EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

Hasonló dokumentumok
Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Számítási feladatok a 6. fejezethez

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

Egyszerű áramkörök árama, feszültsége, teljesítménye

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ HÁLÓZATOK

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

2.11. Feladatok megoldásai

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

Hálózatok számítása egyenáramú és szinuszos gerjesztések esetén. Egyenáramú hálózatok vizsgálata Szinuszos áramú hálózatok vizsgálata

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

A soros RL-kör. t, szög [rad] áram feszültség. 1. ábra Feszültség és áramviszonyok az ellenálláson, illetve a tekercsen

A soros RC-kör. t, szög [rad]

Teljesítm. ltség. U max

MUNKAANYAG. Danás Miklós. Váltakozó áramú hálózatok. A követelménymodul megnevezése: Elektronikai áramkörök tervezése, dokumentálása

2. ábra Változó egyenfeszültségek

Mérés és adatgyűjtés

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

MÁGNESES INDUKCIÓ VÁLTÓÁRAM VÁLTÓÁRAMÚ HÁLÓZATOK

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

A váltakozó áramú hálózatok

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Budapesti Műszaki- és Gazdaságtudományi Egyetem. Gazdaság- és Társadalomtudományi Kar. Fizika dolgozat. Kovács Emese. 4-es tankör április 30.

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

Elektromágnesség tesztek

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Oszcillátorok. Párhuzamos rezgőkör L C Miért rezeg a rezgőkör?

2. ábra Változó egyenfeszültségek

2. Ideális esetben az árammérő belső ellenállása a.) nagyobb, mint 1kΩ b.) megegyezik a mért áramkör eredő ellenállásával

21. laboratóriumi gyakorlat. Rövid távvezeték állandósult üzemi viszonyainak vizsgálata váltakozóáramú

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Váltakozó áram. A váltakozó áram előállítása

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

HÁROMFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tranziens jelenségek rövid összefoglalás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

VILLAMOS ENERGETIKA VIZSGA DOLGOZAT - A csoport

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

VILLAMOS ENERGETIKA VIZSGA DOLGOZAT - A csoport

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Villamosságtan szigorlati tételek

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek

11/1. Teljesítmény számítása szinuszos áramú hálózatokban. Hatásos, meddô és látszólagos teljesítmény.

Egyszerű váltakozó áramú körök árama, feszültsége, teljesítménye

MÉSZÁROS GÉZA okl. villamosmérnök villamos biztonsági szakértő

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

1. Feladat. Megoldás. Számítsd ki az ellenállás-hálózat eredő ellenállását az A B az A C és a B C pontok között! Mindegyik ellenállás értéke 100 Ω.

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

Az elektromos töltések eloszlása atomokban, molekulákban, ionokon belül és a vegyületekben. Vezetők, félvezetők és szigetelők molekuláris szerkezete.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.


ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Elektromechanika. 6. mérés. Teljesítményelektronika

Elektrotechnika- Villamosságtan

Gingl Zoltán, Szeged, szept. 1

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Az elektromágneses indukció jelensége

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM AUTOMATIZÁLÁSI TANSZÉK HÁLÓZATOK MÉRETEZÉSE

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Elektrotechnika. 7. előadás. Összeállította: Dr. Hodossy László

Mérési útmutató Periodikus, nem szinusz alakú jelek értékelése, félvezetős egyenirányítók

Vízgépészeti és technológiai berendezésszerelő Épületgépészeti rendszerszerelő

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

MÉRÉSI GYAKORLATOK (ELEKTROTECHNIKA) 10. évfolyam (10.a, b, c)

Egyfázisú hálózatok. Egyfázisú hálózatok. Egyfázisú hálózatok. komponensei:

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tekercsek. Induktivitás Tekercs: induktivitást megvalósító áramköri elem. Az induktivitás definíciója: Innen:

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Az elektromágneses indukció jelensége

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Ohm törvény, Kirchoff törvényei, soros és párhuzamos kapcsolás

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Elektrotechnika 1. előadás

Átírás:

VANYSEEŐ KÉPÉS 0 5 EGYFÁSÚ VÁTAKOÓ ÁAM ÖSSEÁÍTOTTA NAGY ÁSÓ MÉNÖKTANÁ

- - Tartalomjegyzék Váltakozó áram fogalma és jellemzői...3 Szinuszos lefolyású váltakozó feszültség előállítása...3 A szinuszos lefolyású váltakozó feszültség (áram) értékei...4 A váltakozó feszültség (áram) megadása...5 Ellenállás a váltakozó áramú áramkörben...5 Tekercs a váltakozó áramú áramkörben...5 Kondenzátor a váltakozó áramú áramkörben...6 - és - elemek hálózatai...6 - - elemek hálózatai...8 Váltakozó áramú teljesítmény...9 Fázisjavítás...0 EEKTOTEHNKA 4.

Váltakozó áram fogalma és jellemzői - 3 - Változó feszültség (áram): melynek csak az értéke változik. Váltakozó feszültség (áram): melynek értéke és iránya is változik. A váltakozó feszültség periodikus, ha az egymás után következő azonos időközökben a feszültséggörbe lefolyása ismétlődik. Egy periódus (ciklus) lezajlásának időtartama a periódusidő. Periódusidő jele: T [ sec ] Egy időegység alatt lejátszódó periódusok száma a frekvencia. A frekvencia jele: f = / T [ /sec ] [ Hz ] [ ciklus/sec ] sec alatt lejátszódó periódusok száma a körfrekvencia (szögsebesség). Körfrekvencia jele: (omega) = f [ /sec ] [ radián/sec ] A periódus idő alatt, a fénysebességgel terjedő villamos energia által megtett út a hullámhossz. Hullámhossz jele: = c T = c / f [ m ] A váltakozó feszültség időbeli lefolyása lehet szinuszos és nem szinuszos (négyszög, háromszög, fűrész, stb.). Szinuszos lefolyású váltakozó feszültség előállítása Homogén mágneses térben, a tér irányára merőlegesen, v sebességgel mozgó vezetőben az indukált feszültség: u i = B l v Az indukció vonalakra merőleges forgástengelyű, egyenletes sebességgel forgó vezető keret vezetője, v kerületi sebességgel mozog. A keret vezetőjében indukált feszültség, a kerületi sebesség, indukció vonalakra merőleges összetevőjével arányos. A forgó keret csúszógyűrűin mérhető indukált feszültség: u i = B l v sin = Û sin A keret szögsebességgel forog, t idő alatt a szögelfordulás: = t A forgó keretben indukált szinuszos lefolyású feszültség és az így kialakuló áram: u i = Û sin t EEKTOTEHNKA 4.

- 4 - A forgó keret vezetője a kerületet másodpercenként f-szer teszi meg, azaz T periódus idő alatt 360 -ot fordul el, ezért az indukált feszültség pillanat értéke: u i Û sin( f t) Û sin(360 t ) T A szinuszos lefolyású váltakozó feszültség (áram) értékei A szinuszos lefolyású áram effektív értéke vagy négyzetes középértéke annak az egyen áramnak az értékével egyezik meg, amely ugyanakkora ellenálláson, ugyanannyi idő alatt, ugyanakkora hőmennyiséget termel, mint a váltakozó áram. Az egyen- és a váltakozó áramú munka egyenlősége alapján: Î Î A szinuszos lefolyású váltakozó feszültség (áram) effektív értéke a csúcsérték -ed része. (pl. eff=30 V, csúcs=35 V). Általános értelemben az effektív érték a pillanatértékek négyzeteinek átlagértéke egy periódusra vonatkoztatva. A szinuszos lefolyású áram elektrolitikus vagy abszolút közép értéke annak az egyenáramnak az értékével egyezik meg, amely ugyanannyi idő alatt, ugyanannyi anyagmennyiséget választ ki egy elektrolitból, mint az egyenirányított váltakozó áram. A kiválasztott anyagmennyiség az áramgörbe alatti területtel arányos. Az egyen- és váltakozó áram által lefedett területek egyenlősége alapján: Î A szinuszos lefolyású váltakozó feszültség (áram) elektrolitikus középértéke a csúcsérték kétszeresének -ed része. (pl. átl.=07 V, csúcs=35 V). Általános értelemben a középérték a pillanatértékek átlaga, egy periódusra vonatkoztatva. EEKTOTEHNKA 4.

A váltakozó feszültség (áram) megadása - 5 - - idő függvényében szinuszgörbével (grafikusan): - időfüggvénnyel: u = Û sin t - effektív értékkel és fázishelyzettel: eff V - forgó vektorral: egy képzeletbeli koordináta rendszer középpontjában egyik végén rögzített, p -vel illetve p -vel arányos hosszúságú, az óramutató járásával ellentétes irányban, szögsebességgel forgó vektorok, melyek éppen illetve fázishelyzetben vannak. A pillanatértéket a függőleges tengelyre vett vetület adja meg. A koordináta tengelyek elhagyhatók Î és ilyenkor csak a feszültség és az áram közötti szöget jelöljük. Ha az áram késik a feszültséghez viszonyítva, akkor a fázisszög pozitív. Ellenállás a váltakozó áramú áramkörben Egy ellenálláson, váltakozó feszültség hatására, váltakozó áram folyik. Az Ohm törvényt a pillanatértékekre alkalmazva: Û sin t = Î sin t Az ellenálláson a feszültség és az áram azonos fázisban van. Û = Î eff = eff Tekercs a váltakozó áramú áramkörben Egy induktivitáson, váltakozó feszültség hatására, váltakozó áram folyik. A tekercsben folyó áram, feszültséget indukál a tekercsben, mely arányos az áram változásával. Az indukált feszültség az áramcsúcs pillanatában nulla, mert az áram változása is nulla, és maximális az áram nulla átmeneténél, mert az áram változása maximális. A tekercsben kialakuló önindukciós feszültség polaritása az áram változásának iránya alapján határozható meg: növekvő áram esetén pozitív, csökkenő áram esetén negatív. A EEKTOTEHNKA 4.

- 6 - tekercsben indukált feszültség, egyben a generátor forrásfeszültsége: u = i / t = Î sin t / t = Î cos t = Û cos t Az ideális induktivitáson a feszültség 90 -al siet az áramhoz képest. Az a tekercs váltakozó áramú ellenállása azaz induktív reaktanciája. Az induktív reaktancia jele: = Û / Î = eff / eff [ V/A ] [ ] Kondenzátor a váltakozó áramú áramkörben Egy kondenzátoron, váltakozó feszültség hatására, váltakozó áram folyik. A kondenzátorra kapcsolt váltakozó feszültség töltésáramlást hoz létre, mely a feszültség változásával arányos. A töltés áramlás a feszültségcsúcs pillanatában nulla, mert a feszültség nem változik, és maximális a feszültség nulla átmeneténél, mert a feszültség változás nagy. A kondenzátor árama a feszültség változási sebességével arányos. Az áram iránya a feszültség változásának iránya alapján határozható meg: növekvő feszültség esetén pozitív, csökkenő feszültség esetén negatív. A váltakozó feszültségre kapcsolt kondenzátor árama: i = u / t = Û sin t / t = Û cos t = Î cos t Az ideális kapacitáson az áram 90 -al siet a feszültséghez képest. Az / a kondenzátor váltakozó áramú ellenállása, azaz kapacitív reaktanciája. A kapacitív reaktancia jele: = Û / Î = eff / eff [ V/A ] [ ] - és - elemek hálózatai Sorosan kapcsolt illetve elemeken az áram azonos. Az áramhoz viszonyítva, az ellenálláson eső feszültség azonos fázisú, az induktivitáson eső feszültség 90 -al siet, a kapacitáson eső feszültség 90 -al késik. A kétpólusokon eső feszültség a részfeszültségek vektoros eredőjével egyezik meg: = + = + A soros kétpólus látszólagos ellenállását -vel jelölve és a feszültségeket az árammal és az ellenállásokkal kifejezve: EEKTOTEHNKA 4.

- 7 - EEKTOTEHNKA 4. = = = = A részfeszültségeket behelyettesítve: ( ) = ( ) + ( ) ( ) = ( ) + ( ) Az árammal való osztás után a soros kétpólus látszólagos ellenállása: A soros kétpólus feszültsége és árama közötti fáziseltérést az ohmos és reaktív elemeken eső feszültségek aránya határozza meg. Párhuzamosan kapcsolt illetve elemeken a feszültség azonos. A feszültséghez viszonyítva, az ellenálláson folyó áram azonos fázisú, az induktivitáson folyó áram 90 -al késik, a kapacitáson folyó áram 90 -al siet. A kétpólusokon folyó áram a részáramok vektoros eredőjével egyezik meg. = + = + A párhuzamos kétpólus látszólagos ellenállását szintén -vel jelölve és az áramokat a feszültséggel és az ellenállásokkal kifejezve: A részáramokat behelyettesítve: A feszültséggel való osztás után a párhuzamos kétpólus látszólagos ellenállása: A párhuzamos kétpólus feszültsége és árama közötti fáziseltérést az ohmos és reaktív elemeken folyó áramok aránya határozza meg. tg tg tg tg

- 8 - EEKTOTEHNKA 4. A kétpólusok feszültsége és árama által meghatározott látszólagos vagy váltakozó áramú ellenállást impedanciának nevezzük. Az impedancia jele: = eff / eff = Û / Î [ V/A ] [ ] Az impedanciát abszolút értéke és fázisszöge határozza meg. A fázisszög pozitív ha az áram késik és negatív ha az áram siet feszültséghez viszonyítva. - - elemek hálózatai Sorosan kapcsolt elemeken az áram, a párhuzamosan kapcsolt elemeken a feszültség azonos. A soros kétpóluson eső feszültség a részfeszültségek, a párhuzamos kétpóluson folyó áram az ágáramok vektoros eredőjével egyezik meg. = + ( ) = + ( ) A soros kétpólus feszültségeire, a párhuzamos kétpólus áramaira az Ohm törvényt alkalmazva, valamint a kétpólusok látszólagos ellenállását -vel jelölve: A részfeszültségeket és a részáramokat behelyettesítve: Az árammal illetve a feszültséggel való osztás után a látszólagos ellenállások:

Az impedanciák abszolút értéke: - 9 - A kétpólusok feszültsége és árama közötti fázisszöget az ohmos és a reaktív elemek viszonya határozza meg: tg A sorosan kapcsolt hálózatban a reaktív elemeken eső feszültség a frekvencia függvényében ellentétesen változik. Alacsony frekvencián az értéke nagy, a kétpólus eredőben kapacitiv jellegű. Magas frekvencián az értéke nagy, a kétpólus eredőben induktív jellegű. = esetén a reaktív elemeken eső feszültségek eredője nulla, a kétpólus tisztán ohmos jellegű. Azt a frekvenciát ahol a soros hálózat tisztán ohmos jelleget mutat rezonancia frekvenciának, az állapotot feszültség rezonanciának, a kétpólust soros rezgőkörnek nevezzük. deális reaktív elemek és = 0 esetén a soros rezgőkör rezonancia frekvencián rövidzár. A párhuzamosan kapcsolt hálózatban a reaktív elemeken folyó áram a frekvencia függvényében ellentétesen változik. Alacsony frekvencián az értéke kicsi, a kétpólus eredőben induktív jellegű. Magas frekvencián az értéke kicsi, a kétpólus eredőben kapacitív jellegű. = esetén a reaktív elemeken folyó áramok eredője nulla, a kétpólus tisztán ohmos jellegű. Azt a frekvenciát ahol a párhuzamos hálózat tisztán ohmos jelleget mutat rezonancia frekvenciának, az állapotot áram rezonanciának, a kétpólust párhuzamos rezgőkörnek nevezzük. deális reaktív elemek és = esetén a párhuzamos rezgőkör rezonancia frekvencián szakadás. A rezonancia frekvencia számítása (Thomson képlet): tg f f f Váltakozó áramú teljesítmény Egy váltakozó áramú fogyasztón kialakuló látszólagos vagy fázisszögtől független teljesítmény, egyenesen arányos az árammal és a feszültséggel. Jele: S = = ² / = ² [ VA ] A teljesítmény pillanatértéke, a feszültség és az áram előjelétől, fázisszögétől függ. Azonos EEKTOTEHNKA 4.

- 0 - fázishelyzet esetén a teljesítmény pillanatértéke pozitív, ellentétes fázishelyzet esetén nega tív. Egy kétpóluson kialakuló váltakozó áramú teljesítmény a pozitív és negatív pillanatértékek átlagának a különbsége. Ohmos fogyasztó fázisszöge 0, minden pillanatérték és így az átlagérték is pozitív, a teljesítmény hasznos vagy wattos. Jele: P [ W ] eaktív fogyasztó fázisszöge 90, a pozitív és negatív pillanatértékek átlaga 0, a teljesítmény - mivel haszontalanul leng a fogyasztó és a generátor között- reaktív vagy meddő. Jele: Q [ VAr ] Egy impedancia feszültsége vagy árama -a kapcsolási módozattól függetlenül- wattos és reaktív összetevőre bontható. = cos = sin = cos = sin Egy impedancián a fázisszög függvényében kialakuló teljesítmények: S = [ VA ] látszólagos P = = = cos = S cos [ W ] wattos Q = = = sin = S sin [ VAr ] meddő. A teljesítmények közötti összefüggés:s = P + Q Fázisjavítás A váltakozó áramú fogyasztók többsége, a hatásos teljesítmény mellett jelentős induktív meddő teljesítményt is felvesznek. A meddő teljesítmény következtében a hálózatot a hatásos teljesítményhez szükséges áramnál nagyobb áram terheli. Ez az áram az energiaátviteli vezetéken feszültségesést és többletveszteséget okoz. A veszteségének csökkentése a fogyasztók meddő teljesítmény igényének részben vagy egészben a felhasználás helyén való EEKTOTEHNKA 4.

- - előállításával lehetséges, ami egyben a fázisjavítás célja is. Az induktív meddő áramot egy ellentétes irányú, tehát kapacitív meddő árammal, azaz egy megfelelő nagyságú párhuzamos kondenzátorral lehet csökkenteni. A kondenzátor értékének meghatározásához első lépésben a fogyasztó wattos és meddő áramának értékére van szükség, amelyek a vektorábra alapján: w = cos és m = sin Az adott és a szükséges ( ) teljesítménytényezők szögértékeinek tangense: cos tg és cos ' tg ' A wattos áram a fázisjavítástól függetlenül állandó, tehát: w m tg m' tg' Az m kompenzált meddő áram: A kapacitás árama a meddő és a kompenzált áram különbsége: A szükséges kapacitás: tg' m' m tg c = m - m ' c f *** EEKTOTEHNKA 4.