II. Elementy systemów energoelektronicznych

Podobne dokumenty
WSTĘP DO ELEKTRONIKI

29 PRĄD PRZEMIENNY. CZĘŚĆ 2

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład 1. 9 marca Krzysztof Korona

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Temat: Elementy elektroniczne stosowane w urządzeniach techniki komputerowej

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Elementy indukcyjne. Konstrukcja i właściwości

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Prąd przemienny - wprowadzenie

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2 Ćwiczenie nr 10. Dwójniki RLC, rezonans elektryczny

2.3. Bierne elementy regulacyjne rezystory, Rezystancja znamionowa Moc znamionowa, Napięcie graniczne Zależność rezystancji od napięcia

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Drgania w obwodzie LC. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

z ćwiczenia nr Temat ćwiczenia: BADANIE RÓWNOLEGŁEGO OBWODU RLC (SYMULACJA)

Wykład 14: Indukcja cz.2.

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA; PRAWO FARADAYA

Przerywacz napięcia stałego

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

Dynamika układów elektrycznych. dr hab. inż. Krzysztof Patan

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Motywacje stosowania impulsowych przetwornic transformatorowych wysokiej częstotliwości

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

1) Wyprowadź wzór pozwalający obliczyć rezystancję R AB i konduktancję G AB zastępczą układu. R 1 R 2 R 3 R 6 R 4

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Przyrządy pomiarowe w elektronice multimetr

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

ĆWICZENIE nr 5. Pomiary rezystancji, pojemności, indukcyjności, impedancji

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

5. POMIARY POJEMNOŚCI I INDUKCYJNOŚCI ZA POMOCĄ WOLTOMIERZY, AMPEROMIERZY I WATOMIERZY

Badanie transformatora

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego, zawierającego elementy R, L, C.

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

REZONANS SZEREGOWY I RÓWNOLEGŁY. I. Rezonans napięć

Teoria obwodów / Stanisław Osowski, Krzysztof Siwek, Michał Śmiałek. wyd. 2. Warszawa, Spis treści

w7 58 Prąd zmienny Generator Napięcie skuteczne Moc prądu Dodawanie prądów zmiennych Opór bierny

Temat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia.

Badanie transformatora

Formalizm liczb zespolonych

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

Siła elektromotoryczna

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład marca Krzysztof Korona

Przetwornica mostkowa (full-bridge)

Oczko (pętla) w obwodzie elektrycznym.

Wykład VII ELEMENTY IDEALNE: OPORNIK, CEWKA I KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU PRZEMIENNEGO

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

Dielektryki i Magnetyki

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTROTECHNIKI

E dec. Obwód zastępczy. Napięcie rozkładowe

OBWODY MAGNETYCZNE SPRZĘśONE

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

2. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

Systemy liniowe i stacjonarne

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

2.Rezonans w obwodach elektrycznych

Generatory drgań sinusoidalnych LC

Wykład 1 Technologie na urządzenia mobilne. Wojciech Świtała

Dr inż. Agnieszka Wardzińska 105 Polanka Konsultacje: Poniedziałek : Czwartek:

ĆWICZENIE 6 BADANIE OBWODÓW MAGNETYCZNYCH

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego zawierającego elementy R, L, C.

w5 58 Prąd d zmienny Generator Napięcie skuteczne Moc prądu Dodawanie prądów w zmiennych Opór r bierny Podstawy elektrotechniki

Podstawowe układy energoelektroniczne

Stabilizatory impulsowe

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Laboratorium Podstaw Elektroniki. Badanie przekształtnika obniżającego napięcie. Opracował: dr inż. Rafał Korupczyński

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Obwody sprzężone magnetycznie.

SYSTEMY ELEKTROMECHANICZNE kier. Elektrotechnika, studia 2 stopnia stacjonarne, sem. 1, 1, 2012/2013 SZKIC DO WYKŁADÓW Cz. 3

Prąd d zmienny. prąd zmienny -(ang.:alternating current, AC) prąd elektryczny, którego natężenie zmienia się w czasie.

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

Przetwornice napięcia. Stabilizator równoległy i szeregowy. Stabilizator impulsowy i liniowy = U I I. I o I Z. Mniejsze straty mocy.

Co było na ostatnim wykładzie?

Wyprowadzenie wzorów na impedancję w dwójniku RLC. ( ) Przez dwójnik przepływa przemienny prąd elektryczny sinusoidalnie zmienny opisany równaniem:

Obwody prądu zmiennego

Transkrypt:

II. Elementy systemów energoelektronicznych

II.1. Wstęp. Główne grupy elementów w układach impulsowego przetwarzania mocy: elementy bierne bezstratne (kondensatory, cewki, transformatory) elementy przełącznikowe (diody, tranzystory itp.).

II..1. Idealny element pojemnościowy II.. Kondensatory

Zależność definicyjna: q f u W przypadku liniowym: q u

Natężenie prądu: i dq dt df du du dt r u du dt W przypadku liniowym: r ( u ) const.

Napięcie w chwili t 0 : u ( t 0 ) q ( t 0 ) 1 t 0 i ( t) dt

Jeśli: u ( t) U cm sin t to: i ( t) U cm cos t

Opis liniowego kondensatora w dziedzinie s: I c ( s) s U ( s) c Admitancja: Y c j Dla 0 rozwarcie; Dla zwarcie.

Moc chwilowa doprowadzana do idealnego kondensatora: p ( t) i ( t) u ( t) u du dt

Energia dostarczona w przedziale (t 1,t ): Gdzie: 1 ) ( ) ( ) ( 1 1 1, t t t u t u dt t p W W W ) ( ) ( u t t W

Jeśli u (t) okresowe, to zmiana energii i moc średnia za pełny okres są równe zeru. Energia elektryczna zgromadzona w idealnym kondensatorze może być w pełni odzyskana.

K u (0) = U 0 W chwili t = 0 zamykamy klucz. Idealny kondensator jest elementem bezstratnym, inercyjnym.

Opornik przeciwnie, jest elementem stratnym, bezinercyjnym. Napięcie u na idealnym kondensatorze nie może ulec skokowej zmianie (bo prąd osiągnąłby wartość nieskończoną).

Funkcje kondensatora w systemach energoelektronicznych: gromadzenie energii i filtracja.

II... Kondensator rzeczywisty Idealny element pojemnościowy przybliżenie. epsze przybliżenie:

Model rzeczywistego kondensatora. idealny element pojemnościowy, G c, R s (ESR), s (ES) elementy pasożytnicze. (Możliwe są dalsze uściślenia.) G c możliwość przepływu prądu przy u = const. Dla sygnałów zmiennych (typowe f), G c pomijalne.

Wtedy: Z c R s j s 1 zęstotliwość rezonansowa: f R 1 s

Dla f > f R część urojona Z c dodatnia; element ma charakter indukcyjny; f R granica użytecznego zakresu pracy.

W typowym zakresie częstotliwości: G c f f R s, G c do pominięcia. Wtedy dobroć wynosi: Q 1 R s Odwrotność Q: tg.

Pojemności kondensatorów od pf do setek faradów (największe wartości superkondensatory) W ESPE : ułamki F do milifaradów; najczęściej kondensatory elektrolityczne (biegunowość dozwolony tylko jeden kierunek polaryzacji). Typowe R s pojedyncze m do setek m. R s : straty mocy, samonagrzewanie.

II.3. Elementy indukcyjne. II.3.1. Idealny element indukcyjny. Przepływ prądu i w pojedynczym zwoju strumień magnetyczny 0.

W cewce o n zwojach strumień skojarzony: zależny od i : n 0 W przypadku liniowym: f ( i ) i indukcyjność cewki.

Napięcie na cewce (SEM samoindukcji) d df di u r ( i ) dt di dt di dt W przypadku liniowym r = const =. Prąd w chwili t 0 : i ( t0) ( t0) 1 t 0 u ( t) dt

ewka jest elementem inercyjnym. Jeśli i ( t) I m sin t to: u I m cos t

W dziedzinie s: Impedancja: U l ( s) s I ( s) l Z l j

Zdolności filtracyjne: dla 0 zwarcie dla rozwarcie

Doprowadzenie mocy do cewki gromadzenie energii pola magnetycznego. Energia zgromadzona w cewce: W ( t) i ( t)

Jeśli i (t) okresowe, to zmiana energii i moc średnia za okres są równe zeru. Energia może zostać w pełni odzyskana idealna cewka jest bezstratna.

Prąd i w idealnej cewce nie może ulec skokowej zmianie. Podstawowe funkcje: gromadzenie energii i filtracja.

II.3.. Rzeczywista cewka indukcyjna Efekty pasożytnicze: rezystancja uzwojeń R s, pojemności międzyzwojowe - m.

Model:

Indukcyjność cewki, proporcjonalna do n zależy także od kształtu i gęstości zwojów oraz przenikalności magnetycznej materiału rdzenia.

II.3.3. Transformator dwuuzwojeniowy.

Podstawowe równania: di di u 1 M 1 1 dt dt di1 di u M dt dt

Ponadto: 1 n1 0 n 0; ; M n n k 1 0 Możliwe uściślenia.

Nieco inny opis: u j u Wj u Zj gdzie: u di M 1 W1 1 Z1 W dt u u

Ilorazy M/ j można powiązać z liczbami zwojów, tzn.: M n n 1 k p M n ; k p 1 1 n 1 1 Wielkość k bliska jedności (mniejsza) Wielkość p 1 jest czasem nazywana przekładnią transformatora.

Transformator wielouzwojeniowy: w podstawowych równaniach dodatkowe składniki napięć wywołane zmianami prądów w kolejnych uzwojeniach. Zróżnicowane wielkości M. u Zj i M i ji u Wi

Schematy zastępcze. A) Transformator dwuuzwojeniowy

B) Jedno z uzwojeń transformatora wielouzwojeniowego.

Używane w literaturze pojęcie transformatora idealnego : u u 1 n n 1 (1) i i 1 n n 1 () R. (1) słuszne dla wartości chwilowych, gdy k = 1.

R. () na ogół niesłuszne dla wartości chwilowych. Między i (t) oraz i 1 (t) przesunięcie fazowe. R. () obowiązuje np. dla wartości rms przebiegów harmonicznych.