Айнымалы ток, кең мағынасында - бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

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 күшiнiң әсерлiк
мәнi 11

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 шаруашылығында, үй тұрмысында, тағы да басқа халықтың
тұрмыс қажетіне кеңінен пайдаланады. Электр техникасының өсіп-өркендеуі
электромагнит құбылыстарын жете зерттеуді, оқып-білуді, іс жүзінде
пайдалануды керек етеді. Осы зор еңбекте, ізденуде, көптеген жаңалықтарды
ашуда орыс инженерлерінің, ғалымдарының қосқан үлесі аз емес. Олар
шетелдердің көрнекті ғалымдарымен бірлесе отырып, электр техникасының
маңызды салаларының бастамасына жол ашты. Осы бастаманы бастағандардың бірі
– М.В.Ломоносов. Ол Атмосфера электрі атта теориясын құрды. Заттың
салмағының сақталу және қозғалыс заңдарын ашты.

А.Вольт (Италия физигі) гальваникалық элементтер бағанасын ойлап
тапқаннан кейін элект тогын алуға мүмкіншілік туды.

1802 жылы В.В.Петров электр тізбегіндегі үдерістерді зерттеп, электр
доғасын ашты және оларды іс жүзінде жарық шығаруға, металды балқытуға,
пісірістіре жалғастырып пайдалануға болады деген көзқарасын айтты.

Ағылшын ғалымы М.Фарадей 1831 жылы электромагниттік индукция заңын
және оның құбылысын ашты. Оның электромагнит құбылыстарының дамуына маңызы
зор ықпалын тигізді.

1883 орыс академигі Э.Х.Ленц индукциялық токтар бағыттарының
араларындағы заңдылықты ашты және олардың электромагниттік,
электродинамикалық байланыстарының бар екендігін ашты. Соның ішінде олар
электромагниттік индукция негіздерін (прициптерін) ашты. 1884 жылы
Э.Х.Ленц, ағылшын зерттеушісі Джоульден тәуелсіз сымтемір арқылы ток
өткенде шығатын жылу мөлшері сол сымның кедергісіне және сондағы токтың
квадратына тура прпорционал екенін анықтады. Әлемде бірінші рет Ресейде
П.Л.Шиллинг 1832 жылы электр магниті телеграфын тұрғызды.

1845 жылы неміс физигі Г.Кирхгоф тармақталған электр тізбектеріне
арналған негізгі заңдарын айтты. Сондай-ақ осы заңдар Киргхоф атымен
аталып, теориялық және практикалық электр техникасының дамуына зор әсер
етті.

ХIX ғасырдың екінші жартысындағы орыс ғалымдарының бірі А.Г.Столетовті
атап өтуге болады, өйткені ол бірінші рет темірдің магниттік қасиеттерін
тыңғылықты зерттеген. Ал Н.А.Умовты алсақ, ол – денелердің ішіндегі электр
магниті энергиясы қозғалысының теңдеуін шығарушы және соның алғашқы негізін
салушы.

Демек, 1800-1880 жылдардың аралығында қолданбалы электр техникасының
дамуымен тығыз байланыса отырып, соның ішінде телеграф, гальванопластика
және техникалық электр жарықтандырғыштар мен тұрақты ток тізбектерінің
теориясы дамыған. Осы жылдар арасында электр тізбектері теориясының
негіздері жайында ұғымдар қалыптасқан және олардың бірінші есептеу
тәсілдері ойлап табылған.

Айнымалы токтарды қолданудың алғашқы қадамын 1876 жылдан П.Н.Яблочков
бастаған болатын. Ол өзінің шам ішіндегі өзектің біркелкі жануын айнымалы
токтың толық қаматамасыз ететіндігін көрді, содан кейін көптеген шамдарды
бір ғана энергия көзімен қоректендіруге мүмкіншілік алды.

Электр энергиясын пайдаланудың тез тарап көбеюіне байланысты алға жаңа
талаптар қойыла бастады. Соның бірі – электр энергиясын алыс жерге жеткізу.
Бұл мақсатты шешу үшін, шамалары әртүрлі кернеулер қажет болды.

Айнымалы токты қолдану (пайдалану) көптеген теориялық мәселелермен
қатар, практикалық электр техникасында электромагниттік өрістерді есептеу
жайындағы мәселелерді де алға қойды. Электр машинасының тетіктерін және
электр өрісін есептеу мақсаты да алға қойылды. Айнымалы токтың өткізгіш
сымының қимабеті бойынша электромагнит өрісінің таралуын есептеуді керек
етеді.

II НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1.1 Айнымалы ток

Айнымалы ток, кең мағынасында — бағыты мен шамасы периодты түрде
өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен
кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток
түсініледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон
т.б.) кеңінен қолданылады.

Aйнымалы ток тербелісі

1.2 Cипаттамалары

Ток күші (және кернеу) өзгерісі қайталанатын уақыттың (секундтпен
берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады (1-сурет). Айнымалы
токтың тағы бір маңызды сипаттамасы — жиілік (ƒ). Дүние жүзі елдерінің
көпшілігіндегі және Қазақстандағы электр энергетикалық жүйелерде
пайдаланылатын стандартты жиілік — 50 Гц, ал АҚШ пен Жапонияда 60 Гц.
Байланыс техникасында жиілігі жоғары (100 кГц-тен 30 ГГц-ке дейін) айнымалы
ток пайдаланылады. Арнайы мақсат үшін өндіріс орындарында, медицинада және
ғылым мен техниканың басқа салаларында әр түрлі жиіліктегі айнымалы ток,
сондай-ақ импульстік ток қолданылады. Ток кернеуін кемітпей түрлендіруге
болатындықтан іс жүзінде айнымалы токты электр энергиясын жеткізуде және
таратуда кеңінен пайдаланады.

1-сурет периодты i(t) айнымалы токтың графигі

1.3 Өндірілуі

Айнымалы ток айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Ток жүріп тұрған
сым төңірегінде пайда болатын айнымалы электрлі магниттік өріс айнымалы ток
тізбегінде энергия тербелісін тудырады, яғни энергия магнит немесе электр
өрісінде периодты түрде бірде жиналып, бірде электр энергиясы көзіне қайтып
отырады. Энергияның тербелуі айнымалы ток тізбектерінде реактивті ток
тудырады, ол сым мен ток көзіне артық ауырлық түсіреді және қосымша энергия
шығынын жасайды. Бұл — айнымалы ток энергиясын берудегі кемшілік. Айнымалы
ток күші сипаттамасының негізіне айнымалы токтың орташа жылулық әсерін,
осындай ток күші бар тұрақты токтың жылулық әсерімен салыстыру алынған.
Айнымалы ток күшінің осындай жолмен алынған мәні әсерлік мән (немесе
эффективтік) деп аталады әрі ол период ішіндегі ток күші мәнінің
математикалық орташа квадратын көрсетеді. Айнымалы токтың әсерлік кернеу
(U) мәні де осы сияқты анықталады. Ток күші мен кернеудің осындай әсерлік
мәндері айнымалы токтың амперметрлері және вольтметрлері арқылы өлшенеді.

1.4 Таралуы, түрленуі

Айнымалы токтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты токқа
қарағанда айнымалы токтың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы
қарапайым, жұмысы сенімді, мөлшері шағын әрі арзан. Айнымалы ток әуелі шала
өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен
жиілігі реттелмелі басқа айнымалы токқа түрлендіріледі. Бұл жағдай
жылдамдығын бірте-бірте реттеуді талап ететін электр жетектерінің барлық
түрі үшін қарапайым әрі арзан қозғалтқыштарын ( асинхронды және синхронды)
пайдалануға мүмкіндік береді.

2-сурет.

Тәжірибеде жай және неғұрлым маңызды жағдайда айнымалы ток күшінің
лездік мәні (i) синусоидалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт (t) ішінде
мынадай заң бойынша өзгереді:

, мұндағы Im — ток амплитудасы, ω = 2πƒ— токтың бұрыштық жиілігі, α —
бастапқы фаза.

Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді:

, мұндағы Um — кернеу амплитудасы, β — бастапқы фаза (2-сурет).

Мұндай айнымалы токтың әсерлік мәндері мынаған тең болады:

≈ 0,707 Im,

≈ 0,707 Um.

Айнымалы ток тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың болуына
байланысты ток күші (i) мен кернеу (u) арасында φ = β − α фаза ығысуы пайда
болады. Фаза ығысуы салдарынан ваттметрмен өлшенетін айнымалы токтың орташа
қуаты (P) әсерлік ток мәні мен әсерлік кернеу мәнінің көбейтіндісінен кем
болады:

Индуктивтілік те, сыйымдылық та болмайтын тізбекте ток фаза бойынша
кернеумен сәйкес келеді (3-сурет). Токтың әсерлік мәндеріне арналған Ом
заңы мұндай тізбекте тұрақты ток тізбегіндегідей пішінде болады:

, мұндағы r — тізбектегі актив қуат (P) бойынша анықталатын тізбектің
актив кедергісі r=PI2

3-сурет.

Тізбекте индуктивтілік (L) болған жағдайда айнымалы ток сол тізбекте өздік
индукцияның ЭҚК-н ( электр қозғаушы күші) индукциялайды:

eL = − LҺ.

Өздік индукцияның ЭҚК-і ток өзгерісіне кері әсер етеді, сондықтан тек
индуктивтілік бар тізбекте ток фаза бойынша кернеуден ширек периодқа, яғни
-ге қалыс қалады (4-сурет). eL-дің әсерлік мәні:

EL = IωL = IxL, мұндағы xL = ωL — тізбектегі индуктивтік кедергі. Мұндай
тізбекте Ом заңы былайша өрнектеледі:

Сыйымдылық (C) 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 (i) пайда
болады:

Сөйтіп сыйымдылық арқылы өтетін синусоидалы айнымалы ток, фаза бойынша оның
қысқыштарындағы кернеуден ширек периодқа, яғни озып кетеді (5-сурет).
Мұндай тізбектегі әсерлік мәндер мына қатынаспен байланысты:

, мұндағы — тізбектің сыйымдылық кедергісі.

5-сурет.

Егер айнымалы ток тізбегі тізбектей жалғастырылған r, L және C-тен тұрса,
онда оның толық кедергісі мынаған тең болады:

, мұндағы

Айнымалы ток тізбегіндегі реактивті кедергі. Осыған сәйкес, Ом заңы мына
түрде өрнектеледі:

Ал ток пен кернеу арасындағы фаза ығысуы тізбектегі реактивті кедергінің
актив кедергіге қатынасымен анықталады:

.

2.1 Айнымалы ток тiзбегiндегi актив кедергi. Кернеу мен ток күшiнiң
әсерлiк мәнi

Тұрақты ток тiзбегiнiң заңдары айнымалы ток тiзбегi үшiн де орынды
болады. Тек бұл жағдайдағы

2.5 - сурет

айырмашылық, айнымалы ток тiзбегiнде физикалық шамалар уақыттың өтуiмен
байланысты өзгерiп отыратын болғандықтан, бұл ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.