Периодты ток

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 3 бет
Таңдаулыға:

АЙНЫМАЛЫ ТОК , к е ң м а ғ ы н а с ы н д а - бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал т е х н и к а д а А. т. деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсініледі. Ток күші (және кернеу) өзгерісі қайталанатын уақыттың (сек-пен берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады (1-сурет) . А. т-тың тағы бір маңызды сипаттамасы - жиілік (¦) . Дүние жүзі елдерінің көпшілігіндегі және Қазақстандағы электр энергет. жүйелерде пайдаланылатын стандартты жиілік - 50 Гц, ал АҚШ-та 60 Гц. Байланыс техникасында жиілігі жоғары (100 кГц-тен 30 ГГц-ке дейін) А. т. пайдаланылады. Арнайы мақсат үшін өндіріс орындарында, медицинада және ғылым мен техниканың басқа салаларында қр түрлі жиіліктегі А. т., сондай-ақ импульстік ток қолданылады. Ток кернеуін кемітпей түрлендіруге болатындықтан іс жүзінде А. т-ты электр энергиясын жеткізуде және таратуда кеңінен пайдаланады. А. т-тың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты токқа қарағанда А. т-тың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы қарапайым, жұмысы сенімді, мөлшері шағын әрі арзан. А. т. қуелі шала өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен жиілігі реттелмелі басқа А. т-қа түрлендіріледі. Бұл жағдай жылдамдығын бірте-бірте реттеуді талап ететін электр жетектерінің барлық түрі үшін қарапайым әрі арзан қозғалтқыштарын (асинхронды және синхронды) пайдалануға мүмкіндік береді. А. т. байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т. б. ) кеңінен қолданылады. А. т. айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Ток жүріп тұрған сым төңірегінде пайда болатын айнымалы электрлі магниттік өріс А. т. тізбегінде энергия тербелісін тудырады, яғни энергия магнит немесе электр өрісінде периодты түрде бірде жиналып, бірде электр энергиясы көзіне қайтып отырады. Энергияның тербелуі А. т. тізбектерінде реактивті ток тудырады, ол сым мен ток көзіне артық ауырлық түсіреді және қосымша энергия шығынын жасайды. Бұл - А. т. энергиясын берудегі кемшілік. А. т. күші сипаттамасының негізіне А. т-тың орташа жылулық қсерін, осындай ток күші бар тұрақты токтың жылулық қсерімен салыстыру алынған. А. т күшінің ( Қ ) осындай жолмен алынған мәні қ с е р л і к м қ н (немесе эффективтік) деп аталады әрі ол период ішіндегі ток күші мәнінің матем. орташа квадратын көрсетеді. А. т-тың қсерлік кернеу ( U ) мәні де осы сияқты анықталады. Ток күші мен кернеудің осындай қсерлік мқндері А. т-тың амперметрлері және вольтметрлері арқылы өлшенеді.

Тәжірибеде жай және неғұрлым маңызды жағдайда А. т. күшінің лездік мәні ( і ) синусоидалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт ( t ) ішінде мынадай заң бойынша өзгереді: і = І _m sіn(wt+a), мұндағы І _m - ток амплитудасы, w= 2p¦- токтың бұрыштық жиілігі, a - бастапқы фаза. Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді: u = U _m sіn(w t +b), мұндағы - кернеу амплитудасы, b - бастапқы фаза (2-сурет) . Мұндай А. т-тың қсерлік мқндері мынаған тең болады: Қ = Қ _m /0, 707 І _m , U = U _m /0, 707 U _m .

А. т. тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың болуына байланысты ток күші ( і ) мен кернеу ( u ) арасында j = b - a фаза ығысуы пайда болады. Фаза ығысуы салдарынан ваттметрмен өлшенетін А. т-тың орташа қуаты ( P ) қсерлік ток мәні мен әсерлік кернеу мәнінің көбейтіндісінен кем болады: P = ІU cosj. Индуктивтілік те, сыйымдылық та болмайтын тізбекте ток фаза бойынша кернеумен сқйкес келеді (3-сурет) . Токтың әсерлік мәндеріне арналған Ом заңы мұндай тізбекте тұрақты ток тізбегіндегідей пішінде болады: І = U / r , мұндағы r - тізбектегі актив қуат ( P ) бойынша анықталатын тізбектің актив кедергісі ( r = P / І ² ) .

Тізбекте индуктивтілік ( L ) болған жағдайда А. т. сол тізбекте өздік индукцияның ЭҚК-н (электр қозғаушы күші) индукциялайды: e _L = - L Һ dі / dt=- w LІ _m cos(w t +a) =w LІ _m sіn(w t +a-p/2) . Өздік индукцияның ЭҚК-і ток өзгерісіне кері қсер етеді, сондықтан тек индуктивтілік бар тізбекте ток фаза бойынша кернеуден ширек периодқа, яғни j=p/2-ге қалыс қалады (4-сурет) . e _L -дің әсерлік мәні: E _L = І w L = Іx _L , мұндағы x _L = w L - тізбектегі и н д у к т и в т і к к е д е р г і. Мұндай тізбекте Ом заңы былайша өрнектеледі: І = U / x _L = U /w L .

Сыйымдылық ( С ) шамасы u -ге тең кернеуге қосылғанда, оның заряды: q = Cu . Периодты түрде өзгеріп отыратын кернеу периодты түрде өзгеретін зарядты тудырады, сөйтіп мына формуламен анықталатын сыйымдылық тогі ( і ) пайда болады: і = dq / dt = C Һ du / dt =w CU _m cos(w t +b) =w CU _m sіn(w t +b+p/2) . Сөйтіп сыйымдылық арқылы өтетін синусоидалы А. т., фаза бойынша оның қысқыштарындағы кернеуден ширек периодқа, яғни j=-p/2 озып кетеді (5-сурет) . Мұндай тізбектегі әсерлік мәндер мына қатынаспен байланысты: І =w CU = U / x _С , мұндағы x _L =1/w C - тізбектің с ы й ы м д ы л ы қ к е д е р г і с і.

Егер А. т. тізбегі тізбектей жалғастырылған r , L және C -тен тұрса, онда оның т о л ы қ к е д е р г і с і мынаған тең болады: z мұндағы w L -1/w C . А. т. тізбегіндегі р е а к т и в т і к е д е р г і. Осыған сқйкес, Ом заңы мына түрде өрнектеледі: І = U / z=U/ . Ал ток пен кернеу арасындағы фаза ығысуы тізбектегі реактивті кедергінің актив кедергіге қатынасымен анықталады: tgj= x / r . Синусоидалы А. т. тізбегіндегі есепті шешу векторлық диаграмма арқылы жеңілдетіледі. Квазистационар А. т-тың күрделі тізбектегі есептерін шешуге Кирхгоф ережесі қолданылады. Мұндайда комплексті шамалар әдісі (белгілер қдісі) пайдаланылады. Ол қдіс геометриялық операцияларды алгебралық формада А. т-тың векторы арқылы өрнектеуге және А. т. тізбектері есептеріне тұрақты ток тізбектерінің барлық қдістерін қолдануға мүмкіндік береді. Электр энергет. жүйелердегі А. т. қдетте синусоидалы болып келеді. Керісінше болған жағдайда оны азайту шаралары жасалады. Бірақ электрлік байланыс тізбектерінде, шала өткізгіштер мен электрондық құрылғылардағы А. т-тың синусоидалы болмайтындығы жұмыс процесінің өзінің қсерінен болады.