42.Синусоидалды эқк алу

Қазіргі заман техникасында синусоидалды ЭҚК-ны түрлі əдістермен алады, электр машиналарда немесе электронды генераторларда, тағыда басқа құрылғыларда. Көрнекті үлгі, айналатын магнит өрісінде жақтаудың электромагниттік индукциясы арқылы ЭҚК əсер ету (2.3-сурет). Жақтаудың ағымдық ілінісуі мынадай формуламен аңықталады:

wBscos (2.3)

Электромагнит индукция заңы бойынша жақтауда ЭҚК пайда болады.

2.4-сурет

Яғни, ЭҚК синусоида заңымен өзгереді. Қаралған ЭҚК алу əдісі техникада қолданылмайтын көрнекті ескі құрал болып келеді, сондықтан үлкен ауа аралығында күшті біркелкі магнитті өріс алу экономика жағынан тиімсіз. Өндірісте синусоидалды ЭҚК алу үшін электр машиналар - синхронды генераторлар қолданылады. Айнымалы тоқ генераторы екі бөліктен тұрады: қозғалмайтын статор 1 жəне айнымалы ротор 2 (2.4-сурет). Роторда полюстер орналасқан, яғни электр магниттер, олардың орамалары тұрақты тоқ көзімен қоректенеді жəне уақытында тұрақты магнитті үздіксіз қоздырғыш жасайды, статор арқылы тұйықталады статорда негізгі орамалар орналасқан онда айнымалы ЭҚК туады. Роторда бір немесе бір неше полюстер болуы мүмкін (2.4-сурет. 2р=4) Ротор орамаларына тоқ арнайы қоздырғыштың щетка жəне сақинасы арқылы беріледі. Статор фазасындағы əр орамалар шиыршығында ротор айналғанда электромагнит заңы, оң қол ережесі бойынша статор орамдарында ЭҚК бағытталады: , (2.5) мұнда: В - сым астындағы магнитті индукция өрісі l – өткізгіштің активті ұзындығы; v – ротордың магнитті өрісінің өзгеруінің сызықты жылдамдығы. l жəне v тұрақты болса ЭҚК өзгеруі ауадағы магнитті индукцияның таралуына байланысты. Полюсті соңы формасын таңдауда, ротор мен статор арасында бүкіл шеңбер магнитті индукциясы синуссоидалдыға жақын өзгеруін алады. Магнитті индукция ортасына қарсы ең үлкен жəне полюсті соңы шетіне қарай бірте-бірте азаяды. Ротордың бір айналымында ЭҚК-ның р толық циклі өзгереді, р-полюс жұбы саны. Егерде ротордың айналым жиілігі минутына n-айналымы болса, ЭҚК жиілігі : (2.6) Егерде жиілік f=50Гц болса, бір жұпты полюсті генератор роторы 3000 айналым/мин жиілікпен айналуы керек, а екі жұпты полюспен -1500 айналым/мин. (2.4-сурет) Үлкен айналым жылдамдығында ( v>50м/с) полюсті бекіту қиындайды, механикалық мықтылығын қамтамасыздандыру үшін полюстері анықталмаған электр машиналары қолданылады, онда орамалар цилиндрлі ротор фазасына біркелкі емес орналасады, алаң формасы синусоидалды болу керек.

43. Синусойдалды тоқ тізбегіндегі резистор дегеніміз не?

Синусоидалы ток деп мәні уақытқа тәуелді синусоидалық заңдылықпен өзгеретін токты айтамыз: Синусоидалы токты мынадайп араметрлер арқылы сипаттауға болады: Амплитудалық мән ( I_m, U_m, E_m ) –синусоидалық шаманың ең үлкен максимал мәні. Периоды ( Т ) – толық бір тербеліс жасауға кететін уақыт, [c] Жиілік ( f ) – бір секундта ішінде жасалатын тербеліс саны,[1/c] немесе [Гц], f=1/T; T=1/f ТМД елдерінде және Еуропаның біраз елдерінде жиілігі 50Гц синусоидалық кернеу кеңінен қолданылады Бұрыштық жиілік (ω) ω =2πf= 2π/ T, [рад/с] Ф1аза (ωt+ φ) – кезкелген сәттегі синусоидалық шаманың мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Бастапқы фаза φ- синусоидалық шаманың уақыты 0-ге тең болған кездегі мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Егер –дің φ таңбасы оң болса, онда синусоида ордината осіне байланысты солға қарай φ бұрышқа ығысады. Синусоидалық шамалардың мәндері: Амплитудалық мән( I_m, U_m, E_m ); Лездік мән ( i, u, e ) – синусоидалық шаманың кезкелген сәттег імәні: i=I_msin(ωt+φ_i); u=U_msin(ωt+φ_u); e=E_msin(ωt+φ_e); Орташа мән (I_ор, U_ор, E_ор) - синусоидалық шаманың жарты период ішіндегі орташа мәні:

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 жәневольтметрлері арқылы өлшенеді. Электр энергиясы басқа энергия түріне ауысатын элементтер активті кедергі r немесе өткізгіштік g деп аталады. Тек қана магнитті өріспен байланысқан элементтер индуктивтілік L және өзара индуктивтілік М деп аталады. Тек қана электр өрісін сипаттайтын элементтер сыйымдылық С деп аталады. Идеалды тізбектің элементтерін қосатын сымдар не R, не L, не С ие емес деп есептеледі.

Сыйымдылық арқылы өтетін синусоидалы айнымалы ток, фаза бойынша оның қысқыштарындағы кернеуден ширек периодқа, яғни   озып кетеді.

Қуаттың орташа мәні нөлге тең, яғни индуктивтілік қуатты тұтынбайды. Периодтың бір бөлігінде өзінің магниттік өрісінде сақтап, екінші бөлігінде сол энергия қайтады.

Синусоидалы шамаларды комплекс сандар арқылы бейнелеу. Синусоидалы шама тригонометиялық функция түрінде берілсін: i=I_msin(ωt + φ). Комплекстік жазықтықта ұзындығы амплитудаға I_mтең, ал нақты осьпен құрайтын бұрышы бастапқы фазаға φ тең вектор саламыз. Бұл вектордың ұшы белгілі бір комплекс санға – синусоидалы шаманың комплекстік амплитудасына сәйкес келеді.

I_m= I_me^jφ- комплекстік амплитуда.Уақыт өткен сайын фаза өседі де, бұл вектор айналмалы векторға айналады: I_me^j(t+)= I_mcos(t+)+ jI_msin(t+). Жорамал бөлік синусоидалық шамаға тең, яғни синусоидалық шаманы комплекс санның жорамал бөлігі арқылы көрсетуге болады.Синусоидалы шамаларды комплекстік жазықтықта векторлар арқылы көрсету,оларды қосып, алуға (геометриялық жолмен) мүмкіндік береді. Резистордағы синусоидалық ток. Активті қуат. Кедергінің қысқыштары арасында синусоидалы кернеу әсер ететін болса ,онда ток Ом заңы бойынша анықталады: