Ellära och Elektronik Moment AC-nät Föreläsning 4

Relevanta dokument
Elektriska och elektroniska fordonskomponenter. Föreläsning 4 & 5

Introduktion till fordonselektronik ET054G. Föreläsning 3

Spolen. LE1460 Analog elektronik. Måndag kl i Omega. Allmänna tidsförlopp. Kapitel 4 Elkretsanalys.

isolerande skikt positiv laddning Q=CV negativ laddning -Q V V

Växelström K O M P E N D I U M 2 ELEKTRO

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 3 Kapacitans, ström, resistans

Spolen och Kondensatorn motverkar förändringar

Laborationsrapport Elektroteknik grundkurs ET1002 Mätteknik

Elektronik grundkurs Laboration 1 Mätteknik

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

Växelström och reaktans

Tentamen på elläradelen i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Sammanfattning av likströmsläran

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

RC-kretsar, transienta förlopp

Sammanfattning av kursen ETIA01 Elektronik för D, Del 1 (föreläsning 1-10)

IE1206 Inbyggd Elektronik

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Elektro och Informationsteknik LTH. Laboration 3 RC- och RL-nät i tidsplanet. Elektronik för D ETIA01

AC-kretsar. Växelströmsteori. Lund University / Faculty / Department / Unit / Document / Date

Bra tabell i ert formelblad


Föreläsning 29/11. Transienter. Hambley avsnitt

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2 KK4 LAB4. tentamen

Vecka 4 INDUKTION OCH INDUKTANS (HRW 30-31) EM-OSCILLATIONER OCH VÄXELSTRÖMSKRETSAR

Extra kursmaterial om. Elektriska Kretsar. Lasse Alfredsson. Linköpings universitet November 2015

ELLÄRA Laboration 4. Växelströmslära. Seriekrets med resistor, spole och kondensator

Mät kondensatorns reaktans

IE1206 Inbyggd Elektronik

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Spolen och Kondensatorn motverkar förändringar

4:3 Passiva komponenter. Inledning

Tentamen ellära 92FY21 och 27

IDE-sektionen. Laboration 5 Växelströmsmätningar

Ordinarie tentamen i IF1330 Ellära måndagen den 20 maj

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Genom att kombinera ekvationer (1) och (3) fås ett samband mellan strömmens och spänningens amplitud (eller effektivvärden) C, (4)

Tentamen i Elektronik grundkurs ETA007 för E1 och D

Omtentamen i IF1330 Ellära tisdagen den 19 augusti

Laborationsrapport. Kurs El- och styrteknik för tekniker ET1015. Lab nr. Laborationens namn Lik- och växelström. Kommentarer. Utförd den.

Laboration ACT Växelström och transienta förlopp.

Laborationsrapport. Kurs Elinstallation, begränsad behörighet. Lab nr 2. Laborationens namn Växelströmskretsar. Kommentarer. Utförd den.

3.4 RLC kretsen Impedans, Z

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

Växelström i frekvensdomän [5.2]

Lektion 1: Automation. 5MT001: Lektion 1 p. 1

Spolens reaktans och resonanskretsar

Växelström i frekvensdomän [5.2]

10. Kretsar med långsamt varierande ström

Elektronik grundkurs Laboration 5 Växelström

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 17 juni 2014, kl 9:00-14:00

Tentamen IF1330 Ellära fredagen den 3 juni

Impedans och impedansmätning

Tentamen på elläradelen i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Elektroteknikens grunder Laboration 1

Ellära och Elektronik Moment AC-nät Föreläsning 5

Lektion 2: Automation. 5MT042: Automation - Lektion 2 p. 1

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen del 1 Elinstallation, begränsad behörighet ET

LTK010, vt 2017 Elektronik Laboration

Motorprincipen. William Sandqvist

Tentamen på del 1 i kursen Elinstallation, begränsad behörighet ET

Lab nr Elinstallation, begränsad behörighet ET1013 Likströmskretsar

2. DC (direct current, likström): Kretsar med tidskonstanta spänningar och strömmar.

Laborationsrapport. Kurs Elektroteknik grundkurs ET1002. Lab nr 5. Laborationens namn Växelström. Kommentarer. Namn. Utförd den. Godkänd den.

Elektriska och elektroniska fordonskomponenter. Föreläsning 6

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Industriell Elektroteknik och Automation

4. Elektromagnetisk svängningskrets

IDE-sektionen. Laboration 6 Växelströmsmätningar

ELEKTRICITETSLÄRA GRUNDLÄGGANDE BEGREPP. Repetition och inledning till kurserna i Elektromagnetism

IE1206 Inbyggd Elektronik

Växelström. Emma Björk

Elektricitet och magnetism

Föreläsning 3/12. Transienter. Hambley avsnitt

2.7 Virvelströmmar. Om ledaren är i rörelse kommer den att bromsas in, eftersom det inducerade magnetfältet och det yttre fältet är motsatt riktade.

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Laboration ACT Växelström och transienta förlopp.

Instruktioner för laboration 2, Elektromagnetism och elektriska nät 1TE025 Elektriska system 1TE014

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Svar och Lösningar. 1 Grundläggande Ellära. 1.1 Elektriska begrepp. 1.2 Kretslagar Svar: e) Slinga. f) Maska

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

LABORATION 3. Växelström

Växelspänning och effekt. S=P+jQ. Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

Elektriska komponenter och kretsar. Emma Björk

Tentamen i Elektronik för F, 13 januari 2006

Kapitel: 31 Växelström Beskrivning av växelström och växelspänning Phasor-diagram metoden Likriktning av växelström

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

9. Magnetisk energi [RMC 12] Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 9.1

Ellära och Elektronik Moment Filter och OP Föreläsning 8

IE1206 Inbyggd Elektronik

DET ÄR INGEN KONST ATT MÄTA SPÄNNING OCH STRÖM

Fö 1 - TMEI01 Elkraftteknik Trefassystemet

Transkript:

Ellära och Elektronik Moment AC-nät Föreläsning 4 Kapacitans och Indktans Uppladdning av en kondensator Medelvärde och Effektivvärde Sinsvåg över kondensator och spole Copyright 8 Börje Norlin Kondensatorer För att lagra elektrisk laddning illverkas i många olika varianter Copyright 8 Börje Norlin

Kondensatorer och kapacitans Plattor med isolerande material emellan, sk dielektrikm. Kapacitans C Q / U Där Q laddning och U spänning (C mäts i Farad F) Geometriskt gäller C ε r ε A/d där ε 8,85 - F/m Copyright 8 Börje Norlin 3 Kapacitans Ström är laddningsrörelse, dvs Sambandet Q CU ger för i dq d i C d C dq i Spänningen över kondensatorn erhålls genom att integrera strömmen () t ( ) q i C C t ( t ) Copyright 8 Börje Norlin 4

Kapacitans Kondensatorn är spänningströg Oladdad kondensator leder ström obehindrat. addningen lagras i form av ett elektriskt fält som ger en spänning för att motverka strömmen. Uppladdning av kondensator När brytaren slås till så börjar ström flyta mot kondensatorn Elektroner trängs på nedre plattan, på övre finns hål Spänningen över kondensatorn ökar, kondensatorn laddas pp. Copyright 8 Börje Norlin 5 Uppladdning av kondensator V V J Key Space R 4.7kohm C 6.8F A SC G B Kondensatorn laddas pp När brytaren slås till övre läget Kondensatorn laddas r När brytaren slås i nedre läget Oscilloskopet mäter Spänningen över kondensatorn och spänningen efter brytaren 6 Copyright 8 Börje Norlin 3

Uppladdningskrva Spänningen V slås till Kondensatorn börjar att laddas pp Uppladdningen följer ekvationen t RC C t E e U () ( ) E: batterispänningen t: tiden, R: resistans, C: kapacitansen På miniräknare kan e x ibland heta INV ln, eftersom det är motsatsen till natrlig logaritm ln Copyright 8 Börje Norlin 7 Kondensatorn kopplas till jord Kondensatorn börjar att laddas r Urladdningen följer ekvationen t RC UC() t E e E: batterispänningen t: tiden, R: resistans, C: kapacitansen Urladdningskrva Copyright 8 Börje Norlin 8 4

Beräkning av tidskonstant Kondensatorn har INGEN egen tidskonstant Uppladdningstiden beror på BÅDE kondensatorn och resistorn idskonstanten τ R C Ex τ RC 6.8 E-6 4.7 E3 3 ms När t τ blir exponenten i ppl.ekv. -t/rc -τ/τ - I ekvationen U C (-e - ).63.6 V MAN KAN MÄA IDSKONSANEN τ Mät tiden tills spänningen når 63 % av batteriets spänning Copyright 8 Börje Norlin 9 idkonstant Mätning av tidskonstant τ t (63%) Mät tiden till 63 % ättare mätning Mät tiden till % och 9 % t( 9%) t(%) τ, % 3 ms 63 % 9 % Copyright 8 Börje Norlin 5

Spolar Copyright 8 Börje Norlin Indktans Spänningen över en spole blir () t dφ N Där N antal varv och Φ magnetiskt flöde prop mot i Inför indktansen (Henry H) för att få ett ttryck för spänningen som fnktion av strömmen di () t Nk di Copyright 8 Börje Norlin 6

Indktans Strömmen genom spolen erhålls genom att integrera spänningen i () t i( ) ( t ) t Sltsats: Spolen är strömtrög Ström genom en spole bygger pp ett magnetfält som indcerar spänning för att motverka strömändringen. Copyright 8 Börje Norlin 3 Indktion i spole rladdning V V J Key Space R 4.7kohm 5H A SC G B Ström & magnetfält Brytaren i övre läget Spolen skapar spänning För att bevara strömmen och magnetfältet När brytaren slås i nedre läget Oscilloskopet mäter Spänningen över spolen och spänningen efter brytaren Copyright 8 Börje Norlin 4 7

Spolen kopplas till jord Spolen behåller strömmen genom att bms ändra sin spänningen Spänningsfallet över resistorn behålls Urladdningskrva 5 Copyright 8 Börje Norlin Indktion tan att jorda SC G A B J R Key Space 4.7kohm V V R kohm 5H Avbrott resistor mot jord Spolen måste ge betydligt mycket mer spänning Kan överbrygga brott i kretsen I tändstiftet och i fördelardosan 6 Copyright 8 Börje Norlin 8

Växelström/spänning idsberoende variabler skrivs med gemener, t.ex (t) och i(t) Copyright 8 Börje Norlin 7 Sinsvågens period Avläsning av en period Copyright 8 Börje Norlin 8 9

Sinsvåg oppvärde û Period frekvens f - vinkelfrekvens πf fasvinkel ϕ Copyright 8 Börje Norlin 9 Sinsvåg över resistor Spänning () t sin( t ϕ) Strömmen genom resistans bestäms av Ohms lag även för växelspänning, dvs () () t i t sin( t ϕ) R R Det kan vi skriva som i() t i sin( t ϕ) Strömmen i fas med spänningen då ϕ ϕ i Copyright 8 Börje Norlin

Medelvärde Medelvärdet av en växelspänning beräknas genom integrering över en hel period. () t m Resltatet divideras med perioiden för att erhålla ett normaliserat värde. Medelvärde kan mätas med en voltmeter inställd på DC. Copyright 8 Börje Norlin Exempel medelvärde Medelvärde av en fyrkantsvåg Amplitd V och period s :a halvan av krvan ger pls till ytan :a halvan av krvan ger mins till ytan Spänningens medelvärde är V (V) U m () t ( ) Copyright 8 Börje Norlin id (s)

Effektivvärde Frågeställning: En likspänning U ger pphov till en effekt P i en resistor R. Vilken växelspänning (t) över samma resistor ger samma effekt? För växelspänningen gäller momentant att p() t () t i() t sin( t ϕ) i sin( t ϕ) Eftersom strömmen och spänningen är i fas kan vi sätta ϕ. Copyright 8 Börje Norlin 3 Effektivvärde Den momentana effekten är p( t) sin( t ) isin( t ) isin ( t ) Den energi som tvecklas nder en period blir W p() t Effekten definieras som PW/t P p () t isin ( t ) Copyright 8 Börje Norlin 4

3 Copyright 8 Börje Norlin 5 Effektivvärde Men trigonometri kan vi ändra ttrycket för P Om vi räknar fram värdet på integralen ( ) ( ) t i t i P cos sin [] ( ) ( ) ( ) ( ) sin sin sin cos i i t t i t i P Copyright 8 Börje Norlin 6 Effektivvärde Effekten av en växelspänning blir Effektivvärde är en storhet som för en given växelspänning ger en viss effekt. PU e I e För sinsvåg gäller att i P och i I U e e

Effektivvärde Generellt; tgå från ttrycket för effekt P p() t isin ( t ) Kan integralen delas pp i - och i-faktorer? P i sin isin ( t) isin ( t) ( t) isin ( t) Copyright 8 Börje Norlin 7 Effektivvärde Skriv effekten som två faktorer som beror av en enda storhet vardera. P i sin sin ( t) isin ( t) ( t) i sin ( t) Dessa faktorer kallas effektivvärden. Copyright 8 Börje Norlin 8 4

Effektivvärde Effektivvärdet för en goycklig växelstorhet av goycklig vågform definieras: U I e e i () t () t Effektivvärde kan mätas med en voltmeter inställd på AC. (förenklat påstående) Copyright 8 Börje Norlin 9 Exempel effektivvärde Effektivvärde av en fyrkantvåg Amplitd V och period s Både negativ och positiv spänning ger samma positiva bidrag. Spänningens effektivvärde är V 4 U RMS (V) (V) id (s) () t 4 Copyright 8 Börje Norlin 3 5

Sinsvåg över kondensator Strömmen genom kondensatorn ges av d d i() t C C sin( t ϕ ) C cos( t ϕ ) π C sin t ϕ Strömmen är fasförskjten 9 före spänningen. Vi ser att i C för kondensatorn. Inför reaktans C /C Copyright 8 Börje Norlin 3 Sinsvåg över kondensator Copyright 8 Börje Norlin 3 6

Sinsvåg över kondensator Med reaktansen kan Ohms lag användas. i C Enheten för reaktans är ohm. C s As V V A Ω Copyright 8 Börje Norlin 33 C C C Ersättningskapacitans N C N C C C C N N C C C C CN C C C N värt om jämfört med resistorer Copyright 8 Börje Norlin 34 7

Sinsvåg över spole Strömmen genom spolen ges av t t i() t ( t ) sin( t ϕ ) π cos( t ϕ ) sin t ϕ Strömmen är fasförskjten 9 efter spänningen. Vi ser att i för spolen. Inför reaktans Copyright 8 Börje Norlin 35 Sinsvåg över spole Copyright 8 Börje Norlin 36 8

9 Copyright 8 Börje Norlin 37 Ersättningsindktans N 3 N 3 N N N N Samma sak som för resistorer