Активті кедергісі бар айнымалы ток тізбегі

Айнымалы токка арналған өткізгіштің кедергісі тұрақты токка арналған өткізгіш кедергісіне қарағанда жоғары болады.

Бұның мәні – айнымалы ток өткізгіштің орталық бөлігінен периферилді қабатына ауысатын құбылыс, яғни жоғарылық эффекті деп аталатын құбылыспен түсіндіріледі. Нәтижесінде ішкі қабаттағы токтың тығыздығы сыртқы қабаттағыға қарағанда аз болады. Осылайша айнымалы токта өткізгіштің қиылысуы толық қолданылмайды. Алайда 50 Гц жиілікте кедергі айырмашылықтарын айнымалы және тұрақты токта практикалық түрде ескермеуге болады.

Тұрақты токта өткізгіш кедергісі омдық, ал айнымалы токта – активті кедергі деп аталады.

Омдық және активті кедергі материалға (ішкі бөліктің), геометриялық өлшемге және өткізгіштің температурасына тәуелді. Сонымен қатар катушкада активті кедергі өлшеміне құрыштың азаюы әсер етеді.

Активті кедергіге электрлік энергия толығымен жылу энергиясына айналатын электрлік шамдар, кедергілік электр пештері, әртүрлі қыздырғыш заттар, реостат пен өткізгіш жатады.

Активті кедергісі бар айнымалы синусоидалы ток тізбегі берілсін (9 сурет).

9 Сурет – Активті кедергісі бар тізбек

Нұсқағышпен берілген схемада кернеу мен токтың шартты түрде қабылданған бағыттары берілген. Өткізгіштің кедергісін ескермейміз.

Кернеу синус заңымен өзгеретін болғандықтан, оның лездік мәні:

(14)

Онда токтың лездік мәні Ом заңы бойынша мынаған тең болады:

. (15)

(15) теңдеуден активті кедергісі бар тізбектегі кернеу мен ток синус заңымен өзгере келе фаза бойынша теңеседі.

10 суретте ток пен кернеудің векторлық және толқындық диаграммасы берілген; векторлық диаграммада өлшемдердің әсерлік мәндері көрсетілмеген.

(15) формулада көрсетілгендей, ток sin ωt = 1 теңдеуінде үлкен мәнге ие. Сондықтан то амплитудасы:

. (16)

10 – сурет. Активті кедергісі бар

толқындық және векторлық диаграмма

(16) формула амплитудалық мәндерге арналған Ом заңын көрсетеді. Теңдеудің екі жағын да бөліп, әсер етуші мәндерге арналған Ом заңын аламыз:

. (17)

Лездік қуат кернеу мен токтың лездік мәндерінің көбейтіндісіне тең болады:

. (18)

Бірақ

,

сондықтан

немесе

.

(18) теңдеуде және 2 кестеде берілген мәндер лездік қуат қисығы UI шамасына тең орташа мәндегі екі жиілікпен қозғалатынын көрсетеді. Лездік қуат қисығы кернеу мен ток ординатасының көбеюіне қатысты алынуы мүмкін.

Активті кедергісі бар айнымалы ток тзбегіндегі қуаттың период бойынша орташа мәні тең болады:

(20)

Период бойынша орташа қуатты активті қуат деп атайды, және ол ватт (Вт) немесе киловатт (кВт) арқылы өлшенеді.

Қисық лездік қуатпен және абцисса осьімен қысқартылған аудан, кейбір масштабта генератордан тізбек арқылы алынған энергияны көрсетеді. 10 суретте көрсетілгендей барлық период Т бойында тізбектегі энергия өзгеріссіз қалады, және генератордан қолданысқа қарай бағытталған. Бұл энергия жылулық (немесе механикалық) энергияға айналады, және соның барысында қайта оралмайтын үдеріс жүреді.

Осыларды қорыта келе, келесідей қорытындыларды жасауға болады:

- ток активті кедергісі бар тізбекте (L = 0; C = 0) тұрақты кернеуі (φ = 0)

бар фазамен сәйкес келеді теңеседі;

- Ом заңы тек қана лездік шамалар үшін емес, сонымен қатар амплитудалық және кернеу мен токтың мәндеріне де қолданылады;

- бір периодта тізбектен алынатын лездік қуат және энергия қалыпты мәнге ие, және генератордан қолданушыға бағытталған; орташа (активті) қуаты бір периодта UI-ға тең.

Дәріс №5