Töö eesmärk: Töö eesmärgiks on tutvumine induktiiv-, aktiiv- ja mahtuvustakistuse mõistega ja olemusega vahelduvvooluringis, nende jadalülitusega ja pingeresonantsi nähtusega. Skeemid ja tabelid: Joonis 1. Takistuse mõõtmine vahelduvvooluga Tabel 1. Takistite parameetrid Takisti Mõõdetud Arvutused Liik Alalis- Vahelduvvool Z r xL xC L C vool co
6. Millised takistuse liigid esinevad vahelduvvooluahelas ? 7. Millest sõltub aktiivtakistus ? Takistus sõltub juhi materjalis ja mõõtmetest. 8. Millest sõltub induktiivtakistus ? induktiivtakistus sõltub vahelduvvoolu sagedusest. 9. Millest sõltub mahtuvustakistus ? sõltub vahelduvvoolu sagedusest 10. Mis on näivtakistus ? Näivtakistus ehk impedants on vahelduvvoolu takistus, mis arvestab aktiivtakistust ja induktiiv- ning mahtuvustakistuse vahet. 11. Ohmi seadus vahelduvvoolule ? 12. Mis on transformaator? on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline (liikuvosadeta) energiamuundur, mis võimaldab muuta vahelduvvoolu tugevust ja pinget voolusagedust muutmata. 13. Mis on alaldi? alaldi on seade, mis muundab vahelduvvoolu alalisvooluks.
See võib olla maksimaal väärtus hetkel mil siinuseline vahelduvool on oma kõrgeimas punkti · Keskmine väärtus Keskmine väärtus on väärtus mis on keskmine väärtus kõikidest hetkväärtustest 1 perioodi jooksul Eavg = 0.636 * Emax Iavg = 0.636 * 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
ei muundu. Induktiivtakistus - on elektritakistus, mis esineb induktiivsust omavatel elektriahela elementidel (näiteks induktiivpoolil) vahelduvvoolu korral. Tähistus XL. Mõõtühik on 1 Ω. Induktiivtakistus avaldub kujul: XL = 2·π·f·L Mahtuvustakistus - elektritakistus, mis esineb mahtuvust omavatel elektriahela elementidel (näiteks kondensaatoril) vahelduvvoolu korral. Tähistus on XC. Mahtuvustakistuse mõõtühik on 1 Ω. Mahtuvustakistus avaldub kujul: 1 Xc = 2⋅ π ⋅ f ⋅C Ringsagedus - võnkuva keha 2π sekundi jooksul sooritatud võngete arv. (tähis ω) on Ühikuks on radiaan sekundis (1 rad/s) Sageduse kaudu avaldub see valemiga: ω = 2·π·f Võnkumise periood - aeg, mis kulub ühe täisvõnke tegemiseks. Tähis T ja mõõtühikuks on sekund.
On faasis , pliit, hõõglamp Induktiivtakistust Xl = wL avaldab vahelduvvoolule juhtmepool, mille induktiivsus on L. Seejuures on w vahelduvoolu ringsagedus. Kino ja teatri hõõglamp Mahtuvustakistus Xc = 1 / wC avaldab vahelduvvoolule kondensaator, mille mahtuvus on C. Külmik, pesumasin, tolmuimeja Näivtakistus ehk impedants Z on vahelduvvoolu takistus , mis arvestab aktiivtakistust R ja induktiiv Xl ning mahtuvustakistuse Xc vahet Trafo on seade vahelduva pinge ja voolutugevuse muutumiseks konstantsel sagedusel. Koosneb primaar ja sekundaarmähisest, mis paiknevad ühisel kinnisel raudsüdamikul. Võnkering on kondensaatori ja induktiivpooli sisaldav vooluring, milles kondensaatori elektrivälja energia ja pooli magnetvälja energia muunduvad perioodiluselt teineteiseks. Võnkeringis toimuvate elektromagnetvõnkumiste omavõnkeperioodi määrab Thomsoni
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. Suurus, mis iseloomustab tarbijat, milles toimub nii elektromagnetvälja energia muundumine teisteks energialiikideks kui elektri-ja magnetvälja energia perioodiline vastastikune muundumine. Tähis Z, ühik üks oom (1). Definitsioonvalem Vahelduvvoolu abil ajaühikus saadavat soojust ja valgust või tehtavat mehaanilist tööd
∆i ∆i ∆t ; eL=-L ∆t . Endainduktsiooni elektromotoorjõud jääb voolust maha 90 kraadi ehk π/2 võrra. Vool jääb pingest 90 kraadi ehk π/2 võrra maha. Induktiivsuse mõjul tekkivat takistust nimetatakse induktiivtakistuseks ja tähistatakse XL. XL=2πfL (Ω). c)Mahtuvustakistus Mahtuvustakistust tähistatakse xC. xc=1/ωC=1/2πfC (Ω). Vool on pingest 90 kraadi ehk π/2 võrra ees. 5. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse jadalülitus. Pingeresonants. Ühine vool nagu ikka jadaühenduse korral. Aktiivpingevektor on vooluvektoriga faasis. Induktiivpingevektor on 90 kraadi võrra vooluvektorist eespool, mahtuvuspinge 90 kraadi võrra tagapool. Kõikide pingevektorite geomeetriline summa on võrdne klemmipinge vektoriga. Pingeresonantsiks nimetatakse olukorda, mille korral xL=xC (siis ka UL=UC) ning pingekolmnurk
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 Võimsus vahelduvvooluringis: N=I*U*cos φ (cos φ on võimsustegur)
Alumine sagedus piir väljundis negatiivne küllastus, kus väljundpinge on ligilähedane negatiivse toitepingega. määratakse sisendisse ühendatud RC-ahelaga R1, C1, mis ei lase läbi alalispinge Kasutatava toitepinge väärtus määrab ühtlasi maksimaalse väljund pinge amplituudi. signaali, ning alumise sagedus piiri määrab kondensaatori mahtuvustakistuse ja takisti Sageli vaadeltakse Op võimendit ideaalse võimendus elemendina, mille sisend takistus R1 suhe. .Taolisi lülitusi nimetatakse aktiivfiltriteks, sest nad sisaldavad ka võimendit. on lõppmata suur Diferentsiaal lülitus on lülitus, mis võimaldab eri sisendite erinevat Komparaator: Komparaatoriks nimetatakse lülitust mis teostab pingete võrdlemist, toimet, seetähendab, on võimalik mitte inventeeriv sisend ja inventeeriv sisend
dt dt 2 muutub siinuseliselt, kusjuures vool on pingest 90°° ehk võrra ees. 2 Mahtuvustakistus Mahtuvusliku voolu maksimaalväärtus on I m = C U m , efektiivväärtus U U I = C U = = . 1 xC C 86 Suurust xC nimetatakse mahtuvustakistuseks või mahtuvuslikuks reaktiivtakistuseks: 1 1 xC = = . C 2 f C Mahtuvustakistuse mõõtühik on oom (). Kontrollime mahtuvustakistuse ühikut: 1 1 1 1 V V xC = = s = s = = . C 1 F As As A s V Mahtuvustakistus on pöördvõrdeline mahtuvusega ja vahelduvvoolu sagedusega. Sageduse muutumisel nullist (alalisvoolust) lõpmatuseni muutub mahtuvus- takistus xC lõpmatusest nullini: Võimsuse hetkväärtus p = u i = U m sin t · I m cos t = U I sin 2t. Nagu induktiivsusega vooluringiski, muutub võimsus kahekordse sagedusega: jõuab igal poolperioodil
ferromagneetilikust südamiku vootihedust. Katseseadmete põhjal saab koostada algmagneetumiskõvera, mis koosneb kolmest iseloomustavast osast: 1)sirgjooneline osa 2)kõvera põlv 3)magnetiline küllastumine 3. Vahelduvvoolahel mahtuvustakistusega Kondensaator juhib vahelduvvoolu näivalt, sest plaatidevahelist dielektrikut vool tegelikult ei läbi. Suurust Xc nim. mahtuvustakistuseks või mahtuvuslikuks reaktiivtakistuseks. Mahtuvustakistuse mõõtühikuks on . Mahtuvustakistus on pöördvõrdeline mahtuvusega ja vahelduvvoolu sagedusega. Mahtuvusliku voolu maksimaalväärtus on Im= WCUm ja efektiivväärtus on I= U /Xc ÜLESANNE: P=150 U=220V I ja R=? I=150/220 =0,7A R=220/0,7= 3,14 11.1 Kontuurvoolumeetod Kirchhoffi teine seadus See on ka kontuurvoolumeetod- võte nende voolude leidmiseks: E1= I1*R1 + I2*R2 2.Magnetväli Magnetväli on suuremal või väiksemal määral omane kõigile kehadele. Magnetvälja
magnetilise induktsiooni, raami pindala ja ga. Kui raam uhendada vooluringi, tekib vahelduvvool, mis muutub harmooniliselt i=I0sint funts jargi. Vahelduvvoolu tekitab generaator. Voolutugevuse ja pinge efektiivvaartused voolutugevuse efekt vaartus on alalisvoolutugevus, mille korral eraldub juhis samasugune soojushulk nagu vahelduvvoolu korral. Kui vahelduvvoolu efekt vaartus on 1A, siis I=Im/2. Pinge efektiivvaartus U=Um/2 Efektiivpinge 237V Mahtuvuslik ja induktiivne takistus mahtuvustakistuse puhul voolutugevuse maksimum ennetab pingemaksimumi /2'ndik perioodi vorra Rc=1/C. Induktiivse takistuse puhul on voolutugevuse max pinge mksimumist /2'ndik perioodi vorra hiljem. RL=L Xc - X L = tan Faaside vahe pinge ja voolutugevuse vahel- R Ohmi seadus vahelduvvooluringis(näitab kuidas 3 takistust koos mõjuvad)- Vahelduvvoolu korral kehtib seos
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 Kui ahelas on kôik kolm vôimalikku takistust, siis kogutakistus vôrdub : Z = R2 + (L _ 1/C)2 Vôimsust vahelduvvooluahelas arvutatakse üldjuhul : P = I . U . cos , kus on voolutugevuse (I) ja pinge (U) vaheline faasinihe.
3. Vahelduvvoolu väärtused. Muutuva suuruse väärtus mingil hetkel nimetatakse hetkväärtuseks. Keskväärtus-määratakse poolperjoodi kohta, kuna terves perjoodis võrdub nulliga, vahelduvvoolu keskväärtus on võrdne siinuskõvera poolperjoodi ja aja telje vahele jääva pinnaga. Efektiivväärtus on võrdne sellise alalisvoolu tugevusega, mis läbides sama takistust mis vahelduvvoolgi, eraldab selles perioodi kestel sama soojushulga. 4. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse jadalülitus. Pingeresonants. Olukorda, mil vooluring sisaldab küll reaktiivtakistusi, kuid vool on faasis rakendatud pingega nimetatakse resonantsiks. Resonantsi iseloomustatakse sagedustunnusjoontega (e. -karakteristikutega). Kui vooluringi reaktiivtakistuste xL = xC suurused resonantsis ületavad takistuse r suuruse, siis pinged UL ja UC, mis on võrdsed ja vastassuunalised, võivad olla tunduvalt suuremad pingest U, s.o. klemmipingest. Seetõttu
Vahelduvvoolu tekitab generaator. Voolutugevuse ja pinge efektiivvaartused voolutugevuse efekt vaartus on alalisvoolutugevus, mille korral eraldub juhis samasugune soojushulk nagu vahelduvvoolu korral. Kui vahelduvvoolu efekt vaartus on 1A, siis I=Im/2. Pinge efektiivvaartus U=Um/2 Efektiivpinge 237V Mahtuvuslik ja induktiivne takistus mahtuvustakistuse puhul voolutugevuse maksimum ennetab pingemaksimumi /2'ndik perioodi vorra Rc=1/C. Induktiivse takistuse puhul on https://cdn.fbsbx.com/v/t59.2708-21/11418134_10005305299...=7195bbc5cfbee92b2ba4ef98da5f1103&oe=5A5D45D5&dl=1 14.01.2018, 18F47 . 9 15 voolutugevuse max pinge mksimumist /2'ndik perioodi
ahelaelementide vahel; induktiivsete ahelaelementide reaktiivtakistus on induktiivtakistus X ja mahtuvuslike elementide reaktiivtakistus mahtuvustakistus X . L C Mahtuvustakistus ehk mahtuvuslik reaktiivtakistus on elektritakistus, mis esineb mahtuvust omavatel elektriahela elementidel (näiteks kondensaatoril) vahelduvvoolu korral. Mahtuvustakistuse mõõtühik on oom, tähis . Mahtuvustakistus avaldub kujul kus on vahelduvvoolu sagedus ja on ahelaelemendi mahtuvus. Induktiivtakistus ehk induktiivne reaktiivtakistus on elektritakistus, mis esineb induktiivsust omavatel elektriahela elementidel (näiteks induktiivpoolil) vahelduvvoolu korral. Mõõtühik on oom, tähis . Induktiivtakistus avaldub kujul kus on vahelduvvoolu sagedus ja on ahelaelemendi induktiivsus. · Vahelduvvoolu Ohm'I seadus (+ valem)
Mõnikord antakse pinge on piiratud nii alt kui ülevalt. Alumine sagedus piir määratakse sisendisse ühendatud RC-ahelaga R1, võimendus ühikutes V/mV kohta (vastavalt väljund/sisendpingele). 7.Väljund pinge suurim C1, mis ei lase läbi alalispinge signaali, ning alumise sagedus piiri määrab kondensaatori amplituud- See on suurim väljund pinge amplituud, mida antud võimendilt on võimalik saada, ta on mahtuvustakistuse ja takisti R1 suhe. Võimendus teguri keskmistel astmel määrab tagasiside ahel see on toitepingest mõnevõrra väiksem. 8.Ühissignaali summutus tegur- See on op võimendi võimendus R1 ja R2 suhe, ülemise sagedus piiri määrab aga tagasiside ahelas olev kondensaator C2, sest teguri ja ühispinge võimendus teguri suhe
teda mõõdetakse sekundites T=1/f nurkkiiirusega: M = ühik N*m kui võimsus on vattides ja nurkkiirus 4.Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse jadalülitus 2 2 2 2 1 U=ruutjuur (Ua +U ) Avaldades pinged voolu ja takistite kaudu saame U= I ruutjuur(r +x =lz, kus r= radiaani sekundis.
dt dt 2 muutub siinuseliselt, kusjuures vool on pingest 90°° ehk võrra ees. 2 Mahtuvustakistus Mahtuvusliku voolu maksimaalväärtus on I m = C U m , efektiivväärtus U U I = C U = = . 1 xC C 86 Suurust xC nimetatakse mahtuvustakistuseks või mahtuvuslikuks reaktiivtakistuseks: 1 1 xC = = . C 2 f C Mahtuvustakistuse mõõtühik on oom (). Kontrollime mahtuvustakistuse ühikut: 1 1 1 1 V V xC = = s = s = = . C 1 F As As A s V Mahtuvustakistus on pöördvõrdeline mahtuvusega ja vahelduvvoolu sagedusega. Sageduse muutumisel nullist (alalisvoolust) lõpmatuseni muutub mahtuvus- takistus xC lõpmatusest nullini: Võimsuse hetkväärtus p = u i = U m sin t · I m cos t = U I sin 2t. Nagu induktiivsusega vooluringiski, muutub võimsus kahekordse sagedusega: jõuab igal poolperioodil
sageduspiirid. Peale selle on ka helisagedusvõimendi võimendustegur väiksem, sest liiga suure võimendusteguri korral võib võimendi kergesti minna võnkuma. Kasutatakse enamasti inverteervia võimendi skeemi, millele on lisatud mõned elemendid. Alumise sageduspiiri määrab kondensaator CS, kuna ta ei lase läbi alaliskomponenti, ning tema mahtuvustakistuse, ning tema OPvõimendi sisendtakistuse suhe määrab täpsemalt sageduspiiri väärtuse. Võimendusteguri määrab takistused R1 ja R2. Ülemise sageduspiiri aga kondensaator C1, sest mida kõrgem on sagedus, seda väiksem on kondensaatori mahtuvustakistus, ta jääb paraleelselt takistusega R2 ja hakkab seetõttu sageduse suurenemisel tugevdama negatiivset tagasisidet.
annaabi.ee 
