Айнымалы ток
ЖОСПАР
КІРІСПЕ 3
II НЕГІЗГІ БӨЛІМ 5
1.1 Айнымалы ток 5
1.2 Cипаттамалары 6
1.3 Өндірілуі 7
1.4 Таралуы, түрленуі 7
2.1 Айнымалы ток тiзбегiндегi актив кедергi. Кернеу мен ток
2.2 Айнымалы ток тiзбегiндегi сыйымдылық 13
2.3 Айнымалы ток тiзбегiндегi индуктивтiлiк 14
2.4 Айнымалы ток тiзбегi үшiн Ом заңы 15
2.5 Айнымалы ток тiзбегiндегi резонанс 16
3.1 Есептің қойылымы 18
ҚОРЫТЫНДЫ 21
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 22
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта электр энергиясы барлық өнеркәсіп салаларында, транспортта, ауыл
А.Вольт (Италия физигі) гальваникалық элементтер бағанасын ойлап тапқаннан кейін
1802 жылы В.В.Петров электр тізбегіндегі үдерістерді зерттеп, электр доғасын
Ағылшын ғалымы М.Фарадей 1831 жылы электромагниттік индукция заңын және
1883 орыс академигі Э.Х.Ленц индукциялық токтар бағыттарының араларындағы
1845 жылы неміс физигі Г.Кирхгоф тармақталған электр тізбектеріне арналған
ХIX ғасырдың екінші жартысындағы орыс ғалымдарының бірі А.Г.Столетовті атап
Демек, 1800-1880 жылдардың аралығында қолданбалы электр техникасының дамуымен тығыз
Айнымалы токтарды қолданудың алғашқы қадамын 1876 жылдан П.Н.Яблочков бастаған
Электр энергиясын пайдаланудың тез тарап көбеюіне байланысты алға жаңа
Айнымалы токты қолдану (пайдалану) көптеген теориялық мәселелермен қатар, практикалық
II НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.1 Айнымалы ток
Айнымалы ток, кең мағынасында — бағыты мен шамасы периодты
Aйнымалы ток тербелісі
1.2 Cипаттамалары
Ток күші (және кернеу) өзгерісі қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген)
1-сурет периодты i(t) айнымалы токтың графигі
1.3 Өндірілуі
Айнымалы ток айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Ток жүріп тұрған
1.4 Таралуы, түрленуі
Айнымалы токтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты токқа
2-сурет.
Тәжірибеде жай және неғұрлым маңызды жағдайда айнымалы ток күшінің
, мұндағы Im — ток амплитудасы, ω = 2πƒ—
Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді:
, мұндағы Um — кернеу амплитудасы, β — бастапқы
Мұндай айнымалы токтың әсерлік мәндері мынаған тең болады:
≈ 0,707 Im,
≈ 0,707 Um.
Айнымалы ток тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың болуына байланысты ток
Индуктивтілік те, сыйымдылық та болмайтын тізбекте ток фаза бойынша
, мұндағы r — тізбектегі актив қуат (P) бойынша
3-сурет.
Тізбекте индуктивтілік (L) болған жағдайда айнымалы ток сол тізбекте
eL = − LҺ.
Өздік индукцияның ЭҚК-і ток өзгерісіне кері әсер етеді, сондықтан
EL = IωL = IxL, мұндағы xL = ωL
Сыйымдылық (C) шамасы u-ге тең кернеуге қосылғанда, оның заряды:
q = Cu.
Периодты түрде өзгеріп отыратын кернеу периодты түрде өзгеретін зарядты
Сөйтіп сыйымдылық арқылы өтетін синусоидалы айнымалы ток, фаза бойынша
, мұндағы — тізбектің сыйымдылық
5-сурет.
Егер айнымалы ток тізбегі тізбектей жалғастырылған r, L және
, мұндағы
Айнымалы ток тізбегіндегі реактивті кедергі. Осыған сәйкес, Ом заңы
Ал ток пен кернеу арасындағы фаза ығысуы тізбектегі реактивті
.
2.1 Айнымалы ток тiзбегiндегi актив кедергi. Кернеу мен ток
Тұрақты ток тiзбегiнiң заңдары айнымалы ток тiзбегi үшiн де
2.5 - сурет
айырмашылық, айнымалы ток тiзбегiнде физикалық шамалар уақыттың өтуiмен байланысты
Айнымалы ток тiзбегiне қосылған R актив кедергiсiн қарастыралық (
u = Um cos ωt
заңдылығымен өзгеретiн айнымалы кернеу берсек, онда Ом заңына сәйкес
өрнегiмен анықталады. Мұндағы Im=Um/R ток күшiнiң амплитудалық мәнi. Бұл
Ендi осы тiзбекте бөлiнетiн қуаттың мәнiн табалық. Ол
p = iu = Im cos ω t·Um cos
тең. Яғни қуаттың лездiк мәнi де уақыттың өтуiне байланысты
Бұл жерде егер және деп
Pорт=LәUә
Осылай анықталған Iә және Uә шамаларын ток күшi мен
2.2 Айнымалы ток тiзбегiндегi сыйымдылық
2.6 - сурет
Айнымалы ток тiзбегiне жалғанған С сыйымдылығын қарастыралық ( 2.6
u = Um cos ωt
заңдылығымен өзгеретiн кернеу берiлiп тұрсын делiк. Онда осы тiзбектегi
q = Cu = CUmcos ωt
Тiзбектегi электр тогы конденсатор астарларындағы зарядтардың өзгеруiмен байланысты болғандықтан
Бұл өрнек тiзбектегi ток күшiнiң уақытқа байланысты қалай өзгеретiнiн
Тұрақты ток тiзбегiндегi Ом заңының өрнегiне ұқсас, айнымалы ток
Оны сыйымдылық кедергiсi деп атайды. Сыйымдылық кедергiсi тұрақты шама
Ток пен кернеудiң арасында фазалар ығысуының салдарынан тiзбектегi бөлiнетiн
2.3 Айнымалы ток тiзбегiндегi индуктивтiлiк
Айнымалы ток тiзбегiндегi L индуктивтi катушканы қарастыралық
( 2.7 – сурет ).
2.7 - сурет
Бұл кедергiсi елеместей аз сымнан оралған идеал катушка болсын
i = Imcos ωt
гармониялық заңдылығымен өзгерсе, онда туындылайтын өздiк индукция ЭҚК-i
ε s = -Li" = ωLImsin ωt
Ал катушканың актив кедергiсi елеместей аз болғандықтан өздiк индукция
Жоғарыдағы(2.19) және (2.21) өрнектерiнен катушканың ұштарындағы кернеудiң фазасы сәйкес
Тiзбектегi кернеудiң амплитудалық мәнi Um= ωLI m, ал кернеудiң
Индуктивтiлiк кедергiсi тұрақты шама емес, ол да сыйымдылық кедергiсi
Ток пен кернеудiң арасында фазалар ығысуы болғандықтан индуктивтi катушкада
2.4 Айнымалы ток тiзбегi үшiн Ом заңы
Бiр-бiрiмен тiзбектей жалғанған актив кедергiден, сыйымдылықтан және индуктивтi катушкадан
2.8 - сурет
Егер осы тiзбектiң ұшына жиiлiгi ω, ал амплитудасы Um-ға
I = Imcos ωt
заңдылығымен өзгеретiн ток күшiнiң ерiксiз тербелiсi пайда болады. Ендi
Тiзбектегi толық кернеудiң лездiк мәнi осы тiзбектiң әрбiр бөлiгiндегi
u = uR+uL+uC = URmcos ωt+UCmcos(ωt - π/2)+ULmcos(ωt +
Тiзбектегi толық кернеудiң амплитудасын оның бөлiктерiндегi кернеулердiң амплитудалары арқылы
2.9 - сурет
Бұл әдiс тiзбек бөлiктерiндегi кернеулердiң фазаларының әртүрлi екенiн ескеруге
екенi көрiнiп тұр. Онда, айнымалы ток тiзбегi үшiн Ом
түрiнде жазылады. Бұл өрнектегi
шамасы тiзбектiң толық кедергiсi болып табылады.
Векторлық диаграммадан кернеу тербелiсiнiң фазасы ωt + φ екенi
u = Umcos(ω+φ)
Ал кернеу мен токтың лездiк мәндерiнiң арасындағы фазалар айырымы
Айнымалы ток тiзбегiндегi қуаттың лездiк мәнi p = I2R
2.5 Айнымалы ток тiзбегiндегi резонанс
Айнымалы ток тiзбегiнiң ( 2.8 – сурет ) толық
шарты орындалғанда минимальдi болатыны көрiнiп тұр. Бұл шартқа сәйкес
Ал бұл еркiн тербелмелi контурдың өшпейтiн еркiн тербелiсiнiң жиiлiгiне
2.10 - сурет
Олай болса, сыртқы мәжбiрлеушi кернеудiң жиiлiгi тербелмелi контурдың еркiн
3.1 Есептің қойылымы
1) Катушканы, кернеуi 12 В тұрақты ток тiзбегiне
Шешуi: Мұндай тiзбектегi актив кедергi
мұндағы
өрнегiмен анықталады.
Катушканың актив кедергiсi
Онда
Ал, кернеу мен токтың лездiк мәндерiнiң арасындағы фазалар айырымы
Сонымен, тiзбек тогының актив қуаты
P = 12 · 2,4 · 0,6 = 17,3
Жауабы: 17,3 Вт
2) Сыйымдылық кернеу фаза бойынша токтан
Орауыштың комплекстік кедергісі:
=R+j
Орауыш қысқыштарындағы кернеудің комплекстік амплитудасы:
Орауыштағы лездік кернеу .
ҚОРЫТЫНДЫ
Синусоидалы айнымалы ток тізбегіндегі есепті шешу векторлық диаграмма арқылы
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. А.Р.Нейман, К.С. Демирчян «Теоретические основы электротехники»
2. А.М.Фрумкин «Теоретические основы электротехники»
3. А.С. Касаткин, М.В. Немцов «Электротехника»
4. Т.В. Зевеке «Электротехника»
5. Панфилов «Электротехника и электроника»
6. В.Г. Герасимова «Электротехника»
7. Л.А. Бессонов «Теоретические основы электротехники»
8. Internet.Сайт: www.rambler.ru
9. Internet.Сайт:www.google.ru
10. Internet.Сайт: www.bankreferatov.ru
3
Айнымалы ток
Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивтілік
Айнымалы ток, кең мағынасында - бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы
Айнымалы токтың таралуы, түрленуі
Айнымалы ток тізбегін талдау әдістері мен оларды есеп шығаруда қолдану
Айнымалы ток тізбегіндегі қуат
Синусоидалы айнымалы ток тізбегіндегі есепті шешу
Электр энергиясы
Айнымалы ток және электр тізбегіндегі резонанс
Айнымалы токпен поляризацияланған жездің еру кинетикасын зерттеу