OSNOVE ELEKTROTEHNIKE
INTERAKTIVNI NASTAVNI MATERIJALI
animacije · pokusi · lab. vježbe · simulacije · test pitanja · zadaci

Izmjenični strujni krugovi · Trenutne vrijednosti za paralelu RLC

Razmatramo trenutačne vrijednosti napona i struja u paralelnom $RLC$ krugu. Vrijednosti parametara su u početku $R=6 \text{ } \Omega$, $L=100 \text{ } \mu \text{H}$, $C=5 \text{ } \mu \text{F}$ i $f=4000 \text{ Hz}$. Napon izvora je na početku zadan kao $u \left( t \right) = 12 \cdot \sin \left( \omega t \right) \text{ [V]}$ (čista sinusoida, amplitude $12 \text{ V}$ početnim faznim kutem $\alpha_\text{U}=0°$). Uz takve parametre paralelni $RLC$ krug je induktivan: $1 \over X_\text{L}$ je veći od $1 \over X_\text{C}$. Zato ukupna struja fazno kasni iza napona izvora. Važno je zapaziti fazne odnose na pojedinim elementima kruga. Struja kroz kondenzator prethodi naponu za $90°$, a struja kroz zavojnicu fazno kasni iza napona za $90°$. Napon i struja kroz otpornik su u fazi.

Nakon odabira parametara $RLC$ paralele kliknite na gumb "Postavi!" — na desnoj strani možete provjeriti zadane veličine. Potom kliknite na "Započni animaciju!" i program kreće iscrtavati sinusoide napona i svih struja u zadanom vremenskom prozoru od $0$ do $333.33 \text{ } \mu \text{s}$, a s desne strane se ispisuju trenutne vrijednosti svih veličina i karakter spoja (kapacitivni, induktivni ili radni).

Sjetite se da sinusoide napona i struje možemo povezati s vektorskim dijagramom (za kratki podsjetnik kliknite ovdje)!

Kao pomoć program može ispisati i detaljan postupak izračuna svih veličina u zadanom paralelnom $RLC$ krugu — treba kliknuti na gumb Prikaži izračun! na kraju ispisa svih rezultata ili ovdje. Ako zatražite ispis detaljnog izračuna dok još traje animacija ona će se pauzirati pa morate kliknuti na gumb "Nastavi".

Obratite pozornost da u svakom trenutku $t$ vrijedi I. Kirchhoffov zakon za struje (KZS): zbroj trenutnih veličina struja u sve tri grane paralele mora biti jednak trenutnoj vrijednosti struje izvora: $$i \left( t \right) = i_\text{R} \left( t \right) + i_\text{L} \left( t \right) + i_\text{C} \left( t \right)$$ Ovo možete lako provjeriti tako da pauzirate animaciju (klik na gumb "Zaustavi!") i pogledate trenutne vrijednosti svih napona — zbog zaokruživanja su moguća minimalna odstupanja.

U prikazanom grafu je mjerilo za napone je $1.5 \text{ V/div}$, a mjerilo za struju je $0.5 \text{ A/div}$. Uz to je mjerilo za vrijeme jednako $6.67 \text{ } \mu \text{s/div}$. Sve prikazane sinusoide možete sakriti (ili ponovno prikazati) — svakako probajte provjeriti fazni odnos struje i napona izvora (povežite to s karakterom spoja), pogledajte da su na otporniku struja i napon u fazi, da na zavojnici napon prethodi struji za $90°$, da na kondenzatoru struja prethodi naponu za $90°$. Primijetite da su ovdje struje kroz zavojnicu i kroz kondenzator u protufazi (pomaknute za $180°$)!

Završne napomene:

Treba razlikovati početni trenutak promatranja sinusoida ($t=0 \text{ s}$) od stvarnog trenutka uključenja spoja s elementima $L$ i/ili $C$ na izvor. Naime po uključenju na izvor nastupa prijelazno stanje koje ovdje zbog jednostavnosti ne razmatramo! Nakon što prođe prijelazno stanje (u pravilu traje vrlo kratko) nastupa stacionarno stanje i onda možemo crtati standardni vektorski (fazorski) dijagram ili s njima povezane sinusoide kao u ovom slučaju.

Vodite računa da su vektori i fazori samo pomoćno sredstvo za razne proračune dok su u stvarnosti naponi i struje sinusoidne funkcije. Ako funkcije napona i struje nisu sinusoide nego imaju neki drugi oblik (pravokutni, pilasti...) ne možemo koristiti vektore i fazore nego moramo koristiti složenije matematičke alate (diferencijalne jednadžbe) — s tim metodama ćete se upoznati kasnije na studiju...