5A, Voltmeeter-75-150-300V Vattmeeter 300V, 2,5A. Joonis 14-1 A V Joonis 14-2 w A V V Töö eesmärk: Tutvumine vahelduvvoolutarvitite jadaühendusega. Üldpine jagunemine osapingeteks. Aktiiv- ja induktiivtakistuse liitumine näivtakistuseks. Töö käik: 1) Mõõdan pooli aktiivtakistuse. 2) Mäaran voltmeetri ja ampermeetri abil pooli induktiivtakistuse joonise 14-1 abil. 3) 4) Teostan jadaühenduse. Valin atiivtakistuse suuruseks r=90 ja kondensaatori mahtuvuse suuruseks a)sellise mahtuvuse, et Xc=1/2 XL b)sellise mahtuvuse,et Xc=2 XL Koostan lülituse vastavalt joonisele 2 ja esitan selle juhendajale kontrollimiskes
Seega võib öelda, et piluga eeltiib parandab tiiva tõsteomadusi suurtel kohtumisnurkadel. Õige vastus on: parandab tiiva tõsteomadusi suurtel kohtumisnurkadel. Induktiivtakistus on Induktiivtakistus väheneb kiiruse kasvades (mahajäävad otsakeerised avaldavad suuremal kiirusel lennukile väiksemat mõju). Lennuki induktiivtakistus on pöördvõrdeline kiiruse ruuduga. Õige vastus on: pöördvõrdeline kiiruse ruuduga. Induktiivtakistuse koefitsient on Et induktiivtakistuse arvutamiseks kasutada muude takistuste arvutamisega sarnast valemit, kus takistus on võrdeline kiiruse ruuduga, defineeritakse induktiivtakistuse koefitsient nõnda, et induktiivtakistus ise tuleks pöördvõrdeline kiiruse ruuduga(nagu see tegelikult ongi). Seetõttu on induktiivtakistuse koefitsient pöördvõrdeline kiiruse neljanada astmega. Õige vastus on: pöördvõrdeline kiiruse neljanda astmega. Kuidas mõjub lennuki kaalu suurenemine lennuki kogutakistusele?
1 - (induktiiv)pool; 2 - kondensaator 4)Mis on vahelduvvoolu tugevuse ja pinge effektiivväärtus?- Vahelduvvool- I= Pinge: U= I0, U0 - amplituut(maximum)väärtus 5)Thomsoni valemI- T=2 |()2 => T2=4 ; T= T-periood (s) L- induktiivsus (H) C-mahtuvus (F-farad) 6)Induktiivtakistus (RL võib ka XL)- takistus, mida vahelduvvoolu ahel omab induktiivsuse olemasolu tõttu. RL=L=2fL (omega) -ringisagedus f - tavaline sagedus (Hz) Induktiivtakistuse korral jääb vool pingest maha. Alalisvoolu ahelas indukt. suurendamine ei muuda voolu tugevust, vahelduddooluahelas aga voolutug väheneb. Mida suurem on sagedus, seda väiksem voolutugevus. 7)Mahtuvustakistus (RC) - takistus, mida vahelduvvoolule avaldab ahela takistus. (PEAB OLEMA KONDENSAATOR). SÕLTUB: mahtuvusest ja voolu sagedusest. RC = = ----------------------------------------------------------------- C=C1+C2 ; C= VÕIMSUS: p=IU ; p ;
kulgeb vool rohkem pinnakihtides. Juhtme südamik jääb põhiliselt kasutamata, seetõttu juhtme ristlõikepind näivalt väheneb ja takistus suureneb. Aktiiv- ja induktiivtakistus vahelduvvooluringis Tegelikkuses esineb harva puhast induktiivsust,enamasti ei saa jätta arvestamata pooli mähisetraadi aktiivtakistust. Kuigi induktiivsus ja aktiivtakistus on ühe ja sama aparaadi või tarviti omadused, vaadeldakse parema ettekujutuse saamiseks pooli kui aktiiv- ja induktiivtakistuse jadaühendust. See hõlbustab asja mõistmist. Jadaühendust iseloomustab ühine vool kogu vooluringis. Küll aga on vooluringi eri osadel erinevad pinged. Vaadeldaval juhul on tegelikult tegemist ju üheainsa objekti pooliga. Vahelduvvoolutehnikas on seepärast kasutusele võetud aktiiv- ja induktiivpinge mõiste.
Tuumaelektrijaam. Plussid: kulub vähem kütust, puhas energia. Miinused: kiiritusoht, raske töötajaid leida, radioaktiivsed jäägid. Aktiivtakistus- takistus, mis sõltub juhi mõõtmetest, materjalist ja temperatuurist. Aktiivtakistusel muundub kogu elektromagnetvälja energia teisteks energia liikideks. R= l/S R= Ur/I Induktiivtakistus. Suurus, mis iseloomustab induktiivkoormuse omadust piirata voolutugevust, kuid mitte muundada elektromagnetvälja energiat teisteks energialiikideks. Induktiivtakistuse korral jääb voolutugevus pingest /2 võrra maha. Tähis XL , definitsioonvalem XL= UL/I. Ühik SI-s 1 oom (1). Mahtuvustakistus. Suurus, mis iseloomustab mahtuvuskoormuse omadust piirata voolutugevust, kuid mitte muundada elektromagnetvälja energiat teisteks energialiikideks. Toimub perioodiline energiavahetus generaatori ja kondensaatori vahel. Mahtuvustakistuse korral on voolutugevus pingest /2 võrra ees. Tähis Xc, definitsioonvalem Xc=Uc/I. Ühik 1 oom (1). Näivtakistus
636 * Imax · Effektiiväärtus Ieff= 0.707*Imax Erff=0.707*Emax 4. Ideaalsed vahelduvvooluringi takistused ja nende vektordiagrammid. Aktiivtakistus, Mahtuvus takistus, Induktiiv takistus Induktiivsus 5. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse jadalülitus. Pingeresonants. 6. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse rööplülitus. Vooluresonants. Valemid tulevad tuletades täpselt samad. Ainuke erinevus mis üldse tekkis oli see et siin kasutatakse pooli juhtivust ehk induktiivtakistuse pöördväärtust ja kuna kondensaatoril on juba kasutusel pöördväärtus siis tesitkorda pöördväärtus võtta saame fC 7. Võimsused vahelduvvooluringis. Aktiivvõimsus P=U*I*cos Reaktiivvõimsus Q=U*I*sin Näivvõimsus S=U*I 8. Kolmefaasiliste vooluringide neutraaljuhtmega tähtühendus. Liini- ja faasisuurused. I=If U=sqrt(3)*Uf 9. Kolmefaasiliste vooluringide kolmnurkühendus. Liini- ja faasisuurused. U=Uf I=sqrt(3)If 10. Lülituse valik tarbijate ühendamisel
Suurust nimetatakse mahtuvuslikuks takistuseks. Mahtuvustakistus on pöördvõrdeline mahtuvusega ja vahelduvvoolu sagedusega. Ka kondensaatoril eraldub reaktiivvõimsus. Tähis Aktiiv- ja induktiivtakistusega vooluring Tegelikkuses esineb harva puhast induktiivsust, enamasti ei saa jätta arvestamata pooli mähisetraadi aktiivtakistust. Kuigi induktiivsus ja aktiivtakistus on ühe ja sama aparaadi või tarviti omadused, vaadeldakse parema ettekujutuse saamiseks pooli kui aktiiv- ja induktiivtakistuse jadaühendust. See hõlbustab asja mõistmist. Jadaühendust iseloomustab ühine vool kogu vooluringis. Küll aga on vooluringi eri osadel erinevad pinged. Vaadeldaval juhul on tegelikult tegemist ju üheainsa objekti pooliga. Vahelduvvoolutehnikas on seepärast kasutusele võetud aktiiv- ja induktiivpinge mõiste. Aktiiv- ja induktiivtakistusega vooluring Vool sellises aparaadis või tarvitis: Kus Z on ahela näivtakistus. Poolis tarbitakse nii aktiiv- kui reaktiivvõimsust
3. Milline graafik iseloomustab vahelduvvoolu? Kujuta see ja seleta, mida graafikult saab välja lugeda? 4. Milliste võrranditega vahelduvvoolu saab kirjeldada? Selgita neid. 5. Mida nimetatakse vahelduvvoolu hetk- ja mida amplituudväärtuseks? 6. Mille poolest erineb faasijuhe nulljuhtmest? 7. Kuidas on ühendatud elektritarbijad omavahel ja miks selliselt? 8. Milline on kaitsmete ehitus ja ülesanne? 9. Kirjelda generaatori ehitust ja tööd. 10. Mis tekitab induktiivtakistuse ja kuidas seda takistust arvutada? 11. Mis tekitab mahtuvusliku takistuse ja kuidas seda arvutada? 12. Selgita vóimsuse arvutamise valemit, mida kasutatakse vahelduvvoolu korral. 13. Selgita pinge ja voolutugevuse efektiivväärtuste móisteid. 14. Milline on transformaatori ehitus ja töö póhimóte? 15. Kuidas arvutada trafo kasutegurit? 16. Kus ja milleks trafosid kasutatakse? 17. Selgita kuidas toimub elektrienergia ülekanne ja póhjenda sellise ülekande otstarbekust. 18
Tavaliselt pannakse magnetväljas pöörlema juhtivast materjalist kontuur, milles tekitatakse vahelduvvool Vahelduvvoolu ja pinge efektiivväärtused: U = 0,707 Um, I = 0,707 Im (indeks on m) Vahelduvvooluringis võib esineda peale aktiivtakistuse ka mahtuvuslik ja induktiivne takistus. Mahtuvuslik takistus on tingitud kondensaatorist ja aktiivktakistus poolist. Aktiivtakistuse korral võngub vool pingega sünkroonselt ehk voolutugevuse maksimumis on pinge maksimumidega samaaegsed. Induktiivtakistuse korral jääb voolutugevuse maksimum pinge maksimumist maha. Mahtuvustakistuse korral voolutugevuse maksimum ennetab pinge maksimumi. Valemid: Voolutugevus vahelduv vooluringis (Ohmi seadus) on võrdeline pingega selle otstel. Võrdeteguri pöördeväärtust nim. vahelduvvoolu ringi kogutakistuseks: I=U/Z ja Z= Faaside vahe pinge ja voolutugevuse vahel: Kui φ = 0 siis cosφ = 1 ja võimsus on maksimaalne, Kui φ = 90° siis cosφ = 0 ja võimsus on 0
2 Samamoodi võib öelda, et vool jääb pingest 90°° ehk võrra maha. 2 See tähendab, et pinge muutub koosinusfunktsiooni järgi, sest sin( + 90°) = cos , järelikult ka sin(t + 90°) = cos t. Induktiivsuse mõjul tekkivat takistust nimetatakse induktiivtakistuseks (ehk induktantsiks) ja tähistatakse xL x L = 2 f L xL induktiivtakistus oomides () f sagedus hertsides (Hz) L induktiivsus henrides (H) Kontrollime induktiivtakistuse ühikut: 1 1 x L ·L = H = s = . s s Induktiivtakistus on seda suurem, mida suurem on sagedus. Ideaalses induktiivtakistusega vooluringis kehtib Ohmi seadus efektiivväärtuste kohta: U I= . xL NB! Hetkväärtuste u ja i kohta see ei kehti! Võimsuse hetkväärtus p = u i = U m cos t · I m sin t. 83 Matemaatikast on teada, et sin 2 sin · cos = .
U3= Suurim sekundaar pinge I3= Suurim sekundaat vool P3= Suurim sekundaar võimsus Alati peab täidetud see juhus: P1P2+P3 Kadut arvutatakse järgmise valemiga =P2+P3/P1 SF 1,0...1,2P1 Kuna pooli induktiivsus sõltub sellest kiiresti suudab pool umber magnetiseeruda. Selleks kasutakse erinevaid metalle. Kuna trahvo südamikud on tehtud õhukestest plekidest kokku panduna Siis jaotuvad plekimargid järgmiselt 41 42 310 320 330 340 350 Trosserid: Trossel on ettenähtud induktiivtakistuse tekitamiseks Vahelduvvoolu või impuls voolu ringides. Kasutatakse koos kondensaatoridega pulseeriva või Impuls pinge lainelisese (pulsatsiooni) Elektro tehnilisest silumiseks. terasets Feriit L Mähise põhiparameetrid Mähise induktiivsus
keemilise koostisega magneesium-silitsiit (MgaSi)., mis saadakse alumiiniumi, magneesiumi, räni ja raua termilisel töötlemisel Puuduseks keerukas tootmistehnoloogia. Kasutatakse spetsiaalsete elektrijuhtmete tootmiseks. Räni, magneesiumi, vaske ja tsinki sisaldavad ka asünkroonmootorite rootorite valamiseks kasutatavad sulamid. Raud (Fe) elektritehniline raud ja raud-süsinik sulamid – terased leiavad oma suhteliselt suure eritakistuse ja (vahelduvvoolu korral) ka induktiivtakistuse tõttu juhtmematerjalina vähe kasutamist. Kuid oma suure tugevuse tõttu (terastel tõmbetugevus kuni 1500 N/mm2) rakendatakse terast tugevdusena alumiinium traadist kaablite südamikus, saades nõnda terasalumiiniumjuhtme. Elektriraudteel, metroos ja trammiliinidel on terasrööpad ühtlasi ka voolujuhid. Elektritehniline raud ja terased leiavad laialdase kasutuse magnetiliste materjalidena, ning legeeritud terased suure eritakistusega juhtmematerjalina
Elektromagnetiliste vônkumiste periood vônkeringis : T = 2 . L . C (= 2 / = 1 / ) Vahelduvvool kujutab endast sunnitud elektromagnetvônkumisi, mis tekivad hómogeenses magnetväljas pöörlevas juhtmeraamis. i = I0 . cos t u = U0 . cos (t + ) Üldjuhul voolutugevus (i) ja pinge (u) ei muutu samas faasis. - faasinihe Aktiivtakistus, tavaline juhtmete takistus R, mille korral voolutugevus ja pinge muutuvad samas faasis. i = I0 . cos t I0 = U0 / R u = U0 . cos t Induktiivtakistuse RL pôhjustab induktsioonipool ja see vôrdub RL = . L . Induktiivtakistuse korral ennetab pinge voolutugevust faasi /2 vôrra. u = U0 . sin (t + /2) Mahtuvustakistuse RC pôhjustab kondensaator ja seda arvutatakse RC = 1 / C . Mahtuvustakistuse korral ennetab voolutugevus pinget faasi /2 vôrra. i = I0 . cos (t + /2) 1
20 Takistust, mida vooluring omab induktiivsuse olemasolu tõttu nimetatakse induktiivtakistuseks. Induktiivtakistusteks (Joon. 2) on poolid ja mähised (need omavad peale intuktiivtakistuse veel ka aktiivtakistust). Tähis XL ja tema suurus määratakse seosest XL = 2 f L, kus XL () induktiivtakistus, f (Hz) voolu sagedus (meil kasutuses oleva voolu sagedus 50 Hz), L (H) /henri/ - (pooli, mähise jne.) induktiivsus. Induktiivtakistuse korral pinge jääb voolutugevusest maha 90° võrra, mis põhjustab võimsuse langust. Induktiivtakistus tarbib energiat magnetvälja tekitamiseks juhtmete ümber, mis omakorda kutsub esile eneseinduktsooni. S.t. osa energiast antakse vooluallikale kasutult tagasi. Põhilised induktiivtakistuse seadmed on vahelduvvoolu elektrimootorid ja seda eriti tühikäigul. Mahtuvustakistusteks on kondensaatorid (Joon. 3). Kondensaator kasutab
huvitab aktiivenergia võimalikult lihtsam arvestamine. Mahtuvuslik ja induktiivne takistus Takistused vahelduvvooluringis: Vahelduvvoolu ringis võib esineda peale aktiivtakistuse veel mahtuvuslik ja induktiivne takistus. Mahtuvuslik takistus on tingitud kondensaatorist ja induktiivtakistus poolist. R R C (XC) RL (XL) Aktiivtakistuse korral võngub vool pingega sünkroonselt, st voolutugevuse maksimumid on pinge maksimumidega samaaegsed. Induktiivtakistuse on takistus, mille tekitab vahelduvvoolu ahelasse lülitatud pool, selle korral jääb voolutugevuse maksimum pinge maksimumist maha (neljandik perioodi). RL=c Mahtuvustakistus on takistus, mille tekitab vahelduvvoolu ahelasse lülitatud kondensaator, selle korral voolutugevuse maksimum ennetab pinge maksimumi (veetand perioodi). RC=1/c Vihikust: Elektrivool pooljuhtides Pooljuhid on juhtivusomaduste suhtes juhtide ja dielektrikute vahepealsed, nende
juhtumid, mil reaktiivelemente sisaldava ahela ekvivalentne reaktiivtakistus võrdub nulliga ning ahela vool on faasis selle ahela klemmipingega, s.o ahel tervikuna võetult käitub nagu aktiivtakistus. Kui ahelas, mis sisaldab reaktiivtakistusi, on vool pingega faasis, siis esineb resonant Resonants RLCjadaahelas Jadaahelas on reaktiivtakistus induktiivtakistuse ja mahtuvusliku takistuse vahe. Resonants tekib ahelas, kui 2LC = 1. Resonantsi olukorras on ahela takistus vähim ja vool suurim. Pinged induktiivtakistusel ja mahtuvuslikul takistusel võivad olla suuremad kui ahela klemmipinge. Jadaahelas tekkivat resonatsi nimetataksegi pingeresonatsiks. Resonatsi korral jadaühenduse juhtimil magnetväli ja elektriväli vahetavad pidevalt vastastikku energiat. Resonants GLCrööpahelas
Ühesuunalise voolu ja ühepolaarse pingega (emj-ga) ehk ühekvadrandiline pulsilaiusmuundur (joonis 4.30) võimaldab reguleerida pinget toitepingest allapoole. Seetõttu nimetatakse seda muundurit pinget vähendavaks muunduriks (buck-converter, step-down converter). Muundurit kasutatakse ühesuunaliselt pöörleva mootoritalitluses töötava alalisvoolumasina toiteks. Märkigem, et alalisvoolumootorit võib aseskeemil kujutada aktiiv-induktiivtakistuse R-L ja vastuelektromotoorjõu allika EL jadalülitusena. PL id1 id2 LL Kontuur 2 C Ud1 VD Ud2
2 Samamoodi võib öelda, et vool jääb pingest 90°° ehk võrra maha. 2 See tähendab, et pinge muutub koosinusfunktsiooni järgi, sest sin( + 90°) = cos , järelikult ka sin(t + 90°) = cos t. Induktiivsuse mõjul tekkivat takistust nimetatakse induktiivtakistuseks (ehk induktantsiks) ja tähistatakse xL x L = 2 f L xL induktiivtakistus oomides () f sagedus hertsides (Hz) L induktiivsus henrides (H) Kontrollime induktiivtakistuse ühikut: 1 1 x L ·L = H = s = . s s Induktiivtakistus on seda suurem, mida suurem on sagedus. Ideaalses induktiivtakistusega vooluringis kehtib Ohmi seadus efektiivväärtuste kohta: U I= . xL NB! Hetkväärtuste u ja i kohta see ei kehti! Võimsuse hetkväärtus p = u i = U m cos t · I m sin t. 83 Matemaatikast on teada, et sin 2 sin · cos = .
vastu emjle on see, et võimalik reguleerimisnurk väheneb, sest türistori saame avada ainult siis kui tema anood on katoodi suhtes positiivne. See ajavahemik on määratud olukorraga, kus alaldatav pinge on emjst suurem. Kuna alalisvoolu mootorid on põhimõtteliselt induktiivtakistuse iseloomuga, siis tuleb vaadelda ka voolu katkemise hilinemist sarnaselt induktiivkoormuse toimena. Voolu reziim võib olla kas katkev või pidevoolu reziim, sõltuvalt Rakenduselektroonika 36 induktiivse koormuse osakaalust. Katkevvoolu reziim ei ole mootori töö seisukohalt
kus p rootori pooluspaaride arv; wg generaatormähise keerdude arv; - alalismagnetvoog; km,g generaatormähise mähise tegur, mis arvestab mähises indutseeritud emj vähenemist mähise konstruktsiooni iseärasuste tõttu; Ctg tahhogeneraatori ülekandetegur. Sünkroontahhogeneraatori väljundtunnusjoon Uvälj = f() on mittelineaarne, sest generaatormähise emj sageduse muutumine põhjustab generaatormähise ja koormus- takisti induktiivtakistuse muutumise. Seetõttu on sünkroontahhogeneraatori kasutamine automaatjuhtimissüsteemides raskendatud. Tavaliselt kasutatakse teda kiiruse mõõtmiseks,ühendades tema generaatormähisega kiiruse mõõtmiseks ümber- gradueeritud voltmeetri. Täiendavat teavet sünkroontahhogeneraatori kohta vt /5/. 3.4.4. Asendiandurid. Asendiandureid kasutatakse tavaliselt elektrimootori või tööorgani võlli pöörde- nurgaga võrdelise signaali saamiseks. Asendianduritena kasutatakse mitmesuguseid
ga on tähistatud logaritmiline dekrement. Loeng 15 Sundiv jõud, sundvõnked Sundiv jõud on süsteemile väljaspoolt mõju avaldav jõud. Sundvõnked on sundiva jõu mõjul tekkivad võnkumised, mis viivad keha tasakaalust välja. Aktiivtakistus, reaktiivtakistus, kogutakistus. Faasinihe Aktiivtakistus R on voolutarbijate poolne takistus (vastupidiselt sisetakistusele, mis eksisteeris vooluallika enda olemasolu tõttu). Reaktiivtakistus on induktiivtakistuse (= induktiivne reaktiivtakistus = induktiivpooli takistus) erinevus mahtuvuslikust takistusest (= mahtuvuslik reaktiivtakistus = kondensaatori takistus). Kogutakistus Faasinihe - . Näeme, et nii faasinihe kui amplituud sõltuvad sundiva jõu sageduse ning süsteemi omasageduse vahest. Kui see on null, on faasinihe ning amplituud maksimaalne: Vahelduvvoolu efektiivväärtused - Vahelduvvoolu efektiivväärtused on
ga on tähistatud logaritmiline dekrement. Loeng 15 Sundiv jõud, sundvõnked Sundiv jõud on süsteemile väljaspoolt mõju avaldav jõud. Sundvõnked on sundiva jõu mõjul tekkivad võnkumised, mis viivad keha tasakaalust välja. Aktiivtakistus, reaktiivtakistus, kogutakistus. Faasinihe Aktiivtakistus R on voolutarbijate poolne takistus (vastupidiselt sisetakistusele, mis eksisteeris vooluallika enda olemasolu tõttu). Reaktiivtakistus on induktiivtakistuse (= induktiivne reaktiivtakistus = induktiivpooli takistus) erinevus mahtuvuslikust takistusest (= mahtuvuslik reaktiivtakistus = kondensaatori takistus). Kogutakistus Faasinihe - . Näeme, et nii faasinihe kui amplituud sõltuvad sundiva jõu sageduse ning süsteemi omasageduse vahest. Kui see on null, on faasinihe ning amplituud maksimaalne: Vahelduvvoolu efektiivväärtused - Vahelduvvoolu efektiivväärtused on
Alumiiniumi kasutatakse eelkõige juhtmete, mähiste suunas), väljatugevuse suurenedes aga hakkavad ja kaablisoonte valmistamisel. (sele 3.4). pöörduma ka teiste domeenide magnetmomendid Raud (Fe) ja raua alusel sulamid (peam. välise välja suunas. Sõltuvalt materjali koostisest ja terased) leiavad oma suhteliselt suure eritakistuse ja struktuurist on domeenide pööramiseks vajalik (vahelduvvoolu korral) ka induktiivtakistuse tõttu teatud tugevusega väline magnetväli. Magnet- juhtmematerjalina vähe kasutamist. Kuid oma suure materjalides tekkiva magnetilise induktsiooni B tugevuse tõttu (terastel tõmbetugevus kuni (magnetvälja tiheduse) sõltuvust rakendatud välise 2 1500 N/mm ) rakendatakse terast tugevdusena magnetvälja tugevusest H iseloomustab magneeti- alumiiniumjuhtmete südamikus, saades nõnda miskõver B=f(H)
annaabi.ee 
