Upload
jennifer-cox
View
153
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
istosmjerna struja
Citation preview
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
1/43
Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
TEHNITEHNIKI FAKULTET SVEUKI FAKULTET SVEUILIILITA U RIJECITA U RIJECIZavod zaZavod za elektroenergetikuelektroenergetiku
Studij:Studij: Preddiplomski struPreddiplomski struni studijni studij elektrotehnikeelektrotehnike
Kolegij:Kolegij: Osnove elektrotehnike IOsnove elektrotehnike I
PredavaPredava:: v. pred. mr.scv. pred. mr.sc.. Branka DobraBranka Dobra
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:2
Kada se naboj nae u elektriKada se naboj nae u elektrinom polju na njeganom polju na njegadjeluje sila.djeluje sila.
Pod utjecajem te sile naboj se giba.Pod utjecajem te sile naboj se giba. Ovakvo gibanje naboja joOvakvo gibanje naboja jo se naziva i elektrise naziva i elektrinomnom
strujom.strujom. Pri tome nositelji naboja mogu biti:Pri tome nositelji naboja mogu biti: elementarneelementarne estice: elektroni, protoniestice: elektroni, protoni ioni: atomi ili molekule u kojima nedostaje/ima viioni: atomi ili molekule u kojima nedostaje/ima viakak
elektronaelektrona kationikationi(pozitivno nabijeni ioni) i(pozitivno nabijeni ioni) i anionianioni(negativno(negativnonabijeni ioninabijeni ioni))
nabijenenabijene estice: praestice: praina, nabijene kapljice kiina, nabijene kapljice kie,e, ......
Definicija elektriDefinicija elektrine strujene struje
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
2/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:3
MoguMogue je govoriti o struji naboja u metalima,e je govoriti o struji naboja u metalima,
tekutekuinama i plinovima.inama i plinovima. Nas interesira prvenstveno strujanje naboja uNas interesira prvenstveno strujanje naboja u
metalima (vodimetalima (vodiima).ima). Tu su nositelji naboja slobodni (valentni) elektroni.Tu su nositelji naboja slobodni (valentni) elektroni. VeliVeliina kojom se opisuje gibanje naboja naziva seina kojom se opisuje gibanje naboja naziva se
jakost elektrijakost elektrine struje.ne struje. Jakost elektriJakost elektrine struje definirana je kao omjerne struje definirana je kao omjer
protoka naboja u jedinici vremena.protoka naboja u jedinici vremena.
Jedinica za jakostJedinica za jakost elel. struje je AMPER [A].. struje je AMPER [A].
Definicija elektriDefinicija elektrine struje (2)ne struje (2)
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:4
Kod ravnomjernog protoka naboja jakost struje seKod ravnomjernog protoka naboja jakost struje sedefiniradefinira kaokao
Definicija elektriDefinicija elektrine struje (3)ne struje (3)
[ ]At
QI=
[ ]Adt
dQi=
KodKod neravnomjernog protokaneravnomjernog protoka
PoredPoredjakosti, elektrijakosti, elektrina strujana struja ima iima i svoj SMJER.svoj SMJER. Smjer struje ovisi o smjeru gibanja naboja i definira seSmjer struje ovisi o smjeru gibanja naboja i definira se
kao smjer gibanja pozitivnihkao smjer gibanja pozitivnih naboja.naboja.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
3/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:5
BuduBuduii da se u vodida se u vodiima mogu se gibati jedinoima mogu se gibati jedinovalentni elektroni (valentni elektroni (tjtj. negativni naboji):. negativni naboji):
Definicija elektriDefinicija elektrine struje (4)ne struje (4)
I
I
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:6
Struja jakosti 1 [A] protjecatStruja jakosti 1 [A] protjecat e kroz vodie kroz vodi ukoliko uukoliko uvremenskom periodu od 1[s] kroz promatrani presjekvremenskom periodu od 1[s] kroz promatrani presjektog voditog vodia protekne naboj kolia protekne naboj koliine 1[As].ine 1[As].
Ta koliTa koliina naboja odgovara broju odina naboja odgovara broju od
Definicija elektriDefinicija elektrine struje (5)ne struje (5)
[ ]
[ ] elektrona
e.
1024.6As1
1061
1As1
18
19
=
=
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
4/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:7
Uzrok gibanja elektriUzrok gibanja elektrinih naboja monih naboja moe biti razlie biti razliit.it.
Nas zanima gibanje naboja u metalu pod utjecajemNas zanima gibanje naboja u metalu pod utjecajemsile elektrisile elektrinog polja.nog polja.
Da li i kolikaDa li i kolika e struja tee struja tei ovisi o svojstvima sredstvai ovisi o svojstvima sredstva(metala) u kojem polje djeluje.(metala) u kojem polje djeluje.
To svojstvo nazivamo specifiTo svojstvo nazivamo specifini otpor ili otpornostni otpor ili otpornostmaterijala (materijala ( [[]]).).
Metalni vodiMetalni vodi duljineduljine ll , presjeka, presjeka SS i specifii specifinog otporanog otpora ima elektriima elektrini otpor:ni otpor:
ElektriElektrini otpor i vodljivostni otpor i vodljivost
[ ]= S
lR
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:8
Parametar R zovemo elektriParametar R zovemo elektrini otpor i njime opisujemoni otpor i njime opisujemootpor koji materijal zbog unutarnjeg trenjaotpor koji materijal zbog unutarnjeg trenja esticaesticapruprua strujanju naboja.a strujanju naboja.
Iznos struje I kroz vodiIznos struje I kroz vodi, na, na ijim krajevima vladaijim krajevima vlada
razlika potencijala U (postoji elektrirazlika potencijala U (postoji elektrino polje unutarno polje unutarvodivodia) definira Ohmov zakon:a) definira Ohmov zakon:
ElektriElektrini otpor i vodljivost (2)ni otpor i vodljivost (2)
R
UI=
Prema Ohmovom zakonu struja kroz materijal rastePrema Ohmovom zakonu struja kroz materijal rastelinearno s naponom prikljulinearno s naponom prikljuenim na njegovimenim na njegovimkrajevima.krajevima.
To vrijedi na stalnoj temperaturi.To vrijedi na stalnoj temperaturi.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
5/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:9
Iznos otpora pri temperaturi od 20Iznos otpora pri temperaturi od 2000C:C:
Temperaturna ovisnost otporaTemperaturna ovisnost otpora
S
lR =20
Promjena otpora s temperaturom moPromjena otpora s temperaturom moe se izrazitie se izrazitiformulom:formulom:
( )[ ]201 2020 += RR
gdje jegdje je
2020 temepraturni koeficijent materijala; pozitivantemepraturni koeficijent materijala; pozitivan 2020 znaznaiipovepoveanje otpora s temperaturom, ako jeanje otpora s temperaturom, ako je 2020 negativan otpornegativan otporse smanjuje s povese smanjuje s poveanjem temperatureanjem temperature
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:10
Strujni krugStrujni krug ine izvor(i) i potroine izvor(i) i potroaa(i) elektri(i) elektrineneenergije.energije.
Izvor je aktivni element, a potroIzvor je aktivni element, a potroaa pasivni elementpasivni elementstrujnog kruga.strujnog kruga.
Elementi strujnog krugaElementi strujnog kruga
a)a) Na izvor elektriNa izvor elektrine energije prikljune energije prikljuen je preko sklopke Sen je preko sklopke Spotropotroaa
+++
- - -
E
+
-
U
Izvor el.
energije
Vanjska
energija
Potroa
elektrine
energije
S
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
6/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:11
Da bi se u elektriDa bi se u elektriki neutralnom dijelu izvora razdvojiliki neutralnom dijelu izvora razdvojili
pozitivni i negativni naboji potrebno je na njih djelovatipozitivni i negativni naboji potrebno je na njih djelovatisilom koja mosilom koja moe biti posljedica razlie biti posljedica razliitih vanjskihitih vanjskihenergija.energija.
Pod utjecajem tih silaPod utjecajem tih sila razdvajajurazdvajaju se pozitivni ise pozitivni inegativni elektrinegativni elektrini naboji i gomilaju se na krajevimani naboji i gomilaju se na krajevimaizvora.izvora.
Vanjska energija moVanjska energija moe biti kemijska,e biti kemijska,elektromagnetska, toplinska, ...elektromagnetska, toplinska, ...
Sav rad (energija) utroSav rad (energija) utroena je na razdvajanje nabojaena je na razdvajanje nabojaostatostat e oe ouvana u obliku potencijalne energije izvora.uvana u obliku potencijalne energije izvora. Postoji napon na krajevima izvora.Postoji napon na krajevima izvora.
Elementi strujnog kruga (1)Elementi strujnog kruga (1)
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:12
Elementi strujnog kruga (2)Elementi strujnog kruga (2)
b)b) Zatvoreni strujni krugZatvoreni strujni krug
+++
- - -
E
+
-
U
Vanjska
energija
Neutralizacija
S
I+++
- - -
E
1
2
3
4
Nakon zatvaranja sklopke zbog odbojnih sila kojeNakon zatvaranja sklopke zbog odbojnih sila kojedjeluju meu pozitivnim na jednojdjeluju meu pozitivnim na jednoj (i(i meu negativnimmeu negativnimnabojima na drugoj) strani, naboji senabojima na drugoj) strani, naboji se ele rasporeditiele rasporeditipopo to veto veoj povroj povrini.ini.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
7/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:13
Elementi strujnog kruga (3)Elementi strujnog kruga (3)
Zatvaranjem sklopke naboji se proZatvaranjem sklopke naboji se proiruju na krajeveiruju na krajeve
potropotroaaa 3 i 4.a 3 i 4. BuduBudui da u potroi da u potroaau nema dotoka vanjske energijeu nema dotoka vanjske energije
koja bi drkoja bi drala naboje razdvojenim doala naboje razdvojenim doii e do gibanjae do gibanjapozitivnih naboja u smjeru od 3 prema 4 i negativnihpozitivnih naboja u smjeru od 3 prema 4 i negativnihnaboja u suprotnom smjeru.naboja u suprotnom smjeru.
U isto vrijeme se dogaaju promjene u izvoruU isto vrijeme se dogaaju promjene u izvoru.. Dolazi do ponovnog razdvanja naboja i njihovogDolazi do ponovnog razdvanja naboja i njihovog
gomilanja na krajevima.gomilanja na krajevima.
Na potroNa potroaau teu tee suprotan proces neutralizacijee suprotan proces neutralizacijeraznoimenih naboja prilikom njihova susreta.raznoimenih naboja prilikom njihova susreta.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:14
Elementi strujnog kruga (4)Elementi strujnog kruga (4)
U sustavu izvorU sustavu izvor--potropotroaa (strujni krug) postoji(strujni krug) postojikontinuirano strujanje naboja, a da bi se u krugukontinuirano strujanje naboja, a da bi se u kruguodrodrala konstantna struja I potrebno je izvoruala konstantna struja I potrebno je izvoruneprestano dovoditi energiju.neprestano dovoditi energiju.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
8/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:15
Izvori elektriIzvori elektrine energijene energije
Izvor je aktivni element strujnog kruga u kome seIzvor je aktivni element strujnog kruga u kome se
stvara elektristvara elektrina energija.na energija. Istosmjerni (vremenski nepormjenjivi) izvori mogu biti:Istosmjerni (vremenski nepormjenjivi) izvori mogu biti:
NaponskiNaponski na vanjskim stezaljkama karakterizirani suna vanjskim stezaljkama karakterizirani sunaponomnaponom
StrujniStrujni karakterizirani su strujom koju daje kroz vanjskekarakterizirani su strujom koju daje kroz vanjskestezaljkestezaljke
Naponski i strujni izvori mogu biti realni i idealni.Naponski i strujni izvori mogu biti realni i idealni. Idealni naponski/strujni izvor uvijek daje istiIdealni naponski/strujni izvor uvijek daje isti
napon/struju bez obzira na opterenapon/struju bez obzira na optere
enje, tj. bez obziraenje, tj. bez obzira
na otpor trona otpor troila koje je na njega prikljuila koje je na njega prikljueno.eno.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:16
Naponski izvoriNaponski izvori
Idealni naponski izvorIdealni naponski izvor
Kod idealnog naponskog izvora napon izmeu stezaljkiKod idealnog naponskog izvora napon izmeu stezaljkiA i B, UA i B, UABAB ne ovisi o opterene ovisi o optereenju. On iznosi E bezenju. On iznosi E bezobziraobzira to je prikljuto je prikljueno na stezaljke izvora (osim ueno na stezaljke izvora (osim uslusluaju kratkog spoja stezaljki).aju kratkog spoja stezaljki).
+
-E
A
B
E
UAB
I
+
-E
A
B
Rt
I
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
9/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:17
Naponski izvori (2)Naponski izvori (2)
Realni naponski izvorRealni naponski izvor
Realni naponski izvor prikazan je kao serijski spojRealni naponski izvor prikazan je kao serijski spojidealnog naponskog izvora i unutraidealnog naponskog izvora i unutranjeg otpora Rnjeg otpora Rii..
Naponski se izvori rade tako da je njihov unutraNaponski se izvori rade tako da je njihov unutranjinjiotpor Rotpor Rii minimalan.minimalan.
+
-E
A
B
Rt
Ri
+
-E
A
B
Ri I
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:18
Naponski izvori (3)Naponski izvori (3)
Realni naponski izvorRealni naponski izvor
Napon izmeu stezaljki izvora ovisi o prikljuNapon izmeu stezaljki izvora ovisi o prikljuenomenomoptereoptereenju zbog unutraenju zbog unutranjeg otpora izvora.njeg otpora izvora.
( )tAB RfU =
ti
tiRR
EIRIRIE
+== 0
0= ABi URIE
ti
t
ti
iAB
RR
RE
RR
REEU
+=
+=
EURRuz ABti =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
10/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:19
Naponski izvori (4)Naponski izvori (4)
Realni naponski izvorRealni naponski izvor
Vanjsku (UVanjsku (U--I) kI) karakteristiku realnog naponskog izvoraarakteristiku realnog naponskog izvoraodreujemo pomoodreujemo pomou dva pokusa:u dva pokusa: pokus praznog hoda izvora,pokus praznog hoda izvora, pokus kratkog spoja izvora.pokus kratkog spoja izvora.
Prazni hod izvora:Prazni hod izvora:
+
-E
A
B
Ri
EUAB=
0=PHI
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:20
Naponski izvori (5)Naponski izvori (5)
Realni naponski izvorRealni naponski izvor
Kratki spoj izvora:Kratki spoj izvora:
+
-E
A
B
Ri
IKS
0=AB
U
i
KSR
EI =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
11/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:21
Naponski izvori (6)Naponski izvori (6)
Realni naponski izvorRealni naponski izvor
Vanjska karakteristika izvora izgleda kao:Vanjska karakteristika izvora izgleda kao:
E
UAB
I
IKS
I
Prazni
hod
Kratki
spoj
Pad napona na
unutranjem otporu; IRi
Pad napona na troilu; IRt
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:22
Strujni izvoriStrujni izvori
Idealni strujni izvorIdealni strujni izvor
Idealni strujni izvor definira se kao izvor koji uvijekIdealni strujni izvor definira se kao izvor koji uvijekdaje struju konstantne jakosti Ig neovisno odaje struju konstantne jakosti Ig neovisno oprikljuprikljuenom troenom troilu (osim u sluilu (osim u sluaju praznog hodaaju praznog hodaizvora kada je stanje izvora nedefinirano).izvora kada je stanje izvora nedefinirano).
Ig
A
B
E
UAB
I
RtIg
A
BIg
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
12/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:23
Strujni izvori (2)Strujni izvori (2)
Realni strujni izvorRealni strujni izvor
Realni strujni izvor prikazan je kao paralelni spojRealni strujni izvor prikazan je kao paralelni spojidealnog strujnog izvora i unutraidealnog strujnog izvora i unutranjeg otpora Rnjeg otpora Rii..
UnutraUnutranji otpor idealnog strujnog izvora jenji otpor idealnog strujnog izvora jebeskonabeskonaan.an.
A
B
Rt
Ri
A
B
Ri
Ig
Ig
It
Ii
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:24
Strujni izvori (3)Strujni izvori (3)
Realni strujni izvorRealni strujni izvor
Struja koju daje strujni izvor ovisi o otporu troStruja koju daje strujni izvor ovisi o otporu troila.ila.( )tt RfI =
ti
tigAB
RRRRIU+=
gtti IIRRuz =>>
ti
tgi
RR
RII
+=
ti
igt
RR
RII
+=
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
13/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:25
Strujni izvori (4)Strujni izvori (4)
Realni strujni izvorRealni strujni izvor
Vanjsku (UVanjsku (U--I) kI) karakteristiku realnog strujnog izvoraarakteristiku realnog strujnog izvoraodreujemo pomoodreujemo pomou dva pokusa:u dva pokusa: pokus praznog hoda izvora,pokus praznog hoda izvora, pokus kratkog spoja izvora.pokus kratkog spoja izvora.
Prazni hod izvora:Prazni hod izvora:
igAB RIU =
0=PHIA
B
RiIg
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:26
A
B
Ri
Ig
IKS
Strujni izvori (5)Strujni izvori (5)
Realni strujni izvorRealni strujni izvor
Kratki spoj izvora:Kratki spoj izvora:
0=ABU
gKS II =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
14/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:27
Strujni izvori (6)Strujni izvori (6)
Realni strujni izvorRealni strujni izvor
Vanjska karakteristika izvora izgleda kao:Vanjska karakteristika izvora izgleda kao:
Ig
I
UAB
UPHU
Kratki
spoj
Prazni
hod
Struja kroz unutranji
otpor; U/Ri
Struja kroz troilo; U/Rt
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:28
Pretvorba (transformacija) izvoraPretvorba (transformacija) izvora
Realni naponski izvor moRealni naponski izvor moe se transformirati u realnie se transformirati u realnistrujni izvor i obrnuto.strujni izvor i obrnuto.
+
-E
A
B
Ri A
B
Ri
Ig
ig RIE =i
gR
EI =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
15/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:29
Pasivni elementiPasivni elementi
Otpor je idealni element strujnog kruga u kome seOtpor je idealni element strujnog kruga u kome se
elektrielektrina energija nepovratno transformira u toplinskuna energija nepovratno transformira u toplinskuenergiju i moenergiju i moe se opisati Ue se opisati U--I karakteristikom kojaI karakteristikom kojaprolazi kroz prvi i treprolazi kroz prvi i trei kvadrant.i kvadrant.
U ovisnosti o tipu UU ovisnosti o tipu U--I karakteristike razlikujemo:I karakteristike razlikujemo: linearni otpor,linearni otpor, nelinearni otpor (nelinearni element).nelinearni otpor (nelinearni element).
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:30
Pasivni elementi (2)Pasivni elementi (2)
Otpor (linearni otpor)Otpor (linearni otpor)
UU--I karakteristika linearnog otpora je pravac.I karakteristika linearnog otpora je pravac. Za linearni otpor vrijedi Ohmov zakon.Za linearni otpor vrijedi Ohmov zakon.
R
I+
-
1
2
U
I
A
BRIU =12
RIU =21
A
AA
IUR =
B
BB
I
UR =
RRR BA ==
tgR=
R
raste
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
16/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:31
Pasivni elementi (3)Pasivni elementi (3)
Nelinearni otpor (nelinearni element)Nelinearni otpor (nelinearni element)
UU--I karakteristika nelinearnog elementa razliI karakteristika nelinearnog elementa razliita je odita je odpravca.pravca.
U
I
A
B
A
AA
I
UR =
B
BB
I
UR =
BA
RR
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:32
Pasivni elementi (4)Pasivni elementi (4)
Nelinearni otpor (nelinearni element)Nelinearni otpor (nelinearni element)
KarakteristiKarakteristina su dva parametra kojima se opisujena su dva parametra kojima se opisujeponaponaanje nelinearnog otpora u odreenoj radnojanje nelinearnog otpora u odreenoj radnojtotoki:ki:
statistatiki otpor,ki otpor, diferencijalni ili dinamidiferencijalni ili dinamiki otpor.ki otpor.
StatiStatiki otpor je otpor elementa pri konstantnoj strujiki otpor je otpor elementa pri konstantnoj strujiili konstantnom naponu. Moili konstantnom naponu. Moe se odrediti mjerenjeme se odrediti mjerenjemnapona i struje kroz element.napona i struje kroz element.
I
URstat=
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
17/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:33
Pasivni elementi (5)Pasivni elementi (5)
Nelinearni otpor (nelinearni element)Nelinearni otpor (nelinearni element)
DinamiDinamiki otpor je parametar kojim opisujemo kolikoki otpor je parametar kojim opisujemo kolikose pri promjeni napona promijeni jakost struje.se pri promjeni napona promijeni jakost struje.
dI
dURdin=
DinamiDinamiki otpor moki otpor moe biti pozitivan ili negativan.e biti pozitivan ili negativan.
U
I
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:34
Mjerni instrumentiMjerni instrumenti
Na predmetu promatramo idealne mjerne instrumente:Na predmetu promatramo idealne mjerne instrumente: ampermetar,ampermetar, voltmetar,voltmetar, watmetar.watmetar.
Idealni ampermetar mjeri struju u grani u kojoj jeIdealni ampermetar mjeri struju u grani u kojoj jespojen.spojen.
Spajamo ga serijski s elementomSpajamo ga serijski s elementom iju strujuiju struju elimoelimoizmjeriti.izmjeriti.
Unutarnji otpor idealnog ampermetra je jednak nuli.Unutarnji otpor idealnog ampermetra je jednak nuli. Za ampermetar moZa ampermetar moemo definirati referentni smjeremo definirati referentni smjer
struje.struje.A
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
18/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:35
Mjerni instrumenti (2)Mjerni instrumenti (2)
Idealni voltmetar mjeri napon na elementu na kojeg jeIdealni voltmetar mjeri napon na elementu na kojeg je
spojen.spojen. Spajamo ga paralelno s elementomSpajamo ga paralelno s elementom iji naponiji napon elimoelimoizmjeriti.izmjeriti.
Unutarnji otpor idealnog voltmetra je beskonaUnutarnji otpor idealnog voltmetra je beskonaan.an. Za voltmetar moZa voltmetar moemo definirati referentni polaritetemo definirati referentni polaritet
napona.napona. Ako se polaritet mjerenog napona poklapa sAko se polaritet mjerenog napona poklapa s
referentnim polaritetom voltmetra, instrumentreferentnim polaritetom voltmetra, instrument
pokazuje pozitivnu vrijednost.pokazuje pozitivnu vrijednost.
V+
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:36
Mjerni instrumenti (3)Mjerni instrumenti (3)
Wattmetar je instrument koji direktno mjeri snagu.Wattmetar je instrument koji direktno mjeri snagu. Wattmetri se sastoje od strujnog i naponskog svitkaWattmetri se sastoje od strujnog i naponskog svitka
koji meusobno djeluju magnetskim silamakoji meusobno djeluju magnetskim silama,, iji jeiji jeprodukt proporcionalan snazi troprodukt proporcionalan snazi troila.ila.
Zbog ta dva svitka wattmetar imaZbog ta dva svitka wattmetar ima etiri prikljuetiri priklju
nice.nice.
Strujni svitak spajamo serijski, a naponski svitakStrujni svitak spajamo serijski, a naponski svitakparalelno troparalelno troilu.ilu.
Sa * oznaSa * oznaavamo referentne stezaljke.avamo referentne stezaljke.
W
N1
N2
I2I1 *
*
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
19/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:37
Spajanje mjernih instrumenataSpajanje mjernih instrumenata
Za strujni krug prikazan na slici odrediteZa strujni krug prikazan na slici odredite toto
instrumenti mjere te koliko pokazuju. Takinstrumenti mjere te koliko pokazuju. Takoer odrediteoer odreditepad napona na otporu i strujnom izvoru.pad napona na otporu i strujnom izvoru.
A
10 []
W
*
*
V2 [] 10 [V]
+ +
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:38
Jednostavni strujni krugJednostavni strujni krug
Radnu toRadnu toku, odnosno struju i napon na otporuku, odnosno struju i napon na otporumomoemo odrediti i grafiemo odrediti i grafikim putem.kim putem.
E
UAB
I
IKS
Rt
It
Ut
Rt
+
-E
A
B
Ri
It
+
-
Ut
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
20/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:39
Jednostavni strujni krug (2)Jednostavni strujni krug (2)
Radnu toRadnu toku, odnosno struju i napon na nelinearnomku, odnosno struju i napon na nelinearnom
otporu najjednostavnije odreujemo grafiotporu najjednostavnije odreujemo grafi
kim putem.kim putem.
E
UAB
I
IKS
Ne
INe
UNe
Ne+
-E
A
B
Ri
INe
+
-
UNe
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:40
Snaga istosmjerne strujeSnaga istosmjerne struje
Snaga na aktivnom ili pasivnom elementu definirana jeSnaga na aktivnom ili pasivnom elementu definirana jekao umokao umoak struje i napona:ak struje i napona:
IUP =
Snaga se moSnaga se moe izmjeriti odvojeno ampermetrom ie izmjeriti odvojeno ampermetrom ivoltmetrom ili direktno wattmetrom.voltmetrom ili direktno wattmetrom.
Otklon wattmetra proporcionalan je produktu napona iOtklon wattmetra proporcionalan je produktu napona istruje.struje.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
21/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:41
Prilagoenje snagePrilagoenje snage
U jednostavnom strujnom krugu troU jednostavnom strujnom krugu troilo moilo moe poprimitie poprimiti
razlirazliite vrijednosti.ite vrijednosti.
Snaga troSnaga troila ovisi o vrijednosti otpora troila ovisi o vrijednosti otpora troila i ovaila i ovafunkcija mora imati maksimum.funkcija mora imati maksimum. Problem prilagoenja snage je sljedeProblem prilagoenja snage je sljedei:i:
Rt
+
-E
A
B
Ri Krajnje vrijednosti:Krajnje vrijednosti:
)( tt RfP=
0
0
=
=
t
t
P
R
0=
=
t
t
P
R
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:42
Prilagoenje snagePrilagoenje snage (2)(2)
Koliki mora biti otpor RKoliki mora biti otpor Rtt da snaga na njemu uz zadaneda snaga na njemu uz zadanevrijednosti izvora postigne maksimalnu vrijednost?vrijednosti izvora postigne maksimalnu vrijednost?
tt RIP =2
( )22
2
ti
tt
ti
tRRRER
RREP
+=
+=
Da bi snaga bila jedanka nuli prva derivacija snage poDa bi snaga bila jedanka nuli prva derivacija snage pootporu Rotporu Rtt mora biti jednaka nuli:mora biti jednaka nuli:
0=t
t
dR
dP
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
22/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:43
Prilagoenje snagePrilagoenje snage (3)(3)
Derivacija kvocijenta:Derivacija kvocijenta:
2
'
''v
vuvuvu =
U naU naem primjeru:em primjeru:
( ) ( )( )
02
4
222
=+
++=
ti
titti
t
t
RR
RRRERRE
dR
dP
( ) 0222 =+ tti RERRE
ti RR =
Ovo vrijedi i za strujni izvor.Ovo vrijedi i za strujni izvor.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:44
Prilagoenje snagePrilagoenje snage (4)(4)
Ovisnost snage troOvisnost snage troila o odnosu Rila o odnosu Rtt/R/Rii::
i
t
R
R
iP
tP
tP
1 2 3
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
23/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:45
Faktor iskoriFaktor iskoritenja izvoratenja izvora
Faktor iskoriFaktor iskoritenja definiran je kao omjer snage trotenja definiran je kao omjer snage troilaila(P(P
tt) i snage izvora (P) i snage izvora (P
ii):):
1
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
24/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:47
Faktor iskoriFaktor iskoritenja izvora (3)tenja izvora (3)
Korisnost uz prilagoeno troKorisnost uz prilagoeno troilo iznosi 50%.ilo iznosi 50%.
Samo se polovica ukupne proizvedene snage izvoraSamo se polovica ukupne proizvedene snage izvoraiskoristi na troiskoristi na troilu, a ostatak se kao gubitak troilu, a ostatak se kao gubitak troi nai naunutraunutranjem otporu izvora Rnjem otporu izvora Rii..
U tehnici slabe struje (pojaU tehnici slabe struje (pojaala, teala, telekomunikacijskilekomunikacijskiureajiureaji, ., ...) izv..) izvodi se prilagoenje po snaziodi se prilagoenje po snazi, a u, a uelektroenergetskim sustavima radi se u podruelektroenergetskim sustavima radi se u podruju saju sato veto veom iskoristivoom iskoristivou.u.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:48
ElektriElektrini strujni krug i elektrini strujni krug i elektrinanamremreaa
Pojmovi elektriPojmovi elektrini krug i elektrini krug i elektrina mrena mrea razlikuju sea razlikuju seu sljedeu sljedeem:em: elektrielektrini krug je jednostavnija elektrini krug je jednostavnija elektrina mrena mrea koja tvoria koja tvori
samo jedan zatvoreni strujni tok (nema grananja struja),samo jedan zatvoreni strujni tok (nema grananja struja), elektrielektrina mrena mrea ima via ima vie strujnih tokova.e strujnih tokova.
ElektriElektrinu mrenu mreu (krug) istosmjerne strujeu (krug) istosmjerne struje ineinemeusobno povezani aktivni i pasivni elementimeusobno povezani aktivni i pasivni elementi(naponski i strujni izvori, otpornici i mjerni(naponski i strujni izvori, otpornici i mjerniinstrumenti).instrumenti).
U svakoj mreU svakoj mrei vrijede Kirchhoffovi zakoni.i vrijede Kirchhoffovi zakoni.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
25/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:49
ElektriElektrina mrena mreaa
Svaka mreSvaka mrea sastoji se od:a sastoji se od:
grana,grana, vorova,vorova, petlji.petlji.
R1
R2
R3
E
+
-
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:50
Kirchhoffovi zakoniKirchhoffovi zakoni
Osnovni postulati elektriOsnovni postulati elektrinih mrenih mrea (Kirchhoffovia (Kirchhoffovizakoni) povezuju elektrizakoni) povezuju elektrine veline veliine (struje i napone) iine (struje i napone) itopolotopoloke varijable (grane ike varijable (grane i vorove).vorove).
1. Kirchhoffov zakon1. Kirchhoffov zakon
Ovaj zakon je definiran zaOvaj zakon je definiran za vor.vor. 1. KZ ka1. KZ kae da je algebarska suma svih struja nekoge da je algebarska suma svih struja nekog
vora jednaka je 0.vora jednaka je 0.0lg
1
==
n
i
iIa
04321 =++ IIIIa I1
I2I
3
I4
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
26/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:51
Kirchhoffovi zakoni (2)Kirchhoffovi zakoni (2)2. Kirchhoffov zakon2. Kirchhoffov zakon
2. KZ ka2. KZ kae da je algebarska suma svih napona ie da je algebarska suma svih napona i
padova napona u zatvorenoj petlji (konturi) jednakpadova napona u zatvorenoj petlji (konturi) jednaknuli.nuli.
0lg1
==
n
i
iUaR
1 +E
1
+
+
R2
R3
R4
E3
E4
I2
I1
I4
I3
+
+
+
+
022333444111 =++++ RIERIRIEERI
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:52
Primjena Kirchhoffovih zakonaPrimjena Kirchhoffovih zakonaSerijski spoj otporaSerijski spoj otpora
Primjenom 2. KZ za serijski spoj otpora vrijedi:Primjenom 2. KZ za serijski spoj otpora vrijedi:
=
=++++=n
i
in UUUUUU1
321 ...
+
+ - + - + - + -
-
U1
R1
IR
2 R
3 R
n
U2
U3
Un
U
ii RIU = ==
===n
i
i
n
i
i RIRIRIU11
=
=n
i
iRR1
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
27/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:53
Primjena Kirchhoffovih zakona (2)Primjena Kirchhoffovih zakona (2)Paralelni spoj otporaParalelni spoj otpora
Primjenom 1. KZ za paralelni spoj otpora vrijedi:Primjenom 1. KZ za paralelni spoj otpora vrijedi:
=
=++++=n
i
in IIIIII1
321 ...
i
iR
UI =
==
===n
i i
n
i i R
U
RU
R
UI
11
1 =
=n
i iRR 1
11
I1
I2
I3
In
I
+
U
-
R1
R2
R3
Rn
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:54
Analiza mreAnaliza mrea direktnoma direktnomprimjenom Kirchhoffovih zakonaprimjenom Kirchhoffovih zakona
Primjenom KZ mrePrimjenom KZ mrea se analizira na sljedea se analizira na sljedei nai nain:in: prebrojimoprebrojimo vorove i grane,vorove i grane, u svakoj grani ucrtamo struju odabravu svakoj grani ucrtamo struju odabravi joj pri tomei joj pri tome smjersmjer
po voljipo volji. Analizirati (rije. Analizirati (rijeiti) mreiti) mreu znau znai upravo odrediti tei upravo odrediti testruje!struje!
ucrtamo smjerove padova napona na otpornicima u skladu sucrtamo smjerove padova napona na otpornicima u skladu sucrtanim smjerovima struja,ucrtanim smjerovima struja,
oznaoznaimoimo vorove,vorove, za n = gza n = g -- (( -- 1) broj nezavisnih petlji u mre1) broj nezavisnih petlji u mrei oznai oznaimoimo
referentne smjerove njihovih obilaska,referentne smjerove njihovih obilaska, pipiemo jednademo jednadbe 1. KZ zabe 1. KZ za --11 vor,vor, pipiemo jednademo jednadbe 2. KZ za n = gbe 2. KZ za n = g -- (( -- 1) nezavisnih petlji1) nezavisnih petlji
(nezavisne petlje imaju barem po jednu razli(nezavisne petlje imaju barem po jednu razliitu granu),itu granu), rjerjeavanjem sustava jednadavanjem sustava jednadbi izrabi izraunamo sve struje u mreunamo sve struje u mreii
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
28/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:55
Analiza mreAnaliza mrea direktnom primjenoma direktnom primjenomKirchhoffovih zakona (2)Kirchhoffovih zakona (2)
+
+
+R
1=10[]
R2=20[]
R3=20[]
R4=10[]
R5=10[]
E1=10[V]
E2=20[V]
E3=10[V]
E4=10[V]
+
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:56
+
R11[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R
3
1[]-
+
Analiza mreAnaliza mrea direktnom primjenoma direktnom primjenomKirchhoffovih zakona (3)Kirchhoffovih zakona (3)
I1 I2
I3
+
-
-
+
[ ]AII 13 ==
3;2 == g
0)I( 3211 = RIRIE
231)1( III =+
I
0)( 3212 = RIRIIE
1
2
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
29/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:57
Analiza mreAnaliza mrea direktnom primjenoma direktnom primjenomKirchhoffovih zakona (4)Kirchhoffovih zakona (4)
11
112
31
12 +
+=+
+= RR
RIE
I
15.0321 == III+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R
3
1[]
I1 I2
I3
+
--
+
-
+[ ]AI 5.02 =
[ ]AI 5.11 =
a
b
3223 RIRIba ++=
1)5.0(11 +== abba U
[ ]VUab 5.0=
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:58
Analiza mreAnaliza mrea direktnom primjenoma direktnom primjenomKirchhoffovih zakona (5)Kirchhoffovih zakona (5)
15.03 == IUP abI
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R3
1[]
I1 I2
I3
+
--
+
-
+
a
b
[ ]WPI 5.0=
( ) ( )( )5.121 == IEPE[ ]WPE 3=
321 RRRIE PPPPP ++=+
( ) ( ) 15.01115.1 22232
22
2
31
2
1321 ++=++=++ RIRIRIPPP RRR
[ ]WPPPRRR
5.3321
=++
[ ]WPP IE 5.35.03 =+=+
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
30/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:59
Dijagram potencijalaDijagram potencijala
Odredimo li potencijale pojedinih toOdredimo li potencijale pojedinih toaka elektriaka elektrinene
mremree te ih prikae te ih prikaemo u mjerilu u obliku dijagramaemo u mjerilu u obliku dijagramadobili smo dijagram potencijala.dobili smo dijagram potencijala.
Odreivanje napona izmeu bilo koje dvije toOdreivanje napona izmeu bilo koje dvije tokekemremree vrlo je jednostavno oe vrlo je jednostavno oitati na takvomitati na takvomdijagramu.dijagramu.
Napomena: Potencijale pojedinih toNapomena: Potencijale pojedinih toaka u mreaka u mreiimogumogue je jednoznae je jednoznano odrediti samo uz prethodnono odrediti samo uz prethodnodefiniranu todefiniranu toku referentnog (nultog) potencijala.ku referentnog (nultog) potencijala.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:60
Dijagram potencijala (2)Dijagram potencijala (2)
+
R1
R2
R3
E
I
c
d
b
a
I1
I3
0=c
][220 VEcd ===
][11102 VRIcb ===
( ) ][5.015.1211 VRIda ===
( ) ][5.015.0033 VRIca =+=+=
[ ]AI 5.11 =
[ ]AI 5.02 =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
31/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:61
Dijagram potencijala (3)Dijagram potencijala (3)
a b c d
[V]
-0.5
-1
-1.5
-2
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:62
Theveninov teoremTheveninov teorem
Prema Theveninovom teoremu, bilo koji dio linearnePrema Theveninovom teoremu, bilo koji dio linearneaktivne mreaktivne mree (mree (mree u kojoj se nalaze izvori i linearnie u kojoj se nalaze izvori i linearniotpori), mootpori), moe se nadomjestiti s obzirom na dvijee se nadomjestiti s obzirom na dvijestezaljke (a i b) realnim naponskim izvorom.stezaljke (a i b) realnim naponskim izvorom.
Napon naponskog izvora i njegov unutraNapon naponskog izvora i njegov unutranji otpornji otporoznaoznaavamo s Eavamo s ETT i Ri RTT((Theveninov napon i otpor).Theveninov napon i otpor). Ta dva parametra potpuno su odreeni elementimaTa dva parametra potpuno su odreeni elementima
dijela mredijela mree koji nadomjee koji nadomjetamo i to kako po iznosutamo i to kako po iznosutako i po polaritetu (napon).tako i po polaritetu (napon).
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
32/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:63
Theveninov teorem (2)Theveninov teorem (2)
Theveninov otpor RTheveninov otpor RTTodreujemo tako da uz ugaodreujemo tako da uz ugaeneene
izvore (kratko spojene naponske izvore i odspojeneizvore (kratko spojene naponske izvore i odspojenestrujne izvore) ostavljajustrujne izvore) ostavljajui pri tome njihove unutarnjei pri tome njihove unutarnjeotpore izraotpore izraunamo ili izmjerimo ukupni otpor izmeuunamo ili izmjerimo ukupni otpor izmeutotoaka a i b takve pasivne mreaka a i b takve pasivne mree:e:
Odreivanje ROdreivanje RTT::
+
+
a
bMreako
jasenadomjeta
RT
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:64
+
+
a
bMreakojasenadomjet
a
Theveninov teorem (3)Theveninov teorem (3)
Theveninov napon ETheveninov napon ETTodreujemo tako da izmjerimo iliodreujemo tako da izmjerimo iliizraizraunamo napon Uunamo napon Uab0ab0 na otvorenim stezaljkama a i bna otvorenim stezaljkama a i bmremree.e.
Odreivanje EOdreivanje ETT::
ET
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
33/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:65
Primjena Theveninovog teoremaPrimjena Theveninovog teorema
Primjenom Theveninova teorema odredite struju krozPrimjenom Theveninova teorema odredite struju kroz
otpor Rotpor R11..
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R3
1[]
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:66
Primjena Theveninovog teorema (2)Primjena Theveninovog teorema (2)
Da bismo odredili struju kroz RDa bismo odredili struju kroz R11 odspajamo taj otpor,odspajamo taj otpor,a ostatak mrea ostatak mree nadomjee nadomjetamo pomotamo pomou Thevenina:u Thevenina:
+
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
R3
1[]
a
b
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
34/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:67
Primjena Theveninovog teorema (3)Primjena Theveninovog teorema (3)
Otpor Thevenina odreujemo tako da iskljuOtpor Thevenina odreujemo tako da iskljuimo izvoreimo izvore
i za pasivnu mrei za pasivnu mreu odredimo otpor Ru odredimo otpor Rabab::
+
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R3
1[]
a
b [ ]=== 13RRR abT
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:68
Primjena Theveninovog teorema (4)Primjena Theveninovog teorema (4)
Napon Thevenina odreujemo tako da uz aktivneNapon Thevenina odreujemo tako da uz aktivneizvore izraizvore izraunamo napon Uunamo napon Uab0ab0::
+
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
R3
1[]
a
b
3RIEba ++=
+
--
+
30 RIEU baab +==
1120 +=abU
[ ]VUab 30=
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
35/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:69
Primjena Theveninovog teorema (5)Primjena Theveninovog teorema (5)
MreMrea sada poprima sljedea sada poprima sljedei oblik i jednostavno jei oblik i jednostavno je
izraizraunati struju kroz otpor Runati struju kroz otpor R11::
1
1RR
EI
T
TR +
=
+
a
bE
T
3[V]
RT
1[] R1
1[]
IR1
11
31 +=RI
[ ]AIR 5.11=
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:70
Primjena Theveninovog teorema (6)Primjena Theveninovog teorema (6)
Struja kroz otpor RStruja kroz otpor R11 ima iznos 1.5 [A] i teima iznos 1.5 [A] i tee u smjerue u smjeruod a prema b.od a prema b.
[ ]AIR 5.11=
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
R3
1[]
a
b
IR1
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
36/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:71
Primjena Theveninovog teorema (7)Primjena Theveninovog teorema (7)
Primjenom Theveninova teorema u istoj mrePrimjenom Theveninova teorema u istoj mrei odreditei odredite
struju kroz otpor Rstruju kroz otpor R33..
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]R3
1[]
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:72
Primjena Theveninovog teorema (8)Primjena Theveninovog teorema (8)
Da bismo odredili struju kroz RDa bismo odredili struju kroz R33 odspajamo taj otpor,odspajamo taj otpor,a ostatak mrea ostatak mree nadomjee nadomjetamo pomotamo pomou Thevenina:u Thevenina:
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
a
b
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
37/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:73
Primjena Theveninovog teorema (9)Primjena Theveninovog teorema (9)
Otpor Thevenina odreujemo ako da iskljuOtpor Thevenina odreujemo ako da iskljuimo izvoreimo izvore
i za pasivnu mrei za pasivnu mreu odredimo otpor Ru odredimo otpor Rabab::
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I
1[A]a
b
[ ]=== 11RRR abT
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:74
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
a
b
Primjena Theveninovog teorema (10)Primjena Theveninovog teorema (10)
Napon Thevenina odreujemo tako da uz aktivneNapon Thevenina odreujemo tako da uz aktivneizvore izraizvore izraunamo napon Uunamo napon Uab0ab0::
1RIEba +=
+
- -
+
10 RIEU baab +==
1120 +=abU
[ ]VUab 10 =
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
38/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:75
Primjena Theveninovog teorema (11)Primjena Theveninovog teorema (11)
MreMrea sada poprima sljedea sada poprima sljedei oblik i jednostavno jei oblik i jednostavno je
izraizraunati struju kroz otpor Runati struju kroz otpor R33::
3
3RR
EI
T
TR +
=
+
a
bE
T
1[V]
RT
1[] R3
1[]
IR3
11
13 +=RI
[ ]AIR 5.03=
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:76
Primjena Theveninovog teorema (12)Primjena Theveninovog teorema (12)
Struja kroz otpor RStruja kroz otpor R33 ima iznos 0.5 [A] i teima iznos 0.5 [A] i tee u smjerue u smjeruod b prema a.od b prema a.
[ ]AIR 5.03=
+
R1
1[]
R2
1[]E
2[V]
I1[A]
R3
1[]
a
b
IR3
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
39/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:77
MetodaMetoda konturnihkonturnih strujastruja
Nedostatak koriNedostatak koritenja direktne primjene I i IItenja direktne primjene I i II
KirchhoffovogKirchhoffovog zakona u analizi mrezakona u analizi mrea je veliki broja je veliki brojjednadjednadbi koje treba rijebi koje treba rijeiti.iti. MetodaMetoda konturnihkonturnih struja razvila se kao jedna od metodastruja razvila se kao jedna od metoda
koja je brkoja je bra i jednostavnija za primjenu.a i jednostavnija za primjenu. I dalje seI dalje se itav postupak, kao i kod svih ostalih metoda,itav postupak, kao i kod svih ostalih metoda,
vrsto oslanja navrsto oslanja na KirchhoffoveKirchhoffove zakone.zakone. Sustav jednadSustav jednadbi i dalje isti, ali se uvodibi i dalje isti, ali se uvoditriktrikkojim sekojim se
prividno smanjuje kompleksnost u njegovu rjeprividno smanjuje kompleksnost u njegovu rjeavanju.avanju.
Postupak se razlaPostupak se razlae na dva osnovna koraka:e na dva osnovna koraka: rjerjeavanja jednadavanja jednadbi petlji (II K.Z.)bi petlji (II K.Z.) povezivanja struja grana i struja petlji (I K.Z.)povezivanja struja grana i struja petlji (I K.Z.)
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:78
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (2)struja (2)
Sam postupak se sastoji od sljedeSam postupak se sastoji od sljedeih koraka:ih koraka: definiranje neovisnih petlji (kontura) u mredefiniranje neovisnih petlji (kontura) u mrei,i, definiranjedefiniranjestrujastrujakoje teku tim petljama (konturama),koje teku tim petljama (konturama), definiranjedefiniranje pripadnihpripadnih padova napona,padova napona, raspisivanje jednadraspisivanje jednadbi IIbi II KirchhoffovogKirchhoffovog zakona za odabranezakona za odabrane
petlje,petlje, rjerjeavanje jednadavanje jednadbi IIbi II KirchhoffovogKirchhoffovog zakona kojima se dobijuzakona kojima se dobiju
vrijednosti struja petlji,vrijednosti struja petlji, definiranje struja grana i raspisivanje jednaddefiniranje struja grana i raspisivanje jednadbi koje povezujubi koje povezuju
te struje i struje petlji (relativno jednostavne jednadte struje i struje petlji (relativno jednostavne jednadbe),be), izraizraunavanje struja grana na temelju poznavanja vrijednostiunavanje struja grana na temelju poznavanja vrijednosti
struja petlji.struja petlji.
Pri tome sePri tome se esti korak moesti korak moe provesti odmah nakone provesti odmah nakon
definiranja struja petlji.definiranja struja petlji.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
40/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:79
+
-
R1
E1
+
-
R2
E2
R3
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (3)struja (3)
Primjer dva paralelno spojena realna naponska izvoraPrimjer dva paralelno spojena realna naponska izvora
optereoptereena otporom R.ena otporom R. Prvi osnovni korak:Prvi osnovni korak:
definiranje neovisnih petljidefiniranje neovisnih petlji definiranjedefiniranje konturnihkonturnih struja (proizvoljan smjer)struja (proizvoljan smjer) definiranje padova naponadefiniranje padova napona
IA IB
-
+
+
-
-
+
+
-
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:80
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (4)struja (4)
Prvi osnovni korak (nastavak):Prvi osnovni korak (nastavak): definiranje sustava jednaddefiniranje sustava jednadbi II K.Z.bi II K.Z.
0
0
322
221
2
21
=+
=+
BBA
BAA
IRIRIR
IRIRIR
UUUE
EUUUE
0
0
3222
22211
=+
=+
RIRIRIE
ERIRIRIE
BBA
BAA
+
+=
2
21
1
322
221
E
EE
RRR
RRR
I
I
B
A
rjerjeavanje sustava jednadavanje sustava jednadbibi iznosi konturnih struja:iznosi konturnih struja:
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
41/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:81
+
-
R1
E1
+
-
R2
E2
R3
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (5)struja (5)
Drugi osnovni korak:Drugi osnovni korak:
definiranje struja grana i raspisivanje jednaddefiniranje struja grana i raspisivanje jednadbi koje povezujubi koje povezujute struje i struje petljite struje i struje petlji
rjerjeavanje sustava jednadavanje sustava jednadbibi iznosi struja granaiznosi struja grana
B
BA
A
II
III
II
=
+=
=
3
2
1
IA IB
I3
I1 I2
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:82
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (6)struja (6)
OpOpenito, jednadenito, jednadba IIba II KirchhoffovogKirchhoffovog zakona zazakona za ii--tutupetlju mopetlju moe se napisati kaoe se napisati kao ::
=
=
=+im
k
ik
n
ijj
ijjiii ERIRI11
IIii predstavlja strujupredstavlja struju ii--te petlje.te petlje. RRiiii predstavlja sumu svih otpora koji se nalaze upredstavlja sumu svih otpora koji se nalaze u ii--toj petlji.toj petlji. IIjj predstavlja strujupredstavlja strujujj--te petlje koja dijeli granu ste petlje koja dijeli granu s ii--tom petljomtom petljom
(negativna ako u zajedni(negativna ako u zajednikoj grani ima suprotan smjer odkoj grani ima suprotan smjer od IIii).). RRijij predstavlja sumu svih otpora koji se nalaze u grani koja jepredstavlja sumu svih otpora koji se nalaze u grani koja je
zajednizajednika petljamaka petljama ii iij.j. EEikik predstavljapredstavlja kk--ti naponski izvor unutarti naponski izvor unutar ii--te petlje (negativan akote petlje (negativan ako
se opire protjecanju struje petlje).se opire protjecanju struje petlje). mmii predstavlja broj naponskih izvora upredstavlja broj naponskih izvora u ii--toj petlji.toj petlji. nn predstavlja broj neovisnih petlji u mrepredstavlja broj neovisnih petlji u mrei.i.
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
42/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:83
MetodaMetoda konturnihkonturnih struja (7)struja (7)
OpOpenito, jednadenito, jednadba koja povezuje strujuba koja povezuje struju ii--te grane ite grane i
struje petlji mostruje petlji moe se napisati kaoe se napisati kao::
=
=kn
kik
ki II1
IIii predstavlja strujupredstavlja struju ii--te grane.te grane. IIkk predstavlja strujupredstavlja struju kk--te petlje u kojoj se nalazite petlje u kojoj se nalazi ii--ta granata grana. Negativna. Negativna
ako se (proizvoljno odabran) smjer struje grane ne poklapa saako se (proizvoljno odabran) smjer struje grane ne poklapa sasmjerom struje petlje.smjerom struje petlje.
nnkk predstavlja broj neovisnih petlji u mrepredstavlja broj neovisnih petlji u mrei.i.
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:84
Usporedba pojedinih metodaUsporedba pojedinih metoda
UsporedbaUsporedba metode konturnih struja smetode konturnih struja s direktnomdirektnomprimjenomprimjenom KirchhoffovihKirchhoffovih zakona:zakona: dimenzija sustava, u opdimenzija sustava, u opem sluem sluaju, za naju, za n--1 manja u odnosu na1 manja u odnosu na
K.Z. (uz pretpostavku da je sustav jednadK.Z. (uz pretpostavku da je sustav jednadbi zabi za vorovevorovejednostavan za rijejednostavan za rijeiti),iti),
gubi prednost kod mregubi prednost kod mrea koje imaju relativno malen broja koje imaju relativno malen brojvorova,vorova, nprnpr. kod paralelnog spoja velikog broja grana (u. kod paralelnog spoja velikog broja grana (utakvim je slutakvim je sluajevima povoljnija primjena metode naponaajevima povoljnija primjena metode naponavorova).vorova).
5/22/2018 istosmjerna struja,krugovi
43/43
Osnove elektrotehnike I:Osnove elektrotehnike I: Istosmjerni strujni krugoviIstosmjerni strujni krugovi
Str:85
Usporedba pojedinih metoda (2)Usporedba pojedinih metoda (2)
UsporedbaUsporedba Theveninove metode sTheveninove metode s metodom konturnihmetodom konturnih
struja i primjene Kirchhoffovih zakona:struja i primjene Kirchhoffovih zakona: analizira se samo dio strujnog kruga,analizira se samo dio strujnog kruga, analiza vrlo jednostavna buduanaliza vrlo jednostavna budui da sei da se itav ostatak mreitav ostatak mreee
opisuje kao realni naponski izvor,opisuje kao realni naponski izvor, pogodnije za eksperimentiranje i predvianje ponapogodnije za eksperimentiranje i predvianje ponaanja kodanja kod
razlirazliitih optereitih optereenja,enja, pogodan za analizu mrepogodan za analizu mrea koje posjeduju nelinearni element,a koje posjeduju nelinearni element, ponekad moponekad moe biti vrlo tee biti vrlo teko odrediti parametreko odrediti parametre nadomjesnognadomjesnog
realnog naponskog izvora, a posrealnog naponskog izvora, a postupak odreivanjatupak odreivanja
elektromotorne sile uglavnom ukljuelektromotorne sile uglavnom ukljuuje upotrebu ostalihuje upotrebu ostalihmetoda (uz mogumetoda (uz mogue smanjenje dimenzije problema).e smanjenje dimenzije problema).