cetveropoli_

7
 ČETVEROPOLI Zadatak broj 1. Za četveropol prema slici odrediti y  parametre. Da li je mreža simetri čna? U 1  R R I 1  I 2 U 2 121 2      + + C L  Rješenje: 1 11 1 12 2 2 21 1 22 2 ( 1 ) (2 ) I Y U Y U  I Y U Y U  = + = +  a) 1  0 U  = : Nadomjesna mreža ima oblik: R R I 1  I 2 U 2 121 2      + + C L  R I 1 I 2 U 2 121 2      + + C L   pri čemu je grana sa otpornikom otpornosti R  u paralelnoj grani četveropola kratkospojena, pa nije teško zaključiti da je: 2 1 U I R = , odakle je prema jednačini (1): 1 12 2 1 I Y U R = =  2 2 2 2 1 2 2 1 1 1 ( ) ( U LC LC  I I j C U j U j U  L R L R L ω ω = + ω = + = + ω ω ω  2 1 ) , odakle  je  prema  jednačini (2): 2 2 22 2 1 1 I LC Y j U R L ω = = + ω   b) 2  0 U  = : Nadomjesna mreža ima oblik: U 1  R R I 1  I 2 121 2      + C L  U 1  R R I 1 I 2 121 2      + +  1

Upload: aleem-spaho

Post on 21-Jul-2015

528 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

ETVEROPOLIZadatak broj 1. Za etveropol prema slici odrediti y parametre. Da li je mrea simetrina?+ 1 I1

R

I2

2

Rjeenje:I 1 = Y 11U 1 + Y 12U 2 I 2 = Y 21U 1 + Y 22U 2 (1) (2)

a) U 1 = 0 : Nadomjesna mrea ima oblik:+ + + 1 I1

R

R

C

1

pri emu je grana sa otpornikom otpornosti R u paralelnoj grani etveropola kratkospojena, pa nije teko zakljuiti da je:U I 1 = 2 , odakle je prema jednaini (1): R

Y 12 =

I1 1 = U2 R

U 1 1 2LC 1 2LC 1 ) 2 = 2 +j ) 2 , odakle je prema jednaini (2): I 2 = I 1 + j (C U U2 = ( + j U L R L R LY 22 = I2 1 2LC 1 = +j U2 R L

b) U 2 = 0 : Nadomjesna mrea ima oblik:+ ++ 1 I1

R

U1

R

C

1

+ + +

U1

R

C

L

U2

1

2

I2

2

1

R

I2

2

L

U2

I1

C

L

U2

2

1

2

I2

2

1 I1

R

2

L

U1

R

I2

2

1

2

1

pri emu je grana sa paralelnom L C vezom kratkospojena, pa nije teko zakljuiti da je:U I 2 = 1 , odakle je prema jednaini (2): R I 1 Y 21 = 2 = U1 R I1 = U1 1 1 2 I 2 = ( + ) 1 = U 1 , odakle je prema jednaini (1): U R R R R

I 2 Y 11 = 1 = U1 R

Da bi mrea bila simetrina, potrebno je ispuniti uslov Y 11 = Y 22 , to u analiziranom primjeru nije sluaj. Zadatak broj 2. Odrediti z parametre etveropola, te provjeriti simetrinost mree.+ 1 I1

R

L

I2

2

Rjeenje:U 1 = Z 11 I 1 + Z 12 I 2 U 2 = Z 21 I 1 + Z 22 I 2 (1) (2)

a) I 1 = 0 :U 1 = j U2 U 1 1 IC = j = 2 2 1 C C j (L LC 1 ) C(3)

1 1 j L j (L j L j (L ) ) 2 C I = C I = j L( LC 1) I U2 = 2 2 1 1 2 22LC 1 ) j (2L ) j L + j (L C C

odakle je smjenom jednaine (4) u jednainu (3):U 1 = j L2 LC 12

I 2 , pa je prema jednainama (1) i (2):

Z 12 =

U1 L = j 2 I2 2 LC 1

+

U1

C

L

U2

1

2

(4)

2

Z 22 =

U2 L(2LC 1) =j I2 22LC 1

b) I 2 = 0 :1 ) 2 L C I = (R j U 1 = RI 1 + )I 1 , odakle je prema jednaini (1): 1 2 1 2 LC 1 ( j 2 L ) + ( j ) C ( j 2L)( j Z 11 = U1 2 L =Rj 2 I1 2 LC 1

Fazor struje u grani sa kondenzatorom odreen je kao:I C = j C (2U 2 ) = j 2CU 2

dok je fazor struje u grani sa zavojnicama odreen kao:IL = 2U 2 U = j 2 j 2L L

na osnovu ega se moe odrediti fazor struje na ulaznom pristupu etveropola:1 22LC 1 I 1 = I C + I L = j (2C ) 2 =j U U2 L L

odnosno, fazor napona na izlaznom pristupu etveropola predstavljen pomou ulazne struje:U 2 = j Z 21 = L 2 LC 12

I 1 , odakle je prema jednaini (2):

U2 L = j 2 I1 2 LC 1

Da bi mrea bila simetrina, potrebno je ispuniti uslov Z 11 = Z 22 , to u analiziranom primjeru nije sluaj. Zadatak broj 3. Za reaktivni etveropol sa slike odrediti a parametre, te provjeriti simetrinost mree. Na osnovu dobijenih vrijednosti za a parametre, odrediti z parametre etveropola. Poznate vrijednosti su: X L = 5 () , XC = 10 () .1 +

I1

C

I2

+

2

U11

I3

L

U22

C

3

Rjeenje: Jednaine ravotee napisane prema KZN za analizirani etveropol imaju oblik:U 1 = jXC I 1 U 2 jXC I 1 = j 2XC I 1 U 2 U 2 = jXL I 3 = jXL (I 1 + I 2 )

(1) (2)

Da bi se odredili a parametri analiziranog etveropola, postavljene jednaine prema KZN trebaju biti predstavljene u obliku:U 1 = AU 2 BI 2 I 1 = CU 2 DI 2

(3)

Zbog toga e se sistem jednaina (1) i (2) napisati u formi kao:U 1 = U 2 j 2XC I 1 I1 = j 1 U + I2 XL 2

(4) (5)

odnosno:1 U 1 = U 2 j 2XC ( j U + I 2) XL 2 I1 = j 1 U + I2 XL 2

(6) (7)

odnosno, konano:U1 = ( I1 = j 2XC 1) 2 j 2XC I 2 U XL 1 U + I2 XL 2

(8) (9)

Uporeujui sistem jednaina (3) sa sistemom jednaina (8) i (9), mogu se odrediti a parametri analiziranog etveropola:A= 2XC 1 = 3, XLB = j 2XC = j 20 () , C =j 1 = j 0, 2 (S ) , XL

D = 1

Poto uslov simetrinosti A = D nije ispunjen, to se moe zakljuiti da analizirani etveropol nije simetrian. Na osnovu dobijenih vrijednosti za a parametre, z parametri etveropola mogu se jednostavno odrediti koristei se relacijama koje daju vezu meu ovim parametrima:Z 11 = A = j 15 () , C Z 12 = Z 21 = 1 = j 5 () , C Z 22 = D = j 5 () C

Zadatak broj 4. Za reaktivni, simetrini etveropol predstavljen na slici, odrediti a , y i z parametre etveropola koristei se relacijama koje daju vezu ovih parametara sa impedansama serijske, odnosno paralelnih grana etveropola. U mrei je postignut uslov 2LC = 2 , uz reaktivni otpor zavojnica L = 20 () .

4

L1

I1

I2

2

L U1 C1

C

L U2 C2

Rjeenje: Analizirani etveropol moe se predstaviti ekvivalentnom emom zamjenskog modela kao na slici, kod koga su impedanse serijske, odnosno paralelnih grana odreene kao:Z1

Z2

Z3

1 ) L C = j , Z1 = 2 1 LC 1 j (L ) C j L( j

Z 2 = Z 3 = j (L

1 2LC 1 )= j C C

na osnovu ega se a parametri etveropola mogu odrediti koristei se relacijama koje izraavaju njihovu vezu sa impedansama grana etveropola:A =1+ Z1 2LC =1 2 = 1 , Z2 ( LC 1)2 22LC + (2LC 1)2 Z 1Z 3 3 3 = 2Z 1 + Z 2 = j = j L = j 30 () = j 2 2 Z2 C C ( LC 1)

B = Z1 + Z 3 +

C =

C 1 2 = j 2 = j C = j = j 0,1 (S ) L Z2 LC 1 Z3 2LC =1 2 = 1 = A , Z2 ( LC 1)2

D =1+

z parametri etveropola odreeni su relacijama:A Z 11 = Z 1 + Z 2 = = j 10 () , C 1 Z 12 = Z 21 = Z 2 = = j10 () , C D Z 22 = Z 2 + Z 3 = = j 10 () C

dok su y parametri etveropola odreeni kao:Y 11 = Y 22 = Z2 + Z 3 1 D (S ) , = = j 30 Z 1Z 2 + Z 1Z 3 + Z 2 Z 3 B Z1 + Z 2 1 A = = j (S ) 30 Z 1Z 2 + Z 1Z 3 + Z 2 Z 3 B5

Y 12 = Y 21 =

Z2 1 1 (S ) , = =j 30 Z 1Z 2 + Z 1Z 3 + Z 2 Z 3 B

Zadatak broj 5. etveropol sa slike koji je predstavljen T emom potrebno je ekvivalentirati u zamjensku emu. Poznate vrijednosti: Z 1 = j 5 () , Z 2 = 1 () , Z 3 = j 5 () .Z1 Z3

Z2

Rjeenje: z parametri T etveropola mogu se predstaviti u matrinoj formi kao:U 1 Z 11 Z 12 I 1 = , odnosno: U 2 Z 21 Z 22 I 2 Z 2 I 1 U 1 Z 1 + Z 2 = , odnosno: Z 2 + Z 3 I 2 U 2 Z 2 1 I 1 U 1 1 + j 5 = 1 j 5 I 2 U 2 1

Predstavljeni Z-model moe biti konvertovan u Y-model kao:1 1 U 1 1 U 1 Y 11 Y 12 U 1 I 1 1 + j 5 1 1 j 5 = , = = 1 j 5 U 2 25 1 1 + j 5 U 2 Y 21 Y 22 U 2 I 2 1

na osnovu kojeg se mogu odrediti admitanse mree:1 Y 1 = Y 11 + Y 12 = j (S ) , 5 1 Y 2 = Y 12 = Y 21 = (S ) , 25 1 Y 3 = Y 22 + Y 21 = j (S ) 5

odnosno impredanse mree:Z1 = 1 = j 5 () , Y1 Z2 = 1 = 25 () , Y2 Z3 = 1 = j 5 () Y3

na osnovu kojih se moe predstaviti zamjenska ema definisanog T etveropola kao na slici:Z2

Z1

Z3

6

Zadatak broj 6. Za simetrian etveropol sa slike odrediti uestanost ( 0 ) pri kojoj e a parametri etveropola poprimati samo realne vrijednosti. Kako se u tom sluaju ponaa grana sa paralelnom vezom zavojnice i kondenzatora?1 R R 2

L

C

R 1 2

Rjeenje:Z 1 = Z 3 = R;A =1+

R(2LC 1) j L L = Z2 = R j 2 LC 1 2LC 1

Z1

Z3

Z1 R(2LC 1) =1+ Z2 R(2LC 1) j L

Z2

Z Z R(2LC 1) B = Z 1 + Z 3 + 1 3 = R 2 + 2 Z2 R( LC 1) j L C = 2LC 1 1 = Z 2 R(2LC 1) j L Z3 R(2LC 1) =1+ Z2 R(2LC 1) j L

D =1+

Da bi a parametri etveropola poprimali samo realne vrijednosti, nije teko zakljuiti da je potrebno ispuniti uslov:2LC 1 = 0 = 1 LC

Pri ovako odreenoj uestanosti, grana sa paralelnom vezom zavojnice i kondenzatora ponaa se kao grana u prekidu ( predstavlja antirezonantnu uestanost etveropola).

7