of 56 /56
SVEUČILIŠTE U RIJECI TEHNIČKI FAKULTET ZAVOD ZA ELEKTROTEHNIKU OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II LABORATORIJSKE VJEŽBE Ime i prezime: Rijeka, 2005.

LABORATORIJSKE VJEŽBE - · PDF filesveuČiliŠte u rijeci tehniČki fakultet zavod za elektrotehniku osnove elektrotehnike ii laboratorijske vjeŽbe ime i prezime: rijeka, 2005

Embed Size (px)

Text of LABORATORIJSKE VJEŽBE - · PDF filesveuČiliŠte u rijeci tehniČki fakultet zavod za...

  • SVEUILITE U RIJECI TEHNIKI FAKULTET

    ZAVOD ZA ELEKTROTEHNIKU

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II

    LABORATORIJSKE VJEBE

    Ime i prezime:

    Rijeka, 2005.

  • SADRAJ 1. PRIJELAZNE POJAVE .................................................................................................................. 1

    POKUS 1 RC SPOJ NAPONSKO STRUJNE PRILIKE ZA VRIJEME PRIJELAZNE POJAVE......................................6 POKUS 2 RL SPOJ NAPONSKO STRUJNE PRILIKE ZA VRIJEME PRIJELAZNE POJAVE ......................................8

    2. IZMJENINI STRUJNI KRUG: OSNOVNI POJMOVI. ................................................................ 11

    POKUS 1 STRUJA I NAPON NA OTPORU, KONDENZATORU I ZAVOJNICI ........................................................15 POKUS 2 FREKVENCIJSKE KARAKTERISTIKE OTPORA, KONDENZATORA I ZAVOJNICE .................................16

    3. IZMJENINI STRUJNI KRUG: VEKTORSKI I TOPOGRAFSKI DIJAGRAM ............................ 19

    POKUS 1 VEKTORSKI DIJAGRAM ................................................................................................................22 POKUS 2 TOPOGRAFSKI DIJAGRAM ............................................................................................................23

    4. IZMJENINI STRUJNI KRUG: MJERENJE SNAGE.................................................................. 26

    POKUS 1 MJERENJE SNAGE ........................................................................................................................28 POKUS 2 PRILAGOENJE NA MAKSIMALNU SNAGU ....................................................................................28

    5. IZMJENINI STRUJNI KRUG: SERIJSKI I PARALELNI RLC KRUG....................................... 31

    POKUS 1 SERIJSKI RLC KRUG ....................................................................................................................34 POKUS 2 PARALELNI RLC KRUG ................................................................................................................36

    6. IZMJENINI STRUJNI KRUG: REKAPITULACIJA.................................................................... 38

    POKUS 1 IZMJENINI STRUJNI KRUG...........................................................................................................40

    7. METODE RJEAVANJA MREA................................................................................................ 42

    POKUS 1 METODA KONTURNIH STRUJA......................................................................................................45 POKUS 2 THEVENINOV TEOREM .................................................................................................................46

    8. TROFAZNI SUSTAV .................................................................................................................... 48

    POKUS 1 TROILO SPOJENO U ZVIJEZDU .....................................................................................................52 POKUS 2 TROILO SPOJENO U TROKUT .......................................................................................................53

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 1

    1. Prijelazne pojave

    1.1. Uvod U dosadanjim razmatranjima prilika u istosmjernim strujnim krugovima pokazalo se da u krugu teku struje konstantnog iznosa u vremenu. Meutim, ukoliko se u istosmjernim strujnim krugovima nalaze i elementi kao to su zavojnica i kondenzator, tada za te elemente vrijedi sljedee:

    1) kondenzator a) predstavlja beskonani otpor b) kroz granu u kojoj se nalazi ne tee struja c) nabijen je na napon koji ovisi o samoj mrei i njenim elementima

    2) zavojnica

    a) predstavlja kratki spoj b) na njenim stezaljkama napon je jednak nuli c) kroz nju prolazi struja konstantmog iznosa koja ovisi o samoj mrei i njenim

    elementima U sluaju prikljuenja ili iskljuenja (zavojnice ili kondenzatora) u istosmjerni strujni krug, treba proi odreeno vrijeme dok se ne uspostavi uravnoteeno (stacionarno) stanje za koje vrijede razmatranja opisana prije. Za to vrijeme naponsko strujne prilike u krugu opisane su prijelaznim pojavama. Pri tome se mora uzeti u obzir da na kondenzatoru ne moe doi do skokovite promjene napona, a na zavojnici do skokovite promjene struje zbog prirode samih elemenata. Analiza strujnih i naponskih prilika; RC spoj

    U

    R

    C uC

    uR

    + -

    - +

    -+

    -+

    inab

    iizb

    12

    polariteti naponapri nabijanju

    polariteti naponapri izbijanju

    Sklopka u poloaju 1 (nabijanje kondenzatora): Prebacivanjem sklopke u poloaj 1 poinje proces nabijanja kondenzatora. Za ovaj krug moe se zapisati II Kirchhoffov zakon na sljedei nain:

    RCRU +=+=dt

    duuiu CCC

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 2

    Rjeenjem diferencijalne jednadbe dobiva se izraz za napon uC i uR, odnosno struju u krugu:

    t

    tt

    C

    eti

    etuetu

    =

    ==

    RU)(

    U)( );1(U)( R

    gdje je = R C [s] vremenska konstanta kruga. Sklopka u poloaju 2 (izbijanje kondenzatora): Prebacivanjem sklopke iz poloaja 1 u poloaj 2 zapoinje proces izbijanja kondenzatora. II Kirchhoffov zakon glasi:

    RC +=dt

    duu CC0

    Kao rjeenja dobiju se struja u krugu, napon na otporu i kondenzatoru. Struja izbijanja ima suprotan smjer od struje nabijanja, naponi na otporniku i kondenzatoru su jednaki (ali suprotnog predznaka).

    t

    eti

    =RU)(

    tt

    C etuetu

    == 0R0 U)( ;U)( gdje je U0 napon na koji je bio nabijen kondenzator neposredno prije poetka izbijanja. Analiza strujnih i naponskih prilika; RL spoj

    U

    R

    L uL

    uR

    + -

    - +

    -

    +

    +

    -

    i1

    i2

    1

    2

    polariteti naponapri ukljuenju

    polariteti naponapri iskljuenju

    Sklopka u poloaju 1 (prikljuak zavojnice na izvor): Prebacivanjem sklopke u poloaj 1 zavojnica se prikljuuje na izvor. II Kirchhoffov zakon glasi:

    RLRU +=+= idtdiiuL

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 3

    Rjeenjem diferencijalne jednadbe dobivaju se izrazi za napone na otporu i zavojnici, odnosno struju u krugu:

    )1()(

    )1()(;)(

    t

    tt

    L

    eti

    etuetu

    =

    ==

    RU

    U U R

    gdje je = L/R [s] vremenska konstanta kruga. Sklopka u poloaju 2 (prekid struje kroz zavojnicu): Prebacivanjem sklopke iz poloaja 1 u poloaj 2 kratko se spaja zavojnica. II Kirchhoffov zakon glasi:

    RL += idtdi0

    Kao rjeenja dobiju se struja u krugu, napon na otporu i zavojnici.

    t

    eti

    = 0)( I

    t

    L

    t

    R etuetu

    == RI RI 00 )(;)( gdje je I0 struja koja tee kroz zavojnicu neposredno prije prekida strujnog kruga. Vidimo da se struje i naponi pri nabijanju i izbijanju mijenjaju po eksponencijalnim funkcijama, a brzina nabijanja/izbijanja je odreena konstantom . Funkcije, praktiki, poprimaju konane vrijednosti nakon isteka vremena od 5 te kaemo da u tom vremenskom intervalu zavrava prijelazna pojava (i kod kondenzatora i kod zavojnica).

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 4

    1.2. Priprema 1. Serijski krug prema slici (RC spoj), R = 1 [k], C = 20 [nF] prikljuuje se u trenutku t=0

    na istosmjerni izvor napajanja 6 [V] (prebacivanje sklopke iz neutralnog poloaja u poloaj 1) te ostaje u tom poloaju. Potrebno je:

    1. odrediti vremensku konstantu = [s] 2. odrediti analitike izraze za uC (t) = uR (t) = i (t) = 3. grafiki prikazati dobivene funkcije

    uC , uR [V] i [mA]

    6 6

    5 5

    4 4

    3 3

    2 2

    1 1

    0 2 3 4 5 6 0 2 3 4 5 6

    4. grafiki prikazati uC(t) za R = 1 [k] i za R = 2 [k] (C = 20 [nF]) uC [V]

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 t, [s ]

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 5

    2. Serijski krug prema slici (RL spoj), R = 1 [k], L = 20 [mH] prikljuuje se u trenutku t=0 na istosmjerni izvor napajanja 6 [V] (prebacivanje sklopke iz neutralnog poloaja u poloaj 1), a nakon vremena 5 odspaja se (prebacivanje sklopke iz poloaja 1 u poloaj 2) i ostaje u tom poloaju. Potrebno je:

    1. odrediti vremenske konstante: poloaj 1 1 = [s] poloaj 2 2 = [s] 2. odrediti analitike izraze za: poloaj 1 uL (t) = uR (t) = poloaj 2 uL (t) = uR (t) = 3. grafiki prikazati dobivene funkcije

    uL , uR [V]

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    -1

    20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 t[s]

    -2

    -3

    -4

    -5

    -6

  • TFSR PRIJELAZNE POJAVE

    OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II 6

    1.3. Vjeba Sklopka prikazana u pripremnom zadatku realizirana je kao elektroniki izvor pravokutnog napona. Izlazni napon takvog izvora ima oblik:

    tT/2T/2

    1 2poloajsklopke

    U/2

    -U/2

    Valni oblik napona periodiki se ponavlja s frekvencijom f = 1/T, te ako elimo da proces nabijanja i izbijanja zavri moramo T podesiti tako da vrijedi T/2 5. Napajanje: generator pravokutnog napona (funkcijski generator, Ri = 50[]) Mjerni pribor: katodni osciloskop Elementi kruga: kondenzatorska dekada, induktivna dekada, otporn