Айнымалы ток және айнымалы ток тізбектері

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

АЙНЫМАЛЫ ТОК ЖӘНЕ АЙНЫМАЛЫ ТОК ТІЗБЕКТЕРІ

Металдардағы тұрақты ток еркін электрондардың тұрақталған ілгерілеме қозғалысы болып табылатындығы мәлім. Егер электрондар ілгерілеме қозғалыстын, орнына тербелмелі қозғалыс жасаса, онда ток бірдей уақыт аралықтарында, периодикалық түрде

шамасымен қатар бағыты жағынан да өзгеріп отырады. Сондықтан

да мұндай ток айнымалы деп аталады. Айнымалы токтың трансформацияланатын қабілеті бар (кернеуді трансформаторлардың көмегімен өзгерту), бұл электр энергиясын алыс қашықтықтарға; тиімді жеткізіп беруді қамтамасыз етеді.

Сонымен қатар, айнымалы токтың қозғалтқыштары (двигательдері) құрылымының қарапайымдылығы мен және көлемі шағын болуымен ерекшеленеді.

Сондықтан айнымалы ток өте кең қол данылады және электр энергиясының барлығы дерлік айнымалы ток генераторлары арқылы өндіріледі.

Айнымалы токтың қарапайым генераторының құрылысына схемасы 30-суретте көрсетілген. электр магниттін, орамасын тұрақты қоздырылатын магнит өрісінде, 1 және 2 өткізгіштердек тұратын орам қойылған. Орамның ұштары бірінен-бірі және корпустан оқшауланған және ораммен бірге айналып тұратын метал сақиналармен қосылған. Сақиналарда қозғалмайтын шеткалар 5 орналастырылған, осылар арқылы орам жүктеме кедергісіне тұйықтала алады. V және 5 полюстарының арасындағы магнит өрісі бірқалыпты, яғни барлық жерде магниттік индукцияның шамасы мен бағыты бірдей дейік. Бір айналымға кеткен уақыт ішінде ара жазықтығы 360° бұрыш жасайды.

Осы бұрышты сегіз бірдей, бұрышқа әрқайсысы 45°-тан, бөлейік те орам бір орыннан екінші орынға ауысқан кезде айналу процесінде орамның контурын тесіп I өтетін магниттік ағынның қалайша өзгеретінін қарайық. Орамның магнит өрісіне қарағандағы кейбір қалыптары 31-суреттің жоғарғы жағында көрсетілген. Электр қозғаушы күшінің өзгеруін орам жазықтығының магниттік сызықтардың бағытына перпендикуляр орналасқан сәтінен бастап қарайық (қалып) . Осы сәтте орамның контуры ең үлкен магнит өрісімен тесіліп өтеді, оны 5 деп белгілейік, орам өткізгіштерінің қозғалысы магниттік сызықтардын, ба-ғытымен сәйкес келетін вертикаль бағытта жүреді, демек, өткізгіштер магниттік сызықтарды қиып өтпейді. Сондықтан да орам контурын тесіп ететін магнит өрісі өзгермейді және ЭҚК-і нольге

31 - сурет. Уақыт диаграммасы

Тізбектегі айнымалы синусоидалы ток синусоидалық электр қозғаушы күшінің әрекетінен ауады. Магниттік сызықтарды қиып өтетін (32-сурет) түзу өткізгіштегі индукцияның электр қозғаушы күші мына формуламен анықталады: е =Blv sin а, мұндағы В- магниттік индукция; өткізгіш ұзындығы; V - оның орын ауыстыру жылдамдығы.

Резисторы бар сыртқы тізбекте болып тұратын құбылыстарды қарайық. Егерде тізбектің тұрақты тоққа қарсы кедергісі R-ге тең болса, онда осы тізбек арқылы айнымалы ток өткен кезде, оның кедергісі өсіп қайсыбір R шамасына тең болады. Айнымалы токтың жиілігі өскен сайын оның кедергісі өсетінін тәжірибе көрсетеді. Өткізгіштің (не индуктивтігі, не сыйымдылығы жоқ) айнымалы токқа жасайтын кедергісін активтік кедергі деп атайды. Өткізгіштің активтік кедергісінің жиіліктің өсуіне байланысты артуы, негізінен беттік эффекті деп аталатын құбылыспен байланысты, сондықтан бұл құбылыстың жоғарғы жиіліктерде маңызы бар.

Беттік эффектіні түсіндіру үшін түзу сымды бүкіл ұзындығі бойымен сақиналық көлденең қималар бір-біріне тен, центрлес цилиндрлер қатарына ойша бөлейік (34-сурет) . Егер осы сыммен тұрақты ток жүрсе, онда ток тығыздығы, яғни бір квадрат сантиметр қимаға келетін ампер саны барлық сақиналарда бірдей болатындығы

айқын және олардын, әрқайсысының айналасында тұрақты магнит өрісі туады. Сонымен, біз елестеткен концентрлік өткізгіштер тұйық ағымдармен қоршалған болып шығады, сонымен қатар сымның осіне жақындаған сайын осы өткізгіштерді ортаға бөлінетін өткізгіші қамтитын ағымдар бір-бірімен қосылып, өсе түседі. Енді дәл сол өткізгішпен айнымалы ток ағып жатыр деп ұйғарайық. Осы жағдайда біз көзімізге елестетіп отырған цилиндрлік өткізгіштердің маңайындағы магниттік ағымдар да айнымалы болады. Демек, электромагниттік индукция заңының негізінде цилиндрлік өткізгіштердің әрқайсысында, қарастырылып отырған өткізгіштеріміздің сым осіне жақын орналасқан сайын өсе түсетін өздік индукция ЭҚК-і пайда болады.

Сонымен, айнымалы ток арқылы туатын айнымалы магнит өрістері сол сымның өзінде оның ұштарына берілген негізгі кернеуге қарсы әрекет ететін ЭҚК-ін тудырады. Бұл қарсы әрекет қарастырылып отырған қима сым осіне қаншама жақын болса, соншама үлкен болады, соның нәтижесінде сым қимасындағы ток бірдей тығыздықпен таралмай, ток тығыздығы осьтен сымның бетіне қарай өсе түседі.

Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивті орауыш катушка

Амплитудасы U _m айнымалы кернеу индуктивтігі L және активтік кедергі R өте аз, тіпті елеусіз қалдыруға болатын, орауыштың (катушканың) қысқыштарына қосылған деп алайық (36, а-серут) .

36-сурет. Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивтілік орамы

а-схема, б-ток пен ЭКК-ге арналған векторлық және уақыт диаграммасы

Егер осы орауышқа айнымалы кернеудің орнына тұрақты кернеу берсек, онда активтік кедергінің өте кішкентай болғандығынан тізбектегі ток тіпті үлкен мәнге жеткен болар еді. Әйтседе айнымалы кернеуде орауышта токтың шамасы кішкентай болады. Мұны былай түсіндіруге болады: айнымалы кернеу кезінде орауышта өздік индукцияның ЭҚК-і қозады, ол геометриялық түрде берілген кернеумен қосылады да, нәтижесінде токқа әсерін тигізеді.

Өздік индукцияның ЭҚК-і токтан фаза бойынша 90 ⁰ бұрышқа қалып отыратындықтан және орауыштың қысқыштарына берілген кернеу ЭҚҚ-тің әрекетің қысқыштарына берілген кернеу ЭҚК-тің әрекетін жеңетін болғандықтан, яғни қарама-қарсы бағытталғандықтан, осы кернеу токтан фаза бойынша 90 ⁰ бұрышқа озып отырады, екпен l _L =-L( ) анықталатындығы бізе мәлім.

L индуктивтігі бар тізбектегі ток энергия көзінің кернеуі u-дің және тізбектегі токтың өзгеруінен туған өздік электр қозғаушы күшінің l _i әрекетіне байланысты ағып тұрады, яғни і- (и + l _L ) +iR. Біздің жағдайымызда R= 0 болғандықтан , мұндағы - тоқтың уақыт бойынша өзгеруінің жылдамдығы.