SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Samankaltaiset tiedostot
SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /7 Laskuharjoitus 8: Vaihtosähköpiireissä esiintyvät tehot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /8 Laskuharjoitus 8: Vaihtosähköpiireissä esiintyvät tehot

Luento 7. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

DEE Sähkötekniikan perusteet

R 2. E tot. Lasketaan energialähde kerrallaan 10 Ω:n vastuksen läpi oleva virta.

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /8 Laskuharjoitus 7: Vaihtovirta-analyysin perusteet

FYSI1162 Sähkö / Piirianalyysi syksy kevät /7 Laskuharjoitus 6: Vaihtovirta-analyysin perusteet

Tasasähköyhteyden suuntaaj-asema. Ue j0ƒ. p,q

BL20A0600 Sähkönsiirtotekniikka

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Taustaa KOMPLEKSILUVUT, VÄRÄHTELIJÄT JA RADIOSIGNAALIT. Jukka Talvitie, Toni Levanen & Mikko Valkama TTY / Tietoliikennetekniikka

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

r i m i v i = L i = vakio, (2)

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Vaihtovirta ja vaihtojännite. Vaihtovirta ja vaihtojännite. Vaihtovirta ja vaihtojännite. Vaihtovirta ja vaihtojännite. Vaihtovirta ja vaihtojännite

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Sähkötekniikka. NBIELS12 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

PRS-xPxxx- ja LBB 4428/00 - tehovahvistimet

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet

SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 2(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

Luento 6 Luotettavuus Koherentit järjestelmät

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

Mat /Mat Matematiikan peruskurssi C3/KP3-I Harjoitus 2, esimerkkiratkaisut

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Hallin ilmiö. Laatija - Pasi Vähämartti. Vuosikurssi - IST4SE. Tekopäivä Palautuspäivä

Kynä-paperi -harjoitukset. Taina Lehtinen Taina I Lehtinen Helsingin yliopisto

Mat Lineaarinen ohjelmointi

S SÄHKÖTEKNIIKKA

3.5 Generoivat funktiot ja momentit

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2009

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

Sinimuotoinen vaihtosähkö ja siihen liittyviä käsitteitä ja suureita. Sinimuotoisten suureiden esittäminen osoittimilla

Tilastollisen fysiikan luennot

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

6. Stokastiset prosessit (2)

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT P

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Monte Carlo -menetelmä

Sähkötekniikka ja elektroniikka

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

7. Modulit Modulit ja lineaarikuvaukset.

Jaetut resurssit. Tosiaikajärjestelmät Luento 5: Resurssien hallinta ja prioriteetit. Mitä voi mennä pieleen? Resurssikilpailu ja estyminen

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

DEE Sähkötekniikan perusteet

Jaksolliset ja toistuvat suoritukset

Sähkötekniikka ja elektroniikka

menetelmän laskennalliset tekniikat Epäkäyvän kantaratkaisun parantaminen

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ABTEKNILLINEN KORKEAKOULU

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

1. välikoe

Pyörimisliike. Haarto & Karhunen.

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

763105P JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 1 Ratkaisut 5 Kevät 2016

Elektroniikan kaavoja 1 Elektroniikan Perusteet I1 I2 VAIHTOVIRROILLA. Z = R + j * X Z = R*R + X*X

x = x x 2 + 2y + 3 y = x + 2y f 2 (x, y) = 0. f 2 f 1

Kuluttajahintojen muutokset

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

1. Luvut 1, 10 on laitettu ympyrän kehälle. Osoita, että löytyy kolme vierekkäistä

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Kolmivaihejärjestelmän perusteet. Pekka Rantala

COULOMBIN VOIMA JA SÄHKÖKENTTÄ, PISTEVARAUKSET, JATKUVAT VARAUSJAKAUMAT

S , FYSIIKKA III (ES), Syksy 2002, LH 4, Loppuviikko 39. Partitiofunktiota käyttäen keskiarvo voidaan kirjoittaa muotoon

= + + = 4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

1, x < 0 tai x > 2a.

Galerkin in menetelmä

- lzcht Frwaria ;:h'5ensuuntaisprc j sktioita

Mat Lineaarinen ohjelmointi

Esitä koherentin QAM-ilmaisimen lohkokaavio, ja osoita matemaattisesti, että ilmaisimen lähdöstä saadaan kantataajuiset I- ja Q-signaalit ulos.

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

Luku 13. Vaihtovirrat Sinimuotoinen vaihtojännite

TTY FYS-1010 Fysiikan työt I Asser Lähdemäki, S, 3. vsk. AA 5.2 Vaihtosähköpiiri Antti Vainionpää, S, 3. vsk.

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

HASSEN-WEILIN LAUSE. Kertausta

FYSA220/2 (FYS222/2) VALON POLARISAATIO

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

- Keskustelu symbolein. i

Kokonaislukuoptimointi

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

4. Derivointi useammassa ulottuvuudessa

- Keskustelu symbolein. i

JÄNNITETTYJEN ONTELOLAATTOJEN CE-MERKINNÄN MUKAINEN SUUNNITTELU EUROKOODIEN MUKAAN

11. Vektorifunktion derivaatta. Ketjusääntö

S Suuntaajatekniikka Tentti

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Reaaliarvoinen funktio f : on differentioituva pisteessä x, jos f:lle on siinä voimassa kehitelmä. h h. eli. Silloin

Transkriptio:

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I Vahtosähkön teho hetkellnen teho p(t) pätöteho P losteho Q näennästeho S kompleksnen teho S

HETKELLINEN TEHO Kn veresen kvan mpedanssn Z jännte ja vrta (tehollsarvon osottmet) krjotetaan hetkellsarvona, saadaan: I ϕ U ϕ Z ( t) = 2Usn ( ωt + ϕ ), ( t) = 2Isn( ωt + ϕ ). Impedanssn Z hetkellseks tehoks saadaan täten: ( ) ( ) ( ) 2 sn( ω ϕ ) sn ( ω ϕ ) p t = t t = UI t + t +. Trgonometran kaavan sn( x) sn ( y) = cos( x y) cos( x + y) teho vodaan krjottaa modossa: 1 2 avlla hetkellnen ( ) cos( ϕ ϕ ) cos( 2ω ϕ ϕ ) p t = UI UI t + +.

TEHON ERI KOMPONENTIT Hetkellsen tehon ajasta rppmaton term on pätöteho P: P UIcos( ϕ ϕ ) Pätötehon ykskkö on watt (W). Pätötehon maksmarvo on näennästeho S: S = UI Näennästehon ykskkö on volttampeer (VA). Tehokolmon pttva kateett on losteho Q: Q UI sn ( ϕ ϕ ) Lostehon ykskkö on reaktvnen volttampeer (VAr). =. =. Kten lostehon yksköstä (reaktvnen) on pääteltävssä, lostehoa esntyy sellasssa komponentessa, joden reaktanss pokkeaa nollasta.

MITÄ ERI TEHOTERMIT TARKOITTAVAT? Pätöteho on stä tehoa, joka tekee työtä (esm. mtt lämmöks vastksessa). Pätöteho on ana postvnen, mkä tarkottaa stä, että energa kl tetyllä teholla. Losteho lttyy magneettkenttään (ndktanss) ta sähkökenttään (kapastanss) varastotvaan energaan. Kyse on stä, että jos komponentssa on kapastanssa ta ndktanssa (el reaktanss pokkeaa nollasta), kakk tarjolla oleva teho e ole käytettävssä työn tekemseen, vaan osa energasta varastot komponentn magneettta sähkökenttään. Losteho vo olla negatvnen ta postvnen. Negatvnen losteho tarkottaa stä, että komponentt tottaa lostehoa. Postvnen losteho tarkottaa stä, että komponentt ottaa lostehoa.

Esmerkk: vahtosähkön teho (t) (t) passvnen prkomponentt, mpedanss Z Komponentn vrta on (t) = 7.07sn(100πt + π/2) A. Laske pätöteho P, losteho Q ja näennästeho S, kn komponentt on: 100 Ω:n vasts. 50 mh:n kääm. 20 µf:n kondensaattor (U0 = 0 V).

VAIHTOSÄHKÖN TEHO & PASSIIVISET PIIRIKOMPONENTIT Vastksen teho on ana pelkkää pätötehoa, koska vastksen jänntteen ja vrran välllä e ole vahe-eroa. Koska vasts e ota lostehoa, vastksen pätöteho ja näennästeho ovat yhtäsret. Käämn teho on ana pelkkää lostehoa, koska käämn jänntteen ja vrran välllä on 90 o :n vahe-ero. Käämn losteho on postvnen, koska jänntteen vaheklma on ana vrran vaheklmaa sremp. Koska losteho on postvnen, kääm ottaa lostehoa. Koska kääm e ota pätötehoa, käämn losteho ja näennästeho ovat yhtäsret. Kondensaattorn teho on ana pelkkää lostehoa, koska kondensaattorn jänntteen ja vrran välllä on -90 o :n vahe-ero. Kondensaattorn losteho on negatvnen, koska jänntteen vaheklma on ana vrran vaheklmaa penemp. Koska losteho on negatvnen, kondensaattor tottaa lostehoa. Koska kondensaattor e ota pätötehoa, kondensaattorn losteho ja näennästeho ovat tsesarvoltaan yhtäsret.

TEHOKERROIN Vahtosähkön tehon yhteydessä käytetään termä tehokerron. Kyseessä on pätötehon cos ϕ ϕ cos φ. lasekkeessa esntyvä kerron ( ), joka sen merktään lyhyest ( ) Tehokertomen yhteyteen lsätään lyhenne nd. (ndktvnen) ta kap. (kapastvnen). Lyhenne on tarpeen, koska cos( φ ) = cos( φ ), joten pelkästä cos( ϕ ϕ ) pystytä päättelemään, kmp on sremp: ϕ va ϕ. :n arvosta e Tehokerron on ndktvnen, kn ϕ > ϕ, ja kapastvnen, kn ϕ < ϕ. Kyse on stä, että käämlle pätee ϕ > ϕ, ja kondensaattorlle pätee ϕ < ϕ. Esmerkk: Korman jänntteen ja vrran tehollsarvot ovat U = 12 V ja I = 100 ma. Korman tehokerron on cos( φ ) = 0.866 (nd.). Mllanen korma on kyseessä, kn jänntteen ja vrran taajs on 50 Hz?

KOMPLEKSINEN TEHO (1/2) Kompleksnen teho tarkottaa näennästehon osotnta. S = S ϕ ϕ = S cos ( ϕ ϕ ) + js sn( ϕ ϕ ) = P + jq Jos mpedanssn jännte on U ja vrta I, mks kompleksnen teho e ole U I? S = U I = U ϕ I ϕ = UI ϕ + ϕ = S ϕ + ϕ. Osottmen pts menee oken mtta klma väärn! Kn kompleksnen teho määrtellään S = U I *, klmakn menee oken: S = U I * = U ϕ I ϕ = UI ϕ ϕ = S ϕ ϕ

KOMPLEKSINEN TEHO (2/2) U ϕ I ϕ passvnen prkomponentt, mpedanss Z Kompleksnen teho S, pätöteho P, losteho Q ja näennästeho S : S = U I * = U ϕ I ϕ = UI ϕ ϕ = P + jq P = Re S = Re UI ϕ ϕ = UI cos ϕ ϕ { } { } ( ) { S } { ϕ ϕ } ( ϕ ϕ ) Q = Im = Im UI = UI sn S = UI komplekslk a ja sen komplekskonjgaatt a * ( ) a = 2 + j5 = 2 + 5 arctan 5 2 5.4 68.2 2 2 o 2 ( ) ( ) a* = 2 j5 = 2 + 5 arctan 5 2 5.4 68.2 2 o

Esmerkk: kompleksnen teho Laske ohesen kytkennän mpedanssen kompleksset tehot, näennästehot, pätötehot ja lostehot. o E = 10 0 V, Z = 2 90 Ω, Z = 5 j3 Ω, 2 1 o o Z = 5 0 3 Ω Z 1 E Z 2 Z 3

YLTÖTEHO Tasasähköpressä korman pätöteho maksmot, kn R L = R Th. lneaarnen verkko R L E Th R Th R Th Entä vahtosähköpressä? Mllanen on kormampedanssn oltava, jotta sen pätöteho maksmot? E Th Z Th = R Th + jx Th Z L = R L + jx L Päätellään vastas kysymykseen kahdessa osassa: Mahdollsmman sr osa komplekssesta tehosta on pätötehoa, kn prn kokonasmpedanss on phtaast reaalnen. Täten ss X L = X Th. Tämän jälkeen ollaan samassa tlanteessa kn tasasähköpressä: korman ottama pätöteho maksmot, kn kormampedanssn reaalosa R L = R Th. Kormampedanssn pätöteho maksmot, kn Z L = R Th jx Th, el Z L = Z Th *.