske jednadžbe

Računarska grafika. Rasterizacija linije

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Periodičke izmjenične veličine

Osnove elektrotehnike II parcijalni ispit VARIJANTA A. Profesorov prvi postulat: Što se ne može pročitati, ne može se ni ocijeniti.

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Tretja vaja iz matematike 1

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

Ispit održan dana i tačka A ( 3,3, 4 ) x x + 1

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Univerzitet u Nišu, Prirodno-matematički fakultet Prijemni ispit za upis OAS Matematika

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

NAIZMENI ČNE STRUJE NAIZMENIČNE

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

Snaga izmjenične sinusne struje

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

Rad, snaga, energija. Tehnička fizika 1 03/11/2017 Tehnološki fakultet

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

Sinhrone mašine 1. Slika Vektorski dijagram natpobuđenog sinhronog generatora.

Pozitivna poluperioda Negativna poluperioda. Period. Osnovni pojmovi o naizmjeničnim veličinama

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Transcript:

Snage u ustaljenom prostoperiodičnom režimu 13. januar 016 Posmatrajmo kolo koje se sastoji od dvije podmreže M i N, kao na Slici 1. U kolu je uspostavljen ustaljeni prostoperiodični režim i ulazni napon pod- mreže N je a ulazna struja je Slika 1: Električno kolo sastavljeno od dvije podmreže. Trenutna ulazna snaga podmreže N je u (t) U m cos (ωt + θ), (1) i (t) I m cos (ωt + ψ). () p (t) u (t) i (t) U m cos (ωt + θ) I m cos (ωt + ψ) (3) p (t) U mi m Razlikujemo tri slučaja: [cos (θ ψ) + cos (ωt + θ + ψ)]. (4) 1. Ako je p (t) > 0, mreža N prima energiju od mreže M;. Ako je p (t) < 0, mreža N predaje energiju mreži M; 3. Ako je p (t) 0, nema razmjene energije izmedu mreža M i N. 1

Efektivne vrijednosti napona i struje su U Um pa se ulazna snaga može napisati u obliku i I Im, respektivno, p (t) UI cos (θ ψ) + UI cos (ωt + θ + ψ) P + p (t). (5) Prvi sabirak ne zavisi od vremena i vrijedi P 1 T T 0 p (t) dt UI cos ϕ, (6) gdje je ϕ θ ψ, fazni pomak struje u odnosu na napon. Ovaj član predstavlja srednju (aktivnu) snagu mreže. Drugi sabirak predstavlja fluktuirajuću snagu. Ako je cos ϕ 1, odnosno, ako je mreža N rezistivnog karaktera, aktivna snaga dostiže maksimum. Ako je mreža N striktno pasivna onda je π < ϕ < π pa je aktivna snaga P > 0. U ovom slučaju mreža N troši energiju. Ako je ϕ π ili ϕ π, onda je aktivna snaga P 0. U ovom slučaju je mreža N bez gubitaka (induktivna ili kapacitivna). Konačno, ako je P < 0, mreža N je aktivna. Pasivna mreža može, zbog postojanja reaktivnih elemenata, da u odredenim intervalima predaje energiju ostatku kola. Posmatraćemo tri slučaja: 1. N je rezistivna mreža može se predstaviti ekvivalentnim otpornikom otpornosti R. Sada je ulazna snaga p R (t) u (t) i (t) 1 R u (t). (7) U ovom slučaju početne faze napona i struje su jednake, θ ψ, pa je p R (t) U m I m cos (ωt + θ) (8) U mi m [1 + cos (ωt + θ)] (9) UI [1 + cos (ωt + θ)] (10) P R [1 + cos (ωt + θ)], (11) gdje je P R UI, aktivna snaga na ekvivalentnom otporniku. Pošto je P R U, trenutna snaga p R R (t) 0, odnosno, mreža N nikada ne predaje energiju mreži M.. N je induktivna mreža može se predstaviti ekvivalentnim kalemom induktivnosti L. U ovom slučaju fazni pomak je ϕ θ ψ π. Neka je ulazni napon jednak u (t) U m cos ωt. (1)

Kompleksna ulazna struja je I U jωl, (13) pa je { i (t) R Ie jωt} U m (ωt ωl cos π ) ( I m cos ωt π ) I m sin ωt. (14) Ulazna snaga ekvivalentnog kalema je odnosno, p L (t) u (t) i (t) U m cos ωt I m sin ωt U mi m Aktivna snaga je u ovom slučaju jednaka nuli sin ωt, (15) p L (t) UI sin ωt. (16) P L 1 T T 0 p L (t) dt 0. (17) Iako je aktivna snaga u ovom slučaju jednaka nuli, odnosno, mreža je bez gubitaka, ona ipak razmjenjuje energiju sa ostatkom kola. Jednačina (16) ukazuje na to da u jednoj polovini perioda pobude mreža prima energiju od ostatka kola, a u drugoj polovini predaje akumulisanu energiju ostatku kola. Medutim, pošto se radi o istom iznosu energije, mreža je bez gubitaka. 3. N je kapacitivna mreža može se predstaviti ekvivalentnim kondenzatorom kapacitivnosti C. Fazni pomak je, u ovom slučaju, ϕ θ ψ π. Ako je ulazni napon kompleksna ulazna struja je u (t) U m cos ωt, (18) I jωcu, (19) 3

a ulazna struja je { i (t) R Ie jωt} ( CωU m cos ωt + π ) ( I m cos ωt + π ) I m sin ωt. (0) Ulazna snaga ekvivalentnog kondenzatora je p C (t) u (t) i (t) U m cos ωt ( I m sin ωt) UI sin ωt. (1) I u ovom slučaju je aktivna snaga jednaka nuli P C 1 T T 0 p C (t) dt 0. () Analogno razmatranju za slučaj induktivne mreže i u ovom slučaju postoji razmjena energije izmedu kapacitivne mreže i ostatka kola. U opštem slučaju, N je RLC mreža pa je Fazni pomak je ϕ θ ψ. Ulazna snaga je u (t) U m cos (ωt + θ), (3) i (t) I m cos (ωt + ψ). (4) p (t) u (t) i (t) (5) UI cos ϕ + UI cos (ωt + θ + ψ) (6) UI cos ϕ + UI cos (ωt + θ ϕ) (7) UI cos ϕ [1 + cos (ωt + θ)] + UI sin ϕ sin (ωt + θ) (8) p P (t) + p Q (t). (9) Prvi sabirak je, za π < ϕ < π, nenegativan i njime je uvijek opisana snaga koju mreža N prima Srednja vrijednost trenutne snage jednaka je srednjoj vrijednosti prvog sabirka i to je aktivna snaga koju prima mreža N Jedinica za aktivnu snagu je vat (W). P UI cos ϕ. (30) 4

Drugi sabirak mijenja znak u funkciji vremena, pa je njime opisana razmjena energije izmedu mreža M i N. Amplituda ovog člana je reaktivna snaga mreže Q UI sin ϕ. (31) Jedinica za reaktivnu snagu je volt-amper reaktivni (VAr). U pasivnim mrežama je π ϕ π pa je aktivna snaga uvijek nenegativna. Sa druge strane, ako je fazni pomak π ϕ < 0, što je karakteristično za kapacitivnu mrežu, reaktivna snaga je negativna. Ako je fazni pomak 0 < ϕ π, što je karakteristično za induktivnu mrežu, reaktivna snaga je pozitivna, a ako je mreža rezistivna, ϕ 0, reaktivna snaga će takode biti jednaka nuli. Maksimalno odstupanje trenutne od aktivne (srednje) snage naziva se prividna snaga i jednaka je proizvodu efektivnih vrijednosti napona i struje S UI (3) Jedinica za aktivnu snagu je volt-amper (VA). Vidimo da je prividna snaga povezana sa aktivnom i reaktivnom snagom relacijama P S cos ϕ (33) i Odavde slijedi i da je Veličina Q S sin ϕ. (34) S P + Q. (35) cos ϕ P S, (36) se naziva faktor snage i pokazuje koji dio prividne (raspoložive) snage se stvarno iskoristi u mreži (prijemniku). Prijemnik je bolji ukoliko je faktor snage veći. Na primjer, faktor snage električne grijalice je cos ϕ 1 što je čini dobrim prijemnikom. Faktor snage električnih mašina je u opsegu 0, 7 < cos ϕ < 0, 95. Faktor snage realnog kalema je cos ϕ < 0, 1 pa je on loš prijemnik električne energije (ali to je i potrebno u slučaju kalema). Analogno, uvodi se i faktor reaktivnosti kao odnos reaktivne i prividne snage sin ϕ Q S. (37) Prividna snaga je bitna pri projektovanju generatora i sistema za prenos električne energije. Generator mora biti projektovan za nominalni napon pa, 5

pošto je faktor snage u stvarnim slučajevima manji od jedan, da bi se ostvarila odredena aktivna snaga na prijemniku, generator mora biti projektovan za prividnu snagu koja je veća od potrebne aktivne snage. Slijedi da je, da bi se obezbijedila potrebna aktivna snaga, potrebno obezbijediti i veću struju. Veća struja povlači i veće gubitke zbog zagrijavanja provodnika. Iz tog razloga se u elektroenergetici pribjegava popravci faktora snage. Ovo se postiže tako što se paralelno prijemniku veže reaktansa suprotne prirode čime se faktor snage cijele mreže povećava. U elektronici i telekomunikacijama snage su manje i prenos energije nije od prevashodnog značaja tako da se na faktor snage ne obraća toliko pažnje. 1 Kompleksna snaga mreže Snage u kolima u ustaljenom prostoperiodičnom režimu se mogu odrediti i korištenjem kompleksnih predstavnika. Neka su ulazni napon i struja u (t) U cos (ωt + θ), (38) i (t) I cos (ωt + ψ), (39) respektivno. Trenutna ulazna snaga je [ p (t) u (t) i (t) Ue jωt + ( Ue jωt) ] [ Ie jωt + ( Ie jωt) ], (40) gdje su U Ue jθ i I Ie jψ kompleksni predstavnici napona i struje, respektivno. Slijedi da je Veličina p (t) 1 (UI + U I) + 1 ( UIe jωt + U I e jωt) 1 [UI + (UI ) ] + 1 [ UIe jωt + ( UIe jωt) ] R {UI } + R { UIe jωt} UI cos ϕ + UI cos (ωt + θ + ψ). se naziva kompleksna snaga i vrijedi (41) S UI (4) S UIe jϕ UI cos ϕ + jui sin ϕ P + jq. (43) Dakle aktivna i reaktivna snaga su realni i imaginarni dio kompleksne snage, respektivno. Prividna snaga je moduo kompleksne snage S S. (44) 6

je Neka je ulazna impedansa mreže Z R + jx. Kompleksna snaga mreže Aktivna i reaktivna snaga su sada S UI ZII ZI RI + jxi. (45) P RI, (46) Q XI, (47) respektivno. Neka je ulazna admitansa mreže Y G + jb. Kompleksna snaga mreže je S UI U (Y U) Y U GU jbu. (48) Aktivna i reaktivna snaga su P GU, (49) Q BU, (50) respektivno. Na osnovu Telegenove teoreme, ulazna snaga složene mreže je jednaka zbiru snaga pojedinih podmreža p (t) p i (t). (51) i1 Slijedi da je, u ustaljenom prostoperiodičnom režimu S S i. (5) i1 Dakle, ukupna aktivna, odnosno, reaktivna snaga je jednaka zbiru aktivnih, odnosno, reaktivnih snaga pojedinih podmreža P Q P i, (53) i1 Q i. (54) i1 Važno je naglasiti da za prividne snage, u opštem slučaju, ne važi analogna relacija, odnosno, S S i. (55) i1 7