Moč s kompleksnim računom (19)

Σχετικά έγγραφα
Moč s kompleksnim računom. ( cos( ϕ) sin( ϕ) { } { } S = U I, (19.3) Izmenični signali, kompleksna moč 19.

, kjer je t čas opravljanja dela.

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

PONOVITEV SNOVI ZA 4. TEST

Tretja vaja iz matematike 1

1. Enosmerna vezja. = 0, kar zaključena

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

Delovna točka in napajalna vezja bipolarnih tranzistorjev

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 22. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 5. december Gregor Dolinar Matematika 1

Izmenični signali metode reševanja vezij (21)

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 14. november Gregor Dolinar Matematika 1

Osnove elektrotehnike uvod

1. Trikotniki hitrosti

Elektrotehnika in elektronika

Transformator. Delovanje transformatorja I. Delovanje transformatorja II

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 10. december Gregor Dolinar Matematika 1

KODE ZA ODKRIVANJE IN ODPRAVLJANJE NAPAK

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I

March 6, tuljava in električna. napetost in. padanjem. Potrebujete. torej 8,8µF. priključen. napetosti. in ustrezen

Državni izpitni center *M * JESENSKI IZPITNI ROK ELEKTROTEHNIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Četrtek, 27. avgust 2009 SPLOŠNA MATURA

matrike A = [a ij ] m,n αa 11 αa 12 αa 1n αa 21 αa 22 αa 2n αa m1 αa m2 αa mn se števanje po komponentah (matriki morata biti enakih dimenzij):

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

4. Analiza vezij. Analiza vezij(4).docj 4. Vsebina poglavja: metoda Kirchoffovih zakonov, metoda zančnih tokov, metoda spojiščnih potencialov.

Vaje: Električni tokovi

Izmenični signali. Dejan Križaj

Numerično reševanje. diferencialnih enačb II

Transformator. Izmenični signali, transformator 22.

SKUPNE PORAZDELITVE VEČ SLUČAJNIH SPREMENLJIVK

Osnovni pojmi pri obravnavi periodičnih signalov

Izmenični signali kompleksni račun

Kotni funkciji sinus in kosinus

Državni izpitni center ELEKTROTEHNIKA. Izpitna pola 1. Četrtek, 5. junij 2014 / 90 minut

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 15. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 12. november Gregor Dolinar Matematika 1

Booleova algebra. Izjave in Booleove spremenljivke

PROCESIRANJE SIGNALOV

Matematika 2. Diferencialne enačbe drugega reda

Kotne in krožne funkcije

Analiza nadomestnega vezja transformatorja s programskim paketom SPICE OPUS

Podobnost matrik. Matematika II (FKKT Kemijsko inženirstvo) Diagonalizacija matrik

Iterativno reševanje sistemov linearnih enačb. Numerične metode, sistemi linearnih enačb. Numerične metode FE, 2. december 2013

2. Pri 50 Hz je reaktanca kondenzatorja X C = 120 Ω. Trditev: pri 60 Hz znaša reaktanca tega kondenzatorja X C = 100 Ω.

Kontrolne karte uporabljamo za sprotno spremljanje kakovosti izdelka, ki ga izdelujemo v proizvodnem procesu.

13. Jacobijeva metoda za računanje singularnega razcepa

Računske naloge razl. 1.3 pripravil F. Dimc

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

IZPIT IZ ANALIZE II Maribor,

Zaporedna in vzporedna feroresonanca

Matematika 1. Gregor Dolinar. 2. januar Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. Gregor Dolinar Matematika 1

Elektrotehnika. Študijsko gradivo za študente Pedagoške fakultete UL. Študijsko leto 2009/2010. Slavko Kocijančič

DISKRETNA FOURIERJEVA TRANSFORMACIJA

Električno polje. Na principu električnega polja deluje npr. LCD zaslon, fotokopirni stroj, digitalna vezja, osciloskop, TV,...

MERITVE LABORATORIJSKE VAJE. Študij. leto: 2011/2012 UNIVERZA V MARIBORU. Skupina: 9

diferencialne enačbe - nadaljevanje

Integralni račun. Nedoločeni integral in integracijske metrode. 1. Izračunaj naslednje nedoločene integrale: (a) dx. (b) x 3 +3+x 2 dx, (c) (d)

8. Diskretni LTI sistemi

INDUCIRANA NAPETOST (11)

) produkta toka z vektorjem diferen razdalje v smeri. d - Sila je pravokotna na tokovni element in mag.polje

Državni izpitni center *M * SPOMLADANSKI IZPITNI ROK ELEKTROTEHNIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Četrtek, 29. maj 2008 SPLOŠNA MATURA

*M * Osnovna in višja raven MATEMATIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Sobota, 4. junij 2011 SPOMLADANSKI IZPITNI ROK. Državni izpitni center

Električni naboj, ki mu pravimo tudi elektrina, označimo s črko Q, enota zanj pa je C (Coulomb-izgovorimo "kulon") ali As (1 C = 1 As).

LASTNOSTI FERITNEGA LONČKA. 330 kω. 3400pF

Matematika vaja. Matematika FE, Ljubljana, Slovenija Fakulteta za Elektrotehniko 1000 Ljubljana, Tržaška 25, Slovenija

= 0.927rad, t = 1.16ms

Splošno o interpolaciji

NEPARAMETRIČNI TESTI. pregledovanje tabel hi-kvadrat test. as. dr. Nino RODE

3. Uporaba Biot-Savartovega zakona. Tokovna daljica: Premica: Tokovna zanka:

Analiza 2 Rešitve 14. sklopa nalog

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΣΕ HMITONIKH ΔΙΕΓΕΡΣH (HMITONIKH ANAΛYΣΗ)

Fazni diagram binarne tekočine

Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko. Seminar. Avtor: Matej Debenc Mentor: dr. Boštjan Golob FMF Somentor: mag. Tomaž Fatur CEU IJS

POSTROJI ZA PRENOS IN TRANSFORMACIJO ELEKTRIČNE ENERGIJE

1. Definicijsko območje, zaloga vrednosti. 2. Naraščanje in padanje, ekstremi. 3. Ukrivljenost. 4. Trend na robu definicijskega območja

3. AMPEROV ZAKON. SLIKA: Zanka v magnetnem polju. Integral komponente magnetnega polja v smeri zanke je sorazmeren toku, ki ga zanka oklepa.

NAVOR NA (TOKO)VODNIK V MAGNETNEM POLJU

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

ELEKTROMOTORNI POGONI - AUDITORNE VJEŽBE

IZVODI ZADACI (I deo)

MAGNETNI PRETOK FLUKS

PROCESIRANJE SIGNALOV

Električne lastnosti varikap diode

Gimnazija Krˇsko. vektorji - naloge

p 1 ENTROPIJSKI ZAKON

SLO - NAVODILO ZA NAMESTITEV IN UPORABO Št. izd. : OSNOVNI UČNI PAKET ZA MERJENJE IN TESTIRANJE. Št.

USMERNIKI POLVALNI USMERNIK:

Vzporedne, zaporedne, kombinirane in kompleksne vezave led diod in njihova zanesljivost

1. Merjenje toka in napetosti z AVO metrom

TEHNOLOGIJA MATERIALOV

Transformatorji in dušilke

INTEGRALI RACIONALNIH FUNKCIJ

Regulacija manjših ventilatorjev

VAJE IZ FIZIKE 2 ALEŠ IGLIČ VERONIKA KRALJ-IGLIČ TOMAŽ GYERGYEK MIHA FOŠNARIČ

Izpeljava Jensenove in Hölderjeve neenakosti ter neenakosti Minkowskega

Državni izpitni center ELEKTROTEHNIKA. Izpitna pola

ELEKTRONSKE KOMPONENTE

Inverzni problem lastnih vrednosti evklidsko razdaljnih matrik

ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΣΤΗ ΜΟΝΙΜΗ ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Transcript:

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc /8 8.5.007 Moč s kompleksnim računom (9) otovili smo že, da lahko moč na elementu (vezju) predstavimo s tremi»komponentami«. mim Delovno moč, ki predstavlja tudi povprečno moč in je enaka P = cos( ϕ), navidezno moč, ki mi predstavlja amplitudo nihanja moči okoli povprečne vrednosti (delovne moči) S = m in jalovo mim moč Q = sin( ϕ), ki je izmenjalna moč v smislu pretakanja enerije v element (vezje) in iz elementa nazaj v vezje. To moč i lahko zapisali tudi s kompleksorji v oliki oziroma S = P+ jq, (9.) ) ϕ j S = S(cos( ϕ) + jsin( ϕ) = Se (9.) kjer je ϕ = ϕu ϕi. Če upoštevamo še to v enači (9.), ki jo sedaj zapišemo v oliki I m m jϕ u jϕi S = e e, doimo s preureditvijo S = I, (9.3) j u pri čemer sta = e ϕ j i in I = I e ϕ kompeksorja napetosti in toka. m m Če pri enači (9.3) upoštevamo še Ohmov zakon v kompleksnem zapisu, doimo uporane zveze: S = IZI = I Z = I Z = Y (9.4) Delovna moč predstavlja realno, jalova pa imainarno komponento kompeksorja navidezne moči, P Re S Re = = I Z = I Re { } { } Z (9.5) Q Im{ S} Im = = I Z = I Im{ Z } (9.6) Pri ornjih zapisih je potreno iti previden v toliko, da se zavedamo, da smo tvorili kompleksorje toka in napetosti z upoštevanjem amplitude časovnea sinala. Poosto se v literature pojavljajo

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc /8 8.5.007 tudi olike zapisa moči z upoštevanjem efektivnih vrednosti toka in napetosti, ki so od maksimalnih pri harmoničnih sinalih manjše za. Primer zapisa z efektivnimi vrednostmi toka in napetosti i torej il ef ef S = I, pri čemer se poosto index ef kar izpušča. Za pravilno uporae formule za moč moramo torej vedeti, da pri uporai amplitud sinalov upoštevamo faktor, pri efektivnih pa je že upoštevan. Primer: Izračunajmo delovno, jalovo in navidezno moč vezja na sliki, ki je vzujano z napetostnim sinalom ut ( ) = 50sin( ωt) V. R R L ω - = 0 Ω, = 5 Ω, = 00 mh, = 50 s. Izračun: V konkretnem primeru je najenostavneje izračunati admitanco vezja, ki je enaka Y = +, kar je z vstavitvijo vrednosti enako R R + jωl j Y = + = 0, S+ S = 0,( - j) S. Za določitev moči zadostuje 0 Ω (5 + j50 0,) Ω 0 poznavanje asolutne vrednosti napetosti (ali toka). Doimo 50V 0,( )S 5( ) VA ( ) S = Y = + j = + j, torej je delovna moč 50 W, jalova 5 P Var-ov, navidezna pa 79,5 VA. Faktor moči je cos( ϕ ) = = 0,45. S Dodatno: vprašajmo se o močeh na posameznih elementih vezja. Naredimo primerjavo tako, da izračunamo poseej moč na uporu R in R. Moč na uporu R lahko izračunamo neposredno, saj je na tem uporu celotna priključena napetost in je torej R doimo iz toka skozi ta upor, ki je I = R I = = 7,07 A R + ( ωl) P R ( 50V) = = = 5 W. Moč na uporu R 0Ω + jωl. Moč na tem uporu o torej ( ), oziroma amplituda toka P = 7,07A 5Ω = 5 W. Olejmo si še sliko, ki prikazuje posamezne prispevke moči v vezju ter seštevek.

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 3/8 8.5.007 600 500 p(r) p(r) p(l) p(vezja) 400 Posamezne komponente moci 300 00 00 0-00 -00 0 3 4 5 6 7 ωt SLIKA: Posamezne komponente moči na elementih vezja in skupna moč. Moč niha z dvojno frekvenco, na uporih je vedno pozitivna, na tuljavi pa niha okoli ničle. Amplituda izmenjalne moči je jalova moč (5 VAr-ov), amplitudi posameznih delovnih moči pa sta tudi 5 W, skupaj 50 W. Bilanca moči. Vzemi primer iz prejšnjea polavja in izračunajmo moč, ki jo v vezje pošilja napetostni enerator. otovimo lahko, da je ta moč p () t = u () t i () t enaka moči vezja. Torej je moč, ki jo enerator pošilja v vezje enaka potrošeni moči. Lahko uotovimo še več: to moč lahko razdelimo v jalovo in delovno in uotovimo, da mora veljati tudi ta ilanca. Pole tea velja tudi splošno, za več eneratorjev. Vsota moči virov (eneratorjev) = vsota moči na remenih vezja Primer: Kot primer lahko vzamemo kar prejšnji primer, kjer smo že uotovili, da je moč na uporih enaka 5 W, na tuljavi pa 5 Var-ov, skupaj torej S = 5( + j) VA. Tok v vezje doimo iz admitance in o I = Y = 50V 0,(- j) S = 5(- j)a. Moč v vezje o torej S = I = Y, kar pa je ista enača, s katero smo že izračunali moč vezja.

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 4/8 8.5.007 Kompenzacija jalove moči Večina električnih naprav ima induktivni karakter, saj za pretvarjanje iz električne v mehansko enerijo potreujejo razna navitja. To so predvsem razni motorji, transformatorji, dušilke, varilni aparati, indukcijske peči, fluorescenčne svetilke in podono. Ti potreujejo enerijo za vzpostavljanje in»zmanjševanje«manetnea polja, ki se manifestira v izmenjalni moči, ta pa v jalovi moči, ki je definirana kot amplituda te izmenjalne moči. Ta moč je potrena a delovanje električnih naprav, torej se ji ne moremo izoniti. Bremeni pa ta moč električno omrežje in jo v tem smislu poranik tudi plačuje. Jalovo moč je navzven mooče do določene mere kompenzirati, to pomeni, da remenu dodamo elemente, ki izmenjujejo enerijo z remenom. V ta namen se uporalja vzporedno vezavo kondenzatorjev. Poznamo popolno in nepopolno kompenzacijo. Pri popolni kompenzaciji reme navzven deluje kot ohmsko, torej je jalova moč navzven enaka nič, pri nepopolni, pa jalovo moč le zmanjšamo do določene mere. Poosto za mero kompenzacije uporaimo faktor delavnosti cos( ϕ ). Popolna kompenzacija terja, da je faktor delavnosti enak. Primer: Določimo velikost kompenzacijskea kondenzatorja (kondezatorjev) za popolno kompenzacijo remena iz primer. Kondenzator(je) vežemo vzporedno remenu. Izračun: Tudi pri priključenem kondenzatorju je (jalova) moč tuljave še vedno enaka 5 Var-ov, zapišimo jo kot Q = 5VAr. Ta je pozitivnea predznaka, ki jo kompenziramo z reaktivno L (jalovo) močjo kondezatorja, ki o jqc = Y C = ( jωc), oziroma Veljati mora Q L 5VAr + QC = 0, oziroma C = = mf ω a =. QC ωc SLIKA: Trikotnik moči s prikazom popolne kompenzacije jalove moči. a To je precejšnja vrednost za kapacitivnost. V praksi je za izračun primerne kompenzacije potreno vzeti v ozir vse stroške, torej tudi stroške naave in vzdrževanja kondenzatorjev, dielektrične izue, kot tudi število oratovalnih ur v višji in nižji tarifi itd.

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 5/8 8.5.007 Poosto ne želimo ali pa ne potreujemo popolne kompenzacije delovne moči. V tem primeru uporaimo kondenzatorje za zmanjšanje, ne pa tudi izničenje jalove moči. Polejmo kar primer. Primer: Vzemimo, da želimo za kompenzacijo moči iz primera in uporaiti kondenzator s kapacitivnostjo 0,5 mf. Za koliko procentov omo zmanjšali jalovo enerijo? Izračun: Z uporao enakih zvez kot v primeru uotovimo jalovo komponento moči na kondenzatorju, ki o za 5 VAr -3,5 VAr S P Q = = 3, 5VAr. Celotno jalovo komponento omo zmanjšali QC ωc = + = 67 VA in cos( ) 0,94 = 93,75 VAr, kar je za 5%. Izračunajmo še faktor moči, ki o sedaj P ϕ =. S SLIKA: Trikotnik moči z delno kompenzacijo jalove moči. Prilaoditev remena maksimalna delovna moč V katerem primeru o moč na remenu največja? Enako vprašanje smo si zastavili tudi pri enosmernih vezjih in prišli do zaključka, da o to tedaj, ko o upornost remena enaka nadomestni notranji upornosti ledano s sponk remena. Poosto smo jo določili kot Theveninovo ali Nortonovo nadomestno upornost. Tudi pri vezjih z izmeničnimi sinali ni dosti druače. Oledati si moramo razmere, ko na realni vir, ki a lahko opišemo s kompleksorjema napetosti eneratorja in notranje kompleksne upornosti eneratorja Z, priključimo kompleksno reme Z. Moč na remenu doimo kot realni del kompleksorja navidezne moči P Re{ S } Re{ } P = I Z = I R = ( + ) = ( + + ( + ) I Z Z I R R j X X = in je. Amplitudo toka doimo iz preproste zveze + + + ) od koder izpeljemo P = R. (9.7) ( R R ) ( X X )

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 6/8 8.5.007 Sedaj se vprašamo, v katerem primeru o ta moč največja. Vsekakor tedaj, ko o imenovalec čim manjši, to pa o tedaj, ko o X = X, (9.8) Najprimernejši ohmski upornosti pa i doili z odvajanjem moči po določeni upornosti. otovili i podono kot pri enosmernih vezjih, da o delovna moč največja tedaj, kot osta ohmski upornosti remena in eneratorja enaki: R = R. (9.9) Če združimo uotovitve o reaktivnih in ohmskih komponentah v en zapis, lahko zapišemo pooj za maksimalno delovno moč na remenu Z = Z (9.0) In seveda tudi oratno, vir. Z = Z. Ko to velja rečemo tudi, da je reme prilaojeno na harmoničen Pooja za maksimalno moč (9.8) in (9.9) vstavimo v enačo (9.7) in doimo ef, P =,max 8R = 4R (9.) Primer: Vir z notranjo upornostjo, ki jo predstavimo z zaporedno vezavo upora R = 0Ω in tuljave z XL = ωl= 0 Ω je priključen na reme iz vzporedno vezanea upora in kondezatorja. Določimo vrednosti remenskih upornosti, da o na remenu maksimalna moč. Izračun: Veljati mora Z + j = Z, torej tudi Y = = = S= S. Ker je Z R jωl 0 j0 0 Y = G + jωc, mora iti o izpolnitvi pooja za maksimalno moč na remenu G = S R = 0Ω in 0 C = 5µF ω 0 =. SLIKA: Vezje priključeno na kompleksno reme.

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 7/8 8.5.007 45 40 35 30 Moc / W 5 0 5 0 5 0 0-7 0-6 0-5 0-4 0-3 0 - Kapacitivnost / F SLIKA: Slika prikazuje delovno moč na remenu pri spreminjanju kapacitivnosti za različne upornosti remena. pornosti se vrstijo od 5 Ω, 0 Ω, 35 Ω in 50 Ω. Največjo moč dosežemo (kot pričakovano) pri kapacitivnosti 5 µf in upornosti remena 0 Ω. % maksimalna moc, Matla proram R=0; L=e-3; om=e4; R=0; =60; Z=R+jomL; for R=5:5:50 ii=:0.0:7; C=0.^(-ii); Y=/R+jom.C; Z=./Y; I=./(Z+Z); P=0.5I.conj(I).real(Z); semilox(c,p) hold on end xlael('kapacitivnost / F') ylael('moc / W')

Izmenicni_sinali_kompleksna_moc(9).doc 8/8 8.5.007 Kaj pa če ne moremo poljuno izirati vseh komponent? Na primer, da ima vir le ohmsko ali pa induktivno reme. Potem uotovimo, da lahko Z = Z pomnožimo s konjuiranimi vrednostmi in doimo pravilo, da morajo iti enake asolutne vrednosti remena in vira: R = Z = Z (9.) Če imamo na razpolao le R, mora iti le ta za maksimalno moč enaka R = Z. strezno se spremeni tudi izraz za maksimalno moč, ki o sedaj P,max =. (9.3) 4 R + Z ( ) Vprašanja za onovo: ) Izračun moči s kompleksorjem toka in napetosti. ) Zapis kompleksne moči z delovno in jalovo komponento. Trikotni moči. 3) Različni zapisi moči z upoštevanjem Ohnovea zakona. 4) Telleenov stavek ilanca moči. 5) Kompenzacija jalove moči. Priključitev kondenzatorja. Popolna in nepopolna kompenzacija. Izračun potrene velikost kondenzatorja. 6) Prilaoditev moči maksimalna moč na remenu: kdaj nastopi, pooj če je reme kompleksno ali če je čisto realno (upor). Kako določimo potreno velikost remena za optimalno prilaositev? Enača za določitev maksimalne moči. Primeri izpitnih in kolokvijskih nalo Izpit, 9. junij 005 izpit, 4. junij 006 izpit, 0. junij 006 (5) izpit, 4. junij 006. kolokvij, 6. junij 004. kolokvij, 3. 06.00