Energiakaod elektriaparaatides 1. Millised elektriaparaadite töötades tekivad tema voolujuhtides ja magnetahela osades, isolatsioonis ja konstruktsioonielementides energiakaod, mis muutuvad soojuseks 2. Millest tingitud sellest ühe ja sama voolujuhi takistus on alalisvoolu ja vahelduvvoolu korral erinev vahelduvvoolu korral on voolujuhi takistus suurem tänu pinnaefektile ja lähedusefektile. a. Pinnaefekti olemus seisneb järgnevas. Kui voolujuhti läbib vahelduvvool, siis tekitab ta vahelduvmagnetvälja, mille jõujooned sulguvad nii voolujuhi ümber kui voolujuhi sees. Vahelduvmagnetväli indutseerib voolujuhis elektrimotoorjõu, mis on voolujuhile rakendatud pingele vastassuunaline. Selle emj väärtus on seda suurem, mida rohkem magnetvälja jõujooni haarab
tähega ilma indeksita ja kujutab siinussuuruste korral ruutkeskmist väärtust: Kõik energia alased arvutused teostatakse efektiivväärtustega. Vahelduvvoolu mõõteriistade enamus näitab efektiivväärtust. Ülesanne Eesti madalpinge võrkude pinge on 230V. Kui suur on selle maksimaal- ja hetkväärtused? Aktiivtakistus Alalisvoolule avaldab mõju juhtme ,,oomtakistus" . Vahelduvoolu muutuva sageduse tõttu tekkib juhtmes pinnaefekt. Pinnaefekti tõttu suureneb juhtme takistus. Juhtme takistust vahelduvvoolule nimetatakse aktiivtakistuseks. Tähistatakse r. r>R Sagedustel kuni 70 Hz on aktiivtakistus praktiliselt võrdne oomtakistusega. Aktiivtakistus Aktiivtakistuses eraldub energia ainult soojusena. Aktiivtakistusega tarvitid, mille induktiivsus ja mahtuvus on tühised: hõõgpirn, küttekehad, juhtmed, takistid, reostaadid jm. Aktiivtakistusega vooluringis on Ohmi seadus kujul:
alalisvoolule. mootoritega; mootorite vahetamine on otstarbekas, kui nende keskmine Juhi aktiivtakistuseks nimetatakse tema takistust vahelduvvoolule. koormus on väiksem kui 45% nimikoormusest; Aktiivtakistus on oomilisest suurem pinnaefekti tõttu. Pinnaefekti mõju sõltub 2) mootorite tühijooksu piiramine; ( asünkroonmootoreid sisse ja välja sagedusest. lülitades)
ning säilib leviva laine reziim. Kui liin on lühistatud või takistus erineb lainetakistusest, tekivad teise sagedusega lained. 23. Avatud ja lühistatud liini erinevused. 24. Miks cm lainealas osutub võimatuks kahejuhtmelise või koaksiaalliini kasutamine? Ülikõrgsagedusseadmete puhul on tavaliste keskendatud parameetritega võnkeringide kasutamine kadude tunduva suurenemise tõttu raskendatud. Sageduse tõusmisel suureneb pinnaefekti mõju, mistõttu juhtmete aktiivtakistus märgatavalt kasvab. Ka suurenevad dielektrikus kaod ning energia soovimatu kiirgumine. Kõige selle tulemusel väheneb võnkeringi hüvetegur tunduvalt. Cm lainealas töötavates seadmetes kasutatakse selleks otstarbeks lainejuhtide suletud lõike õõsresonaatoreid. Viimaste puhul võib hüvetegur küündida mitme tuhandeni 25
Eeldame, et latt on muutumatu ristlõikepindalaga ja homogeensest materjalist. Püsitalitluse arvutamisel lähtume sellest, et võrrandi parema poole esimene liidetav on kestval muutumatul voolul null ( d 0 , s.t temperatuur on muutumatu). Nendel tingimustel võrrand (6.2) lihtsustub kujule I 2 ra Qko Qki . (6.3) Võrrandis (6.3) on ra lati takistus vahelduvvoolule. See takistus on sama lati alalisvoolutakistusest suurem pinnaefekti ja lähedusefekti tõttu. Esimene neist on seotud voolu koondumisega vahelduvvoolul juhi pinna lähedusse ja teine voolu koondumisega kahe rööbitise juhi lähimatesse või kaugeimatesse kihtidesse sõltuvalt sellest, kas voolud neis juhtides on samasuunalised või vastassuunalised. Teine efekt on kõrgepingeseadmetes väheoluline, kuna isolatsiooninõuetest lähtuvalt on juhtide vahekaugus piisavalt suur. Vahelduvvoolu korral sõltub voolu koondumine juhi pinnakihtidesse elektromagnetlaine
temperatuurist, saame avaldada lubatud pidevvoolu: Vttes arvesse, et: ja , kus - juhtmesoone eritakistus, m; l - juhtme pikkus, m; s - soone ristlikepindala, mm2 ja k - kuju-tegur, mis sltub soone ristlike kujust; marsoone puhul ja ristklikulise soone puhul , kus - klgede suhe. Asendades need lubatud pidevoolu valemis ja tehes vajalikud lihtsustused, saame: . Vahelduvvoolu puhul juhtmesoone eritakistus suureneb ristlike suurenedes pinnaefekti tttu. Sel juhul arvutatakse lubatud pidevvool jrgmiselt: , kus I1 - lubatud pidev alalisvool ristlikepindalas 1 mm2, ja µ on tegur, mis sltub juhi liigist ja selle paigaldusest ning normaaljuhtudel on piirides 0,6 µ 0,7. Nagu lubatud voolutihedust vib ka soojuslikku ajakonstanti vljendada ristlikepindala s kaudu. Prast mitmesuguste teisenduste teostamist saame: , kus - juhtmesoone materjali tihedus,kg/m3.
Aktiivtakistusega vooluring Aktiivtakistuseks r nimetatkase juhtme takistust vahelduvvoolule. Aktiivtakistis eraldub energia ainult soojusena. Praktiliselt võib puhtaktiivtakistiteks pidada kõiki induktiivsuse ja mahtuvuse tühise mõjuga elektriseadmeid nagu hõõglambid, sirgjuhtmed, elektrisoojendite kütteelemndid. Takistid ja reastaadid. Madala sageduse puhul (50 Hz) on aktiivtakistus r praktilisels võrdne juhtme alalisvoolu takistusega R. Kõrgsageduste puhul aktiivtakistus pinnaefekti tõttu mõnevõrra suureneb, sest juhtmes indutseeritud pöörisvoolude mõjul püüab vahelduvvool voolata rohkem juhtme pinda mööda, mille tagajärjel juhtme ristlõikepindala näivalt väheneb ja takistus suureneb. Siinuseline vahelduvpinge puhul tekib Ohmi seaduse põhjal vahelduvvool sest me võime tähistada Märkus. Kõik alalisvooluvalemid kehtivad vahelduvvoolu hetkväärtuste kohta. Jagades valemi
iseloom. Aktiivtakistuseks ® nim juhtme takistudst vahelduvvoolule. Energia eraldub ainult soojusena. k=Mk/Mn, mis lühisrootoriga asünkroonmootoritel ei tohi standardite kohaselt olla alla 0,7...1,8. Madala sageduse puhul on aktiivtakistus praktiliselt võrdne juhtme alalisvoolu takistusega. Kõrgsagedusete Käivitusmeetodi valikul tuleb lähtuda järgmistest nõuetest: 1) mootor peab käivitusel arendama küllaldast puhul aktiivtakistus pinnaefekti tõttu suureneb. momenti, mis on suurem töömasina takistusmomendist selleks,et rootor saaks hakata pöörlema ja 5.Aktiiv-, induktiiv ja mahtuvustakistus rööplülitus. Vooluresonants esineb juhul kui IL=Ic. pöörlemiskiirus saaks suureneda nimipöörlemiseni. 2) käivitusvool peab olema piiratud suuruseni, mis ei
Koaksiaalkaablis tekivad kaod peamiselt sisemises juhtmes, sest tema pindala on väiksem kui välimisel – vaskpunutisest võrgul. Koaksiaalkaablit kasutatataks ülikõrgsageduslike võnkumiste edastamiseks kuni sagedusteni 3 GHz. Suuremate sageduste edastamiseks kasutatakse õõnesliine ehk lainejuhte. Lainejuhe on metallist ristkülikujulise ristlõikega õõnes juhe. Pidev, täielikult liini kattev isolaator moodustab ekraani, mis viib kiirguskaod miinimumini. Pinnaefekti tõttu liiguvad voolud ainult lainejuhi õhukest sisemist kihti mööda. Kadude vähendamiseks kaetakse lainejuhi sisepind hõbedasulamiga. Lainejuht koosneb eraldi sektsioonidest (lülidest) pikkusega kuni 20 m. Lülid isoleeritakse üksteisest plastikust isolaatoriga, sest laeva alumistest soojadest ruumidest mastini ulatuvas lainejuhis võivad tekkida kondensatsioonivee piisad, mis suurendavad märgatavalt energiakadusid. Lainejuhi suuna muutmiseks kasutatakse painutatud lõike.
fc Ac Aw Bk t 2 25000 1,9 44,2 10 0,1 0,4 cm 2 Primaarmähise traadi ristlõikepindala I1 5,06 A1 = = = 0,042 cm2. I 120 Kõrgsageduslike magnetkomponentide väljatöötamisel tuleb erilist tähelepanu pöörata pinnaefektile. Pinnaefekti puhul on magnetiline induktsioon juhtme pinna läheduses suurem kui magnetsüdamikus, st elektrivool liigub mööda juhi pinda. Pinnaefekt põhjustab juhi takistuse suurenemist sageduse suurenemisel. Voolu sissetungimise sügavust vaskjuhtmesse toatemperatuuril ning sõltuvalt sagedusest iseloomustab valem 6,62 6,62 rw = = = 0,042 cm.
annaabi.ee 
