Индуктивті айнымалы ток тізбегі.

Бір индуктивті L (11 сурет) тұтынушысы бар айнымалы токтың электрлік тізбегі берілсін.

Тізбектің активті кедергісін R және сыйымдылығын C нолге тең деп есептейік, ал L=const. Бұл тізбекті көп жағдайда қолдануға болады, яғни кез-келген тұтынушы активті кедергі мен сыйымдылықты қолдана алады.

Практикалық тұрғыда таза индуктивтілікті үлкен қиылысы бар және кішкене үлесті кедергілі катушка қолдана алады. Егер осындай катушканы тұрақты ток тізбегіне қосатын болса, R ≈ 0 мәнінде қысқа тұйықталу болғандықтан ток неғұрлым үлкен мәнге ие болады. Айнымалы ток тізбегіне индуктивті катушка қосылған сәтте, ондағы ток айналатын заттың белгілі бір мәнінде жоғары шамаға ие болмағандықтан ол байқалмайды. Айтылған жағдай былай түсіндіріледі: тізбектегі ток өлшемі мен бағытының өзгеруінен ток әсерінен туатын, катушкаға (катушканың өткізгіштерімен айқастырылған) бағытталған магниттік ағын өзгереді. Катушкада цикл бойынша өзгеретін магниттік ағын токтың ұлғаюы кезінде өздік индукцияның ЭҚК-не қарсы бағытталған, ал азаю уақытында онымен бір бағытта болатын өздік индукцияның ЭҚК тудырады. Осылайша өздік индукцияның ЭҚК Ленц заңына сәйкес токтың ұлғаюына да, кемуіне де кедергі келтіреді. Өздік индукцияның электр қозғаушы күшінің қорытынды нәтижесі токтың барлық өзгерісіне сәйкес келеді, және де соңында амплитуданың өлшемін азайтады, соның барысында токтың әсерлі мәнін де азайтады. Тізбектегі индуктивтілік индуктивті кедергі деп аталатын айнымалы ток жүруі үшін толық кедергі тудырады.

Тұрақты ток тізбегінде индуктивтілік стационарлы емес режимде (ток өлшемінің қосылған, сөндірілген және басқа да өзгерістерінде) ғана пайда болуы мүмкін.

Индуктивті кедергіге көп мөлшерден тұратын айналым денесі бар құрышты (құрышсыз) катушка жатады. Осыдан барып олардың активті кедергісі ескерілмейді. Ток жүруі үлкен магниттік ағын (мысалы электрқозғалтқыш орамдары, генераторлар, трансформаторлар және т.б.) тудыратын аппараттар, құрылғылар мен машиналар индуктивті кедергіге ие.

11 суретте көрсетілген тізбектегі генератордың синусоидалы кернеуімен берілген ток синусоидалы заңы бойынша өзгереді:

. (21)

11 сурет –Индуктивті кедергісі бар тізбек.

Тізбектегі токтың өзгеруі өздік индукцияның ЭҚК-ін тудырады:

. (22)

i мәнін осы формулаға қойып (22), мынадай нәтиже аламыз:

(23)

(23) теңдеуден өздік индукцияның ЭҚК е_Lтоктан i фаза бойынша (немесе периодқа) бұрышқа қалып отырады

е_L жоғары мәні теңдеуінде болады.

Осыдан

. (24)

Теңдеудің (24) екі жағын -ге бөліп:

12 суретте ЭҚК пен токтың толқындық және векторлық диаграммалары берілген.

12 сурет – Индуктивті кедергісі бар тізбектің векторлық және толқындық диаграммалары.

Қарастырып отырған тізбек үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу құрайық:

болғандықтан

Осыдан

, (25)

Уақыттың кез келген сәтінде тізбекке тиісті кернеудің лездік мәні өздік индукцияның ЭҚК мәніне тең және қарама-қарсы болады. Сонымен қатар қисық кернеудің (оның ішінде амплитуданың) барлық ординаталар өздік индукцияның ЭҚК мәніне тең және қарама-қарсы болады. Сондықтан u қисығы (12 сурет) е_L қисығына қатысты 180^о (немесе π) бұрышқа ауытқиды. Осы өлшемдердің векторлары да осындай бұрышқа жылжиды.

болғандықтан и үшін (23) теңдеуді келесі түрде көрсетуге болады:

, (26)

12 суретте құрылған қисықпен салыстыру арқылы нәтижесінде осылай шығады.

Кернеудің амплитудасы тең болады:

, (27)

Осыдан ток амплитудасы:

. (28)

(28) теңдеудің екі жағын -ге бөліп, нәтижесінде аламыз:

. (29)

(28) және (29) теңдеулер индуктивтілігі бар айнымалы ток тізбегіндегі амплитудалық және әсерлік мәндер үшін Ом заңын көрсетеді.

теңдеуі индуктивтік кедергі немесе индуктивтіліктің реактивті кедергісі деп аталады және Ом заңы бойынша өлшенеді.

Шын мәнінде х_L өлшемі былай болады:

Индуктивтігі бар айнымалы ток тізбегіндегі лездік қуат теі болады:

(30)

(30) теңдеуден лездік қуат айнымалы токтың жиілігіне байланысты екі жиілікті синусоидалы заңы бойынша өзгереді.

Из выражения (30) следует, что мгновенная мощность изменяется по синусоидальному закону с двойной частотой по отношению к частоте переменного тока.

Қисық лездік қуатты сонымен қатар ток пен кернеудің ординатасын (12 сурет) көбейте отырып алуға болады.

Периодтың бірінші және үшінші бөлігінде токтың нолден максимальді мәнге дейін өсу аралығында қуат өзгермейді. Яғни генератор энергияны индуктивті катушкаға жібереді, ол жерде генератор магниттік өрісті энергия түрінде жинайды, соның барысында өздік индукцияның ЭҚК токка қарсы бағытталган.

Периодтың екінші және төртінші бөлігінде токтың нолден максимальді мәнге дейін өсу аралығында қуат ескерілмейді. Яғни катушканың магниттік өрісінде жиналған энергия, өрістің азаюы барысында генераторға қайта оралады, соның барысында өздік индукцияның ЭҚК ток бағытымен сәйкес болады.

Осылайша, генератор және катушка арасында энергияны индуктивтілікке периодтты ауыстыру процессі жүреді. Өздік индукцияның ЭҚК осы ауыстыру процессінде аралық бөлікті құрайды.

Период бойында генераторда өсетін орташа қуат тең болады:

. (31)

Осылайша период бойында генераторға берілетін энергия да нолге тең болады. Сондықтан интуктивтілігі бар тізбекте қайта оралмайтын процесс жүрмейді, яғни электрлік энергияның жылу және механикалық энергияға айналу процессі жүрмейді.

Төртінші периодта генератордан катушкаға берілетін энергия :

, (32)

катушканың магниттің өрісінде қалған энергияға тең болады.

Тек индуктивті кедергісі бар тізбектегі қуат оның жоғары мәні (амплитуда) бойынша саналады, және реактивті қуат деп аталады. Жоғарыда айтылғандай, реактивті қуат қолданушының магниттік өрісінің пайда болуына барады, және генераторға қайта оралады.

12 суретте көрсетілгендей реактивті қуаттың максимальді шамасы (немесе ) мәнінде болады.

Қуат амплитудасы немесе реактивті қуат тең болады:

(33)

Реактивті қуат реактивтінің (вар немесе квар) вольт-амперімен немесе киловольт-ампермен өлшенеді.

Осы мәтіндерді қорытындылай келе, келесідей қорытындыларды жасауға болады:

- тек индуктивті кедергісі бар (R = 0; С = 0) айнымалы ток тізбегінде ток фаза бойынша берілген кернеуден бұрышқа қалып отырад, немесе уақыт бойынша төрт периодқа қалады.

- Ом заңы ток пен кернеудің амплитудалық және әсерлік мәндері үшін қолданылады. Ом заңында көрсетілетін, және индуктивтіліктің реактивті кедергісі немесе индуктивті кедергісін деп аталатын өлшемі берілген жағдай үшін кедергі болып табылады. Бұл кедергі – тізбектегі токтың өзгеруінен болатын магниттік өріс реакциясының барысында жүзеге асады.

- токтың тізбекте жүруі кезінде энергияның генератордан катушкаға өту және катушкадан генераторға өту периодты тербелісі жүзеге асады. Генератор мен тұтынушының орны периодты түрде ауысып отырады. R = 0 болғандықтан орташа қуат және энергия период бойында нөлге тең болады.

Дәріс № 6.

Сыйымдылығы бар айнымалы ток тізбегі.

Физика курсынан белгілі, диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштің қосындысы конденсатор деп аталады және ол электрлік сыйымдылықты білдіреді.

Соған байланысты, барлық берілетін заттардың (ауалық немесе кабельдік) электрлік сызығы конденсатор жүйесі немесе сыйымдылығы ретінде қарастырылады.

Әсіресе кабельдік сызықтар үлкен сыйымдылыққа ие. Егер кабельге периодты түрде өзгеретін кернеуді қойып, оның барлық желілерін сызықтың соңында ашық қалдырса, онда кабельдің белгілі бір ұзындығында зарядті-разрядтік ток үздіксіз қайталанып отырады.

Сыйымдылығы С бар конденсатор қосылған айнымалы токтың электрлік тізбегін алайық (13 сурет).

Активті және индуктивті кедергіні нолге тең деп есептейміз.

Генератор синусоидалы кернеуге ие болсын:

. (34)

Кернеу мәні жоғарылағанда электрлік зарядтар катушканы зарядтай отырып, оның айнала қоршауында ағады. Зарядтардың пайда болуы нәтижесінде сыйымдылықтың ЭҚК пайда болады, және ол уақыттың кез келген мезетінде кернеуге қатысты мәнге тең және қарама қарсы болады.

13 сурет – Сыйымдылықты тізбек.

Кернеу төмендегенде зарядтар генераторды айнала қоршай отырып, оған қарай қайта ағады.

Айнымалы электрлік өріс күшінің әсерімен диэлектрик атомдарының конденсаторы айналасындағы аймақта электрондардың біресе бір жаққа, біресе екінші жаққа орын ауыстыруы байқалады. Диэлектрик атомдарындағы электрондардың бұл бағытталған тербелмелі қозғалысы ток ауысуын тудырды.

Осылайша, генераторды конденсатормен байланыстыратын өткізгіштерде зарядты және разрядты ток өткізгіштігі айналыста болады, ал диэлектрикте конденсатор аралығында ток араласуы байқалады. Сондықтан конденсатор өзінен айнымалы электрлік токты «өткізеді» деп есептеу қабылданған.

Уақыттың кез келген мезеті үшін былай жазуға болады:

, (35)

мұнда q – заряд;

и – берілген уақыт мезетіндегі кернеу.

(34) және (35) теңдеулерді теңестіре отырып, мынаны аламыз:

. (36)

туындысы ток мәнінің лездік шамасын білдіреді, сондықтан

. (37)

(37) теңдеуден байқайтынымыз, ток кернеуді фаза бойынша бұрышқа асып түседі (немесе периодқа).

i үлкен мәні формуласында байқалады

. (38)

(38) теңдеудің оң және сол жағын - ге бөліп:

. (39)

(38) және (39) теңдеулер сыйымдылығы бар айнымалы ток тізбегі үшін Ом заңын береді. Бұл жерде шамасы сыйымдылықты кедергі немесе реактивті сыйымдылық кедергісі деген атауға ие және Оммен өлшенеді:

(38) және (39) формулалардан және мәнінде ток өлшемі сыйымдылыққа байланысты екенін байқауға болады: сыйымдылық ұлғайған сәтте ток өседі, ал кішірейген сәтте – азаяды. Сондықтан кез келген конденсатор айнымалы ток тізбегінде кейбір кедергі тәріздес деп есептеуге болады.

14 суретте кернеу мен токтвң векторлық (а) және толқындық (б) диаграммалары берілген.

а – векторлық; б - толқындық

14 сурет – Сыйымдылықты кедергісі бар тізбек диаграммасы

Берілген тізбек үшін Кирхгофтың екінші заңына байланысты теңдеу құрамыз

болғандықтан

Осыдан , (40)

Уақыттың кез келген сәтінде тізбекте берілген кернеудің лездік мәні сыйымдылықтың ЭҚК мінң бойынша тең және қарама қарсы болады. Осыдан шығатын қорытынды сыйымдылықтың (сонымен қатар амплитуданың) қисық ЭҚК барлық ординаталары қисық кернеу ординатасы заңы бойынша тең және қарама қарсы болады. Сондықтан е_L қисығы (14 суретті қараңыз) и қисығына қатысты 180^о (немесе π) бұрышқы бұрылады. Дәл осындай бұрышқа осы өлшемдердің векторлары да бұрылады.

Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылығы бар лездік қуат тең болады:

(41)

Осы жағдайда лездік қуат сонымен қатар екі жиілікті синусоидалы заңы бойынша өзгеретінін (41) теңдеуден байқауға болады. Лездік қауттың қисығын ток пен кернеудің ординатасын (41сурет) көбейту жолымен алуға болады.

Егер уақыт есебін (t = 0) ток үшін сол сәттен бастап өикізсе, ол нолге тең болады (12 суретте көрсетілгендей), онда

;

. (42)

Осыдан сыйымдылығы бар тізбек үшін лездік қуаттың ордината қисықтары сыйымдылығы бар тізбек үшін қуат қисығы ординатасы мәні бойынша тең (х_L және х_стең болғанда) және қарама қарсы болады, бұл қисықтар өз араларында π бұрышқа жылжытылған.

Кернеудің нолден максимальді шамаға дейін өсу кезеңі, яғни бірінші және үшінші период аралығында қуат қалыпты болатыны 14 суреттен көрініп тұр. Яғни генератор энергияны конденсаторға (конденсатор зарядталып тұр) жіберетінін білдіреді, ол жерже энергия электрлік аймақтың энергиясы ретінде жиналады; соның барысында сыйымдылықтың ЭҚК токқа қарсы бағытталады.

Екінші және төртінші период аралығында, яғни кернеудің максимальді мәннен нолге дейін азайуы кезінде қуат теріс мәнге ие. Бұл конденсатордың электрлік аймағында жиналған энергия, оның разряды кезінде электромагниттік энергияға айналып генераторға қайта оралатынын білдіреді; соның барысында сыйымдылықтың ЭҚК ток бағытына сәйкес болады.

Осылайша, генератор мен конденсатор арасында тоқтамайтын энергия алмасу өтеді.

Генератордың период бойындағы орташа қуаты тең болады:

. (43)

Сонымен қатар, генератор желісіне период ішінде берілетін энергия да нөлге тең. Сондықтан сыйымдылығы бар тізбекте де индуктивті тізбектегі секілді электрлік энергияның жылулық немесе механикалық энергияға айналу процессі, яғни қайтымсыз процессі жүрмейді.

Период бойында конденсатордың генератордан алатын энергиясы:

(44)

яғни, ол конденсатордың электрлік өрісінде сақталып қалған энергияға тең.

Тек сыйымдылығы бар тізбектегі қуат оның неғұрлым көп мәнімен бағаланады және реактивті қуат деп аталады.

(41) формулада берілгендей, индуктивті тізбектегі секілді қуат амплитудасы немесе реактивті қуат тең болады:

. (45)

Осыларды қорыта келе, келесідей қорытындыларды жасауға болады:

- сыйымдылықты кедергісі бар (R = 0; L = 0) айнымалы ток тізбегінде ток берілген кернеуді фаза бойынша бұрышқа озып отырады, немесе уақыт бойынша төрт периодқа озады.

- Ом заңы ток пен кернеудің амплитудалық және әсерлік мәндері үшін қолданылады. Ом заңында көрсетілетін, және индуктивтіліктің реактивті кедергісі немесе индуктивті кедергісін деп аталатын өлшемі берілген жағдай үшін кедергі болып табылады. Бұл кедергі – конденсатор диэлектригінің ішкі электрлік өрісінің генератордың (электрондарды тасымалдайтын генератор) сыртқы электрлік өрісіне қарсы әсері болып табылады.

- токтың тізбекте жүруі кезінде энергияның генератордан катушкаға өту және катушкадан генераторға өту периодты тербелісі жүзеге асады. R = 0 болғандықтан, орташа қуат және энергия период бойында нөлге тең болады.

Лекция №7

Активті, индуктивті және сыйымдылықты кедергінің тізбектей жалғанған тізбегі

4, 5 және 6 дәрістерде активті, индуктивті және сыйымдылықты кедергісі бар айнымалы токтың идеалды тізбектері қарастырылды. Шын мәнінде айнымалы токқа кез келген тізбегі кедергінің барлық түрі тән емес. Практикалық нәтиже бойынша онша үлкен емес мәні бар кедергілер есепке алынбайды.

Барлық тізбек бойында біркелкі таралған активті, индуктивті және сыйымдылықты кедергісі бар айнымалы токтың тізбегін алайық (15 сурет).

Тізбектің кез келген қиылысында ток барлық берілген кедергілердің жиынтық әрекетімен анықталады, R, x_L және х_с біркелкі таралған кедегілері бар тізбекті тізбектей жалғанған кедергілермен ауыстыруға болады (16 сурет).

Эквивалентті тізбекте токтың есептік мөлшері 15 суреттегі тізбектегідей болады.

Тізбектегі кернеу мен ЭҚК лездік мәндері үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеу жазуға болады:

, (46)

мұнда и – тізбекке тиісті кернеу;

e_L – ЭҚК өздік индукциясы;

е_с – ЭҚК сыйымдылығы.

Осыдан

. (47)

Мұнда – активті кедергіге R тиісті лездік кернеу;

– индуктивті кедергіге тиісті лездік кернеу;

– сыйымдылықты кедергіге тиісті лездің кернеу.

Синоусоидалы токта и_А фаза бойынша токпен сәйкес келеді,

и_L – токты бұрышқа озып отырады және и_с – токтан бұрышқа қалып отырады.

Сондықтан былай жазуға болады:

. (48)

Бірдей жиілікті синусоидалы өлшемдерді қосқан кезде біріктірілетін синусоидалы амплитудалардың геометриялық санына тең жиілікті синусоидалы өлшем алынады. Сондықтан синусоиданың алгебралық қосылуын синусоидалы өлшемдерді көрсететін векторлардың геометриялық қосындысымен ауыстыруға болады:

. (49)

Амплитуданың орнына әсерлік мәдерді алуға болады.

Сонда

(50)

17 суретте кернеу мен токтың векторлық (а) және толқындық (б) диаграммалары берілген.

Ток векторы I бастапқы болып есептеледі. Соған байланысты барлық векторлар кейінге қалдырылады: ток векторымен сәйкес келетін U_A векторы; ток векторын бұрышқа озып отыратын U_L векторы; ток векторынан бұрышқа қалып отыратын U_C векторы. Сөйлемде х_L > x_C, т.е. U_L > U_C болатындай диагграмма құрылған (айнымалы ток желісінде индуктивтілік салмағы сыйымдылық салмағынан басым болады).

U_A, U_L и U_C векторларының геометриялық қосындысынан кернеу тізбегіне тиісті U векторын аламыз. U_A векторы – активті, U_L векторы – индуктивті, U_C векторы – сыйымдылықты және U_x векторы –кернеуінің реактивті құрайтын кернеуді U көрсетеді.

а – векторлық, б – толқындық.

17 сурет – Тізбектей жалғанған кедергілері бар тізбек диаграммасы

17 суретте берілгендей I векторы берілген кернеуден фаза бойынша φ бұрышқа қалып отырады.

ОАВ үшбұрышы үшбұрышты кернеу деп аталады. Индуктивті және сыйымдылықты кедергідегі кернеу шамасы реактивті кернеу U_x деп аталады.

ОАВ үшбұрышы бойынша:

(17), (29) және (39) теңдеулерден шығады:

; ; .

Осыдан,

және

. (51)

(51) теңдеу активті, индуктивті және сыйымдылықты кедергілері бар тізбектей жалғанған тізбек үшін Ом заңын береді.

өлшемі тізбектің толық кернеуі деп аталады және Оммен өлшенеді.

өлшемі тізбектің реактивті кедергісі деп аталады.

х_L > x_C болғанда U_L > U_C кернеуі және φ бұрышы оң болады (U кернеу векторы вектордың айналу бағыты бойынша бастапқы I ток векторынан үстіне кейін қалады).

18 сурет – Кедергі үшбұрышы 19 сурет – Қуат үшбұрышы

х_L < x_C бойынша U_L < U_C кернеуі және φ бұрышы кері болады (кернеу векторы вектордың айналу бағыты бойынша бастапқы I ток векторынан төменге қалады). Осы жағдайда I ток берілген кернеуді U фаза бойынша φ бұрышқа озып отырады.

ОАВ үшбұрышы бойынша:

; ; .

ОАВ үшбұрыш кернеуінің барлық жаған І ток өлшеміне бөліп, , и болғандықтан, ұқсас үшбұрыш кедергісін аламыз (18 сурет).

Үшбұрыш кедергісінен:

; ; ; .

Ток пен кернеу ординатасын көбейтіп лездік қуат қисығын алуға болады.

17, б суретте көрсетілген қисық келесі қорытындыларды жасауға мүмкіндік береді :

- ток пен керену бірдей белгіге ие болғанда қуат оң мәнді. Соның барысында генератордан тізбекке берілетін энергия бөлігі токтың өсуі кезінде тұтынушыда (индуктивтілікте) магниттік өрістің энергиясы түрінде жинақталады. Индуктивтілік тұтынушыда магниттік өріс энергиясының ұлғаюы сонымен қатар, магниттік энергияға ауысатын, конденсатордың электрлік өріс энергиясының азаюы есебінен жүреді.

- ток пен кернеу әртүрлі белгіге ие болғанда токтың азаюынан, тұтынушыдан жиналған магниттік өріс энергиясының бөлігі генераторға қайта оралатындықтан қуат теріс мәнді. Тұтынушының (индуктивтіліктің) магниттік өріс энергиясының басқа бөлігі электрлік өріс (конденсатор) энергиясына ауысады.

16 суретте көрсетілген айнымалы ток тізбегіндегі лездік қуат тең болады:

(52)

(52) теңдеу бойынша лездік қуат екі өлшемнен тұрады: тұрақты қосылатын , уақытқа тәуелді емес, ауыспалы, ток мен кернеуге қатысты екі жиілікпен өзгеретін UI амплитудасы бар – (17, б сурет).

Активті қуат деп аталатын период бойындаға орташа қуат тең болады:

(53)

Ток пен кернеу арасындағы жылжитын конус бұрышы қуат коэффициенті деп аталады.

(53) формула бойынша кернеу мен токтың берілген шамаларына байланысты тізбектегі активті қуат өлшемі - ға тәуелді болады.

UI туындысы толық қуат деп аталады және вольт-ампермен (ва) немесе киловольт-ампермен (ква) өлшенеді.

(54)

S мәнін (54) теңдеуден (53) теңдеуге қоя отырып активті қуат аламыз

. (55)

Егер ОАВ кернеу үшбұрышының барлық бағытын І ток өлшеміне көбейтетін болсақ, онда қуат үшбұрышын алуға болады (19 сурет).

Мұнда – толық қуат;

– активті қуат

– реактивті қуат.

О^/А^/В^/ үшбұрышынан:

; ; ; . (56)

Егер айнымалы ток тізбегінде тізбектей жалғанған бірнеше активті, индуктивті және сыйымдылықты кедергілер ( 20, а сурет) болса, ондай тізбекті эквивалентті тізбек (20, б сурет) терінде көрсетуге болады. Мұнда активті, индуктивті және сыйымдылықта кедергілер топтастырылған, сондықтан ; ; . 20, б суреттің схемасынан 20, б суретте көрсетілген эквивалентті схемаға ауысуға болады.Тізбектегі ток өлшемін (51) формуласынан анықтауға болады.

20 сурет – Бірнеше кедергілердің тізбектей жалғануынан құралған тізбек.

Дәріс №8

Үшфазалы айнымалы ток

Үшфазалы токты алу жолдары

19 ғасырдың 80 жылдары талантты орыс инженері М.О. Доливо-Добровольский үшфазалы ток жүйесін жасап шығарды, үшфазалы генератор ойлап тапты, және де үшфазалы трансформатор мен үшфазалы қозғалтқыш. Ол алғаш рет энергияны үшфазалы ток арқылы елеулі уақыт арақашықтығына беруді іске асырды ( 200 л.с. қуаты 170 км - ге 15000 в кернеуде берілді).

М.О. Доливо-Добровольский өз туындыларына 1891 жылы Франфурте-на-Майне электртехникалық көрмесінде демонстрация жасады.

Сол уақыттан бастап үшфазлы ток өндірісте кең тарала бастады.

Үшфазалы ток бірфазалы токпен салыстырғанда келесідей қасиеттерге ие:

- электрөткізгіш сызықтарын орнатуға арналған түрлі түсті металлдарды

25% - ға дейін үнемдейді (ортақ шарттағы бір қуаттың берілуі үшін);

- конструкциясы бойынша қарапайым, эксплуатацияда ыңғайлы және сенімді үшфазалы асинхронды қозғалтқышты қолдану мүмкіндігі;

- жұлдызбен жалғанғанда алынатын төртөткізгішті жүйеде екі эксплуатациялық кернеудің болуы.

Үшфазалы ток жүйесін жеке жағдайдағы көпфазалы токтың жүйесі ретінде қарауға болады.

Көпфазалы жүйемен немесе көпфазалы ток жүйесімен бірдей жиілікті және амплитудалы, бірақ бір бірінен фаза бойынша ығысқан ЭҚК әсер ететін бірнеше тізбек жиынтығы қалыптасады.

Үшфазалы симметриялы жүйеде ЭҚК өз араларында фаза бойынша шамалары тең бұрыштарға (120^о) жылжиды.

Болаттан жасалған (статор) қозғалмайтын сақиналы цилиндрді алайық, диаметральды қарама-қарсы саңылауларда үш жеке орам немесе оқшауланған сымнан жасалған катушка орналасқан ( 21 сурет).

NS – электромагнит; А, В, С – катушканың басы; Х, У, Z – катушканың соңы.

21 сурет – Үшфазалы токтың алынуы

Катушка жазықтығы олар өз араларында бірдей 120^о бұрыштар жасайтындай етіп орналасады.

А, В және С катушканың басы болсын, ал Х, У және Z оның соңы.

Бастапқыда орамдардың қорытындысын тұспалдап аламыз, жағалай саңылаудан жүре отырып, бір бағытта жүре отырып барлық үш орамды шарлап өтуге болады (мысалы, сағат нұсқағышының айналуы бойымен). Осылайша, саңылаудан шығу барысында орамның басы (сонымен қатар соңы) өз араларында 120^о- қа жылжиды.

Статордың ішінде айналып тұратын электоромагнит (ротор) орналастырайық, катушкасы тұрақты токтан қуат алып отырады.

Жылулық немесе гидравликалық қозғалтқыштың көмегімен ротордың айналуы барысында оның магниттік күштік сызықтары статор катушкасының өткізгішін кесіп өтеді, соның нәтижесінде онда ЭҚК пайда болады. Барлық қозғалтқыштағы катушкаларда ЭҚК бағыты келісілген (ЭҚК қалыптасады).

ЭҚК пен катушкадаға токты оң бағытты деп есептейміз, егер катушканың соңынан басына бағытталған болса ( 21 суретте оң бағыттар нұсқағыштармен белгіленген).

Алайда әртүрлі катушкадаға ЭҚК нөлдік немесе максимальді мәндері бір мезгілде қолданылмайды.

Ротор сағаттың қозғалысы бағыты бойынша айналады деп есептейік. Суретте берілген ротордың орналасуы үшін, бірінші катушкадаға (АХ) ЭҚК ең үлкен оң мәнге ие.

ЭҚК-тің оң мәнді максимумы екінші катушкада (ВУ) ротор 120^о бұрышқа бұрылған кезде пайда болады; 120^обұрышқа бұрылып үлгеретін ротордың уақыты периодқа тең болады.

Үшінші катушкада (СZ) электр қозғаушы күшінің оң максимумы, ротор екінші катушкаға (ВУ) қатысты 120^о бұрышқа бұрылғанда пайда болады, мұнда да ротордың уақыты периодқа тең болады.

Әуе саңылауындағы магниттік индукцияның синусоидалы өзгерісінде ЭҚК әр карушкада синусоидалы заңы бойынша ауысады. Сондықтан катушкалардағы ЭҚК фаза бойынша 120^о – қа ( ) немесе уақыт бойынша периодқа жылжыған үш синусоидамен көрсетілуі мүмкін (22 сурет).

22 сурет – Үшфазалы жүйедегі 23 сурет – Симметриялы үшфазалы

ЭҚК қисықтары жүйедегі ЭҚК векторлық диаграммасы

Оларды, сонымен қатар, симметриялы орналасқан және өз араларында

120^о –қа жылжыған (23 сурет) үш вектормен суреттеуге болады.

Векторлық диаграмма тек барлық орамдардағы бірдей оң бағытта ғана симметриялы бола алатынын естен шығармау керек. Егер, мысалы, бірінші катушкадағы (АХ) оң бағытты теріс бағытқа ауыстырса, онда ЭҚК векторлық диаграммасы өзгереді, және оның түрі веерға ұқсас болады (24 сурет). Алайда бұл векторлық диаграммадан шығатын барлық қатынастар дұрыс болады.

24 сурет – Векторлардың симметриялы емес орналасуындағы ЭҚК векторлық диаграммасы.

Егер бірінші катушкада ЭҚК индуктивтенсе

, (57)

онда, екінші катушкадағы ЭҚК бірінші катушкадан 120^о- қа қалып отырады

, (58)

және үшінші катушкадағы ЭҚК бірінші катушкадағы ЭҚК-нен 240^о - қа қалып отырады

. (59)

Мұнда және – жеке катушкалардағы ЭҚК-нің лездік мәні;

Е_м – ЭҚК амплитудасы.

Барлық катушкалар бірдей конструкциялы болғандықтан Е_мА = Е_мВ = Е_мС = Е_м болады.

Үшфазалы өндіргіш генератордағы әр орамаға өз жүктемесін қосамыз z_A, z_B, z_C (25 сурет).

Нәтижесінде ЭҚК фаза бойынша 120^о бұрышқа немесе периодқа жылжитын үш дербес бірфазалы тізбек аламыз. Мұндай үшфазалы жүйе байланыспаған (немесе тәуелсіз) деп аталады.

Энергияның генератордан қолданушаға берілетін осы жүйесінде алты өткізгіш сым қажет болады, сондықтан бірфазалы токтың энергия беруімен салыстырғанда ол ешқандай артықшылық етпейді.

Өткізгішті және электр энергиясын қабылдағыштарды қоректендіретін генератор орамасын үшфазалы жүйеде фаза деп атайды.

Егер әртүрлі фазадағы тұтынушылардың активті, индуктивті және сыйымдылық кедергілері тең болса, онда I_A, I_B және I_Cфазаларындағы ток та тең болады, сонымен қатар өздерінің ЭҚК-не байланысты бірдей шамадағы бұрышқа орын ауыстырады (26 сурет). Бұл жағдайда жүктеме симметриялы немесе бір қалыпты деп аталады (мысалы, үшфазалы қозғалтқыштар).

Негізінде генератор тек қана 3 емес, сонымен қатар т орамаға ие бола алады. Бұл жағдайда т шамасындағы фазасы бар үшфазалы жүйе болады.

Егер барлық конструкция бойында генератордың барлық орамасы бірдей болса (практика шартында әрдайым осындай болады) және өз араларында бұрышқа жылжыған болса, онда осындай генератордан алынған ЭҚК жүйесі симметриялы болады.

Дәріс № 9

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 7402; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!