stranica: viii-1 istosmjerni krugovi -...

52
11/26/2016 1 Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi Ekvivalenti električni otpor. Ohmov zakon. I Kirchhoffov zakon. II Kirchhoffov zakon. Pad napona. Jednostavne mreže. Realni naponski izvor. Potencijal u istosmjernoj mreži. Početna stranica Stranica: VIII-2 1. zadatak Odredite ukupni otpor između tačaka a i b:

Upload: others

Post on 18-Oct-2019

8 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

1

Stranica: VIII-1

Istosmjerni krugovi Ekvivalenti električni otpor. Ohmov zakon. I Kirchhoffov zakon. II Kirchhoffov zakon. Pad napona. Jednostavne mreže. Realni naponski izvor. Potencijal u istosmjernoj mreži.

Početna stranica

Stranica: VIII-2

1. zadatakOdredite ukupni otpor između tačaka a i b:

Page 2: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

2

Početna stranica

Stranica: VIII-3

Ekvivalentan otpor serijskog spoja otpora:

Ekvivalentan otpor paralelnog spoja otpora:

Uvodni pojmovi

Opštislučaj

Opštislučaj

Početna stranica

Stranica: VIII-4

Zadana mreža može se prikazati na sljedeći način:

Ukupni otpor Rab jednak je:

Rješenje zadatka

Page 3: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

3

Početna stranica

Stranica: VIII-5

2. zadatak

R1 = 10 [Ω] R2 = 4 [Ω] R3 = 8 [Ω] E = 12 [V]

Za zadani strujni krug potrebno je odrediti sve struje koje teku u krugute ukupan otpor kojim je opterećen izvor napajanja. Zadano je:

Početna stranica

Stranica: VIII-6

Ohmov zakon:

I Kirchhoffov zakon:

Uvodni pojmoviI

+ -U

II Kirchhoffov zakon:I1 - I2 - I3 =

0

E - UR1 - UR2 = 0

Page 4: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

4

Početna stranica

Stranica: VIII-7

Zadani strujni krug sastoji se od:• tri grane• dva čvora

U svakoj od navedenih grana teče struja:• I (prva grana)• I1 (druga grana)• I2 (treća grana)

I I1

I2

• tri petlje

Početna stranica

Stranica: VIII-8

Postupak rješavanja zadatka sastoji se od nekolikokoraka:

I I1

I2

• Određuju se struje koje teku u strujnom krugu, pretpostavljaju sei ucrtavaju njihovi smjerovi te se na temelju njih definiraju padovinapona na pojedinim otporima.

+

-

+

-

+

-

UR1

UR2

UR3

• Raspisuje se (nč-1) jednadžbi IKirchhoffovog zakona.

• Raspisuje se (nP-1) jednadžbi IIKirchhoffovog zakona.

• Rješava se dobiveni sustav jednadžbi.

Page 5: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

5

Početna stranica

Stranica: VIII-9

Postupak rješavanja (radi se o jednostavnom sustavu):

Početna stranica

Stranica: VIII-10

Ukupni otpor kojim je opterećen izvor napajanja:

• može se izračunati kao ekvivalentni otpor kombinacijepriključenih otpora (R1, R2, R3):

• ili jednostavnije kao kvocijent napona izvora i struje koju taj izvordaje:

Page 6: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

6

Početna stranica

Stranica: VIII-11

3. zadatakPotrebno je odrediti parametre realnog naponskog izvora ako jepoznato da priključenjem trošila na njegove izlazne stezaljke izlazninapon iznosi:

UIZL = 12 [V] pri opterećenju R = 20 [Ω] UIZL = 10 [V] pri opterećenju R = 10 [Ω]

Nacrtajte izlaznu karakteristiku tog izvora i u nju ucrtajte navedenetačke.

Početna stranica

Stranica: VIII-12

Realni naponski izvor:

Uvodni pojmovi

Realni strujni izvor:

• Napon na stezaljkama realnognaponskog izvora ovisi opriključenom otporu trošila (otporodređuje struju I):

• Struju koju daje realni strujni izvoru mrežu ovisi o otporu trošila.

• Struja koju daje realni naponskiizvor ovisi o spojenom trošilu R.

• Napon na stezaljkama izvora ovisio trošilu.

Page 7: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

7

Početna stranica

Stranica: VIII-13

Kada se na realni naponski izvor priključi otpor u krugupoteče struja definiranog smjera te se na temelju smjerastruje definiraju i odgovarajući padovi napona naotporima:

I

-

+

+

-

URi

UIZL

Jednadžba I Kirchhoffovog zakona:

Jednadžba II Kirchhoffovog zakona:

Početna stranica

Stranica: VIII-14

Jednadžba izlaznog napona:

Prazni hod izvora:

Kratki spoj izvora:

Page 8: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

8

Početna stranica

Stranica: VIII-15

Karakteristika izvora:

Jednadžba pravca!

• Ovisnost izlaznog napona o opterećenju (izlaznoj struji)

• Sjecište s ordinatom - prazni hod (I = 0[A], UIZL = E)

• Sjecište s apscisom - kratki spoj (UIZL =0 [V], I = IKS)

I [A]

UIZL [V]E

IKS

Početna stranica

Stranica: VIII-16

Opterećenje izvora:

Page 9: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

9

Početna stranica

Stranica: VIII-17

U našem slučaju zadatak se svodi na dvije jednadžbe sdvije nepoznanice, E i Ri:

Rješenje:

Početna stranica

Stranica: VIII-18

Poznavajući vrijednost unutarnjeg otpora može seizračunati vrijednost napona E:

Da bi se dobila karakteristika potrebno je još izračunatistruju kratkog spoja:

U-I karakteristikaotpora R2

Presjecištem dva pravcaodređuju se struja i napon naotporu R2 kada je priključen na

zadani realni izvor

Page 10: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

10

Početna stranica

Stranica: VIII-19

4. zadatakAko su čvorovi a i b prema slici na potencijalima ϕa = 10[V] i ϕb = 30[V],odredite struju koju mjeri ampermetar zanemarivog otpora.

Početna stranica

Stranica: VIII-20

Na slici je zadana grana, dio mreže kroz koju protječestruja I. Uz pretpostavljeni smjer struje pad napona naotporu od 5Ω ima prikazani polaritet:

Rješenje zadatka

Za ovako definiransmjer struje vrijedi:

Za suprotno definiransmjer struje vrijedi:

smjer struje poklapa se spretpostavljenim smjerom struje

smjer struje ne poklapa se spretpostavljenim smjerom struje

Page 11: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

11

Početna stranica

Stranica: VIII-21

5. zadatakU dijelu neke mreže prikazane na slici idealni instrumenti mjere strujuIAmpermetra=1[A] i napon UVoltmetra= 10[V] označenog smjera odnosnopolariteta. Odredite napon Uca.

Početna stranica

Stranica: VIII-22

Uz pretpostavljene smjerove struja i označenu tačku kvrijedi sljedeće:

Rješenje zadatka

Za napon Uca vrijedi:

Page 12: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

12

Početna stranica

Stranica: VIII-23

6. zadatakOdredite napon UYV.

Početna stranica

Stranica: VIII-24

Strujni izvori određuju struju u granama u kojima senalaze. Sa tim strujama su povezani i padovi napona naotporima.

Rješenje zadatka

Napon UYV određujemotako da prvo odredimopotencijale tačaka V i Y:

Page 13: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

13

Početna stranica

Stranica: VIII-25

7. zadatakInstrumenti uključeni u mrežu prema slici mjere UV = 15 [V], IA = 2 [A] iP= 5 [W]. Ako je poznato da je R2 = 5 [Ω] i Ri = 1[Ω] odredite snaguizvora Pi.

Početna stranica

Stranica: VIII-26

Za idealne instrumente vrijedi:

Uvodni pojmoviAmpermetar mjeri struju u grani ukojoj se nalazi, a pad napona nastezaljkama ampermetra je jednaknuli (RA<<).

Voltmetar mjeri napon između dvijustezaljki na koje je spojen, a strujau grani u kojoj se nalazi voltmetarjednaka je nuli (RV>>).

Watmetar mjeri umnožak UW·IW,odnosno umožak struje koja prolazinjegovim strujnim stezaljkama inapona na koji su spojene njegovenaponske stezaljke.

Page 14: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

14

Početna stranica

Stranica: VIII-27

Iz mreže je vidljivo da wattmetar mjeri snagu na otporuR2. Pomoću te snage moguće je odrediti struju I2 i naponU2.

Rješenje zadatka

Na otporu R3 vlada isti napon kao i na R2 pa se možeodrediti snaga P3:

Početna stranica

Stranica: VIII-28

Iz poznatog napona na otporu R1 te ukupne struje u krugumogu se odrediti snage na otporima R1 i Ri:

Ukupna snaga izvora:

Page 15: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

1

Stranica: IX-1

1

Istosmjerni krugovi

• Direktna primjena Kirchhoffovih zakona.• Metoda konturnih struja (metoda struja petlji).• Theveninov teorem.

• Metoda napona čvorova• Metoda superpozicije• Nortonov teorem• Millmanov teorem

Prilagođenje na maksimalnu snagu. Rješavanje linearnih mreža:

Početna stranica

Stranica: IX-2

1. zadatakOtpor R1 u kombinaciji prema slici nalazi se u posudi u kojoj vladapromjenjiva temperatura. Pri temperaturi ϑ = 20°C, R1 = 500 [Ω], R2 =300[Ω]. Pri kojoj temperaturi u posudi će paralelna kombinacija otporaR1 i R2 primiti maksimalnu snagu iz izvora E = 200 [V] i Ri = 200 [Ω].Izračunajte kolika je ta snaga ako je α = 0.0025 C°-1.

Page 16: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

2

Početna stranica

Stranica: IX-3

Na trošilu će se trošiti maksimalna snaga u slučaju kadaje otpor čitavog trošila jednak unutrašnjem otporu izvora.

Da bi se na trošilu disipirala maksimalna snaga R1 iznosi:

Otpor R1 ima vrijednost od 600 [Ω] pri temperaturi:

Početna stranica

Stranica: IX-4

Maksimalna snaga može se sada izračunati na sljedećinačin:

Korisnost je definirana kao omjer korisne snage (snagakoja se troši na trošilu) i ukupne snage koju daje izvor.Snaga koja se disipira na unutrašnjem otporu realnognaponskog izvora predstavlja gubitak.

Page 17: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

3

Početna stranica

Stranica: IX-5

2. zadatakOdredite struje koje teku u svim granama mreže na slici i napon nastezaljkama strujnog izvora. Zadano:

R1 = 1 [Ω] R2 = 1 [Ω] R3 = 2 [Ω] R4 = 4 [Ω] R5 = 3 [Ω] R6 = 1 [Ω] E1 = 2 [V] E2 = 1 [V] E3 = 3 [V] I = 1 [A]

Početna stranica

Stranica: IX-6

Direktna primjena Kirchhoffovih zakona u analizi iolesloženijih mreža postaje vrlo komplicirana zbog velikogbroja jednadžbi koje treba riješiti.

Zbog toga je razvijena metoda konturnih struja kojapostupak analize razlaže na dva koraka te se tako naumjetan način smanjuje veličina sustava jednadžbi koji serješava.

U osnovnim crtama taj se postupak sastoji od sljedećihkoraka:

1. Definiraju se neovisne petlje (konture) u mreži.2. Za svaku petlju se definiraju struje koje kroz nju protječu.3. Raspisuju se jednadžbe II Kirchhoffovog zakona za definirane

petlje čime se dobiva odgovarajući sustav jednadžbi.4. Rješavanjem tog sustava jednadžbi dolazi se do vrijednosti

konturnih struja.5. Raspisuju se i rješavaju jednadžbe koje povezuju konturne struje i

struje koje teku u pojedinim granama zadanog strujnog kruga.

1. korak

2. korak

Page 18: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

4

Početna stranica

Stranica: IX-7

Definiranje neovisnih petlji (kontura) i smjerova konturnihstruja, te odgovarajućih padova napona (koraci #1 i #2):

-

+

+ -UA2

UA1

Budući da se u prvoj konturi (u neovisnoj grani) nalazistrujni izvor vrijedi:

Jednadžba II Kirchhoffovog zakona za 2. konturu :

+ -UB4 +

-

UB5

IA IB+

-

UA3 UB3

-

+ UB6- +

Početna stranica

Stranica: IX-8

Rješenjem ovog sustava jednadžbi dobivaju se vrijednostikonturnih struja (korak #4):

Kada se u dobivene izraze uvrste brojevi:

U posljednjem je koraku potrebno konturne strujepovezati sa stvarnim strujama koje teku u krugu (korak#5).

Page 19: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

5

Početna stranica

Stranica: IX-9

Smjerovi struja koje teku u pojedinim granama mogu sedefinirati prema slici:

Iz slike je vidljiva veza između konturnih struja i strujagrana:

I1 I3

I2

IBIA

Početna stranica

Stranica: IX-10

-

+

+ -

IAIB

+

-

-

+

Napon na stezaljkama strujnog izvora, Uab:

Page 20: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

6

Početna stranica

Stranica: IX-11

3. zadatakNadomjestite prikazanu mrežu Theveninovim izvorom s obzirom nastezaljke a i b.

Početna stranica

Stranica: IX-12

ET

Bilo koji dio aktivne linearne mreže može se nadomjestitis obzirom na dvije stezaljke (a i b) realnim naponskimizvorom, čiji unutarnji napon ET (Theveninov napon) iunutarnji otpor RT (Theveninov otpor) određujemo izzadane mreže:

Theveninov napon ET određujemotako da izračunamo ili izmjerimonapon Uab0 na otvorenim stezaljkamaa-b linearne mreže.

!Ako je Uab0 > 0, ET ima plus prema "a”!Ako je Uab0 < 0, ET ima plus prema ”b”

Page 21: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

7

Početna stranica

Stranica: IX-13

Theveninov otpor RT odredimo tako da kratko spojimo svenaponske izvore i isključimo sve strujne izvore te ondaizračunamo ili izmjerimo ukupni otpor između točaka a i b.

RT

Početna stranica

Stranica: IX-14

Određivanje parametara nadomjesnog realnog napon-skog izvora.

Određivanje RT:

RT

kratko spojeninaponski izvor

odspojenistrujni izvor

Page 22: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

8

Početna stranica

Stranica: IX-15

Određivanje napona Thevenina:I

-

+

+

-

U zatvorenoj konturi teče strujakoju diktira strujni izvor.

Uz ovakav smjer struje padovinapona su:

Theveninov napon onda se može odrediti kao:

Početna stranica

Stranica: IX-16

Theveninov nadomjesni spoj:

Page 23: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

9

Početna stranica

Stranica: IX-17

4. zadatakU mreži prema slici odredite struju kroz otpor R7 primjenomTheveninovog teorema. Zadano:

R1 = R2 = 25 [Ω] R3 = R4 = 30 [Ω] R5 = R7 = 20 [Ω]

R6 = 40 [Ω] R8 = 10 [Ω] E1 = 25 [V]

E2 = 10 [V] E3 = 11 [V] I1 = I2 = 200[mA]

Početna stranica

Stranica: IX-18

Da bi se odredila struja kroz otpor R7, potrebno je otporR7 isključiti iz mreže a ostatak mreže nadomjestiti pomoćurealnog naponskog izvora.

Određivanje RT:

Page 24: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

10

Početna stranica

Stranica: IX-19

Određivanje ET, odnosno napona Uab0:

Realni strujni izvornadomješta se

pomoću realnognaponskog izvora

Početna stranica

Stranica: IX-20

Napon Uab0 određujemo metodom konturnih struja kojeodređuju padove napona prikazanih na slici.

+-

IAIB+

-

-

+

-

+

+-+-

+ -

Određivanje IA i IB:.

Page 25: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

11

Početna stranica

Stranica: IX-21

Uvrštenjem u izraz za napon Uab0 dobivamo:.

Nakon što su se odredili elementi Theveninovognadomjesnog spoja cijela mreža se može prikazati nasljedeći način:

Struja koja teče u strujnom krugu iznosi:

Page 26: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

1

Stranica: X-1

Istosmjerni krugovi Nelinearan element u mreži.

I

U

Početna stranica

Stranica: X-2

1. zadatakU mreži prema slici kroz otpornik R = 200 [Ω] teče struja IR = 100 [mA].Odredite snagu izvora E ako nelinearni elementi N1 i N2 imaju istu V-Akarakteristiku prikazanu slikom.

Page 27: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

2

Početna stranica

Stranica: X-3

Za mrežu s nelinearnim elementima vrijede Kirchhoffovizakoni pa se za prikazanu mrežu mogu odrediti struje inaponi na pojedinim elementima:

Budući da je poznata struja koja teče kroz otpor R možese odrediti napon na otporu kao i napon na nelinearnomelementu N2:

I

R

IN2

IN1

UN2=UR

UN1

Početna stranica

Stranica: X-4

Iz U-I karakteristike nelinearnog elementa može seodrediti struja kroz nelinearni element N2.

I Kirchhoffov zakon za čvor:

Iz U-I karakteristike nelinearnog elementa može seodrediti napon na nelinearnom elementu N1.

Napon izvora:

Snaga izvora:

Page 28: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

3

Početna stranica

Stranica: X-5

2. zadatakU strujnom krugu prema slici na otporu R troši se snaga PR, a nanelinearnom elementu N snaga PN. Odredite kako se odnose te snage(PR je veća/jednaka/manja od PN).

Početna stranica

Stranica: X-6

Na nelinearnom elementu i otporu vlada isti napon budućida su spojeni u paralelu.

Napon na paraleli manji jeod napona izvora U1 budućida postoji pad napona na Ri.

Ako se to ucrta naprikazani graf slijedi:

UNR

UNR

IN

IR

Page 29: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

4

Početna stranica

Stranica: X-7

3. zadatakNelinearni element N s voltamperskom karakteristikom danom utabelarnom obliku uključen je u mrežu prikazanu slikom. Ako jepozitivan napon na elementu definiran kada je napon Uab>0, a pozitivnastruja kao struja teče od a prema b, odredite rad koji se izvrši na N u 45minuta. Odredite struje koje teku kroz otpore od 100 [Ω] i 300[Ω].

Početna stranica

Stranica: X-8

Nelinearni element odspojimo, a ostatak mreženadomjestimo pomoću Thevenina.

Otpor RT:

Page 30: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

5

Početna stranica

Stranica: X-9

Pretpostavimo smjer struje koja teče u krugu i s timvezane padove napona.

Napon ET:

Uz poznatu struju I može se odrediti napon ET (Uab0) :

I

+

-+ -

- +-

+

Pomoću II Kirchhoffovog zakona odredi se struja I:

Početna stranica

Stranica: X-10

Iz prikazane mreže je vidljivo dastruja teče od b prema a i da ćenapon Uab biti manji od nula.

Cijela mreža se sada svodi na jednostavnu mrežu:

Vanjska karakteristika realnog naponskog izvora:

U-I karakteristika nelinearnog elementa zadana jetabelarno.

Page 31: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

6

Početna stranica

Stranica: X-11

Grafički prikazane U-I karakteristike:

Presjecište krivulja određujestruju i napon na N:

Rad:

Početna stranica

Stranica: X-12

Iz izračunatih vrijednosti vidljivo je da struja teče od bprema a i da je potencijal točke b viši nego točke a:

-

+I

N

I1

Struje u ostatku mreže:

I2

UN

Page 32: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

7

Početna stranica

Stranica: X-13

4. zadatakZa mrežu prema slici odredite iznos struje I strujnog izvora da bi kroznelinearni element tekla struja IN= 4 [mA] označenog smjera. U-Ikarakteristika zadana je izrazom IN = k⋅U3/2, gdje je k = 0.5 ⋅10-6 [AV-3/2].Zadano:

R1 = 30 [kΩ] R2 = 20 [kΩ] R3 = 60 [kΩ] E = 900 [V]

Početna stranica

Stranica: X-14

U mreži označimo čvorove, a čvor a kao točkureferentnog potencijala:

a

c

Pomoću zadane struje IN mogu se odrediti potencijalitočaka b i c:

Potencijal točke d:

b

d

Page 33: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

8

Početna stranica

Stranica: X-15

ab

c d

Uz označene smjerove struja, određujemo struje upojedinim granama i struju strujnog izvora I:

Potencijali svih točakaI1

I3

Page 34: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

1

Tevenenova teorema

Ciljevi

• Određivanje parametara Tevenenovog generatora

• Primena Tevenenove teoreme sa ciljem pojednostavljivanjaanalize električnog kola

Page 35: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

2

Za kolo prikazano na slici poznato je:E=10 V, Ig= 100 mA, R1=400 Ω, R2=600 Ω,R3=120 Ω, R4=40 Ω, R5=100 Ω.

Odrediti ekvivalentan Tevenenov generator između tačaka A i B

Page 36: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

3

Za kolo prikazano na slici poznato je:E1=12 V, E2=30 V, I1=10 mA, I2=20 mA, I3=30 mA,R1=1200 Ω, R2=200 Ω, R3=600 Ω.

Odrediti ekvivalentan Tevenenov generator između tačaka A i B

Page 37: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

4

Page 38: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

5

Za kolo prikazano na slici poznato je:E=20 V, I1=10 mA, I2=20 mA, I3=30 mA,R1=100 Ω, R2=200 Ω, R3=300 Ω, R4=400 Ω.

Odrediti ekvivalentan Tevenenov generator između tačaka A i B

Page 39: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

6

E1 = 100 VE2 = 120 VE4 = 40 V

R1 = 200 ΩR2 = 60 ΩR3 = 300 ΩR4 = 10 Ω

Za električno kolo prikazano na slici poznato je:

Primenom Tevenenove teoreme naći struju kroz granu 4 isnagu koju razvija E4.

Page 40: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

7

Page 41: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

8

Za električno kolo prikazano na slici poznato je:E1=30 V, E2=9 V, Ig=10 mA,R1=200 Ω, R2=250 Ω, R3=100 Ω, R4=1000 Ω, R6=600 Ω.

Primenom Tevenenove teoreme naći snagu koja se razvija naotporniku R1.

Page 42: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

9

Za električno kolo prikazano na slici poznato je:E1=45 V, E2=20 V, Ig=10 mA,R1=25 Ω, R3=100 Ω, R4=60 Ω, R6=40 Ω.

Primenom Tevenenove teoreme naći snagu koju razvija strujnigenerator Ig.

Page 43: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

10

Page 44: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

11

Za električno kolo prikazano na slici poznato je:E1=18 V, E2=20 V, I1=10 mA, I2=20 mA,R1=600 Ω, R2=400 Ω, R3=400 Ω, R4=600 Ω.

Primenom Tevenenove teoreme naći snagu koju razvija naponskigenerator E2.

Page 45: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

12

Za kolo prikazano na slici poznato je:E1=18 V, E2=20 V, I1=10 mA, I2=20 mA,R1=600 Ω, R2=600 Ω, R3=400 Ω.

Odrediti ekvivalentan Tevenenov generator između tačaka A i B

Page 46: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

13

Za kolo prikazano na slici poznato je:E1=12 V, E2=30 V, I1=10 mA, I2=20 mA, I3=30 mA,R1=1200 Ω, R2=200 Ω, R3=600 Ω.

Primenom Tevenenove teoreme naći snagu koju razvija strujnigenerator I1.

Page 47: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

14

Page 48: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

15

Za kolo prikazano na slici poznato je:E1=42 V, E2=30 V, I1=10 mA, I2=20 mA,R1=1200 Ω, R2=200 Ω, R3=600 Ω.

Odrediti ekvivalentan Tevenenov generator između tačaka A i B

Page 49: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

1

MJERNI MOSTOVI

Mjerni mostovi se veoma često koriste kod mjerenja neelektričnihveličina električnim putem. Izlazni signal sa jedne grane mjernogmosta je obično napon koji direktno ovisi o promjeni mjerenefizikalne veličine.Mjereni mostovi omogućavaju realiziranje preciznih metoda zamjerenje otpora, induktiviteta, kapaciteta itd. Za mjerenje otporaobično se koristi istosmjerni napon, a za mjerenje induktiviteta,međuinduktiviteta, kapaciteta i frekvencije koristi se izmjeničninapon.Najtačnije su takozvane nulte metode kada se mjerena veličinaupoređuje sa poznatom veličinom. Mjerena veličina se komparira sapoznatom veličinom kada nulindikator pokazuje nultu vrijednost. Odnultih metoda najpoznatije su mosne i kompenzacione metode.Mosne metode realiziraju se preko mjernih mostova koji mogu dabudu prilagođeni kako za istosmjernu tako i za izmjeničnu struju.

Page 50: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

2

VITSTONOV MOST ISTOSMJERNE STRUJEMjerenje otpornosti Vistonovim mostom predstavlja jednu od najtačnijih mjernihmetoda za mjerenje otpornosti srednjih i velikih vrijednosti.Vistonov most sastoji se od četiri grane (Slika 1), koje su spojene tako da se ujednoj dijagonali mosta (B-D) nalazi nulindikator,a u drugoj dijagonali (A-C) jespojen izvor jednosmjernog napona svojim vlastitim otporom R0. Dijagonala B-Dnaziva se (mjerna dijagonala), a dijagonala A-C se naziva napojna dijagonala.Ova metoda spada u metode poređenja, jer se međusobno porede otpori umostu.

Slika 1. Shema Vitstonovog mosta

Page 51: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

3

U slučaju da su poznata tri otpora može se odreditičetvrti otpor.Međusobno se izjednačavaju naponi UAB i UAD, kao i UBCi UDC. Prema načinu primjene instrumenta(galvanometar N) metoda spada među nulte metode.Most je u ravnoteži kada nema otklona kazaljkenulinstrumenta što znači da je I5=0, kao i to da supotencijali tačaka B i D jednaki, UBD=0. To dalje znači dasu padovi napona UAD i UAB međusobno isti, kao ipadovi napona UBC i UDC.

Page 52: Stranica: VIII-1 Istosmjerni krugovi - mf-bl.commf-bl.com/upload/documents/Dokumenti/Predmeti/Elektrotehnika... · kojoj se nalazi, a pad napona na stezaljkama ampermetra je jednak

11/26/2016

4