EVROPSKI UNIVERZITET U BRČKOM
TEHNIČKI FAKULTET
ODSJEK:TEHNIČKA INFORMATIKA
GODINA STUDIJA :I
AKADEMSKA:2013/2014
SEMINARSKI RAD
TEMA:IZMJENIČNE STRUJE
STUDENT:ARAPČIĆ HARIS
UVOD
Električna struja je usmjereno protjecanje nosioca električnih naboja, pri čemu najčešće
mislimo na protjecanje elektrona kroz metalne vodiče, ali to također može biti i protjecanje iona
u disociranim otopinama, prelet nabijenih čestica (npr. α i β) kroz vakuum, pomicanje šupljina u
poluvodičima i drugo. Ako to protjecanje vremenom mijenja smjer, tada je to izmjenična
električna struja. Nije potrebno da iznos ili smjer te struje bude u vremenu pravilan niti
simetričan u oba smjera.
Najčešće se pod izmjeničnom strujom ipak podrazumjeva simetričan oblik, kod kojega su oblici
struje dok teče u svakom od smjerova jednaki po svemu osim po smjeru. Kako su i trajanja toka
struje u svakom od smjerova jednake, onda se ta trajanja zovu poluperiode koje zajedno čine
cjelinu koja se ponavlja - periodu. Takav oblik struje se može matematički prikazati i kao zbroj
niza struja (zvanih „harmonici”) sinusnog oblika. Ta se činjenica koristi za olakšavanje
izračuna, jer se gotovi izračuni za sinusni oblik odgovarajuće primjenjuju i na druge oblike
struje.
Značaj i prednosti izmjenične struje je isticao Nikola Tesla, iako se pri tome morao oduprijeti
velikom pritisku američkog izumitelja Thomasa Alva Edisona. Članak War of Currents opisuje
na engleskom tijek Tesline borbe da uvede u primjenu izmjeničnu struju i njene prednosti.
Izmjenična električna struja
je ona električna struja kojoj se smjer mijenja u vremenu.
Istovremenom proizvodnjom nekoliko struja koje su međusobno fazno pomaknute postiže se
veća učinkovitost električnih generatora i motora, tj. uz istu veličinu i masu stroja moguće je
postići veću snagu.Ova činjenica se koristi recimo u automobilima koji iako imaju instalaciju za
istosmjernu struju koriste mali trofazni sinkroni generator (tzv. alternator) za proizvodnju
električne energije koja se potom ispravlja ispravljačem u istosmjernu struju.
Vmax-amplituda oscilovanja.
U elektrotehnici se najčešće primjenjuju uređaji koji koriste naizmjeničnu struju "i".Kod
naizmjenične struje mijenja se, tokom vremena, i intenzitet i smjer. Naizmjenične struje nastaju
u električnom kolu u kojem djeluju naizmjenične elektromotorne sile e (odnosno naponi u). I
struje i ems-e su periodične funkcije vremena i zadovoljavaju uslov:
Veličina T naziva se perioda periodične funkcije – to je vremenski interval poslije koga se
funkcija ponavlja. U teorijskoj elektrotehnici struja je prostoperiodična harmonična funkcija
vremena (sinusna struja). Zbog toga će dalje, ako drugačije ne bude napomenuto, ovdje
naizmjenična struja biti smatrana sinusoidalnom slika1.Naizmjenična struja (napon, ems)
karakteriše se (Slika 11): trenutnom vrijednošću i (u, e), maksimalnom vrijednošću
(amplitudom) Im ( , Em Um) , trajanjem punog ciklusa (periodom) T ili brojem perioda u
jedinici vremena (učestanošću, frekvencijom) f
f
=
1
T
Očigledno je da je jedinica za učestanost 1/sec. Ova jedinica ima poseban naziv –jedan herc
(1Hz; 1Hz (=) 1/s).
Učestanost naizmjenične struje za napajanje elektroenergetskih uređaja
međunarodnoje standardizovana i iznosi 50 Hz. Ipak, u zemljama Sjeverne amerike i dijelu
Japana ovaj standard nije prihvaćen, te je, kao standardna, usvojena učestanost od 60Hz. Za
pokretanje brzohodnih elektromotora koriste se i učestanosti (400-2000)Hz. Za napajanje
indukcionih peći, koje se koriste za topljenje metala i za zagrijavanje metala radi termičke
obrade, koriste se učestanosti i do 50MHz. U sistemima radiodifuzije srijeću se učestanosti i
do 3x1010Hz. Kod visokofrekventnih uređaja, umjesto učestanosti, široko se koristi, kao
veličina koja karakteriše naizmjenični signal, talasna dužina λ. Talasna dužina je definisana
na osnovu brzine prostiranja talasa v i učestanosti f, (odnosno periode)
Veličina:
široko se koristi u elektrotehnici i naziva se kružna učestanost (kružna frekvencija, fazna
brzina). Trenutna vrijednost sinusoidalne struje može se izračunati, za bilo koji trenutak
vremena t, preko njene maksimalne vrijednosti i faze (ugla pomjeraja) ωt na sljedeći način
Dakle, pri predstavljanju naizmjenične struje, na apscisu, umjesto vremena t, može se nanositi
ugao ωt, kao što je to predstavljeno na slici2.
Slika 2
.
Naizmjenična struja u funkciji ugla i vremena
Za bilo koju od sinusoidalno promjenljivih veličina, moguće je uvijek odabrati početak
računanja vremena tako da se početak sinusoide poklapa sa koordinantnim početkom (t=0,
ωt=0). Promjene nekoliko sinusoidalnih veličina mogu se odvijati uz neki međusobni pomjeraj
u vremenu. U takvim slučajevima, kaže se da su naizmjenične veličine fazno pomjerene. Na
slici 3 a) predstavljene su dvije naizmjenične struje različito pomjerene po fazi. Struja sa slike 3
pomjerena je u jednu stranu, a struja sa slike 3b) u drugu stranu u odnosu na koordinantni
početak. Na slici 3c) prikazano je stanje obje struje tako da se početak prve struje poklopio sa
koordinantnim početkom.
Za početnu fazu ψ kaže se da je pozitivna ako je trenutna vrijednost
sinusoidalne veličine, pri t=0, pozitivna, i obratno, za početnu fazu ψ kaže se da je negativna kad
je trenutna vrijednost veličine, pri t=0, negativna. Za veličinu sa pozitivnom početnom fazom
