Naizmjenicne struje i trofazni sistemi

– ELEKTRIČNA KOLA SA VREMENSKI PROMJENLJIVIM STRUJAMA –
( by: M.Omerkić )
1. Osnovne razlike između električnih kola sa vremenski konstantnim i vremenski
promjenljivim strujama.
El.kola sa konstantnim (jednosmjernim strujama) sastoje se od tri elementa:
el.izvora(naponskog ili strujnog generatora), provodne veze i potrošača(otpornik). U slučaju
vremenski konstantih struja Kirhofovi zakoni su egzaktni tj. formulisani bez bilo kakvih
aproksimacija. Ako bi se strogo posmatralo, I Kirhofov zakon bi važio, pod uslovom da je
specifična provodnost dielektrika koji okružuje provodnike jednaka nuli. Naravno,ovaj uslov
nikada u potpunosti nije tačan. Pored toga,oblik provodnika kojima su međusobno povezani
el.elementi kola, ne utiče čak ni teorijski na jačinu struje u granama el.kola. El.kola sa
vremenski konstantnim strujama često se koriste u tehničkoj praksi.
Ipak,mnogo češće,u raznovrsnim primjenama, susreću se el.kola sa vremenski promjenljivim
strujama. Prenos el.energije od mjesta proizvodnje (nuklearne,termoelektrane…) do potrošače
obavlja se uglavnom vremenski promjenljivim strujama. U slučaju radija,televizije…prenos
signala se ostvaruje uglavnom pomoću vremenski promjenljivih struja.
Vremenski promjenljive struje uvijek su praćene pojavom vremenski promjenljivih
indukovanih el.polja. Ovo indukovano el.polje indukuje ems u provodnicima koji se u njemu
nalaze. Zbog svega toga, svako el.kolo sa vremenskim promjenljivim strujama, predstavlja
izuzetno složen sistem za analizu, jer postoji međusobna sprega između svih grana el.kola,
koja se ostvaruje podsredstvom indukovanog el.polja. Prema tome, ova međusobna sprega
zavisi od oblika grana i njihovog međusobnog položaja. Zbog toga zaključujemo da jačine
struja,u svima granama kola sa vremenski promjenljivim strujama, zavise od geometrijskog
oblika kola. U velikom broju slučajeva, indukovana ems,usljed sprege između grana kola,
mnogo je manja od napona između krajeva elemenata u grani.
2.Uporediti uticaj oblika provodnika/kola na jačinu struja u gr anama kod el.kola sa
vremenski konstantnim i vremenski promjenljivim strujama.
– Kod el.kola sa vremenski konstantnim strujam oblik provodnika kojima su međusobno
povezani el.elementi kola, ne utiče čak ni teorijski na jačinu struje u granama el.kola.
– Svako el.kolo sa vremenskim promjenljivim strujama, predstavlja izuzetno složen sistem za
analizu, jer postoji međusobna sprega između svih grana el.kola, koja se ostvaruje
podsredstvom indukovanog el.polja. Prema tome, ova međusobna sprega zavisi od oblika
grana i njihovog međusobnog položaja. Zbog toga zaključujemo da jačine struja, u svim
granama kola sa vremenski promjenljivim strujama, zavise od geometrijskog oblika kola.
3.Površinski – Skin efekat.
Površinski efekat predstavlja pojavu neravnomjernog raspoređivanja naizmjenične struje po
poprečnom presjeku provodnika, i to tako da je gustina struje u središtu provodnika manja od
gustine struje na njegovoj površini. Ova raspodjela smanjuje aktivnu površinu poprečnog
presjeka provodnika i povećava njegov otpor. Ako kroz provodnik protiče jednosmjerna
struja, gustina struje je ista u svim tačkama poprečnog presjeka provodnika.
Međutim,ukoliko kroz provodnik protiče naizmjenična struja i, raspodjela po presjeku je
neravnomjerna,i to tako da je najveća na površini,a najmanja u središtu provodnika.
1
Naizmjenična struja obrazuje promjenljivo magnetno polje, odnosno promjenljiv magnetni
fluks. Zbog pojave promjenljivog fluksa,unutar provodnika se indukuje promjenljiva ems,pod
čijim se uticajem uspostavlja gustina struje,koja se potiskuje prema površini provodnika. Zato
se ovaj efekat naziva površinski, ili skin efekat,odnosno površinki efekat prve vrste.Odnosi se
na usamljeni provodnik kroz koji protiče promjenljiva struja,i po prirodi je simetričan. Skin
efekat je veći ukoliko je brzina promjene fluksa veća.
Pored ovoga, postoji i površinski efekat druge vrste, ili efekat bliskosti. Odnosi se na dva
provodnika koja su blizu jedan drugom.Npr.provodnici dvožičnog el.voda,kod kojih je I1= -I2.
Ako se posmatra raspodjela magnetnog polja dobija se takva raspodjela gje se u jednom dijelu
raspodjela prvog i drugog polja podudaraju,a u drugom dijelu su suprtnih smjerova. Pošto je
raspodjela nesimetrična,i efekat bliskosti je nesimetričan efekat.