Бөлім 2. Электрлік тізбектердің гармоникалық тербелістер тәртібі. Гармоникалык. тербелістер қуаты. Гармоникалық тербелістер генераторындағы түйінді және келісілген жүктемелер. Тізбектей және параллелді косу тізбегіндегі R, L, C элементтерінің гармоникалык тербелісі. Мақсаты: Резестивті, индуктивті және сыйымдылық элементтерінде гармоникалық тербелістермен танысу. Резонанс құбылыс және оның радиотехникада және электрлі байланыста маңызын білу.
Синусоидалы ток практикада кеңінен қолданылады. Синусоидалы токтың тұрақты токқа қарағанда мынадай артықшылықтары бар: v а) Синусоидалы ток өндіретін қондырғылардың (генераторлардың) құрылысы тұрақты ток генераторларына қарағанда қарапайым, жұмыс істеу сенімділігі өте жоғары және бағасы арзан; vә) Трансформаторларды қолдану арқылы синусоидалы кернеудің мәнін өте жоғары дәрежеге көтеруге болатындықтан синусоидалы токты алыс қашықтыққа жеткізу арзанға түседі; vб) Синусоидалы токты пайдаланып жұмыс жасайтын электр қондырғылардың құрылысы тұрақты ток қондырғыларына қарағанда әлде қайда қарапайым және арзан.
Синусоидалы ток деп мәні уақытқа тәуелді синусоидалық заңдылықпен өзгеретін токты айтамыз: Оның графигі 1 -суретте көрсетілген. Синусоидалы токты мынадай параметрлер арқылы сипаттауға болады: Ø 1) Амплитудалық мән ( Im, Um, Em ) – синусоидалық шаманың ең үлкен максимал мәні. Ø 2) Периоды ( Т ) – толық бір тербеліс жасауға кететін уақыт. [c] Ø 3) Жиілік ( f ) – бір секунда ішінде жасалатын тербеліс саны. [1/c]; [Гц] f=1/T; T=1/f Ø 4) Бұрыштық жиілік (ω) ω =2πf= 2π/ T, [рад/с] Ø 5) Фаза ( t+ φ ) – кез келген сәттегі синусоидалық шаманың мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Ø 6) Бастапқы фаза φ - синусоидалық шаманың уақыт нөлге тең болған кездегі мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Егер φ таңбасы оң болса, онда синусоида ордината осі бойынша солға қарай φ бұрышқа ығысады. ТМД елдерінде және Еуропаның біраз елдерінде жиілігі 50 Гц синусоидалы кернеу кеңінен қолданылады.
Айнымалы ток тізбегин алу
Синусоидалы шамалардың мәндері: Ø а) Амплитудалық мән ( Im, Um, Em ); Ø ә) Лездік мән ( i, u, e ) - синусоидалы шаманың кез келген сәттегі мәні: i=Imsin( t+ i); u=Umsin( t+ u); e=Emsin( t+ e); Ø б) Орташа мән (Iор, Uор, Eор) - синусоидалы шаманың жарты период ішіндегі орташа мәні: Ø Iор= = = Im=o. 638 Im: Uор= = Um=0. 638 Um. Ø Сонымен орташа мән амплитудалық мәннен π/2 есе аз. Ø в) Әрекеттік мән ( I, U, E ) немесе орташа квадраттық мән Ø I= = = Im/ =0. 707 Im, сол сияқты U= Um/ = 0. 707 Um, Е=0. 707 Em. Синусоидалы шамалардың әрекеттік мәндері олардың амплитудалық мәндерінен есе аз. Синусоидалы ток әрекеттік мәні кедергі арқылы жүрген кезде бір период ішінде синусоидалы ток қанша жылу бөлсе, сонша уақытта сондай жылу бөліп шығаратын тұрақты токтың мәніне тең. Өлшеу аспаптардың көпшілігі синусоидалы шаманың әрекеттік мәнін көрсетеді.
Синусоидалы шамаларды бейнелеу жолдары: v а) Тригонометриялық функциялар арқылы бейнелеу: i=Imsin( t+ i) ; u=Umsin( t+ u); v ә) Тікбұрыштық координаталарда уақыттық диаграмма арқылы бейнелеу; б) Айнымалы вектор арқылы бейнелеу. Тікбұрыштық координаталар жазығында ұзындығы синусоидалы токтың i=Imsin( t+ ) амплитудасына Im тең вектор тең бұрыштық жылдамдықпен айналып тұр делік. Бастапқы жағдайда вектор абцисса осінен бұрышына ығысқан.
Синусоидалы шамалардың векторларлар түрінде бейнелеу оларды геометриялық жолмен қосу немесе алу операциясын орындауға мүмкіндік береді. v в) Синусоидалық шамаларды комплекс сандар арқылы бейнелеу. Синусоидалы шама тригонометиялық функция түрінде берілсін: i=Imsin( t + φ). Комплекстік жазықтыққа ұзындығы амплитудаға Im тең, ал нақты осьпен құрайтын бұрышы бастапқы фазаға φ тең вектор саламыз. Бұл вектордың ұшы белгілі бір комплекс санға - синусоидалы шаманың комплекстік амплитудасына сәйкес келеді. Im = Imej комплекстік амплитуда. Уақыт өткен сайын фаза өседі де, бұл вектор айналмалы векторға айналады: Imej( t+ )= Imcos( t+ )+ j. Imsin( t+). Жорамал бөлік синусоидалы шамаға тең, яғни синусоидалы шаманы комплекс санның жорамал бөлігі арқылы көрсетуге болады. Синусоидалы шамаларды комплекстік жазықтықта векторлар арқылы көрсету оларды қосып, алуға (геометриялық жолмен) мүмкіндік береді. Векторлық диаграмма деп жиіліктері бірдей синусоидалық шамаларды комплекстік жазықтықта олардың бастапқы фазаларына сәйкес өзара орналасқан векторларының жиынтығын айтады. Фазалық ығысу деп синусоидалық шамалардың бастапқы фазаларының айырмасын айтады: =φ2 - φ1.
Резистивтi, индуктивтi және сыйымдылық элементтерiндегi гармоникалық тербелiстер. R, L, C элементтерiн тiзбектей және параллель қосқан кездегi гармоникалық тербелiстер. Синусоидалды ток тізбегінің символикалық есептеу әдiстерi. Активті кедергісі бар тізбек. Идеал индуктивті элементі бар тізбек. Идеал сыйымдылық элементі бар тізбек Активті кедергісі бар тізбек. Кедергісі бар элементті резистор дейді. Осы резистордың айнымалы токқа көрсететін кедергісін активті кедергі деп атайды. Активті кедергі айнымалы токтың электр энергиясының жылу энергиясына айналуын сипаттайды.
Синусоидалы кернеуді активті кедергісі бар тізбекке берсек, онда кедергі арқылы жүретін токтың лездік мәні Бұдан токтың әрекеттік мәні , ал фазасы , Фазалық ығысу Сонымен токтың I және кернеудің комплекстердің U векторлары өзара бір түзудің бойында орналасады және бағыттас болады. Лездік қуат деп кернеудің лездік мәнінің токтың лездік мәніне көбейтіндісін айтады:
Лездік қуат тұрақты құраушыдан және екі еселенген жиілікпен өзгеретін айнымалы құраушыдан тұрады. Оның таңбасы әр уақытта оң, яғни электр энергиясы тұрақты түрде басқа түрлі энергияға түрленеді. Период ішіндегі орташа қуатты активті қуат деп атаймыз: немесе Активті қуаттың өлшем бірлігі ретінде Ватт (Вт) қабылданған.
Скачать презентацию Бөлім 2 Электрлік тізбектердің гармоникалық тербелістер тәртібі Гармоникалык
Лек2_синусоидального тока.pptx