Recenze

AC. Obrázek sinusových proměnných.

Střídavý proud dlouho nenašel praktické využití. Bylo to způsobeno tím, že první generátory elektrické energie vyráběly stejnosměrný proud, který plně vyhovoval technologickým procesům elektrochemie, a stejnosměrné motory mají dobré regulační vlastnosti. Jak se však výroba rozvíjela, stejnosměrný proud byl stále méně vhodný pro zvyšující se požadavky na hospodárné napájení. Střídavý proud umožňoval efektivně dělit elektrickou energii a měnit napětí pomocí transformátorů. Bylo možné vyrábět elektřinu ve velkých elektrárnách s její následnou hospodárnou distribucí spotřebitelům a zvětšil se poloměr napájení.

V současné době probíhá centrální výroba a rozvod elektrické energie převážně na střídavý proud. Obvody s měnícími se – střídavými – proudy mají oproti obvodům stejnosměrným řadu vlastností. Střídavé proudy a napětí způsobují střídavé elektrické a magnetické pole. V důsledku změn těchto polí v obvodech vznikají jevy samoindukce a vzájemné indukce, které mají nejvýraznější dopad na procesy probíhající v obvodech a komplikují jejich analýzu.

Střídavý proud (napětí, emf atd.) je proud (napětí, emf atd.), který se v čase mění. Proudy, jejichž hodnoty se opakují ve stejných časových intervalech ve stejné posloupnosti, se nazývají periodické a nejkratší doba, po kterou jsou tato opakování pozorována, se nazývá perioda T. Pro periodický proud máme

Převrácená hodnota periody je frekvence měřená v hertzech (Hz):

Rozsah frekvencí používaných v technologii: od ultranízkých frekvencí (0.01–10 Hz – v automatických řídicích systémech, v analogové počítačové technice) – po ultra vysoké frekvence (3000 × 300000 MHz – milimetrové vlny: radar, radioastronomie). V Ruské federaci je průmyslová frekvence f = 50Hz.

Okamžitá hodnota proměnné je funkcí času. Obvykle se označuje malým písmenem:

i je okamžitá hodnota proudu;

u je okamžitá hodnota napětí;

e je okamžitá hodnota emf;

p – hodnota okamžitého výkonu.

Největší okamžitá hodnota proměnné za období se nazývá amplituda (obvykle se označuje velkým písmenem s dolním indexem m).

RMS hodnota střídavého proudu

Hodnota periodického proudu, rovna hodnotě stejnosměrného proudu, který během jedné periody vyvolá stejný tepelný nebo elektrodynamický efekt jako periodický proud, se nazývá efektivní hodnota periodického proudu:

Efektivní hodnoty EMF a napětí jsou určeny podobně.

Sinusově proměnný proud

Ze všech možných forem periodických proudů je nejrozšířenější sinusový proud. Sinusový proud má oproti jiným typům proudu tu výhodu, že umožňuje obecně nejekonomičtější výrobu, přenos, distribuci a využití elektrické energie. Pouze při použití sinusového proudu je možné zachovat tvary křivek napětí a proudu nezměněné ve všech úsecích složitého lineárního obvodu. Teorie sinusového proudu je klíčem k pochopení teorie jiných obvodů.

Obrázek sinusového EMF, napětí
a proudy v rovině kartézských souřadnic

Sinusové proudy a napětí mohou být znázorněny graficky, zapsány pomocí rovnic s goniometrickými funkcemi, reprezentovanými jako vektory v kartézské rovině nebo komplexní čísla.

Na Obr. 1, 2, grafy dvou sinusových emfs e1 a e2 odpovídají rovnicím:

Hodnoty argumentů sinusových funkcí a se nazývají fáze sinusoidy a hodnota fáze v počátečním časovém okamžiku ( t = 0): a – počáteční fáze ( ).

Přečtěte si více

Jak zastavit pračku během praní a vypnout ji

Veličina charakterizující rychlost změny fázového úhlu se nazývá úhlová frekvence. Protože se fázový úhel sinusoidy během jedné periody T změní o rad, úhlová frekvence je , kde f je frekvence.

Při uvažování dvou sinusových veličin stejné frekvence dohromady se rozdíl jejich fázových úhlů, rovný rozdílu v počátečních fázích, nazývá úhel fázového posunu.

Pro sinusový EMF úhel fázového posunu e1 a e2:

Vektorový obrázek je sinusový
měnící se množství

Na kartézské rovině se od počátku souřadnic kreslí vektory, které se svou velikostí rovnají hodnotám amplitudy sinusových veličin, a tyto vektory se otáčejí proti směru hodinových ručiček (v TOE je tento směr považován za kladný) s úhlovou frekvencí. rovná se w. Fázový úhel během rotace se měří od kladné poloosy úsečky. Průměty rotujících vektorů na souřadnicovou osu se rovnají okamžitým hodnotám emf e1 a e2 (obr. 3). Soubor vektorů znázorňujících sinusově se měnící emfs, napětí a proudy se nazývá vektorové diagramy. Při konstrukci vektorových diagramů je vhodné lokalizovat vektory pro počáteční časový okamžik (t = 0), který vyplývá z rovnosti úhlových frekvencí sinusových veličin a je ekvivalentní skutečnosti, že samotný kartézský souřadnicový systém se otáčí proti směru hodinových ručiček. rychlostí w. V tomto souřadnicovém systému jsou tedy vektory stacionární (obr. 4). Vektorové diagramy jsou široce používány při analýze sinusových proudových obvodů. Jejich použití činí výpočty obvodů jasnějšími a jednoduššími. Toto zjednodušení spočívá v tom, že sčítání a odečítání okamžitých hodnot veličin lze nahradit sčítáním a odečítáním odpovídajících vektorů.

Nechť je například v bodě větvení obvodu (obr. 5) celkový proud roven součtu proudů a dvou větví:

Každý z těchto proudů je sinusový a může být reprezentován rovnicí

Výsledný proud bude také sinusový:

Určení amplitudy a počáteční fáze tohoto proudu pomocí vhodných trigonometrických transformací se ukazuje jako značně těžkopádné a nepříliš vizuální, zvláště při sečtení velkého množství sinusových veličin. To je mnohem jednodušší udělat pomocí vektorového diagramu. Na Obr. Obrázek 6 ukazuje počáteční polohy vektorů proudu, jejichž průměty na ose pořadnice dávají okamžité hodnoty proudu pro t=0. Když se tyto vektory otáčejí stejnou úhlovou rychlostí w, jejich vzájemná poloha se nemění a úhel fázového posunu mezi nimi zůstává stejný.

Protože algebraický součet průmětů vektorů na osu pořadnice je roven okamžité hodnotě celkového proudu, je vektor celkového proudu roven geometrickému součtu vektorů proudu:

Vykreslení vektorového diagramu v měřítku umožňuje určit hodnoty a z diagramu, po kterém lze zapsat řešení pro okamžitou hodnotu formálně s přihlédnutím k úhlové frekvenci: .

Znázornění sinusového EMF, napětí
a proudy komplexními čísly

Geometrické operace s vektory lze nahradit algebraickými operacemi s komplexními čísly, což výrazně zvyšuje přesnost získaných výsledků.

Každý vektor v komplexní rovině odpovídá určitému komplexnímu číslu, které lze zapsat takto:

Například EMF znázorněné na Obr. 7 rotujícím vektorem, odpovídá komplexnímu číslu

Přečtěte si více

Kódování jednotky ABS na Audi A4 B6 - Audizone

Fázový úhel je určen průměty vektoru na osy „+1“ a „+j“ souřadnicového systému, jako

V souladu s trigonometrickou formou zápisu určuje imaginární složka komplexního čísla okamžitou hodnotu sinusově proměnlivého EMP:

Je vhodné reprezentovat komplexní číslo jako součin dvou komplexních čísel:

Parametr odpovídající poloze vektoru pro t = 0 (nebo na komplexní rovině rotující rychlostí w) se nazývá komplexní amplituda: a parametrem je komplex okamžité hodnoty.

Parametr je operátor pro otočení vektoru o úhel wt vzhledem k počáteční poloze vektoru.

Obecně řečeno, vynásobení vektoru operátorem rotace je jeho otočení vzhledem k jeho původní poloze o úhel ±a.

V důsledku toho je okamžitá hodnota sinusové veličiny rovna imaginární části „j“ bez znaménka součinu amplitudového komplexu a rotačního operátoru:

Přechod z jedné formy zápisu sinusové veličiny na jinou se provádí pomocí Eulerova vzorce:

Pokud je například komplexní amplituda napětí uvedena jako komplexní číslo v algebraickém tvaru:

– pak to napsat v exponenciálním tvaru je potřeba najít počáteční fázi, tzn. úhel, který svírá vektor s kladnou poloosou +1:

Potom okamžitá hodnota napětí:

Při psaní výrazu se pro jednoznačnost předpokládalo, že , tzn. že obrazový vektor je v prvním nebo čtvrtém kvadrantu. Pokud , pak v (druhý kvadrant)

a v (třetí kvadrant)

Pokud je okamžitá hodnota proudu uvedena ve tvaru , pak se komplexní amplituda zapíše nejprve v exponenciální formě a poté (pokud je to nutné) pomocí Eulerova vzorce přejde do algebraického tvaru:

Je třeba poznamenat, že při sčítání a odečítání komplexů byste měli používat algebraickou formu jejich psaní a při násobení a dělení je vhodná exponenciální forma.

Použití komplexních čísel nám tedy umožňuje přejít od geometrických operací s vektory k algebraickým operacím s komplexy. Takže při určování komplexní amplitudy výsledného proudu z Obr. 5 dostaneme:

Efektivní hodnota sinusového EMF, napětí a proudů

V souladu s výrazem (3) pro efektivní hodnotu sinusového proudu zapíšeme:

Podobný výsledek lze získat pro sinusové emf a napětí. Efektivní hodnoty sinusového proudu, EMF a napětí jsou tedy nižší než jejich hodnoty amplitudy o faktor:

Protože, jak bude ukázáno níže, energetické výpočty obvodů střídavého proudu se obvykle provádějí pomocí efektivních hodnot veličin, analogicky s předchozím zavádíme koncept efektivního komplexu hodnot.

1. Základy teorie obvodů: Učebnice. pro vysoké školy /G.V. Zeweke, P.A. Ionkin, A.V. Netušil, S.V. Strakh. – 5. vyd., revidováno. –M.: Energoatomizdat, 1989. -528 s.

2. Bessonov L.A. Teoretické základy elektrotechniky: Elektrické obvody. Učebnice pro studenty elektrotechnických, energetických a přístrojových specializací vysokých škol. –7. vyd., revidováno. a doplňkové –M.: Vyšší. škola, 1978. –528 s.

Testové otázky a úkoly

1. Jaký je praktický význam zobrazení sinusových veličin pomocí vektorů?

2. Jaký je praktický význam znázornění sinusových veličin pomocí komplexních čísel?

3. Jaké jsou výhody reprezentace sinusových veličin pomocí komplexů oproti jejich vektorové reprezentaci?

4. Pro dané sinusové funkce emf a proudu zapište odpovídající komplexy amplitud a efektivních hodnot a také komplexy okamžitých hodnot.

Přečtěte si více

Co se dá vyrobit z husích a krůtích vajec, míchaných nebo naměkko?

5. Na Obr. 5, a. Definujte .

Před připojením zařízení k jednotce (LED pásky, moduly, clustery atd.) se ujistěte, že napájecí napětí odpovídá jmenovitému vstupnímu napětí napájecího zdroje. Vodiče z napájecí sítě na vstupu se připojují ke značkám: L- fáze (plus), N –neutrální (nula); KOM— uzemnění. Abyste se vyhnuli riziku úrazu elektrickým proudem nebo jiným nepříjemným situacím, zkontrolujte, zda je zemnicí vodič bezpečně připojen k odpovídajícímu kontaktu zdroje napájení. Vodiče ze zařízení jsou na výstupu připojeny ke značkám: +V (plus); -V(mínus); V. příd.regulátor výstupního napětí.

Co je to korektor účiníku?

U napájecích zdrojů s účiníkem 0,5~0,7, pokud je v třífázovém čtyřvodičovém systému (fáze 1, fáze 2, fáze 3, nulový vodič) použito více napájecích zdrojů, není proud v nulovém vodiči kompenzován. Proto by při použití za takových podmínek měl být průřez nulového vodiče dvakrát až třikrát větší než průřez napájecího vedení.

V napájecích zdrojích s funkcí PFC (korekce účiníku) proud v neutrálním vodiči je kompenzován, takže není nutné používat vodič s větším průřezem. Korektor účiníku zlepšuje poměr zdánlivého výkonu k činnému výkonu. Pro zdroje energie bez PFC účiník je pouze 0,4~0,6; v případě použití PFC Tato hodnota dosahuje hodnot nad 0,96.

Zdánlivý výkon je vstupní napětí x vstupní proud (VA).
Činný výkon je vstupní napětí x vstupní proud x účiník (W).

Příčiny rušení a šumu

Pulzní napájecí zdroje vytvářejí v síti pulzace a šum. Obvykle jsou způsobeny kolísáním amplitudy. Kolísání amplitudy je rozdíl mezi špičkovými hodnotami proudu (maximální možnou a minimální možnou), který může být záporný. Lze rozlišit tři typy pulzací a šumu:

1) nízkofrekvenční pulzace střídavého proudu; 2) vysokofrekvenční pulzace v důsledku použití PWM; 3) aperiodický náhodný šum, který nesouvisí s frekvencí zdroje střídavého proudu.

Nejlepší metodou pro testování zvlnění a šumu napájecího zdroje je osciloskop.

Spontánní vypnutí napájení

Většina napájecích zdrojů má ochranu proti přetížení. V takovém případě se jednotka může sama vypnout a po určité době ji lze znovu zapnout. Pokud k tomu dojde, je nutné vyměnit jednotku za výkonnější, protože vypnutí signalizuje přetížení. Pro kritické aplikace se doporučuje používat zdroje s 30% výkonovou rezervou. To znamená, že pokud připojené zařízení spotřebovává 90 W, je třeba nainstalovat 120W zdroj. Existují jednotky s funkcí paralelního zapojení, kdy je napětí dodávané do zátěže vyvážené. V tomto případě, když je nutné nainstalovat další zařízení, můžete jednoduše přidat zdroj napájení, aniž byste museli měnit již instalovaný zdroj za výkonnější. Pouze pokud má instalovaný zdroj funkci paralelního provozu.

Jak odvést teplo ze zdroje napájení?

Kovový plášť napájecího zdroje slouží jako chladič pro jeho součásti, proto je nutné dodržovat vzdálenost mezi pouzdrem zdroje a zařízením, které napájí. Dodržení této podmínky prodlouží životnost zdroje.

Některé zdroje s výkonem nad 400 W mají kromě konvekce, přirozeného chlazení, i nucené chlazení. Jsou vybaveny ventilátorem se sníženou hladinou hluku.

Přečtěte si více

Karbid vápníku koupit velkoobchodně za nízkou cenu | RSSH

V žádném případě byste neměli sami rozebírat napájecí zdroj, protože by to ztížilo určení příčiny jeho poruchy.