29 ЕМТИХАН БИЛЕТІ
1.Электромагнитік индукция. Айнымалы тоқ. Актив және реактив кедергі. Тізбектегі тоқ пен кернеудің әсерлік мәндері.
Электромагниттік индукция дегеніміз тұйық жүйедегі магниттік толқынның өзгеруі нәтижесінен, сол тұйық жүйеде электр тоғынын пайда болуы.Электромагниттік индукция 1831 жылы 29 тамызда Майкл Фарадеймен ашылған, оның зерттеулері бойынша тұйық жүйедегі магнитті толқынның өзгеру жылдамдығы, осы жүйеде пайда болған электр қозғаушы күшке тура пропорционал екенін ашты. Электрқозғаушы күш арқылы пайда болған электр тоғы индукциялық тоқ болып аталады. Егерде орамасының ішіне тездетіп тұракты магнит (немесе электромагнит) кіргізсек онда ол кірген сәтте А амперметрдің нұсқама тілі ауытқиды, ал магнитті шығарған уақытта амперметрдің тілінің тағы да, бірақ та басқа жаққа қарай, ауытқығанын бақылауға болады. Осындай жағдайларда пайда болатын электр токтары индукциялық токтар деп аталады, ал осы индукциялық токтардың тууына әкелетін себепкер құбылыс — индукцияның электр қозғаушы күші деп аталады. Өткізгіштердегі бұл электр қозғаушы күші (ЭҚК) осы өткізгіштер ішінде тұратын, өзгеріп отыратын магнит өрістерін ің әрекетінен пайда болады.Тұйықталған өткізгіште туатын индукцияның ЭҚК-і осы өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағынның өзгеру жылдамдығына пропорционал. Сонымен, егерде тұйықталған өткізгіштің контурын тесіп өтетін магниттік ағын ...t секунд ішінде ...Ф-ға азайса, онда магниттік ағынның азаюы ..Ф/t-ға тең болады. Осы қатынас индукцияның ЭҚК-і болып табылады, яғни е = Ф/t- мұндағы теріс таңба белгісі индукцияның ЭҚК-і тудырған ток осы ЭҚК-і тудыратын себептерге қарама-қарсы әсер ететінін көрсетеді. Өткізгшітің жүріп өткен һ жолын уақыт t-ға бөлгеннен шыққан бөлінді осы өткізгіштің қозғалу жылдамдығы болып табылады. Оны v әрпімен белгілесек, Е = Вlv болады. Егерде осы формулада магниттік индукция В тесламен, ұзындық l — метрмен және жылдамдық v — метр бөлінген секундпен (м/с) -берілсе, онда индукцияның ЭҚК-і вольтпен өлшенеді. Бұл формула магнит өрісіндегі өткізгіш, осы өрістің магниттік сызықтарына перпендикуляр бағытта орын ауыстырып отырса ғана дұрыс болады.Егерде өткізгіш магниттік сызықтарды қандай да болмасын бұрышпен қиып өтетін болса, онда Е=Вlv, мұндағы а — өткізгіштің қозғалу бағыты мен магниттік индукция векторының (магниттік сызықтардың) бағытының арасындағы бұрыш.
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. 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-та 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.
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.
Айнымалы ток тізбегінде берілген уақыт мезетіндегі қуат ток күші мен кернеудің лездік мәндерінің көбейтіндісіне тең.
Бұл өрнекті түрлендіріп
аламыз.
Бізге бір период ішіндегі орташа қуатты анықтау керек. Ол үшін уақытқа тәуелді тригонометриялық функциялардың орташа мәндерін табайық:
онда
Олай болса, қуатты анықтайтын өрнектегі екінші қосылғыштың орташа мәні нөлге тең. Сонымен, айнымалы ток тізбегінде орташа қуат: (2.18) Бұл теңдеуге ток пен кернеудің әсерлік мәндерін қойып, ыңғайлы болу үшін әсерлік мәндердің индексін жазбай және деп белгілесек,
(2.19) шығады. (2.18) мен (2.19) өрнектеріндегі шамасы қуат коэффициенті деп аталады. Осы өрнек айнымалы токтың қуаты тек ток күші мен кернеуге ғана емес, сонымен қатар олардың тербеліс фазаларының айырымына да тәуелді екенін көрсетеді.Егер тізбектегі реактивті кедергі болса, , онда, яғни бұрыннан белгілі тұрақты токтың қуатының формуласын аламыз. Ал тізбекте активті кедергі жоқ болса, онда . Тек реактиві кедергісі ғана бар тізбекте орташа қуат нөлге тең. (2.18) формуласынан қуатты өсіру үшін шамасын — қуат коэффициентін ұлғайту қажет екенін көреміз. Өндірістік қондырғыларда ең аз дегенде болуы керек.
Достарыңызбен бөлісу: |
