STAVKI _5_

Podobni dokumenti
Izmenicni_signali_metode_resevanja(23)

Izmenični signali – metode reševanja vezij

Equation Chapter 1 Section 24Trifazni sistemi

Univerza v Ljubljani Fakulteta za strojništvo Marjan Jenko Dopolnilno gradivo za Elektrotehnika in elektronika 3004, računske naloge z rešitvami Ljubl

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_ junij 2013_pola1 in 2

VIN Lab 1

VPRAŠANJA ZA USTNI IZPIT PRI PREDMETU OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II PREDAVATELJ PROF. DR. DEJAN KRIŽAJ Vprašanja so v osnovi sestavljena iz naslovov poglav

Osnove elektrotehnike 1, VSŠ

Poskusi s kondenzatorji

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_11. junij 2104

(Microsoft PowerPoint - vorsic ET 9.2 OES matri\350ne metode 2011.ppt [Compatibility Mode])

Microsoft PowerPoint _12_15-11_predavanje(1_00)-IR-pdf

Ime in priimek

DN5(Kor).dvi

Uvodno predavanje

10. Meritev šumnega števila ojačevalnika Vsako radijsko zvezo načrtujemo za zahtevano razmerje signal/šum. Šum ima vsaj dva izvora: naravni šum T A, k

LINEARNA ELEKTRONIKA

LABORATORIJSKE VAJE IZ FIZIKE

Microsoft Word - avd_vaje_ars1_1.doc

Naloge 1. Dva električna grelnika z ohmskima upornostma 60 Ω in 30 Ω vežemo vzporedno in priključimo na idealni enosmerni tokovni vir s tokom 10 A. Tr

Microsoft Word - Avditorne.docx

Microsoft Word - M

Diapozitiv 1

ELEKTRIČNI NIHAJNI KROG TEORIJA Električni nihajni krog je električno vezje, ki služi za generacijo visokofrekvenče izmenične napetosti. V osnovi je "

Microsoft Word - CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.doc

Slide 1

Vaje: Matrike 1. Ugani rezultat, nato pa dokaži z indukcijo: (a) (b) [ ] n 1 1 ; n N 0 1 n ; n N Pokaži, da je množica x 0 y 0 x

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Microsoft Word - UP_Lekcija04_2014.docx

Microsoft Word - A-3-Dezelak-SLO.doc

1. Električne lastnosti varikap diode Vsaka polprevodniška dioda ima zaporno plast, debelina katere narašča z zaporno napetostjo. Dioda se v zaporni s

Matematika II (UN) 1. kolokvij (13. april 2012) RE ITVE Naloga 1 (25 to k) Dana je linearna preslikava s predpisom τ( x) = A x A 1 x, kjer je A

Izmenicni_signali-diferencialne enacbe _18e_

Inducirana_napetost(11)

Vaje pri predmetu Elektronika za študente FMT Andrej Studen June 4, marec 2013 Določi tok skozi 5 V baterijo, ko vežemo dva 1kΩ upornika a) zap

resitve.dvi

1. K O~O~V~J Skupina: A Ce v racunskih nazogah ni pripadajocega poteka, ne dobite nobene toeke! Upoiitevani bodo samo 8teviZski rezultati v o kvireki

C:/Users/Matevž Èrepnjak/Dropbox/FKKT/TESTI-IZPITI-REZULTATI/ /Izpiti/FKKT-avgust-17.dvi

Osnovni pojmi(17)

No Slide Title

Microsoft Word - M docx

CpE & ME 519

PRILOGA 2 Minimalni standardi kakovosti oskrbe za izbrane dimenzije kakovosti oskrbe in raven opazovanja posameznih parametrov kakovosti oskrbe 1. NEP

17. Karakteristična impedanca LC sita Eden osnovnih gradnikov visokofrekvenčnih vezij so frekvenčna sita: nizko-prepustna, visoko-prepustna, pasovno-p

FGG02

Univerza v Ljubljani FAKULTETA ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Tržaška c. 25, 1000 Ljubljana Realizacija n-bitnega polnega seštevalnika z uporabo kvan

CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.pdf

101353_-an-01-sl-_vbodni_termometer

Diapozitiv 1

UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Katja Ciglar Analiza občutljivosti v Excel-u Seminarska naloga pri predmetu Optimizacija v fina

11. Navadne diferencialne enačbe Začetni problem prvega reda Iščemo funkcijo y(x), ki zadošča diferencialni enačbi y = f(x, y) in začetnemu pogo

resitve.dvi

Kazalo 1 DVOMESTNE RELACIJE Operacije z dvomestnimi relacijami Predstavitev relacij

MATLAB programiranje MATLAB... programski jezik in programersko okolje Zakaj Matlab? tipičen proceduralni jezik enostaven za uporabo hitro učenje prir

Mladi za napredek Maribora srečanje DOLŽINA»SPIRALE«Matematika Raziskovalna naloga Februar 2015

NAVODILA AVTORJEM PRISPEVKOV

FGG13

Besedilo naloge:

Turingov stroj in programiranje Barbara Strniša Opis in definicija Definirajmo nekaj oznak: Σ abeceda... končna neprazna množica simbolo

Microsoft PowerPoint - OVT_4_IzolacijskiMat_v1.pptx

REALIZACIJA ELEKTRONSKIH SKLOPOV

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

N

Univerza v Ljubljani

7. VAJA A. ENAČBA ZBIRALNE LEČE

1-2004

Matematika Diferencialne enačbe prvega reda (1) Reši diferencialne enačbe z ločljivimi spremenljivkami: (a) y = 2xy, (b) y tg x = y, (c) y = 2x(1 + y

RAČUNALNIŠKA ORODJA V MATEMATIKI

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Verjetnost Pisni izpit 5. februar 2018 Navodila Pazljivo preberite

an-01-Stikalo_za_luc_za_na_stopnisce_Zamel_ASP-01.docx

Diapozitiv 1

UNIVERZA V MARIBORU TEHNIŠKA FAKULTETA VTO ELEKTROTEHNIKA, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKA Jože VORŠIČ Tine ZORIČ Matrične metode v razreševanju električ

C:/Users/Matevž Èrepnjak/Dropbox/FKKT/testi in izpiti/ /IZPITI/FKKT-februar-14.dvi

Vrste

Mihael Medved Dvosmerni DC-DC pretvorniški sistem za pretvorbo proizvedene energije gorivne celice Diplomsko delo Maribor, september 2013

Strojna oprema

Osnove matematicne analize 2018/19

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Jan Šlamberger UPORABA PREČNEGA TRANSFORMATORJA V ELEKTROENERGETSKEM OMR

RAM stroj Nataša Naglič 4. junij RAM RAM - random access machine Bralno pisalni, eno akumulatorski računalnik. Sestavljajo ga bralni in pisalni

Microsoft Word - Seštevamo stotice.doc

Microsoft Word - CNC obdelava kazalo vsebine.doc

ANALITIČNA GEOMETRIJA V RAVNINI

Člen 11(1): Frekvenčna območja Frekvenčna območja Časovna perioda obratovanja 47,0 Hz-47,5 Hz Najmanj 60 sekund 47,5 Hz-48,5 Hz Neomejeno 48,5 Hz-49,0

PowerPointova predstavitev

SLO NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: NAVODILA ZA UPORABO Tonski generator IDEAL Electrical PRO Kataloška št.:

4.Racionalna števila Ulomek je zapis oblike. Sestavljen je iz števila a (a ), ki ga imenujemo števec, in iz števila b (b, b 0), ki ga imenujemo imenov

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Statistika Pisni izpit 31. avgust 2018 Navodila Pazljivo preberite

Učinkovita izvedba algoritma Goldberg-Tarjan Teja Peklaj 26. februar Definicije Definicija 1 Naj bo (G, u, s, t) omrežje, f : E(G) R, za katero v

POPOLNI KVADER

Slovenska predloga za KE

Microsoft Word - GorivnaCelica_h-tec10.doc

Ime in priimek: Vpisna št: FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Oddelek za matematiko Statistika Pisni izpit 6. julij 2018 Navodila Pazljivo preberite be

EKVITABILNE PARTICIJE IN TOEPLITZOVE MATRIKE Aleksandar Jurišić Politehnika Nova Gorica in IMFM Vipavska 13, p.p. 301, Nova Gorica Slovenija Štefko Mi

6.1 Uvod 6 Igra Chomp Marko Repše, Chomp je nepristranska igra dveh igralcev s popolno informacijo na dvo (ali vec) dimenzionalnem prostoru

Navodila Trgovina iCenter

Univerza na Primorskem FAMNIT, MFI Vrednotenje zavarovalnih produktov Seminarska naloga Naloge so sestavni del preverjanja znanja pri predmetu Vrednot

Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko Mitja Smešnik Kompenzacija harmonikov v omrežju industrijskega porabnika s pomočjo aktivnega filtra M

Analiza vpliva materiala, maziva in aktuatorja na dinamiko pnevmatičnega ventila

ARS1

Transkripcija:

5. Stavki (Teoremi) Vsebina: Stavek superpozicije, stavek Thévenina in Nortona, maksimalna moč na bremenu (drugič), stavek Tellegena. 1. Stavek superpozicije Ta stavek določa, da lahko poljubno vezje sestavljeno iz linearnih elementov z več viri poenostavimo tako, da analiziramo vezje s posamičnim vklopom posameznih virov v vezje. Toke, ki jih izračunamo na tako poenostavljenem vezju na koncu seštejemo (superponiramo). V našem konkretnem primeru bi lahko določili toke v vejah vezja za dve poenostavljeni vezji. V prvem bi bil vklopljen le napetostni vir, v drugem pa le tokovni vir. zklopljen napetostni vir nadomestimo s kratkim stikom, tokovni vir pa odklopimo - odprte sponke. SLKA: Vezje nadomestimo z dvema enostavnejšima vezjema. V prvem vezju obdržimo le napetostni vir, tokovnega pa izklopimo (odprte sponke), v drugem vezju pa obdržimo tokovni vir in odklopimo napetostnega (nadomestimo s kratkim stikom). Primer: Določimo tok 4 s pomočjo metode superpozicije. 1. vezje: Ko izklopimo tokovni vir lahko vse upornosti združimo v eno (nadomestno) tako, da zaporedno seštejemo upora R in R 5 ter nato obema vzporedno še R 3 ter nato vsem še zaporedno R 1 in R 4. Dobimo nadomestno upornost R nad =(R +R 5 ) R 3 +R 1 +R 4 =9,18 Ω. Tok 4(1) = -1 V/9,18 Ω =,347 A. (Bodite pozorni na to, da je predznak toka negativen.). vezje: Ko izklopimo napetostni vir, nam ostane vezje, pri katerem ne moremo preprosto seštevati upore. Zopet moramo uporabiti eno od metod za reševanje vezij. Vzemimo kar metodo zančnih tokov, ki se je za analizo konkretnega vezja izkazala kot zelo. Razlika v že nastavljenih enačbah bo le ta, da sedaj nimamo napetostnega vira: J 31 J 1 = 1 J55 J11 5 = zračun nam da vrednosti J 1 = 1,433 A in J =,444 A. 4() je enak J 1 in bo torej enak 4() = 1,433 A. Na koncu seštejemo obe vrednosti in dobimo 4 = 4(1) + 4() =,347 A 1,433 A = 1,7757 A. Ugotovimo lahko, da je rešitev enaka, kot smo jo dobili z uporabo metode Kirchoffovih zakonov. 1/6

. Stavek Thévenina To sta pomembna stavka v elektrotehniki in se pogosto uporabljata. Théveninov stavek»pravi«, da je mogoče poljubni del linearnega vezja med poljubnima sponkama nadomestiti z realnim napetostnim virom, torej z idealnim napetostnim virom (ki ga imenujemo Théveninov) in notranjo (Théveninovo) upornostjo. SLKA: Shematski prikaz Théveninovega nadomestnega vira. Določitev Théveninove nadomestno napetosti in upornosti Napetost Thévenina določimo (izračunamo ali izmerimo) kot napetost odprtih sponk na mestu vezja, ki ga želimo nadomestiti. Théveninovo upornost določimo kot notranjo upornost vezja, merjena (računana) s sponk nadomestitve, pri čemer napetostne vire v vezju kratko sklenemo (kratek stik), tokovne pa razklenemo (odprte sponke). Matematično: U Th = U o napetost odprtih sponk med sponkama nadomestitve R = R pri kratko sklenjenih napetostnih virih in razklenjenih tokovnih virih, Th notranja računano (merjeno) med sponkama nadomestitve. Primer: Kot primer odklopimo iz vezja iz prejšnjega poglavja upor R 3 in preostalo vezje med sponkama nadomestimo s Théveninovim nadomestnim vezjem. Če iz vezja odklopimo upor R 3 in zapišemo zančno enačbo dobimo U + J R + R + R + R R + R = ( ) ( ) g 1 4 5 g 1 Po ustavitvi vrednosti določimo zančni tok J =,91 V. Théveninova napetost je enaka napetosti odprtih sponk med sponkama nadomestitve in je torej enaka vsoti padcev napetosti na uporih R in R 5 : = ( J A)5Ω + J 4Ω = 3,91 V. Upornost Thévenina je RTh = ( R1 + R4 ) ( R + R5 ) = 14,3Ω. Sedaj lahko tvorimo nadomestno vezje in dodamo upor R 3 ter izračunamo tok skozi upor: = 3 1,7 A R + R =. 3 Th Drugi način določanja Théveninove nadomestne upornosti je s pomočjo toka kratkega stika med sponkama nadomestitve. Ta način pride v poštev predvsem tedaj, ko ne moremo preprosto seštevati vzporedne in zaporedne vezave uporov. S pomočjo računalnika najlaže uporabimo kar matriko za izračun tokov po metodi Kirchoffovih zakonov pri čemer bo 3,91V upornost R 3 = Ω. Dobimo K =,1587 A in RTh = = 14,3 Ω. 14,3 A K /6

Omenimo še tretjo možnost. Upornost vezja med sponkama pri izklopljenih virih lahko dobimo tudi tako, da na sponki priključimo poljubno izbrano napetost in izračunamo tok v vezje. z kvocienta med napetostjo in tokom sledi upornost. V našem konkretnem primeru je ta način v osnovi enak prvemu načinu, saj izračunamo upornost Thévenina kot Usponk sponk ( R1 + R4 ) ( R + R5 ) RTh = = = ( R1 + R4 ) ( R + R5 ) = 14,3Ω. sponk sponk Bi pa prišel ta način v poštev, če upornosti v vezju ne bi mogli kar preprosto seštevati. 3. Stavek Nortona Velja podobna definicija kot za Théveninovo nadomestno vezje, le da v tem primeru poljubni del linearnega vezja nadomestimo z Nortonovim nadomestnim vezjem, ki je sestavljeno iz idealnega tokovnega (Nortonovega) vira in vzporedne (Nortonove) notranje upornosti. Ker lahko vedno realni napetostni vir nadomestimo z realnim tokovnim, ta zveza velja tudi med Théveninovim in Nortonovim teoremom. V osnovi določimo tok Nortonovega vira kot tok kratkega stika, upornost Nortona pa na enak način kot upornost Thévenina. Velja torej: N = K in tudi N U Th / RTh = ter RN = RTh. Maksimalna moč na bremenu drugič. Théveninov stavek je posebno primeren za izračun maksimalne moč na uporu (bremenu). Pri analizi maksimalne moči bremena priključenega na realni napetostni vir smo ugotovili, da bo moč na bremenskem uporu največja tedaj, ko bosta bremenska in generatorska upornost enaki. Da dosežemo maksimalno moč, mora biti upornost bremena torej enaka upornosti Thévenina: R = R, b( P max) Th maksimalna moč pa bo tedaj Pmax =. 4R b Primer: V našem vezju smo analizirali razmere moči na bremenskem uporu R 3. Tedaj bo (3,91V) torej R b( P max) = 14,3Ω, maksimalna moč pa Pmax = = = 16,68 W. 4R 4 14,3Ω Pogosto rečemo tudi, da je v tem primeru breme prilagojeno na vir. To je torej tedaj, ko je na breme prenešena maksimalna moč iz vira. b 3/6

zrišimo moč na bremenu s pomočjo računalnika, pri čemer si bomo zopet pomagali s programom Matlab. Vzemimo izračunani vrednosti U Th = 3,91 in R Th = 14,3 Ω in spreminjajmo R b od Ω do 5 Ω in izračunajmo moč na bremenu. Z Matlabovimi ukazi: Rb=:.1:5 % tvorimo niz vrednosti Rb od do 5 s korakom,1 Uth=3.91 Rth=14.3 P=Rb*Uth^./(Rth+Rb).^ % zracun moci plot(rb,p) % izris xlabel('rb (Ohm)') ylabel('pb (W)') Ugotovimo lahko, da izris ustreza našim pričakovanjem, da bo torej maksimalna moč na bremenu tedaj, ko bo upornost bremena enaka upornosti Thévenina. Ugotovimo tudi, da vrednost največje moči ustreza izračunani. Kako to ugotovimo z uporabo Matlaba? Z ukazom max(p) izvemo največjo vrednost niza P, v katerem so shranjene vrednosti moči. Dobimo 16,68. Kaj pa vrednost upornosti pri maksimalni moči? Najprej ugotovimo indeks, pri katerem nastopa v nizu maksimalna moč z uporabo ukaza i=find(p==max(p)), nato pa z Rb(i) dobimo vrednost 14,3. Dobljena vrednost se razlikuje od točne za,, kar je za pričakovati, saj smo numerično izračunavali moči le za vrednosti upornosti, ki se razlikujejo za,1 Ω. Namen tega pojasnjevanja je v tem, da bi vzpodbudil bralca k uporabi in raziskovanju izjemnih zmožnosti programa Matlab. 18 16 14 1 Pb (W) 1 8 6 4 5 1 15 5 3 35 4 45 5 Rb (Ohm) SLKA: Moč na bremenu pri spreminjanju bremenske upornosti. 4/6

Da se prepričamo v pravilnost izračunov, lahko uberemo še eno pot. zhajajmo direktno iz izračunavanja tokov v vezju s pomočjo metode Kirchoffovih zakonov ter določimo moč na uporu R 3 pri različnih vrednostih te (bremenske) upornosti. Preprosto, s pomočjo enačbe P = R. S pomočjo računalnika lahko zelo hitro 3 3 3 določimo maksimalno moč, tudi če formule ne poznamo. z že znane matrike: 1 1 1 g 1 1 1 1 1 3 = g R1 R3 R4 4 U g R R3 R 5 5 spreminjajmo R 3 od Ω do 5 Ω in izračunavajmo tokove ter moč na uporu R 3 in rezultate izrišimo. Dobimo (Matlab): b=[-;;;1;] % vektor znanih vrednosti / desna stran enacbe =[] % prazen vektor, potreben za shranjevanje izračunanih vrednosti moči for R3=:.1:5 % zanka povecuje upornosti od po.1 do 5 Ω A=[1,,,1,;-1,1,1,,;,-1,,,1;,,R3,-1,;,5,-R3,,4] =A\b % izracun tokov za dolocen R3 =[,(3)] % shranjevanje vrednosti toka 3 v vektor, ki se zaporedno polni End % konec zanke R3=:.1:5 % vektor upornosti P=.^.*R3 % izracun moci plot(r3,p) % izris 1.9.8.7.6.5.4.3..1 5 1 15 5 3 35 4 45 5 SLKA: Slika prikazuje normirane krivulje toka, napetosti in moči na uporu R 3 v že znanem vezju. Sami ugotovite, katera krivulja prikazuje določeno veličino. To boste ugotovili zelo hitro, če si zamislite Théveninovo nadomestno vezje (Normiranje izvedemo tako, da poiščemo največjo vrednost v nizu (določene veličine) in delimo vse vrednosti s to vrednostjo.) Ukazi v Matlabu: U=R3.*; plot(r3,/max(),r3,p/max(p),r3,u/max(u)) 5/6

4. Stavek Tellegena Stavek Tellegena pravi preprosto to, da je moč bremen enaka moči virov. Pri tem lahko vir deluje v generatorskem načinu (pozitivna moč) ali v bremenskem načinu (negativna moč). To zapišemo kot Pg ( i) = Pb ( j). i j V našem konkretnem primeru je moč generatorjev enaka P = U ( ) + ( V V ) = 41,68 W g g 4 g 3 1 moč na bremenih pa P = R + R + R + R + R =. b 1 1 3 3 4 4 5 5 41,68 W Vprašanja za obnovo: 1) Razloži stavek superpozicije. ) Razloži Théveninov in Nortonov stavek. 3) Kako določimo Théveninovo napetost in upornost? 4) Kako določimo Nortonov tok generatorija in upornost? 5) Ali obstaja povezava med Nortonovim in Théveninovim nadomestnim vezjem? 6) Kako določimo maksimalno moč na bremenu s pomočjo Thévenina? 7) Kdaj velja, da je breme prilagojeno na vir? 8) Razloži stavek Tellegena. Za doma: 1. Odgovorite na vprašanja za obnovo. Rešite TEST5.htm 3. Rešite katero od kolokvijskih ali izpitnih nalog 1. kolokvij, 5. december 6, naloga 1 1. kolokvij, 6.11.3, naloga 1 kolokvij,. 1. 4, naloga 3 1. kolokvij, 13.1.1, naloga zpit 11. 1., nalogi 4 in 5 6/6