Sundvõnkumised, vooluresonants Katse nr , Hz , 1/s U, V I, mA Uc, V Ic, mA UL, V 1 595 3738,495 0,084 0,0084 0,06 0,006 0,156 2 620 3895,575 0,075 0,0075 0,063 0,0063 0,149 3 645 4052,655 0,066 0,0066 0,066 0,0066 0,144 4 670 4209,734 0,058 0,0058 0,069 0,0069 0,136 5 695 4366,814 0,051 0,0051 0,072 0,0072 0,131 6 720 4523,893 0,043 0,0043 0,074 0,0074 0,129 7 745 4680,973 0,036 0,0036 0,077 0,0077 0,125 8 770 4838,053 0,029 0,0029 0,08 0,008 0,12 9 795 4995,132 0,023 0,0023 0,083 0,0083 0,11...
Uurimustöö Tauri Narusberg EL - 08 Pingeresonants Pingeresonants on olukord pooli ja kondensaatorit sisaldavas jadaahelas, kus ahela reaktiivtakisus on null. Seega pingeresonantsi tingimus xL = xc Siis ahela näivtakistus z=[ruutjuur] r2 + (xL -xc)2 [/ruutjuur] = r = min. Vooluresonants Vooluresonants võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises pool. Vooluresonantsi tingimuseks on rööpharude reaktiivjuhtivuste võrdsus: bL = bC sellisel juhul kogu ahela näivjuhtivus y=[ruutjuur]g2 + (bL bC)2[/ruutjuur] = g = min
Õpiobjekti stsenaarium Õpiobjekti nimi Vooluresonants Õpiväljund Õppinud inimene selgitab, kuidas leida rööpühenduses olevate komponentide voolutugevust ning mis asi on vooluresonants. Õpiobjekti sisu Siin kohal ei arvesta pooli juhtmetraadi aktiivtakistust. Väljaselgitamaks koguvoolu, joonestatakse vektordiagramm. Alustatakse vabalt valitud asendis vektorist U, mis on kõigis harudes ühine. Samas faasis pingega on aktiivvool Ia vektor. Induktiivvoolu IL vektor jääb pingest 90o maha, mis on vastupidise suunaga mahtuvusvoolu Ic vektoriga, mis on pingest 90o ees. Ühendades vektorite alguspunkti lõpppunktiga, saamegi
10)Mida iseloomustavad kontuuri hüvetegur ja ahela võimsustegur? Ahela võimsustegur on aktiivvõimsuse ja koguvõimsuse suhe, mis ühtlasi iseloomustab ka siinuselise pinge ja voolu vahelist suhtelist ajalist nihet perioodis ehk nihkenurka. Kui ϕ = 1cos , on tegemist puhta aktiivenergiaga ning reaktiivenergia edastamist liinis ei toimu. Kui ϕ < 1cos , suureneb ahela vool reaktiivenergia ümberlaadimise tõttu. 11)Kuidas tekib vahelduvvooluahelas vooluresonants? Skeem. Vooluresonants võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises pool. Vooluresonantsi tingimuseks on rööpharude reaktiivjuhtivuste võrdsus. 12)Mida iseloomustab tarbija või ahela võimsustegur? Ahela võimsustegur on aktiivvõimsuse ja koguvõimsuse suhe, mis ühtlasi iseloomustab ka siinuselise pinge ja voolu vahelist suhtelist ajalist nihet perioodis ehk nihkenurka. Kui ϕ = 1cos , on tegemist puhta aktiivenergiaga ning reaktiivenergia edastamist liinis ei toimu
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektrotehnika laboratoorium Üliõpilane: Töö on tehtud Matrikli nr. 1. töörühm Aruanne on esitatud Juhendaja: Elektrotehnika Töö nr. 2 ÜHEFAASILISED VAHELDUVOOLUAHELAD Variant A. VÕIMSUSTEGURI PARENDAMINE, VOOLURESONANTS Katseobjektid Kasutatud seadeldised Tabel 2: Arvutustulemused Tabel 2 ΔP P1 η Cos φ1 Cos φ2 Carv Z2 R2 X2 L2 JRK (W) (W) - - - (μF) (Ω) (Ω) (Ω) (H)
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. Kolmefaasiliste vooluringide neutraaljuhtmega tähtühendus. Liini- ja faasisuurused. I=If U=sqrt(3)*Uf
1)k põhjal võib liigitada pinget tõstjateks, pinget alandavateks Jadaühenduses võib lõppeda läbilöögiga kondensaatoris. Ohustab inimesi. Rööpahelas tekib 2)faaside põhjal: 1-faasilised, 3--faasilised vooluresonants, kus haruvoolud IC ja IL võivad koguvoolus I olla palju kordi suuremad. Pool võib 3) jahutusviiside põhjal: õhkjahutus, õlijahutus, kombineeritud jahutus läbipõleda. (joonis) 4) südamiku kuju järgi: sammastrafo, manteltrafo 5)otstarbe järgi: jõutrafo, väiketrafo Tuletame valemi. xC=xL ; L=1/C ; 2fL=1/2fC |*2fC ; 42f2LC=1 |:42LC ; f=1/2 CL,
Pingeresonantsi veel suuremaks ohuks võivad saada võimalikud kõrged pinged U L = I x L ja U C = I xC . Pingeresonantsi heaks kasutusnäiteks on raadiovastuvõtja häälestamine mingile sagedusele sisendsignaali pinge tugevdamisega. Antenniahelasse ühendatud pöördkondensaatoriga häälestatakse vooluring resonantsi saatja sagedusele. Tulemuseks saab antenni kogupingest U mitu korda suurema sisendpinge UL. 6.14 Induktiivsuse ja mahtuvuse rööpühendus. Vooluresonants Pooli ja kondensaatori rööpühendusel tuleb lähtuda vooluringi ühisest klemmipingest. Kummaski harus on oma vool, mida võib arvutada eelmistes jaotistes olevate valemitega. Seejuures tuleb silmas pidada, et poolil on induktiivtakistusele lisaks ka juhtmetraadi aktiivtakistus, mida siinkohal ei arvestata. Vektordiagrammi joonestamist alustatakse pingevektorist U. Selle vektori asend on vabalt valitav, meie joonisel on ta horisontaalne. Pingega
ehk vähem kui pool arvutuslikust momendist. Küllalt suure tõenäosusega võib siis koormusmoment olla suurem kui vääratusmoment. Siis mootor vääratub kiirus väheneb nullini ning tekib sisuliselt lühistalitlus. 49. Mis tingimustel tekib pingeresonants? Pingeresonants on olukord pooli ja kondensaatorit sisaldavas jadaahelas, kus ahela reaktiivtakistus on null. Seega pingeresonantsi tingimus xL = xC 50. Mis tingimustel tekib vooluresonants? Vooluresonants võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises pool. Vooluresonantsi tingimuseks on rööpharude reaktiivjuhtivuste võrdsus. 51. Mille eest tuleb kaitsta elektrimootorit? http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/AAV5420/5.htm 52. Relee tööpõhimõte. Relee on seadis, mis välisele füüsikalisele toimele reageerides muudab hüppeliselt oma väljundtoimet (väljundsignaali)
Kui näiteks R2on ahela suurim takistus, siis tekib ka temas suurim pingelang U2. Jadaühendusel on ekvivalenttakistus võrdne üksiktakistuste summaga. 2.Sirgvoolu magnetväli Välja suuna kiiremaks määramiseks kasutatakse kruvijuhist: magnetvälja suund ühtib paremkeermega kruvi pööramissuunaga, kui kruvitelje pikiliikumise suund ühtib voolu suunaga. Sirgjuhtme magnetväli on suhteliselt nõrk ja konkreetsete poolusteta. 3.Pooli ja kondensaatori rööpühendus; Vooluresonants Pooli vool I1(üks) jääb pingest U faasilt maha nurga 1 võrra. Pooli voolu aktiivkomponent Ia1=I1cos 1 on võrdne koguvoolu I aktiivkomponendina Ia, sest kondensaatori voolul puudub aktiivkomponent. Pooli voolu induktiivkomponent Il(ll)=I1(üks)sin 1 jääb pingest faasilt 90 kraadi maha. Kondensaatorivool Ic= U /Xc on pingest 90 kraadi ees. Vooluresonants-esineb juhul , kui Il(ll)=Ic. Koguvoolu reaktiivkomponent Ir=Il(ll)- Ic=0 ja I=Ia=Ia1(üks) =0(astmel)0, cos = 1
G = G1 + G2 + G3 +....+Gn Olgu siinjuures toodud lihtsustatud arvutuseeskiri puhuks, kui ahelas on ainult kaks takistit ning nad on omavahel võrdsed: R = R1R2/(R1+R2) 36.Resonants elektriahelates. Resonantsi mõiste. Resonants jadaahelas. Resonants rööpahelas. RESONANTS Rääkides resonantsist vahelduvvoolu ahelas, saame rääkida kahest erinevat resonantsist: pingeresonants ja vooluresonants. Need resonantsid toimuvad erinevates ahelates, teatud kindlatel tingimustel ning loomulikukt peab olema täidetud resonatsi tingimus. Pingeresonants. Pingesresonats on pooli ehk induktiivsust ja kondensaatorit ehk mahtuvust sisaldavas vahelduvvoolu jadaahelas, kus reaktiivtakistus on null. Vooluresonants. Vooluresonants on nähtus, mis võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises harus pool.
reaktiivtakistus on null. Seega pingeresonantsi tingimus on XL = XC Sellisel juhul ahela näivtakistus on Z = R2 + (XL - XC)2 = R = min ja vool jadaahelas I on maksimaalne ning faasis pingega, sest cos = 1. Et jadaahela kõikides elementides on samasugune vool, siis X = XL - XC = 0 puhul ka reaktiivpinge UR = 0, sest siis UL ja UC on vastandfaasis. 8 50. Mis tingimustel tekib vooluresonants? Vooluresonants võib esineda vahelduvvoolu rööpahelas, kui ühes harus on kondensaator ja teises pool. Vooluresonantsi tingimuseks on rööpharude reaktiivjuhtivuste võrdsus: bL = bC Sellisel juhul kogu ahela näivjuhtivus ja vool ahela hargnemata osas on minimaalne. 51. Mille eest tuleb kaitsta elektrimootorit? Mootori tööks tuleb talle anda õige sageduse, õige pinge, õige voolutugevus ja võimsusega elektrienergia
8. Nimetada pingeresonantsi iseloomulikud omadused. 9. Milline on pingeresonantsi korral ahelas vool, takistus, pinge, võimsus ja cos ? 10.Mida tehakse pingeresonantsi saavutamiseks? 11.Kui suur on pingeresonantsi korral cos ? 12.Mida nimetatakse ülepingeks? Millest oleneb ülepinge väärtus? 13.Kus pingeresonantsi nähet kasutatakse? 14.Kus pingeresonantsi nähe on kasulik ja kus kahjulik nähtus? Tuua näiteid. 54.Induktiivsuse ja mahtuvuse rööpõhendus. Vooluresonants 1. Millist nähtust nimetatakse vooluresonantsiks? 2. Millal ja millises vooluringis tekib vooluresonants? 3. Kuidas vooluresonantsi saada? 4. Milline on resonantsi korral vooluringi kogutakistus? 5. Milline on vooluresonantsi korral ahelas vool? 6. Kus vooluresonantsi kasutatakse? Kas vooluresonants on ohtlik nähtus? 55.Võimsustegur 1. Mida tähendab cos ? Kui suur võib cos maksimaalselt olla? 2. Miks püütakse cos parandada? 3. Mis kasu on cos tõstmisest? 4
reaktiivvõimsuse kompenseerimine on võrgust tarbitava induktiivse reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks vajaliku mahtuvusliku reaktiivvõimsuse genereerimine kondensaatoritega kohapeal. 4. Resonantsinähtus elektriahelates Pingeresonants- mahtuvtakistus ja induktiivtakistus on võrdsed (xL=xC) siis ka UL=UC mis tähendab, et pingekolmnurk on taandunud sirglõiguks. Vooluringi takistus on ahela aktiivtakistus. Võib tekkida väga suur vool. Tekib kindlal sagedusel. Vooluresonants- on olukord kus IL=IC mis tekib kui xL=xC siis võivad haruvoolud olla suuremad kui koguvool. Tekib kindlal sagedusel. Tekib suur kogutakistus. 5. Vahelduvvoolu võimsus - N=UIcos, kus cos-võimsustegur-see näitab kui suurt osa voolutugevuse ja pinge korrutisest ehk näivvõimsusest tarviti reaalselt arendab.võimsus on maksimaalne, kui pinge ja voolutugevus on samas faasis (=0 ja cos=1). 6. Magnetväli - Magnetväljaga on tegemist püsimagneteid ja vooluga juhet
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 taandub sirglõiguks, vool on pingega faasis ja vooluringi kogutakistuse määrab ainult aktiivtakistus. 6. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse rööpühendus. Vooluresonants. Ühine klemmipinge, vektordiagrammi joonestamist alustatakse pingevektorist. Pingega faasis aktiivvooluvektor Ia. Aktiivvooluvektori lõpust joonestatud pingest 90° mahajääv induktiivvoolu I L vektor. Selle lõpust on joonestatud mahtuvusvoolu IC vektor, mis on täpselt vastupidise suunaga ehk 90° pingest ees. Kuivõrd kõik voolud on kantud vektordiagrammile, saab koguvoolu vektori, kui ühendada koordinaatide algpunkt viimasena joonestatud vooluvektori lõpuga.
Sellepärast peab hästi tundma vahelduvvoolu- ahelaid, et vältida avariiolukordade tekkimist. 29 IL IR U IC Vooluresonantsi tingimus: IL = IC Teha järeldused: 1. Teha kindlaks, millal on tegemist vooluuresonantsiga kas: 2 µF, 10µF, 20µF või 32µF. 2. Millises vooluringis ja millistel millistel tingimustel tekib vooluresonants? 3. Millest on tunda, et vooluring töötab vooluresonantsi olukorras? Milline on ahelas vool? 4. Mida tähendab cos ? 5. Kui suur võib cos maksimaalselt olla: kas a) 0,1 b) 0,5 c) 1,0 d) 10,0 e) lõpmata suur. 6. Kus vooluresonantsi nähet kasutatakse? 7. Kas vooluresonants on kasulik või kahjulik nähe? Tuua näiteid. 8. Selgita, kas antud ahelas kehtib Kirchoffi I seadus? 9
6.8 Aktiivtakistusega vooluring 80 6.9 Induktiivtakistusega vooluring 82 6.10 Mahtuvusega vooluring 85 6.11 Aktiiv- ja induktiivtakistus vahelduvvooluringis 87 6.12 Aktiivtakistus ja kondensaator vahelduvvooluringis 91 6.13 Induktiivsuse ja mahtuvuse jadaühendus. Pingeresonants 92 6.14 Induktiivsuse ja mahtuvuse rööpühendus. Vooluresonants 95 6.15 Võimsustegur 98 6.16 Aktiiv- ja reaktiivenergia 98 7 Kolmefaasiline vool 100 7.1 Kolmefaasilise voolu saamine 100 7.2 Generaatorimähiste ühendusviisid 101 7.3 Tarvitite tähtühendus 104 7
19. Ahelate arvutus tarvitite jadaühenduse puhul 20. Vahelduvvoolu RLC-rööpahel. Pingeresonants Pingeresonants on olukord, kus vahelduvvoolu jadaahelas XL=XC, siis UL=UC ning pingekolmnurk taandub sirglõiguks ning kogupinge U on vooluga I faasis. Võrdsed ja vastassuunalised pinged UL ja UC kompentseeruvad vastastiku ning vooluahelal on aktiivtakistuse iseloom. 21. Ahelate arvutus tarvitite rööpühenduse puhul. Juhtivused vahelduvvooluahelas 22. Vahelduvvooli RLC-rööpahel. Vooluresonants Vooluresonantsiks nim nähtust, kus ahela takistus kasvab lõpmata suureks ning see omakorda tähendab voolu lakkamist. 23. Vahelduvvooluvõimsus. Võimsuskolmnurk. Võimsustegur ja selle parandamine Võimsustegur cosφ=P/S näitab, mitmenfiku osa toiteallika näivvõimsusest saab tarviti kasutada aktiivvõimsusena. Cosφ vähenemisel vool sama aktiivvõimsuse korral suureneb, koos sellega suurenevad ka võimsuskaod generaatorites, trafode ja ülekandeliinides.
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 Koguvoolureaktiivkomponent Ir=IL-Ic=0 ja I=Ia=Iat, =0kraa cos=1 Koguvool on pingega U faasis ning ohusta mootorit ega häiri toitevõrgu normaalset tööd. 3) käivitusskeem peab olema võimalikult lihtne- vooluahelal on aktiivtakistuse iseloom
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 nimetataksegi resonantsi jadaühenduse puhul pingeresonantsiks. 5. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistuse rööplülitus. Vooluresonants. Kuna vooluringi hargnemata osa voolI on kolme voolu geomeetriline summa, millest kaks IL ja IC on resonantsi puhul võrdsed ja vastassuunalised, siis võivad resonantsi korral olla, voolud induktiivsusel ja mahtuvusel märgatavalt suuremad vooluringi summaarsest voolust I. Seetõttu nimetataksegi resonantsi rööpühenduse puhul vooluresonantsiks. 6. Võimsused vahelduvvooluringis. Vahelduvvool- perioodiliselt muutuv vool, mille väärtused korduvad kindla ajavahemiku järel. 7
(C)]2}. Võib tekkida olukord, et L - 1/ (C) = 0, see on siis, kui = 0 => pooli ja induktiivsuse kogutakistus on võrdne nulliga. Resonantsi puhul väheneb jadaahela takistus aktiivtakistuseni. Seetõttu on vool võnkeringis maksimaalne ning pinged poolil ja kondensaatoril ületavad Q-kordselt aktiivtakistusel R tekkiva pingelangu. Q on võnkeringi hüvetegur: Q = 2f0L/R = 1/(2f0CR) Poolil pinge /2 voolust ees ja kondensaatoril pinge /2 voolust maas. Vooluresonants: voolud liituvad nii, et nende summa on null, kui = , siis pinge on ühine. 1) vL = vC 2) K(täpp)() = Z(täpp)LC/ [ R + Z(täpp)LC] 3) voolud erinevad -> sõltuvad harude takistustest poolis jääb pinge voolust /2 maha. Kui -> 0, siis XL -> 0, iL -> &inf;, XC -> &inf;, iC -> 0 => madalatel sagedustel, aga kõrgetel sagedustel on olukord vastupidine. Näivtakistus Z =|Z(täpp)| = ruutjuur{[R2L + (L)2] / [(1 - 2LC) + (RLC)2]} Kui RL = 0, siis Z = L / (1-2LC)
annaabi.ee 
