obwody elektryczne - podstawowe prawa

of 25/25
Obwody elektryczne - podstawowe prawa Układy sterowania i regulacji

Post on 30-Dec-2015

93 views

Category:

Documents

7 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Obwody elektryczne - podstawowe prawa. Układy sterowania i regulacji. Struktura obwodu elektrycznego. 1. Obwód elektryczny i jego schemat. Obwodem elektrycznym nazywamy zespół połączonych ze sobą elementów, umożliwiający zamknięty obieg prądu. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

  • Obwody elektryczne - podstawowe prawaUkady sterowania i regulacji

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Obwd elektryczny i jego schematObwodem elektrycznym nazywamy zesp poczonych ze sob elementw, umoliwiajcy zamknity obieg prdu.Schemat elektryczny jest graficznym odzwierciedleniem obwodu elektrycznego wskazujcym sposb poczenia elementw obwodu w postaci umownych symboli graficznych.W schemacie elektrycznym wyrniamy:elementy cz z nich przedstawiono wczeniej,wzy,gazie,oczka.

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Wzy, gazie i oczkaWzem obwodu nazywamy punkt, w ktrym schodz si co najmniej trzy prdy.Gazi obwodu nazywamy taki odcinek czcy dwa wzy, w ktrym prd ma tak sam warto.Oczkiem obwodu nazywamy poczenie gazi tworzce kontur zamknity majcy t wasno, e po usuniciu ktregokolwiek elementu kontur przestaje by zamknity.6 gazi4 wzy3 oczkaStruktura obwodu

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Obwody nierozgazione i rozgazioneObwd jest nierozgaziony, jeeli nie ma adnych wzw, ma tylko jedno oczko i jedn ga.Obwd o wicej ni jednej gazi jest rozgaziony.Obwd nierozgazionyObwd rozgazionyStruktura obwodu

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Prawa obwodw elektrycznychObwodami elektrycznymi prdu staego rzdz trzy podstawowe prawa:prawo Ohma sformuowane w 1826 roku,pierwsze prawo Kirchhoffa (prdowe),drugie prawo Kirchhoffa (napiciowe) obydwa prawa sformuowane w 1847 roku.Prawa te jednoznacznie okrelaj zalenoci midzy napiciami i prdami w dowolnym obwodzie liniowym prdu staego.W przypadku innych obwodw prawa te pozostaj w mocy, lecz musz by sformuowane dodatkowe prawa i zalenoci.

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Prawo OhmaNatenie prdu pyncego przez przewodnik w staej temperaturze jest wprost proporcjonalne do napicia wystpujcego na przewodniku i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji tego przewodnika.

    Prawo to ustala zwizek midzy trzema wielkociami U, I, R i suy do obliczenia jednej z nich, gdy dwie pozostae s znane.Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Przykad prawo OhmaJakie napicie panuje na zaciskach rezystora o rezystancji R = 5 , jeeli pynie przez niego prd I = 3 A?Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    I prawo Kirchhoffa (prdowe)Suma algebraiczna prdw w gaziach schodzcych si w wle jest rwna zeru

    AlternatywnieSuma prdw wpywajcych do wza jest rwna sumie prdw z niego wypywajcych

    Prawo to wynika z prawa zachowania adunku i cigoci prdu (adunek przepywa, ale nie spitrza si).Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Przykad I prawo KirchhoffaObliczy prd I4, jeeli I1 = 2 A, I2 = 3 A, I1 = 1 A.

    Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    II prawo Kirchhoffa (napiciowe)Suma algebraiczna wszystkich napi w oczku jest rwna zeru

    Przy sumowaniu napi przyjmujemy pewien kierunek obiegu oczka i napicia zastrzakowane zgodnie z tym kierunkiem bierzemy ze znakiem plus, a napicia zastrzakowane przeciwnie bierzemy ze znakiem minus.Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    II prawo Kirchhoffa c.d.Zapisujc rwnanie wg drugiego prawa Kirchhoffa, korzystamy czsto od razu z prawa Ohma, aby wyrazi napicie na rezystorze przez iloczyn jego rezystancji i prdu.Podstawowe prawa

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Obwd nierozgazionyObwd nierozgaziony zawiera tylko jedn ga, jedno oczko i adnych wzw.Analiza obwodw nierozgazionych jest szczeglnie atwa, gdy do wyznaczenia mamy tylko jeden prd.

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Analiza obwodu nierozgazionegoStrzakujemy dowolnie prd, ktry jest jednakowy we wszystkich elementach.Przeciwnie do prdu strzakujemy napicia na rezystorach.Ukadamy rwnanie wg napiciowego prawa Kirchhoffa.Napicia na rezystorach wyraamy za pomoc prawa Ohma.Z otrzymanego rwnania wyznaczamy prd.W razie potrzeby obliczamy napicia i inne wielkoci.Obwody nierozgazione

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Rezystancja zastpczaRezystory w obwodzie elektrycznym mog by poczone na rne sposoby.W kadym przypadku istnieje moliwo wyznaczenia tzw. rezystancji zastpczej.Rezystancja zastpcza grupy rezystorw to rezystancja, ktra wczona w obwd w miejsce rozpatrywanej grupy nie zmienia rozpywu prdw i rozkadu napi w pozostaej czci obwodu.Rozrniamy dwa typowe przypadki:Poczenie szeregowe,Poczenie rwnolege.

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Poczenie szeregowePoczeniem szeregowym rezystorw nazywamy takie ich poczenie, w ktrym przez wszystkie rezystory pynie jeden i ten sam prd.Naszym celem jest wyznaczenie rezystancji zastpczej, tj. zastpienie grupy n szeregowo poczonych rezystorw R1, R2, , Rn za pomoc jednego tylko rezystora R.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Rezystancja zastpcza p. szeregowegoZ prawa koa napi

    Z prawa Ohma dla i-tego rezystora mamy Ui = RiI; uwzgldniwszy to w poprzednim wzorze

    Rezystancja z definicji wynosi U/I, czyli

    Rezystancja zastpcza szeregowego poczenia rezystorw rwna si sumie ich rezystancji.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Poczenie rwnolegePoczeniem rwnolegym rezystorw nazywamy takie ich poczenie, w ktrym na zaciskach wszystkich rezystorw wystpuje jedno i to samo napicie.Do zaznaczenia, e rezystory R1, R2, , Rn poczone s rwnolegle stosujemy czasem zapis

    Naszym celem jest wyznaczenie rezystancji zastpczej, tj. zastpienie grupy n rwnolegle poczonych rezystorw R1, R2, , Rn za pomoc jednego tylko rezystora R.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Rezystancja zastpcza p. rwnolegegoZ pierwszego prawa Kirchhoffa

    Z prawa Ohma dla i-tego rezystora mamy Ii = U/Ri, std ostatni wzr przyjmuje posta

    Rezystancja z definicji wynosi U/I, czyli

    Odwrotno rezystancji zastpczej rwnolegego poczenia rezystorw rwna si sumie odwrotnoci ich rezystancji.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Poczenie rwnolege dwch rezystorwW przypadku dwch rezystorw poczonych rwnolegle

    Po przeksztaceniu

    Puapka: wzorujc si na ostatniej zalenoci, cz studentw zapisze dla trzech rezystorw NIEPOPRAWNIEPoczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Szeregowo kontra rwnolegle Szeregowo RwnolegleRezystancja zastpcza

    jest wiksza od kadej jest mniejsza od kadej z wartoci R1, R2, , Rnz wartoci R1, R2, , RnKonduktancja zastpcza

    Rezystancja w przypadku n jednakowych rezystorw R1Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Poczenia mieszaneUkad zoony z rezystorw poczonych szeregowo lub rwnolegle nazywamy ukadem o poczeniu mieszanym.Rezystancj zastpcz takiego ukadu wyznaczamy stosujc na przemian wzory dla poczenia szeregowego i rwnolegego.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Redukcja ukadu pocze12345Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    PrzykadWyznaczy rezystancj zastpcz wzgldem zaciskw AB oraz AC. Wartoci rezystancji w omach.Poczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Rezystancja RABPoczenia rezystorw

    Pawe Jaboski, Podstawy elektrotechniki i elektroniki*

    Rezystancja RACPoczenia rezystorw