Айнымалы ток машиналары
5.1. Кедергі арқылы өтетін айнымалы ток.
,
мұндағы
- ток күші тербелісінің амплитудасы.
Кернеу және ток күші тербелістері
арасындағы фаза ығысуы нөлге тең.
5.2.
Индуктивтілігі
катушка арқылы өтетін айнымалы ток.
,
мұндағы
-
ток күші тербелісінің амплитудасы.
Кернеудің тербелісі токтың тербелісінен
фаза бойынша
-
ге озып отырады.
өрнегімен
анықталатын шаманы индуктивтік
кедергі
деп атайды.
5.3. Сыйымдылығы конденсатор арқылы өтетін айнымалы ток.
,
мұндағы
-
ток күші тербелісінің амплитудасы.
Кернеудің тербелісі токтың тербелісінен
фаза бойынша
-
ге қалып отырады.
өрнегімен
анықталатын шаманы сыйымдылықтық
кедергі
деп атайды.
5.4. Тізбектей жалғанған резистор, индуктивтік катушка және конденсатордан тұратын айнымалы ток тізбегі.
Айнымалы ток пен кернеудің фазалық ара қатыстарын көрнекі түрде векторлық диаграмма көмегімен көрсетуге болады.
Векторлық диаграммада гармониялық тербелісті ұзындығы тербеліс амплитудасына тең, ал бағыты оның қандай да бір осьпен жасайтын бұрышы тербелістің бастапқы фазасына тең болатындай етіп алынған вектормен кескіндейді. Егер бастапқы фазаны санайтын түзу ретінде токтың осі алынатын болса, онда резистордағы, индуктивтік катушкадағы және конденсатордағы кернеулердің тербелістерін 3-суреттегідей көрсетуге болады:
Диаграммадан
кернеу мен ток 
күші
тербелістерінің фазалар айырмасын
анықтауға болады
.
Ток күші тербелісінің амплитудалық
мәні (айнымалы
ток үшін Ом заңы):
17-сурет
.
Тізбектің толық кедергісі деп
өрнегімен
анықталатын шаманы атайды.
Айнымалы ток қуатының орташа мәнін бір период үшін есептейді
.
Векторлық
диаграммадан
теңдігі шығады. Сондықтан
.
Дәл сондай қуатты ток күші
-ге
тең тұрақты токта бөліп шығарады.
,
өрнектермен анықталатын шамаларды ток
күші
мен кернеудің
әсерлік
(эффективтік)
мәндері
деп атайды. Сонда орташа қуатты мына
түрде жазуға болады
,
мұндағы
көбейткіш қуат
коэффициенті деп
аталады.
Тұрақты ток машиналары
.
Тұрақты
ток жұмысы
кедергісі
болатын
ұ\ұштарындағы кернеу
болған кездегі ,
мына
формуламен
есептеледі:
(6.1)
Тұрақты ток қуаты деп аталады. Тең. Ток қуатының ΔP өткізгіш көлемі ΔV қатынасы токтың меншікті қуаты. Pуд , деп аталады. ХБЖ ток жұмысы джоулмен (Дж),ал қуаты – ваттпен (Вт). өлшенеді.
Егер
ток проходит қозғалмайтынметалл
өткізгіш арқылы өтсе, онда барлық жұмыс
энергияның сақталу заңы бойынша жылуға
айналады,
.
Ток
жүрген кезде өткізгіште жылу бөлінеді:
.
Бұл қатынас Джоуль-Ленц заңы деп аталады,
Джоуль-Ленц заңы (интегральндық формада): тұрақты ток жүрген кезде тізбек бөлігінде бөлініп шыққан жылу мөлшері ток күші квадратын, уақытқа және кедкгіге көбейткенгә тең. :
dQ = I2Rdt = ρj2dVdt (6.2)
мұндағы ρ –меншікті кедергі; j – ток тығыздығы.
Токтың меншікті жылулық қуаты:
w = dQ/dVdt = ρj2 (6.3)
Дифференциальдық
түрдегі Джоуль –Ленц заңы:
w = γE2 = jE (6.4)
Толық тізбек үшін Ом заңы былай жазылады:
(R + r)I = E (6.5)
Осы формуланың екі жағын да Δq = IΔt көбейтіп , тұрақты ток үшін энергияның сақталу заңын аламызмыз:
RI2Δt + rI2Δt = E IΔt = ΔAст (6.6)
Сол жағындағы бірінші мүше ΔQ = RI2Δt – жылу, тізбек бөлігінде Δt уақытта бөлінген, екінші мүше ΔQист = rI2Δt – жылу, осыуақытта ток көзінің ішінде бөлінген. E IΔt өрнегі сыртқы күштердің жұмысына тең ΔAст ,
.
Тұйық тізбек арқылы ток жүрген кезде сыртқы күштердің жұмысы ΔAст сыртқы тізбекте бөлінген жылуға (ΔQ) және ток көзі ішіндегі жылуға (ΔQист) айналады,
ΔQ + ΔQист = ΔAст = E IΔt (6.7)
.
Ток көзінің толық қуаты , яғни сыртқы күштердің бірлік уақытта істеген жұмысы мынаған тең:
Pист = EI = E2R / R+r, (6.8)
Ал сыртқы тізбекте бөлінетін қуат:
P = RI2 = EI - rI2 = E2R / (R+r)2, (6.9)
η = P / Pисты , қатынасы
η = P / Pист = 1 – r I/E = R /(R+r) (6.10)
ток көзінің пайдалы әсер коэффициенті деп аталаады.
Сыртқы тізбектің максимал қуаты Pмах = E2/4r , R= r. болғанда болады.
Бұл кезде тізбектегі ток Imax = E/2r, ал ток көзінің ПӘК-і 50%.тең болады.
ПӘК-тің максимал мәні I → 0, яғни R → ∞ ұмтылғанда жетеді.. Қысқа тұйықталу кезінде
пайдалы қуат P=0 және барлық қуат ток көзінің ішінде бөлінеді,
Электр тогның жылулық әсері қыздыру шамдарында, қыздыру құралдарында қолданылаады.