BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA

1. BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA ZABILJEŠKE S PREDAVANJA 11 Napomena: kompletno gradivo je u literaturi, ovo su samo bitne natuknice

2. IZMJENIČNE STRUJE U KOMPLEKSNOM PODRUČJU U eksponencijalnom obliku: - iznos ispred eksponenta je efektivna vrijednost izmjenične veličine, • kut u eksponentu je fazni pomak. U analizi izmjeničnih mreža podrazumijeva se da je izvor s jednom frekvencijom. Ako nije, koristi se načelo superpozicije.

3. SNAGA IZMJENIČNE STRUJE Proizlazi da je i snaga periodička i harmonička funkcija, ali dvostruke frekvencije (2 ) u odnosu na frekvenciju napona i struje (). Funkcija snage oscilira oko osi paralelne s osi apscisa, a koja je za iznos UIcos udaljena od apscise.

4. TROKUT SNAGE • Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje sa cos (faktorom snage) u nekom vremenu predstavlja korisni rad kojeg može obaviti energija izmjenične struje. • Gornji izraz predstavlja radnu (djelatnu ili aktivnu) snagu. Jasno je da je cilj postići veći faktor snage, jer je tad i djelatna snaga veća. Maksimalni faktor snage je 1 i tada je  = 0. Umnožak efektivnih vrijednosti napona i struje predstavlja prividnu snagu: Jalova ili reaktivna snaga određena je izrazom: Jalova snaga karakterizira osciliranje energije između izvora i trošila. Kompleksna snaga:

5. KOMPENZACIJA FAKTORA SNAGE Radna snaga je korisna snaga koja ostaje u krugu - na trošilu. Kako ovisi o faktoru snage cos nastoji se povećati faktor snage. To se naziva kompenzacijom faktora snage. Kako su električni krugovi s električnim strojevima (generatori, motori, transformatori) uglavnom induktivnog karaktera zbog velikog broja svitaka, faktor snage se popravlja dodavanjem u strujni krug kondenzatora ili baterija kondenzatora. 3 slučaja: • Djelomična kompenzacija (potkompenziran slučaj) • Potpuna kopenzacija • Nadkompenziran slučaj

6. Maksimalna korisna snaga u izmjeničnim strujnim krugovima Teorem o prijenosu maksimalne snage u izmjeničnim mrežama (o prilagođenju): Za zadani izmjenični izvor srednja snaga isporučena trošilu bit će maksimalna ako je impedancija trošila jednaka konjugiranjo kompleksnoj vrijednosti unutarnje impedancije izvora. Kod prilagođenja je iskoristivost svega 50%, pa se koristi samo u elektronici, telekomunikacijama i radiokomunikacijama, a ne i u elektroenergetskim mrežama. Za serijski spoj trošila i naponskog izvora vrijedi: Zt = Zi* Pmax=U2/4Rt

7. PRIMJER PRIMJENE PRILAGOĐENJA

8. REZONANCIJA Rezonancija je pojava koja se javlja u slučajevima kada se frekvencija prinudnih oscilacija (vanjskog izvora) poklapa s frekvencijom vlastitih oscilacija. Rezonancija je pojava kada se energija maksimalno prenosi s jednog titrajnog sustava (predajnik) na drugi titrajni sustav (prijemnik), ako su im frekvencije titranja bliske. Resonare (lat.) - razlijegati se. Porast intenziteta titraja kada se frekvencija (učestalost) vanjske sile, koja uzrokuje titraje, podudara s frekvencijom vlastitih titraja sustava. Posljedice razonancije u mehaničkim sustavima su vibracije (brod, avion, automobil, vlak – vibracije nestaju kad se brzina smanji/poveća u odnosu na tu; visoki C – pucanje čaše; rušenje drvenog mosta stupanjem). U elektroenergetskim sustavima zbog rezonancije nastaju neplanirani porasti napona koji oštećuju električne strojeve. U elektroničkim, radiokomunikacijskim, telekomunikacijskim i radarskim sustavima se koristi za npr. izdvajanje korisnog signala,selektivno pojačanje neke frekvencije itd. Električni krug u rezonanciji djeluje kao čisto djelatno trošilo, jer se reaktivne (jalove) komponente poništavaju, tj. rezonantni otpor Rezonancija može nastupiti i u serijskom (serijska ili naponska) i u paralelnom (paralelna ili strujna rezonanciji) oscilacijskom krugu.

9. Serijska (naponska) rezonancija Na nekoj frekvenciji apsolutni iznosi induktivnog i kapacitivnog otpora su jednaki, a kako su suprotnog predznaka, međusobno se poništavaju. Ta se frekvencija naziva rezonantnom frekvencijom. Na rezonantnoj frekvenciji cijeli krug djeluje kao čisto omski otpor. Struja i napon su u fazi, tj. fazni kut je jednak nuli. Rezonanciju se može postići promjenom frekvencije, kapaciteta ili induktiviteta. U rezonanciji je struja maksimalna, jer je reznonanti otpor minimalan!

10. Dobrota i prigušenje • Dobrotom strujnog kruga Q naziva se omjer napona na induktivnom (ili kapacitivnom) otporu pri rezonantnoj frekvenciji i napona izvora: • Dobrotom strujnog kruga definiraju se rezonantna svojstva tog kruga. Prigušenjem strujnog kruga d naziva se recipročna vrijednost dobrote strujnog kruga. U krugu s većim prigušenjem brže prestaju slobodne oscilacije.

11. Paralelna (strujna) rezonancija Admitancija paralelnog RLC kruga određena je izrazom:

12. NEPRIGUŠENE OSCILACIJE U TITRAJNIM KRUGOVIMA Kad se u krugu nalaze samo idealni L i C, nema disipacije energije na otporniku R, vrijedi ista formula za računanje rezonantne frekvencije. No, tada je impedancija kruga = 0, pa je, iz Ohmovog zakona, struja neizmjerno velika. Takav krug pretstavlja kratki spoj. Ako se takav krug zatvori bez izvora nakon punjenja kondenzatora, nastaju neprigušene oscilacije energije iz električne u magnetsku koje traju neizmjerno dugo.

13. TITRAJNI PRIGUŠENI KRUG Uslijed omskog otpora u krugu će postojati gubici te će se kondenzator nabiti na nešto niži napon (nešto manji naboj). Ovakav proces pražnjenja (izbijanja) i nabijanja kondenzatora se ponavlja, svaki put se mijenja polaritet i svaki put se smanjuje napon (naboj) na koji se nabija kondenzator. S obzirom na omski otpor u opisanom titrajnom krugu isti se naziva titrajnim krugom s gušenjem. Za vrijeme pražnjenja kondenzator se ponaša kao generator, a zavojnica kao trošilo, kasnije je obratno. Ovakav krug gubi energiju uslijed omskog otpora i zračenja energije. Ako krug brzo oscilira onda je neizbježno odlaženje jednog dijela energije u obliku elektromagnetskog zračenja pa takav krug predstavlja izvor elektromagnetskih valova. Aperiodičko izbijanje

14. ELEKTROMAGNETSKO ZRAČENJE DUGI VAL, SREDNJI VAL, KRATKI VAL, ULTRA KRATKI VAL

15. RADIO VALOVI

16. NAČELO RADA RADIO PRIJEMNIKA Primjer primjene serijske rezonancije je kod ulaznog kruga radio prijemnika. Naime, na anteni se induciraju elektromagnetski valovi svih radio postaja te nastaju elektromotorni naponi svih frekvencija koje su u eteru. EMN tjeraju odgovarajuće struje u ulaznog krugu prijemnika preko induktivne sprege. U krug se serijski spaja promjenjivi kondenzator, koji omogućuje podešavanje rezonantne frekvencije iz izraza za fr. Signalu radio postaje čija frekvencija odgovara rezonantnoj povećat će se amplitudu napona Q puta, pa je ovakav krug bolji što mu je dobrota veća. Ovo se zove selektivno pojačanje. Sada će signali ostalih postaja biti samo slaba smetnja koja se može ukloniti filterima, jer oni nisu pojačani zbog toga što za njih nije udovoljen uvjet rezonancije (Im(Z)=0). Napomena: Odlukom Vrhovong suda SAD-a Tesla je izumitelj radija, a ne Marconi kao što je uvriježeno mišljenje.

17. Antene mogu biti pasivne i aktivne. Kod radara se zahtjeva vrlo uzak dijagram zračenja, kod prijenosa radio ili TV programa na mjestu odašiljanja se zahtjeva približno kružni dijagram zračenja. Glavni parametri antene su: polarizacija, dijagram zračenja, usmjerenost, dobitak, efektivna površina, duljina ili visina, temperatura šuma, impedancija, dozvoljena snaga i mehaničke karakteristike. • Radio-goniometar je prijemni radio-uređaj koji služi za određivanje smjera u kojem se nalazi izvor radio valova. Radio smjerom se naziva smjer određen radio-goniometrom, a predstavlja kut između neke referentne vodoravne razine kroz radio-goniometar i vodoravne razine koja prolazi kroz objekt u kojem se nalazi odašiljač i radio-goniometar. Radio smjer broji se obično u smjeru kazaljke na satu. Ako se za referentni smjer uzme uzdužnica broda (val pramca) govorio se o pramčanom smjeru, a ako se uzme astronomski merdijan govori se o pravom smjeru (azimutu). • Glavni srednjefrekvencijski odašiljač predviđen je za rad između 400 i 525 [kHz], a snage je do 1 [kW]. Predviđen je za nemoduliranu i moduliranu telegrafiju. Lako se ugađa na 7 – 8 unaprijed zadanih frekvencija, a jedna od njih je i SOS na 500 [kHz]. Visokofrekvencijski odašiljač predviđen je za rad između 4 – 22 [MHz]. Ima veliku stabilnost frekvencije i temperature (izrađen dijelom od kvarca). Ovdje je SOS frekvencija 8364 [kHz]. • Glavni prijemnik mora pokrivati područje od 0,1 do 30 [MHz]. Radio telefonski prijemnik predviđen je za telefoniju frekvencija 1,6 do 3,8 [MHz]. SOS je na 2182 [kHz]. • Pričuvni odašiljač i prijemnik predviđen je za manje snage i priključen na pomoćni izvor istosmjernog napona 24 [V]. Blok-shema radio odašiljača Dijagram zračenja radarske antene