Elekter kodus Alvar Kägo Milline on kodune elektrivõrk? · Korteri elektrivõrgus on vahelduvvool. · Pinge kohtkindlate elektriseadmete ja pistikupesa klemmidel on 220V · Elektriseadmed ja pistikupesad on ühendatud rööbiti. · Elektrivõrgu nulljuhe on maandatud · Elekter jõuab majapidamisse elektrikaabli kaudu kas maa alt või õhust. Mida kujutab endast faasijuhe, nulljuhe · Faas on vahelduvvooluahela osa, milles tekitatav elektromotoorjõud või sellele faasile rakendatav pinge on sama suur ning sama sagedusega kui sama elektriahela muud osad ehk muud faasid. · Nulljuhe on ühendatud maaga. Pinge nulljuhtme ja maa vahel puudub. Maandus · Maandamine ehk maandus on seadme või selle osa galvaaniline ühendamine maaga maandusjuhtide ja elektroodide kasutamise teel. Maandamine võib olla vajalik elektriohutuse tagamiseks või elektriseadmete
või mitmest samasse ahelasse järjestiku ühendatud takistist, saab arvutada voolutugevust järgmiselt: kus on vooluahelasse ühendatud elektromotoorjõudude algebraline summa; on vooluahelasse ühendatud takistuste summa; on vooluahelasse ühendatud toiteallikate sisetakistuste summa. Ohmi seadus vahelduvvoolu korral Vahelduvvool on elektrivool, mille suund perioodiliselt muutub. Vahelduvvoolu korral kehtib seos kus Z on vahelduvvooluahela näivtakistus. Näivtakistus ehk impedants Z on vahelduvvooluahelas elektrivoolule avaldatav takistu s, mis koosneb kahest põhikomponendist: aktiivtakistus ehk resistants R ‒ iseloomustab elektrienergia muundumist teist liiki energiaks, näiteks soojuseks; reaktiivtakistus ehk reaktants X ‒ iseloomustab elektrienergia perioodilist võnkumist ahelaelementide vahel; induktiivsete ahelaelementide reaktiivtakistus
hetkväärtus i. Voolutugevuse maksimaalset võimalikku väärtus Imnimetatakse amplituudväärtuseks. Mehaanikast teame, et pendli võnkumist saab kirjeldada harmoonilisefunktsiooniga. Koosinusfunktsioon voolutugevus on maksimaalne alguses Siinusfunktsioon korral algab aja môõtmine hetkel, mil i=0 Vooluallikad ja tarvitid moodustavad vahelduvvooluvõrgu. Vahelduvvooluahela aktiivtakistuseks R nimetatakse takistust, mis on olemas ka alalsvoolu korral. Aktiivtakistusel muundub elektrienergia soojuseks. 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
XC XL R Pinge-voolu faasivahekord: pinge võib olla voolust ees, taga või faasis olenevalt XL ja XC suhtest. Sagedusel fo on tegemist voluresonantsiga: IL ja IC on U =U L =U R =UC vastasfaasis, nende summa =0, Z=R ning I=IR; =0 Voolud I = ( I L - I C ) 2 + I R2 IL ja IC võivad olla palju kordi suuremad kui kogu ahelat läbiv vool I. Võimsused vahelduvvooluahelais Vahelduvvooluahela võimsused ja takistused moodustavad kolmnurga. (UX=UL-UC) Näivvõimsus: S =U ×I [VA] P = U R × I = U × I × cos [W] Q = U X × I = U × I × sin [VAR] S = P 2 +Q 2 P R Võimsustegur cos = = S Z 12336882757802.doc 2/2 © H. Eljas
takistada. Võib tekkida isegi säde. Seda võib ka kodustes tingimustes juhtuda, kui tõmmata mõni suur voolutarbija järsku pistikupesast välja. Vooluringi sulgemise korral tekkib induktsioonvool, mis püüab takistada voolutugevuse kasvu. 5. Ohmi seadus vahelduvvooluringis: Vahelduvvooluringis peale aktiivtakistuse esineb lisaks ka induktiiv- ja mahtuvustakistus. Valemi kujul näeb seadus välja nii:I=U/Z Z=(R2 + (RL-RC)2 ) Z= vahelduvvooluahela kogutakistus, RL= induktiivtakistus, RC= mahtuvustakistus, = voolu ringsagedus, L= pooli induktiivsus ja C= kondensaatori mahtuvus. Vahelduvvooluringi korral on RL ja RC võrreldes R-ga 90º nihkes ja seetõttu tuleb neid liita nagu vektoreid. 1. Magnetiline induktsioon(MI): Vooluraamile magnetväljas mõjuv maksimaalne jõumoment on võdeline voolutugevuse ja raami pindalaga M0=BIS . Võrdetegur B iseloomustab magnetvälja ja seda nim magnetiliseks induktsiooniks, ühik on Tesla(T)
...........................................................19 Germaaniumdioodi tunnusjoonte ülesvõtmine...........................................................19 15. Laboritöö nr.14.................................................................................22 Ränidioodi tunnusjoonte ülesvõtmine......................................................................22 16. Laboritöö nr.15.................................................................................24 Vahelduvvooluahela uurimine (ahel induktiiv- ja aktiivtakistusega)..........................24 17. Laboritöö nr.16.................................................................................26 Vahelduvvooluahela uurimine (ahel mahtuvus- ja aktiivtakistusega).........................26 18. Laboritöö nr.17.................................................................................28 Ohmi seaduse kontrollimine vahelduvvooluahelas. Pingeresonantsi uurimine..........28 19. Laboritöö nr.18*.....
Et vahelduvvool kõigele vaatamata teeb ka tööd, tuleks leida valem selle töö - täpsemalt küll võimsuse - hindamiseks. Tavaline Joule-Lenz'i valem meid ei rahulda, kuna ei arvesta reaktiivvõimsustel (näiteks mootor või trafo) tehtavat tööd. Et leida võimsust, peame ahelale rakendatud elektromotoorjõu (võrgupinge) korrutama voolutugevusega, arvestades faasinihet: Rakendades trigonomeetriast summa siinuse valemit, saame Vahelduvvooluahela võimsus sõltub lisaks pingele ja voolutugevusele ka faasinihkest. Saime ajas muutuva suuruse, mis väljendab hetkvõimsust ajamomendil t ja millega pole suurt peale hakata. Keskmise võimsuse leidmiseks integreerime saadud avaldist ühe perioodi vältel ning jagame siis perioodi väärtusega: Teine integraal on vastavalt perioodi definitsioonile võrdne nulliga. Esimesest saame: kuna , millest siinus annab jällegi nulli.
vahelduvvool. Kasutegur: =N2/N1=I2U2cos2/I1U1cos1 Faaside vahe pinge ja voolutugevuse vahel? =a*tan(XC-XL/R) Ohmi seadus vahelduvvoolu ringis Ohmi seadus III: Voolutugevus vahelduvvoolu ringis on võrdeline pingega selle otstel. I=U/Z Võrdeteguri pöördväärtust nim vahelduvvoolu ringi kogutakistuseks (näiv takistuseks) cos=R/Z Z vahelduvvooluringi kogutakistus faaside vahe pinge ja voolutugevuse vahel Z=sqrt(R2+(RL-RC)2) N=I*U*cos Vahelduvvoolu võimsus ja võimsustegur Vahelduvvooluahela võimsus sõltub lisaks pingele ja voolutugevusele ka faasinihkest. VV võimsuse määravad I ja Uefektiivväärtused ning faasinihe voolu ja pinge vahel. Et vahelduvvool kõigele vaatamata teeb ka tööd, tuleks leida valem selle töö - täpsemalt küll võimsuse - hindamiseks. Tavaline Joule-Lenz'i valem meid ei rahulda, kuna ei arvesta reaktiivvõimsustel tehtavat tööd. Et leida võimsust, peame ahelale rakendatud elektromotoorjõu korrutama voolutugevusega, arvestades faasinihet.
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) Vahelduvvoolu korral kehtib seos kus Z on vahelduvvooluahela näivtakistus. I on ahelaosa läbiva voolu tugevus, U on pinge. · Transformaator, ülekandesuhe (+ energia ülekande reegel ja põhjendus, skemaatiline joonis) Transformaator ehk trafo on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline (liikuvosadeta) energiamuundur, mis võimaldab muuta vahelduvpinget ja vastavalt vahelduvvoolu, seejuures ilma sagedust muutmata. Ülekandesuhe ideaalse (energiakadudeta) trafo korral võrdub primaarpinge ja sekundaar-
levimisprotsess ruumis. 8.Vahelduvvool perioodiliselt muutuva suunaga vool Voolutugevuse efektiivvaartus I=Im/2. Analoogiliselt on U=Um/2 pinge efektiivvaartus.Efektiivvartuste kaudu vqib keskmise vqimsuse valemi esitada kujul P = Iucos P aktiivvõimsus (W) IU näivvõimsus (VA voltamper) cos-vqimsusnurg Too: 9.Transformator ja elektri energia ülekanne k = n1/n2 = U1/U2 I2/I1 k trafo ülekandetegur n1 ja n2 keerdude arv mähistes 10.Vahelduvvooluahela näivtakistus (Z) U/I = Um/Im = Z Ohmi seadus I = U/Z ; I = U/R2 + (L 1/C)2 Kui L = 1/C ehk = 1/LC, siis Z = R ja I = Imax = U/R, nim. Resonantsiks vahelduvvooluringis Võnkumised ja lained 1.Harmoonilise vqnkumise vqrrand x = Asint = 2/T x = Asin2/T*t 2.Harmooniliselt võnkuva keha kiirus, kiirendus ja koguenergia s =A cos (w0 t +j) , n - , , w0 - () , j - t=0, (w0 t +j) - t. . 1 -1, s + -. 3
Suunaks on valitud positiivsete laengukandjate liikumise suund ( vooluringis plussilt miinusele). Alalisvoolu tekitavad alalispinge allikad, näiteks akud ja patareid. Aktiivtakistus on elektritakistus vooluahelas, milles puudub induktiivne ja mahtuvuslik komponent. Aktiivtkistuse mõõtühik on oom. Eristamaks aktiivtakistust alalisvooluahelas aktiivtakistusest vahelduvvooluahelas nimetatakse alalisvooluahela osa elektrilist takistust ka oomiliseks takistuseks. Oomilise takistuse tähis on R, vahelduvvooluahela aktiivtakisuse tähis on r. Takistus sõltub juhi materjalist ja mõõtmetest. Takistus R on võrdeline juhi pikkusega l, pöördvõrdeline juhi ristlõikepindalaga S ja sõltub juhi materjalist: kus: R on juhi takistus oomides [], on juhi materjali eritakistus oom-meetrites [m], l on juhi pikkus meetrites [m] ja S on juhi ristlõike pindala ruutmeetrites [m2]. Aktiivtakistus vahelduvvooluahelas on see füüsiklaline suurus, millest sõltub ahelas kaduma mineva energia kogus
Rakendades trigonomeetriast summa siinuse valemit, saame Saime ajas muutuva suuruse, mis väljendab hetkvõimsust ajamomendil ja millega pole suurt peale hakata. Keskmise võimsuse leidmiseks integreerime saadud avaldist ühe perioodi vältel ning jagame siis perioodi väärtusega: Teine integraal on vastavalt perioodi definitsioonile võrdne nulliga. Esimesest saame: kuna , millest siinus annab jällegi nulli. Seega erineb vahelduvvooluahela keskmine võimsus alalisvoolu ahela omast teguri võrra. Seda faasinihkest sõltuvat tegurit nimetataksegi võimsusteguriks. Võimsus on seega maksimaalne, kui faasinihe on null. Loeng 16 Laine diferentsiaalvõrrand: tuletuskäik Laine diferentsiaalvõrrand. Kuna harmoonilised võnked olid kindlat tüüpi diferentsiaalvõrrandi lahendiks, võime küsida, millise võrrandi lahendiks on laine. Võtame lainevõrrandist osatuletised koordinaatide järgi ja liidame kokku. Et siis
Rakendades trigonomeetriast summa siinuse valemit, saame Saime ajas muutuva suuruse, mis väljendab hetkvõimsust ajamomendil ja millega pole suurt peale hakata. Keskmise võimsuse leidmiseks integreerime saadud avaldist ühe perioodi vältel ning jagame siis perioodi väärtusega: Teine integraal on vastavalt perioodi definitsioonile võrdne nulliga. Esimesest saame: kuna , millest siinus annab jällegi nulli. Seega erineb vahelduvvooluahela keskmine võimsus alalisvoolu ahela omast teguri võrra. Seda faasinihkest sõltuvat tegurit nimetataksegi võimsusteguriks. Võimsus on seega maksimaalne, kui faasinihe on null. Loeng 16 Laine diferentsiaalvõrrand: tuletuskäik Laine diferentsiaalvõrrand. Kuna harmoonilised võnked olid kindlat tüüpi diferentsiaalvõrrandi lahendiks, võime küsida, millise võrrandi lahendiks on laine. Võtame lainevõrrandist osatuletised koordinaatide järgi ja liidame kokku. Et siis
jm. Toitepinge ja -sageduse muutus alla või ülespoole lubatud piiri võib põhjustada mõnede mehhanismide väära talitlust ning põhjustada nende rivist välja langemist. Kuna aga täiturmehhanismid on üheks osaks süsteemist, siis võib ühe seadme rike osutuda saatuslikuks kogu süsteemi korrasolekule. Reeglina on aga tänapäeval kasutatav kaitseaparatuur võimeline seadmeid selliste olukordade tekkimise eest kaitsma. 3.4. Mittelineaarsed elemendid vahelduvvooluahelas Vahelduvvooluahela kogutakistus koosneb aktiivtakistuse R ja reaktiivtakistuse X summast. Reaktiivtakistus on põhjustatud mittelineaarsete elementide (kondensaator, induktiivpool) olemasolust vooluringis, mis on võimelised ajutiselt salvestama energiat. Kondensaator on kahest üksteisest eraldatud, kui kohakuti asetsevast plaadist, mis salvestab elektrienergiat elektrivälja. Kondensaatorit iseloomustab tema mahtuvus C. Induktiivpool kujutab endast
annaabi.ee 
