Avtomatizacija v prometu

1. Avtomatizacija v prometu F. Dimc začetek: 31. januar 2014

2. Tretji dan: 20. marec 2014 UL FPP Laboratorij za ladijsko strojništvo, 16:30 – 19:30

3. Izvori enosmerne napetosti • Galvanski členi • Primarni (baterije) • Sekundarni (akumulatorji) • Usmerniki (v ozadju je elektrarna) • Termočleni • Gorivne celice • Sončne celice Vir: wikipedia

4. Izvori izmenične napetosti Generator HE Medvode

5. u T = 5 s T = 5 s t T = 5 s Periodičnost in frekvenca • Kaj označujemo s črko T? • Koliko znaša frekvenca f? • Katero nihalo niha z večjo frekvenco?

6. I U l Vsaka lastnost na dva načina • Kapacitivnost • Upornost Q A U d

7. Tudi induktivnost • Za dolgo tuljavo l A I + - 

8. Elektrodinamika f .. frekvenca (Hz) φ .. fazni kot (°) T .. čas periode (s) Elementi, ki jih vzbujamo, se odzivajo (periodično vzbujanje povzroča periodični odziv) Izmenične veličine – periodičnost Primer napetost (velja tudi za tokove...): • Ukd (Vpp), Usr (Vavg), Uef (VRMS) Ukd = Uk0+ U0d; Uef = Uk0 / 2 • Perioda T, frekvenca f: T=1/f Kako se obnaša upor in kako začasni shranjevalnik el. energije (kondenzatorji, tuljave) • v najenostavnejšem enosmernem in izmeničnem tokokrogu

9. T UPOR frekvenca: f = 0,2 Hz  = 2  f Uk0 Uef Ukd Uk0

10. izmeničnega Elementi električnega tokokroga • Periodično vzbujanje • Elementi, ki jih vzbujamo, se odzivajo (periodično vzbujanje povzroča periodični odziv) • Odzivzaostaja za vzbujanjem (preračun časa v fazni kot φ s pomočjo periode T) (upor se odzove s φ =0, torej brez zakasnitve) • Kondenzator (vzbujanje i povzroča odziv u) • Tuljava(vzbujanje u povzroča odziv i)

11. Sprehod po poglavjih • Elektrostatika • Elektrodinamika • Elementi električnega tokokroga • Veriga generiranja, transformiranja in uporabe električne energije • Elektronika v prometu • Osnovni pojmi regulacije v prometu

12. R C Q Φ L I U I U Kondenzator, upor in tuljava

13. T UPOR frekvenca: f = 0,2 Hz  = 2  f Uk0 Uef Ukd Uk0

14. iz dimenzij ter materiala jedra, daljša ravna tuljava dolžine l z N ovoji iz elektriških veličin Tuljava • Uporabnost tuljave? Dušenje tokovnih sunkov. • Tuljava: na cev navijemo kos žice, tuljava ima včasih jedro iz feromagnetnega materiala • L .. induktivnost tuljave L izražena na dva načina • Feromagnetno jedro povzroča nelinearen odnos med Φ(I) oz. B(H) (glej magnetenje)

15. L .. induktivnost (H)  .. permeabilnost (H/m) A .. presek tuljave (m2) N .. število ovojev tuljave () Tuljava Induktivnost L dolge tuljave je torej izražena na dva načina A l I + - 

16. Magnetenje, histerezna zanka B I nasičenje Br -Hc prvo magnetenje U 0 H +Hc nasičenje

17. Elektromagnetna indukcija Φ .. magnetni pretok (Vs) H .. magnetna poljska jakost (A/m) B .. gostota magnetnega pretoka (T) • Magnetni pretok Φ • Zakon o magnetni indukciji Faraday 1831(preberimo formulo kot jasen stavek) • Lenzje tudi v električni indukciji videl konzervativnost narave • Vrtinčni tokovi nastanejo v prevodnikih, ker se v okolici spreminja Φ • Uporabnost elektromagnetne indukcije • Ena tuljava vpliva na drugo – medsebojna induktivnost

18. P .. moč (W) W .. energija (Ws) I .. tok (A) J .. tokovna gostota (A/m2) Elektrodinamika • Kratek stik – kaj je to? • Materiali (kako kovine, kako plini, kapljevine) pod vplivom električnega toka – prevajajo in se grejejo • Galvanski toki vsepovsod! • Magnetizem in električni tok sta povezanaOerstedov ponesrečen poskus je prinesel zamisel !) • Pojav sile med tokovodnikoma • Meissnerjev pojav – superprevodnik v magnetnem polju

19. Na magnetno iglo kompasa deluje navor Medsebojni vpliv dveh magnetnih polj usmerja iglo magnetnega kompasa vzdolž črt med severnim in magnetnim tečajem

20. izmeničnega Elementi električnega tokokroga • Periodično vzbujanje • Elementi, ki jih vzbujamo, se odzivajo (periodično vzbujanje povzroča periodični odziv) • Odzivzaostaja za vzbujanjem (preračun časa v fazni kot φ s pomočjo periode T) (upor se odzove s φ =0, torej brez zakasnitve) • Fazni kot v prometu (na primer vzbujanje:gorenje zelene luči na semaforju in odziv:pretok vozil čez črto stop) • Kondenzator (vzb. i povzroča odz. u), Tuljava(vzb. u povzroča odz. i)

21. Impedanca (1) • pomeni odnos u(t) in i(t): • razmerje amplitud U/I in • fazni kot med u in i

22. UPOR

23. KONDENZATOR

24. TULJAVA

25. |Z| φ Impedanca (2) • Poleg rezistivne upornosti (upornost sama po sebi, upiranje toku je konstantno, neodvisno od frekvence) poznamo tudi reaktivno upornost (odziv je odvisen od frekvence vzbujanja – odziv je reakcija na vzbujanje) • Impedanca Z predstavlja vektorsko vsoto rezistivne in reaktivne upornosti

26. Sklepi • električni tok .. I kot posledica napetosti .. U • enosmerni in izmenični tok, napetost • zančni in vozliščni Kirchoffov izrek • gretje prevodnikov (pretvarjanje električne energije v toploto) pomeni izgube • R .. upiranje prevodnika pretoku nabojev (pretvorba v toploto) • |Z|.. upiranje pretoku nabojev (pretvorba v toploto) IN upiranje spreminjanju vzroka (fazni kot .. φ)

27. Izkoristek naprav • Kolikšno razmerje nastane med energijo na koncu puščice, glede na energijo na začetku puščice? • Razmerje med izkoriščeno energijo (konec puščice) in vloženo energijo (začetek puščice) imenujemo izkoristek. Energiji nista enaki, ker med pretvorbo nastajajo izgube.

28. enosmerna napetost: upornost → → izmenična napetost: impedanca GRELNIKI Energija se na R pretvori v toploto • Rezistivna (čisti upor) • Reaktivna (kondenzator, tuljava) • Impedanca POMNILNIKI Energija na L in C ostane v vezju

29. R C Q Φ L I U I U Kondenzator, upor in tuljava

30. izmeničnega IR UR U I UL IC UR IR Realni elementi električnega tokokroga • Realnakondenzator in tuljava imata izgube kar ponazarja njuna upornost R • Sčasoma se R, L in C ne spreminjajo U I IC UL

31. Na kondenzatorju se tok pojavi pred napetostjo (tok prehiteva napetost) Na uporu se tok pojavi skupaj z napetostjo (tok je v fazi z napetostjo) i C e KONDENZATOR UPOR φ=90º φ = 0º Fazni kot φ z vektorji (kazalci) !!! dolžine vektorjev so vrednosti konica-nič (polovica konica-dno)

32. Primer: vzporedna vezava R in C in kot φ • Vsota tokov je tudi vektor • Pojavi se kot φ med vsoto tokov in skupno napetostjo φ=?

33. 1/|Z| 1/XC φ 1/R Primer: vzporedna vezava R in C • U= 440V, R = 90Ω, C = 3μF, f = 60Hz

34. Na uporu se tok pojavi skupaj z napetostjo (tok je v fazi z napetostjo) Na tuljavi se napetost pojavi pred tokom (napetost prehiteva tok) TULJAVA UPOR φ=90º φ = 0º e L i Fazni kot φ z vektorji (kazalci) !!! dolžine vektorjev so vrednosti konica-nič (polovica konica-dno)

35. Primer: zaporedna vezava R in L in kot φ • Vsota napetosti je tudi vektor • Pojavi se kot φ med vsoto napetosti in skupnim tokom φ=?

36. Primer: zaporedna vezava R in L • U= 440V, R = 90Ω, L = 300mH, f = 60Hz |Z| XL φ R

37. R C Q Φ L I U I U Kondenzator, upor in tuljava

38. izmeničnega φ Elementi električnega tokokroga • Izmerimo fazni kot iz trikotnika moči. Rabimo:volt-, amper- in vat-meter. • Merjenje moči žarnice in sijalke. Pnavidezna = U I Pjalova = UI sinφ Pdelovna = UI cosφ

39. R C Q I Φ L I U U I U Linearni in nelinearni elementi DIODA NELINEARNI