Analiza obwodów prądu zmiennego

Jesli jesteś początkującym elektronikiem, to tu z pewnością znajdziesz pomoc. Miejsce dobre do dyskusji nad podstawami elektroniki w zakresie teorii i praktyki.
michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Analiza obwodów prądu zmiennego

Post autor: michj » 15 lut 2013, 19:27

Witam,
mam pytanie - czy jest możliwość analizy obwodów prądu zmiennego podobnie jak prądu stałego, i to bez użycia liczb zespolonych? Chodzi mi o potraktowanie kondensatorów i cewek jako odpowiednich rezystorów (przy pewnej częstotliwości) i dalej analizowanie jak w obwodach prądu stałego. I jeszcze - czy wtedy opór kondensatora jest (w przeciwieństwie do rezystora i cewki) ujemny?

PS Czytałem trochę na Wikipedii.

Awatar użytkownika
tom5555
Użytkownik
Posty: 625
Rejestracja: 23 sty 2008, 1:20
Lokalizacja: Zabrze
Kontakt:

Post autor: tom5555 » 15 lut 2013, 19:56

Przy prostych obwodach (tylko połączenie szeregowe lub równoległe) można się obejść bez liczb zespolonych. Przy bardziej rozbudowanych obwodach jest to raczej niemożliwe. Przy prądach zmiennych trzeba jakoś uwzględnić przesunięcia fazowe prądu i napięcia, a prawa Kirchhoffa mają zastosowanie jedynie do wartości chwilowych. Dlatego niezbędne jest skorzystanie z bardziej złożonego zapisu matematycznego, jakim są liczby zespolone.
Opór ujemny oznacza, że przy wzroście napięcia prąd maleje lub inaczej że przy wzroście prądu maleje spadek napięcia. W przypadku cewki lub kondensatora wzrost wartości skutecznej przyłożonego napięcia spowoduje wzrost wartości skutecznej prądu, więc "rezystancja" cewki i kondensatora jest zawsze dodatnia. Natomiast reaktancja zależy od częstotliwości, i dla cewki wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości, a dla kondensatora jest odwrotnie - maleje. Dlatego też na osi liczb urojonych reaktancja indukcyjna ma wartości dodatnie, a pojemnościowa ujemne. Wynika to z przesunięcia fazowego między prądem i napięciem na tych elementach.

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 15 lut 2013, 20:01

Dzięki, spróbuję tą analizę ogarnąć :smile:

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 15 lut 2013, 20:26

Proste obwody obwodu zmiennego można analizować stosując wykres wskazowy (wektorowy). Prościej się nie da. I kondensator nie ma ujemnej reaktancji.
Tylko na osi liczb urojonych zaznacza się ją w ujemnej części bo odejmuje się ona od reaktancja cewki.
https://elportal.pl/pdf/k01/19_06.pdf
https://elportal.pl/pdf/k01/20_08.pdf

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 16 lut 2013, 13:08

Jeszcze mam pytanie - czy jednak można analizować obwody prądu zmiennego jak prądu stałego operując na wartościach skutecznych :?:

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 16 lut 2013, 13:55

Co znaczy tak samo ?
Proste obwody można analizować tak samo. Tylko trzeba pamiętać, że dodawać geometryczne a nie algebraicznie.
Zresztą najlepiej będzie jak pokażesz jakiś przykładowy schemat i swój sposób analizy.

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 16 lut 2013, 16:00

Przy obwodach zawierających i kondensatory, i cewki to rozumiem, że nie można podstawić dodatnich reaktancji i liczyć normalnie. Przykład - obwód szeregowy LC - tutaj przy częstotliwości rezonansowej oporność jest równa 0, a licząc normalnie (jest to niepoprawne) byłaby równa 2*Xc (=2*Xl) :!:
Jednak jeśli obwód zawiera kondensatory (bez cewek) lub cewki (bez kondensatorów) ewentualnie z rezystorami, to można potraktować kondensatory lub cewki jako rezystory o wartościach równych odpowiednim reaktancjom i analizować wszystko normalnie korzystając z wartości skutecznych napięcia i prądu?
I czy prawo Ohma działa dla owych wartości (prąd skuteczny = napięcie skuteczne / oporność)?

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 16 lut 2013, 16:36

Tak, prawo Ohma zawsze dział i dla wartości skutecznej jak dla wartości szczytowej, czy też chwilowej. Tak samo pozostałe prawa elektrotechniki. Jedyna różnica to taka, że trzeba uwzględnić to, ze prąd w kondensatorze wyprzedza napięcie a w cewce prąd się opóźnia względem napięcia.

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 17 lut 2013, 12:33

A w obwodzie szeregowym RC to opór wypadkowy (zastępczy) przy określonej częstotliwości jest równy R + Xc czy pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów R i Xc?

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 17 lut 2013, 12:43

Impedancja szeregowego obwodu RC będzie równa
Z = √(R² + Xc²)

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 17 lut 2013, 12:50

Czyli w prawie Ohma opór to będzie owa impedancja.

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 17 lut 2013, 17:16

Czyli w prawie Ohma opór to będzie owa impedancja.
Tak i prąd będzie równy
I = Uzas/Z i odpowiednio napięcia na rezystorze i kondensatorze.
UR = I*R ; Uc = I*Xc

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 14 gru 2013, 21:52

Czyli, operując na liczbach zespolonych, wszystkie prawa stałoprądowe działają. :smile: (próbowałem trochę - na przykład w powyższym przykładzie, wszystko się zgadza).

michj
-
Posty: 83
Rejestracja: 22 gru 2012, 12:22
Lokalizacja: Polska

Post autor: michj » 13 lip 2014, 21:02

Jednak nie jestem do końca pewien jak się te obwody analizuje przy pomocy liczb zespolonych. Mógłby ktoś podać link do jakiejś strony przystępnie opisującą taką analizę, ewentualnie odesłać mnie do jakiejś książki :?:
W necie trzeba tego ze świecą szukać :idea:

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 14 lip 2014, 16:54

To może pokaż jakieś przykładowe zadanie z którym masz problem.
I spróbujemy je rozwiązać razem.

ODPOWIEDZ