Оқулық «Білім беруді дамыту федералдық институты»
жүктеу/скачать 21,72 Mb. Pdf көрінісі
|
Nemtsov-E-lektr-tehnika-zh-ne-e-lektronika.-O-uly-
- Бұл бет үшін навигация:
- 4.2. 4.3. СИНУСОИДАЛЫҚ ТОКТЫҢ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІНІҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ
- СИНУСОИДАЛЫҚ ТОКТЫҢ ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ КӨЗДЕРІ
| 4.2.
4.3. СИНУСОИДАЛЫҚ ТОКТЫҢ ЭЛЕКТР ТІЗБЕГІНІҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ Синусоидалық токтың электр тізбегі, тағайындалымы тұрақты ток тізбегінің функционалды ұқсас құрылғыларының (энергия көздері, өлшеу құралдары, коммутациялық аппараттар және т.б.) міндетімен сәйкес келетін, электротехникалық құрылғылардан өзге, тек синусоидалық ток тізбектеріне ғана тән құрылғылардан: трансформаторлардан, конденсаторлардан, индуктивтілік катушкаларынан және басқаларынан тұрады. Синусоидалық ток тізбегіндегі электротехникалық құралдардың жиынтығы олардың арасындағы байланысты көрнекі және шағын бейнелеу үшін 2.2 - суретте келтірілгенге ұқсас принциптік схемамен ұсынылады. Электротехникалық құрылғылардың жұмыс режимін есептеу үшін тізбектің принциптік схемасынан оның алмастыру схемасына өту қажет. Синусоидалық ток тізбегінің алмастыру схемасының элементтері, синусоидалық ток пен ЭҚК көздері, резистивті , индуктивті және сыйымдылық элементтері болып табылады. Егер элементтердің параметрлері ондағы токқа және салынған кернеуге тәуелді болмаса, онда олар сызықтық элементтер. Кері жағдайда элементтерді сызықтық емес деп санаған жөн . СИНУСОИДАЛЫҚ ТОКТЫҢ ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫНЫҢ КӨЗДЕРІ Бу және гидравликалық құбырлардың механикалық энергиясын электр энергиясына түрлендіретін электрмеханикалық генераторлар синусоидалық токтың электр энергиясының өндірістік көздері болып табылады. Қысқартуларға жол бере отырып, осындай генератордың жұмысын талдайық. Екі полюсті электрмеханикалық генератордың принциптік құрылысы 4.1, а суретінде бейнеленген. Ол a мен b шықпаларына ие жылжымайтын жазық ажыратылған орамдардан және орам ішінде тұрақты f жиілікпен, яғни Ω = 2 π f рад/с тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналатын магнит өрісінен тұрады. СИ - дегі f жиіліктің негізгі өлшем бірлігі — герц (Гц): 1 Гц = 1 с 1 . Жиілікке кері шама период деп аталады : Т = 1/ f , с. Тұрақты магниттің магниттік ағыны Ф т тең болсын. Магниттік ағынды кеңістіктік үлестіруден ( 4.1, б суретін қараңыз), орамды тесіп өтетін, яғни х осьі бойымен бағытталған магнит ағыны 86 86 құраушысының лездік мәні: ) sin( ) cos( Φ + Φ = + Ω Φ = Φ ψ ω α t t m m x , тең болады, мұндағы Ф т — орамды тесіп өтетін магнит ағыныныңмаксималды мәні (амплитудасы); α – х осьіне қатысты тұрақты магниттің кеңістіктік орналасуының бастапқы (яғни уақыт санағының басы ретінде қабылданған t = 0 моментіндегі) бұрышы; ω — тұрақты магниттің Ω бұрыштық айналу жылдамдығының мәнімен және өлшемділігімен сәйкес келетін, магниттік ағынның синусоидалық функциясының бұрыштық жиілігі; ψ A = π /2 + ɑ — магнит ағынының бастапқы фазасы; ω t + ψ Ф — магниттік ағынның фазасы. Осы жерде және ары қарай, бастапқы фаза t = 0 уақыт мезетіндегі синусоидалық функцияның мәнін анықтайды. Электрмагниттік индукция заңна сәйкес, орамның ағындық ілінісі өзгерген кезде онда, оң бағытын ( 4.1, а суретін қараңыз) Ф х ағынының оң бағытымен бұрғы ережесі арқылы байланыстыратын, ЭҚК индукцияланады. ЭҚК - ң оң бағыты Ф х магниттік ағынның бағыты бойынша бұралатын бұрғы сабының айналу бағытымен сәйкес келеді: ) sin( ) cos( / e m m x t E t dt d e ψ ω ψ ω ω + = + Φ − = Φ − = Φ (4.2) мұндағы E m 𝐸 𝑚 = 𝜔 Φ 𝑚 — ЭҚК амплитудасы; ψ е = ψ Ф – π /2 = ɑ — ЭҚК - ң бастапқы фазасы. 4.2- суретте Ф х = Ф х ( ω t ) магниттік ағынының және е = е(ω t ) ЭҚК - ң t ω фазасына, яғни t уақытына тәуелділігі бейнеленген. 4.1- сурет (4.1) 87 87 4.2- сурет 4.3- сурет Синусоидалық шамаларды ω t тәуелділік секілді графиктер түрінде бейнелеу қабылданғанын айта кетейік. Сондықтан да бастапқы фаза, синусоидалық шаманың координаттар басына, яғни ω t = 0 қатысты ығысуын анықтайды. Бастапқы фаза, абсцисс осьі бойымен координаттар басына ең жақын нөлдік мәнге ие синусоидалық шаманың теріс мәндерінен координаттар басчна дейінгі оң мәндерге қарай есептелінеді. Егер бастапқы фазасы нөлден үлкен (аз) болса, онда синусоидалық шаманың басы солға қарай – 4.2- суреттегідей – координаттар басынан (оңға) қарай ығысқан. Егер генератордың а мен b шықпаларына R ж жүктеме кедергілеріне ие резисторды жалғасақ (4.1, а c уретін қараңыз), онда алынған тізбекте i синусоидалық ток болады. 4.1, в суретінде, R іш резистивті және L іш индуктивті элементтері генератордың ішкі параметрлерін: өткізгіш кедергісін және орамның өзіндік индуктивтілігін бейнелейтін, электрмеханикалық генератордың алмастыру схемасы келтірілген. Егер генератордың алмастыру схемасындағы резистивті және индуктивті элементтердің параметрлерін елемеуге болатын болса, онда е синусоидалық ЭҚК көзі немесе синусоидалық кернеу көзі оныңі идеал алмастыру схемасы болып табылады (4.3- сурет, а). Егер генератор тізбегіндегі ток сыртқы тізбектің параметрлеріне тәуелді болмаса, онда генератордың алмастыру схемасы ретінде идеал J ( t ) синусоидалық ток көзі болады, мұндағы J ( t )= i k – генератордың a және b шықпаларының қысқаша тұйықталуы кезіндегі ондағы тоқ. ЭҚК мен ток көздерін алмастыру схемасының активті элементтері деп, ал резистивті, индуктивті және сыйымдылық элементтерін – пассивті элементтері деп атайды. |