|
|
 |
|
|
|
|
|
|
3.4.3.1 Realnost vodnikov v električnem tokokrogu
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
12-voltnemu akumulatorju
izmerimo napetost odprtih sponk Uo
(sl. a). Na sponki izvora
priključimo v kolobar zvita daljša vodnika dolžine npr. 50 m
in premera 0,3 mm ter izmerimo napetost med njunima koncema na drugi
strani (sl. b). Pri priključenih V-metrih priključimo na vodnika
prek A-metra najprej en porabnik z nazivnim tokom okrog 1 A (sl. c)
in potem še drugi podoben porabnik (sl. d):
=>
Tudi na drugem koncu vodnikov dobimo napetost Uo
(sl. b).
=> Ko priključimo porabnik (sl. c), se napetost na sponkah
izvora nekoliko zmanjša, napetost na porabniku pa je kar
občutno manjša.
=> Dodatni porabnik
(sl. d) povzroči večji tok po vodnikih in dodatno zmanjšanje
napetosti na porabnikih. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Napetost na sponkah bremena je torej v primeru
daljših vodnikov lahko občutno manjša od napetosti na sponkah
obremenjenega izvora (Ub).
Zato jo označimo z
U'b. Ne zanemarljiv del
napetosti in moči izvora se v takem primeru porabi tudi za
utiranje poti toku skozi vodnika. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nadomestni tokokrog z realnimi vodniki |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ob upoštevanju spoznanj iz poskusa 3.4.3.1 lahko
narišemo nadomestni tokokrog realnih razmer v električnem tokokrogu z
daljšimi vodniki (sl. 3.4.3.1.2) in napišemo enačbo napetosti: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ub = Uv +
U'b + Uv =
U'b+ 2 · Uv
ali |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U'b=
Ub
-2 · Uv
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
► |
Realno obravnavani enostavni električni tokokrog z
daljšimi vodniki je zaporedni tokokrog. |
 |
|
► |
Napetost obremenjenega izvora se v električnem
tokokrogu z daljšimi vodniki razdeli na vodnika in
porabnik. |
|
|
► |
Napetost na porabniku je manjša od napetosti
obremenjenega izvora za padec napetosti na vodnikih. |
|
|
► |
Padec napetosti na vodnikih je premo sorazmeren s
tokom in upornostjo vodnikov. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I(A); Rv(Ω) |
|
|
|
|
|
Enačba 3.4.3.1.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zgornje ugotovitve seveda veljajo za vodnike vseh
dolžin, le da je pri krajših vodnikih padec napetosti na njih lahko
zanemarljiv. Spremembo napetosti na bremenu zaradi padca
napetosti na obeh vodnikih pogosto označimo z ∆Uv: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆Uv
= 2 Uv
in tako dobimo enačbo napetosti na bremenu: |
|
|
|
|
|
|
|
Ub(V);
∆Uv(V) |
|
|
|
|
|
Enačba 3.4.3.1.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Padec napetosti na vodnikih je pri priključevanju
porabnikov na oddaljene izvore napetosti lahko tolikšen, da je
normalno delovanje porabnikov resno moteno ali celo
onemogočeno. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Na gradbišču, ki je od priključka omrežne napetosti 230 V oddaljeno
50 m, priključimo s kablom grelnik in svetilki (sl. 3.4.3.1.3), katerih
skupni tok je 10,2 A. Vodnika kabla sta bakrena s prerezom 2,5 mm2.
Kolikšna je napetost na koncu kabla pred priključitvijo porabnikov,
kolikšen je padec napetosti na kablu po priključitvi porabnikov in
kolikšna je napetost na porabnikih? Spremembo omrežne napetosti po
priključitvi porabnikov zanemarimo!
|
|
|
|
Pred priključitvijo porabnikov skozi kabel ne teče tok, zato na
njem, kljub temu da je priključen, ni padca napetosti. Napetost na
njegovem koncu na gradbišču je torej 230 V.
|
|
|
|
Upornost vodnika izračunamo po enačbi za snovno-geometrijsko
odvisnost upornosti, padec napetosti na njem po priključitvi
porabnikov pa po Ohmovem zakonu: |
|
|
|
|
Rv | = |
|
ρ · |
I
A |
|
|
| = |
| 0,018 · 10-6· |
50
2,5 · 10-6 | = | |
|
|
| 0,36
Ω |
|
|
|
|
|
Uv = I
· Rv = 10,2·0,36 = 3,67V |
|
|
|
|
|
|
|
Od tod dobimo: |
|
|
|
U'b
=
2Uv
=
2 ·
3,67 = 7,34V |
|
|
|
U'b
=
Ub -
∆Uv
=
230 -
7,34 = 222,6V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
