AC quvvati

Ko'rib turganimizdek, sinusoidal o'zgaruvchan tok zanjirida, odatda, qo'llaniladigan kuchlanish va oqim o'rtasida faza almashinuvi mavjud:

Darhol quvvat. Faza almashinuvi faol va reaktiv qarshiliklar orasidagi nisbatga va shuning uchun chastotaga bog'liq.Zon zanjiridagi kuchlanish va oqim chastota bilan o'zgarganligi sababli, tokning ishini hisoblashda shunday kichik vaqt oralig'ini hisobga olish kerakki kuchlanish va oqim qiymatlari doimiy deb hisoblanishi mumkin:

Shunday qilib, chiqadi quyidagi ifoda oniy oqim kuchi uchun:

Bu erda (1) qiymatlarni almashtirib, biz olamiz

Trigonometrik identifikatsiyadan foydalanish

(4) quyidagi shaklda qayta yozilsin:

Bir lahzali quvvatning ifodasi (5) ikkita haddan iborat: ulardan biri vaqtga bog'liq emas, ikkinchisi esa ikki barobar chastotada tebranadi.Demak, energiya oqimining yo'nalishi har bir o'zgarish davri uchun ikki marta o'zgaradi. qo'llaniladigan kuchlanish: davrning bir qismida energiya o'zgaruvchan kuchlanish manbasidan kontaktlarning zanglashiga olib kiradi va boshqa qismida qaytib keladi. Davr davomida o'rtacha hisoblangan energiya oqimi ijobiydir, ya'ni energiya kontaktlarning zanglashiga olib kiradi.

O'rtacha quvvat. Yaroqli qiymatlar. Agar siz o'zgaruvchan tokning davr bilan taqqoslanadigan vaqt oralig'ida ishlashiga qiziqsangiz, u holda quvvat uchun (15) ifodada ikkala shart ham hisobga olinishi kerak. Davrdan sezilarli darajada oshib ketgan vaqt davomida joriy tomonidan bajarilgan ishni hisoblashda ikkinchi muddatning hissasi ahamiyatsiz bo'ladi. Bunday holda, (5) o'rniga siz o'rtacha quvvat R uchun ifodadan foydalanishingiz mumkin:

Bu formula ko'pincha shunday yoziladi

Bu erda I va oqim va kuchlanishning samarali qiymatlari, mos keladigan amplituda qiymatlaridan bir necha marta kichik:

Amplitudali qiymatlar o'rniga samarali qiymatlardan foydalanish qulaydir, chunki sof faol qarshilikka ega yukda quvvat uchun (7) ifoda to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan bir xil bo'ladi.

Elektr uzatish liniyalarida yo'qotishlar. Iste'molchi odatda ma'lum bir qiymatdagi kuchlanish bilan ta'minlanadi, shuning uchun oqim va kuchlanish o'rtasidagi faza almashinuviga qarab, bir xil quvvat P I zanjiridagi oqimning turli qiymatlarida iste'mol qilinadi. Da

kichik qiymatlar, oqim katta bo'lishi kerak, bu esa uzatish liniyasining besleme simlarida katta issiqlik yo'qotishlariga olib keladi.

Agar elektr uzatish liniyasining qarshiligi bo'lsa, u holda chiziqdagi issiqlik yo'qotishlarining tarqaladigan quvvati . Zanjirdagi tokni (7) yordamida ifodalab, biz hosil qilamiz

Yo'qotishlarni kamaytirish uchun yukdagi oqim va kuchlanish o'rtasidagi faza almashinuvi imkon qadar kichik bo'lishi kerak.

Sinusoidal oqimning elektr energiyasining aksariyat zamonaviy iste'molchilari induktiv yuklar bo'lib, ulardagi oqimlar fazada quvvat manbai kuchlanishidan orqada qoladi. Bunday iste'molchining ekvivalent sxemasi ketma-ket bog'langan faol qarshilik va indüktans sifatida tasvirlanishi mumkin (143a-rasm). Tegishli vektor diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 144a. Yuk orqali o'tadigan oqim ma'lum burchak ostida qo'llaniladigan kuchlanishdan orqada qoladi.(7) ga ko'ra, yuk tomonidan iste'mol qilinadigan quvvat tengdir.

Guruch. 143. Induktiv yukga ega bo'lgan iste'molchining ekvivalent sxemasi (a) va oshirish uchun yordamchi kondansatkichni kiritish

Guruch. 144. Shaklda ko'rsatilgan sxemalar uchun vektor diagrammalari. 143

Ushbu formuladan ko'rinib turibdiki, kuchlanishda bir xil quvvatni har qanday boshqa oqimda ham olish mumkin edi, shunda uni tasvirlaydigan vektor (144a-rasmda kesilgan chiziq bilan ko'rsatilgan) uchidan yo'nalishga tushirilgan perpendikulyarda tugaydi, chunki bu holatda Lekin agar keyin va bir xil quvvat bilan, ta'minot simlarida issiqlik yo'qotishlari kamroq bo'ladi.

Yo'qotishlarni kamaytirish. Zanjirdagi kuchlanish va oqim o'rtasidagi faza almashinuvi kamaytirilishini qanday ta'minlash mumkin? Buning uchun siz yuk bilan parallel ravishda yordamchi kondansatkichni ulashingiz mumkinligini aniqlash oson (1436-rasm). Bu holda vektor diagrammasi rasmda ko'rsatilgan shaklga ega bo'ladi. 144b. Yuk orqali qo'llaniladigan kuchlanish va oqimni tasvirlaydigan vektorlar o'zgarishsiz qoladi va tarmoqlanmagan zanjirdagi umumiy oqim, summasiga teng yuk va yordamchi kondansatör orqali o'tadigan oqimlar vektor bilan ifodalanadi.Kondensatorning sig'imini tanlab, faza siljishi berilgan qiymat 9 ni olishini ta'minlash mumkin.

Anjirdan. 1446 vektor uzunligi teng ekanligini ko'rish mumkin

Ammo (10) yordamida biz topamiz Kondensatordagi oqimning amplituda qiymati qo'llaniladigan kuchlanishning amplituda qiymatiga formula bo'yicha bog'liq (11) ni almashtirsak, biz topamiz.

Shunday qilib, juda oddiy va mavjud samarali usul yuk qarshiligining reaktiv tabiati bilan bog'liq bo'lgan AC elektr uzatish liniyalarida yo'qotishlarni kamaytirish: kondansatkichni induktiv yukga ulash nolga teng bo'lgan faza almashinuvini olish imkonini beradi 9.

Yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyalari. Ammo yuk qarshiligi sof faol bo'lsa va kuchlanish va oqim o'rtasida faza almashinuvi bo'lmasa ham, ya'ni uzatish liniyasidagi issiqlik yo'qotishlari hali ham muqarrar. Ularni kamaytirishning biron bir usuli bormi? Bu savolga javob (9) formula bilan berilgan. Undan ko'rinib turibdiki, iste'molchiga uzatiladigan P quvvatning ma'lum bir qiymati uchun elektr uzatish liniyasi simlarining qarshiligini kamaytirish yoki o'zgaruvchan tokni oshirish orqali liniyada issiqlik yo'qotishlarini kamaytirish mumkin. iste'molchiga etkazib beriladigan kuchlanish. Hozirgi vaqtda chiziq qarshiligini kamaytirish faqat ma'lum chegaralargacha mumkin, shuning uchun samarali supero'tkazuvchi elektr uzatish liniyalarini yaratishdan oldin, kuchlanishni oshirish orqali yo'qotishlarni bartaraf etish kerak.

Transformator. Transformatorlar elektr stantsiyalari va iste'molchilarda kuchlanishni aylantirish uchun ishlatiladi (145-rasm). Transformator magnit yumshoq (osonlik bilan qayta magnitlangan) materialdan tayyorlangan yopiq shakldagi yadroga ega bo'lib, ikkita o'rashni o'tkazadi: birlamchi va ikkilamchi. Birlamchi o'rashning uchlari (transformator kirishi) tarmoqqa ulangan

o'zgaruvchan tok va ikkilamchi o'rashning uchlari (chiqish) - elektr energiyasi iste'molchisiga. EMF elektromagnit induksiya, ikkilamchi o'rashda paydo bo'lgan, undagi burilishlar soniga mutanosibdir.

Guruch. 145. Transformator: umumiy shakl, sxematik qurilma va diagrammalar bo'yicha shartli tasvir

Shuning uchun, bu burilishlar sonini o'zgartirish orqali transformatorning chiqishidagi kuchlanishni keng diapazonda o'zgartirish mumkin.

Transformatorning ishlash printsipini ko'rib chiqing. Avval transformatorning ikkilamchi o'rashi ochiq bo'lsin va birlamchiga o'zgaruvchan sinusoidal kuchlanish qo'llaniladi. Bu bo'sh rejim. Har qanday induktor singari, transformatorning birlamchi o'rashini ketma-ket ulangan indüktans va faol qarshilik sifatida ko'rib chiqish mumkin. faol qarshilik ga teng burchak ostida Shuning uchun, birlamchi o'rashga qo'llaniladigan kuchlanishning amplituda qiymatlari va kuchlanishlar o'zaro bog'liqdir.

Albatta, to'g'ridan-to'g'ri va alohida o'lchash mumkin emas, chunki birlamchi o'rash, qat'iy aytganda, ketma-ket bog'langan indüktans va faol qarshilik emas.O'rashning har bir elementi ham indüktans, ham qarshilikka ega. Bu taqsimlangan parametrlarga ega bo'lgan zanjir deb ataladi. Ammo hisoblashda haqiqiy o'rashni birlashtirilgan parametrlarga ega bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib almashtirish mumkin - ketma-ket ulangan induktor va rezistor, chunki bir xil oqim asl kontaktlarning har bir elementi orqali oqadi.

Vaqtning har bir daqiqasida indüktansdagi kuchlanish birlamchi o'rashda paydo bo'ladigan o'z-o'zidan induksiya EMFni qoplaydi, shuning uchun

Agar birlamchi o'rashning oqimi bilan hosil bo'lgan butun magnit oqimi butunlay, ya'ni tarqalmasdan, ikkilamchi o'rashga o'tsa.

o'rash, keyin ikkilamchi o'rashning har bir burilishida induktsiya qilingan EMF birlamchi o'rashning har bir burilishida bo'lgani kabi bo'ladi. Shuning uchun, birlamchi va ikkilamchi o'rashlardagi elektromotor kuchlarning nisbati burilishlar soniga teng:

Ochiq ikkilamchi o'rashning chiqishida undagi EMF ga teng kuchlanish mavjud:

Bu yerni (15) dan almashtirib, (14) ni hisobga olsak, olamiz

bo'sh rejim. Shunday qilib, transformatorning ochiq ikkilamchi o'rashidagi kuchlanish qiymati birlamchi o'rashga qo'llaniladigan kuchlanishga mutanosib emas, faqat birlamchi o'rashning induktiv qarshiligidagi kuchlanishga mutanosibdir.Bundan transformator yadrosining roli. darhol aniq bo'ladi. Darhaqiqat, (13) formuladan kelib chiqadiki, indüktansdagi kuchlanish transformatorning kirishiga berilgan kuchlanishga qanchalik yaqin bo'lsa, birlamchi o'rashning faol qarshiligi bilan solishtirganda uning induktiv qarshiligi shunchalik katta bo'ladi. yuqori magnit o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan materialdan yasalgan yadro, indüktansın bir necha marta oshishiga olib keladi. Bunday transformator mavjud Bo'sh turish Minus belgisi bu kuchlanishlarning antifazada ekanligini bildiradi. Birlamchi o'rashning katta induktiv qarshiligi tufayli undagi ochiq ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimi kichikdir.

Transformator yuk ostida. Transformatorning ikkilamchi davri ma'lum bir yukga yopilganda, ikkilamchi o'rashda oqim paydo bo'ladi. Ushbu oqim tomonidan yaratilgan magnit oqim Lenz qonuniga ko'ra, o'zgarishni oldini oladigan tarzda yo'naltiriladi. magnit oqimi birlamchi o'rashdagi oqim tomonidan yaratilgan. Agar bir vaqtning o'zida birlamchi o'rashdagi oqim o'zgarishsiz qolsa, bu magnit oqimning pasayishiga olib keladi. Bu shuni anglatadiki, yukning ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga kirishi birlamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktivligining pasayishiga teng.

Ammo induktiv reaktivlikning pasayishi darhol birlamchi o'rashdagi oqimning oshishiga, kuchlanish va oqim o'rtasidagi faza almashinuvining pasayishiga va natijada tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvatning oshishiga olib keladi. Shunday qilib, agar bo'sh turgan bo'lsa, transformator deyarli toza bo'ladi

induktiv qarshilik, keyin transformatorning yuki, ya'ni ikkilamchi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchayishi bilan transformatorning birlamchi o'rashining qarshiligining tabiati faolga yaqinlashadi.

Agar transformatorning o'zida energiya yo'qotishlari kichik bo'lsa, u holda energiyaning saqlanish qonuniga asoslanib, transformator tomonidan iste'mol qilinadigan quvvat to'liq yukga o'tkaziladi. Keyin (6) yordamida biz yozishimiz mumkin

bu erda - birlamchi va ikkilamchi davrlarda oqim va kuchlanish o'rtasidagi faza siljishi.

Transformatorning ishlashi to'g'risida yuqoridagi muhokama yo'qotishsiz transformatorning ideallashtirilgan holatiga tegishli. Haqiqiy transformatorda har doim o'rashlarda Joule issiqligining chiqishi, Foucault oqimlari, yadro magnitlanishining teskari o'zgarishi paytida qaytarib bo'lmaydigan hodisalar va magnit oqimning oqishi bilan bog'liq yo'qotishlar mavjud. Ammo zamonaviy transformatorlarda umumiy yo'qotishlar uzatiladigan quvvatning bir necha foizidan oshmaydi. Koeffitsient foydali harakat transformatorlar juda yuqori va 95-99,5% oralig'ida yotadi.

AC rektifikatsiyasi. Ko'pgina amaliy dasturlar uchun o'zgaruvchan sinusoidal oqimni bir yo'nalishdagi oqimga aylantirish kerak. Ushbu maqsadga rektifikatorlar xizmat qiladi, ularning ishlashi chiroq va yarimo'tkazgichli diodlarning bir tomonlama o'tkazuvchanligiga asoslangan.

Bir tomonlama o'tkazuvchanlik mexanizmining jismoniy tabiatini o'rganmasdan turib, rektifikatorning harakatini tushunish mumkin.

Eng oddiy rektifikator sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 146a. Bu yarim to'lqinli rektifikator bo'lib, unda oqim qo'llaniladigan sinusoidal kuchlanishning har bir davrining faqat yarmi uchun yuk orqali oqadi.

Guruch. 146. Rektifikator sxemalari: yarim to'lqin (a), to'liq to'lqin (b) va kuchlanishni ikki barobar oshirish (c)

Shaklda ko'rsatilgan ko'prik rektifikatorida. 1466, yuk orqali oqim har bir tsiklning ikkala yarmida bir xil yo'nalishda oqadi. Ammo bunday to'liq to'lqinli rektifikatorda oqim hali ham pulsatsiyalanadi. Bularni tekislash uchun

to'lqinlar, elektr filtrlari deb ataladigan narsa, agar u faqat bir yo'nalishda oqim olish uchun emas, balki doimiy kuchlanishni ham talab qilsa ishlatiladi.

Anjirda. 146 a, b diagrammalar yukdagi kuchlanishning maksimal qiymati (ideal diodlar uchun) qo'llaniladigan sinusoidal kuchlanishning amplituda qiymatiga teng. Shaklda ko'rsatilgan. 146 rektifikator pallasida, agar yuk qarshiligi orqali kondansatkichlarni tushirish vaqti sinusoidal kuchlanishning T davridan sezilarli darajada oshsa, yukdagi kuchlanish qo'llaniladigan kuchlanishning amplituda qiymatidan deyarli ikki baravar ko'pdir. Bu kuchlanishni ikki barobarga oshirish davri deb ataladi.

Vazifalar

1. Transformatorning birlamchi o'rashining faol qarshiligi uning induktiv qarshiligidir.Agar birlamchi o'rash 220 V tarmoqqa ulangan bo'lsa, ikki barobar ko'p burilishga ega ochiq ikkilamchi o'rashda qanday kuchlanish bo'ladi?

Yechim. Ochiq ikkilamchi o'rashdagi kuchlanish birlamchi o'rashning induktiv reaktivligidagi kuchlanish bilan bog'liq (17). Shuning uchun, ko'rib chiqilayotgan holatda, samarali qiymatlar uchun bizda gaz kelebeği bor, agar qozonning qarshiligi (reaktiv yuk) va

Qaysi hollarda o'zgaruvchan tokning ishini hisoblashda lahzali quvvat uchun ifoda (5) emas, balki o'rtacha quvvat uchun (6) ifoda ishlatilishi mumkin?

Yuk qarshiligining xarakterini o'zgartirish orqali elektr uzatish liniyalarida issiqlik yo'qotishlarini qanday kamaytirish mumkin? Nima uchun AC tarmoqlarida energiya iste'molchisi umuman olganda amalda faol qarshilikka ega bo'lishi kerak?

Elektr energiyasini uzatish uchun yuqori kuchlanishli liniyalardan foydalanishning afzalligi nimada?

Transformatorda yuqori o'tkazuvchanlik yadrosining roli qanday? Nima uchun transformatorning temir yadrosi alohida izolyatsiyalangan plitalardan yig'ilgan?

Formuladan (17) kelib chiqadiki, kuchlanishni o'zgartirish nisbati burilishlar sonining nisbati bilan belgilanadi Ko'rinib turibdiki, nisbat bilan transformatordagi yo'qotishlar qanchalik kichik bo'lsa, qiymatlar shunchalik kichik bo'ladi, chunki o'sish bilan burilishlar soni, faol qarshilik kuchayadi. Nima uchun transformator sariqlari odatda o'z ichiga oladi katta raqam burilishlar?

Transformatorni shahar tarmog'iga ulash mumkinmi?

Rektifikatorlarning yuklanishida oqim kuchining vaqtga bog'liqligi grafiklarini chizing, ularning sxemalari shaklda ko'rsatilgan. 146 a, b.

Rasmdagi rektifikator pallasida nima uchun ekanligini tushuntiring. 146V yukdagi kuchlanishni ikki baravar oshiradi. Yukda kuchlanish uch baravar ko'payadigan rektifikator sxemasini taklif qiling.

Tafsilotlar 2017 yil 26 fevral

Janoblar, barchangizni yana bir bor tabriklayman! Bugungi maqolada men bilan bog'liq mavzularni ko'tarmoqchiman AC davrlarida quvvat va energiya (ish).. Bugun biz ular nima ekanligini bilib olamiz va ularni qanday aniqlashni o'rganamiz. Shunday ekan, ketaylik.

Har qanday muhokamani boshlashdan oldin o'zgaruvchan tok, keling, ishdagi kuchni qanday aniqlaganimizni eslaylik to'g'ridan-to'g'ri oqim. Ha, ha, bizda bu mavzuda alohida maqola bor edi, esingizdami? Agar yo'q bo'lsa, unda sizga eslatib o'tamanki, to'g'ridan-to'g'ri oqim bo'lsa, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan quvvat ushbu uchta ajoyib formuladan biriga ko'ra juda sodda tarzda hisoblanadi:

bu erda P - R rezistoriga ajratilgan kerakli quvvat;

I - rezistor R orqali zanjirdagi oqim;

U - R rezistoridagi kuchlanish.

Hammasi ajoyib. Ammo bu holatda nima deyish mumkin o'zgaruvchan tok, va xususan - sinusoidalmi? Axir, u erda bizda sinus kolbasa bor, oqim va kuchlanish qiymatlari doimo o'zgarib turadi, endi ular yolg'iz, bir zumda ular allaqachon boshqacha, ya'ni aytganda. ilmiy til, ular vaqt funktsiyalari. Olingan bilimlarimizdan foydalanish oldingi kirish maqolasi, biz joriy kuchning bunday o'zgarish qonunini yozishimiz mumkin:

Bu erda nima borligini endi takrorlamaymiz, bularning barchasi oxirgi marta yaxshilab ko'rib chiqilgan.

Xuddi shunday, siz o'zgaruvchan sinusoidal oqim uchun kuchlanishning vaqtga bog'liqligini yozishingiz mumkin.

Hozircha biz zanjirda ekanligimizga ishonamiz faqat rezistorlar(kondensatorlar va indüktanslar yo'q), shuning uchun kuchlanish va oqim bir-biri bilan fazada. Aniq emas, nega shunday? Hech narsa, kelajakda biz buni batafsil tahlil qilamiz. Hozircha, biz uchun bu faqat oqim o'zgarishi qonunida ham, kuchlanish o'zgarishi qonunida ham fazalar tashqariga tashlanishi mumkinligini anglatadi.

Endi esa formulalardan mana shu uch satrga qarab, ularni bir-biri bilan solishtirib ko‘rsangiz, xayolingizga qandaydir fikr keladi? Misol uchun, quvvat uchun formulada oqim yoki kuchlanishni almashtirish mumkin bo'ladi ... Bunday fikr paydo bo'lganmi? Bu shunchaki ajoyib! Keling, buni hozir amalga oshiramiz! Bizda oqim va kuchlanish vaqtga bog'liq bo'lganligi sababli, uchtasi ham yangisini oldi quvvat formulasi mutlaqo vaqtga ham bog'liq bo'ladi.

Oh, to'g'ridan-to'g'ri ko'zlarda sinuslardan to'lqinlar. Ammo hamma narsa juda oddiy va qayerdan, nima bo'lganligi aniq, to'g'rimi? Xuddi shu formulalarga ko'ra, mumkin Vaqtning ma'lum bir nuqtasida oniy quvvatni hisoblang. Gap shundaki agar rezistor orqali o'zgaruvchan tok o'tsa, u holda vaqtning har bir lahzasida, umuman olganda, unga turli xil quvvat chiqariladi.: boshqacha bo'lishi mumkin emas, chunki qarshilik orqali oqimning amplitudasi har doim har xil bo'ladi. Yana bir narsa shundaki, vizual ravishda, oqim o'zgarishining yuqori chastotasida, biz buni sezmaymiz: rezistorning harorati unga chiqarilgan quvvatning o'zgarishi bilan tasodifiy o'tib ketmaydi. Buning sababi, rezistorning o'zi, massasi va issiqlik sig'imi tufayli, bu harorat pasayishlarini birlashtiradi.

Shunday qilib, kuch bilan, u ko'proq yoki kamroq aniq. Ammo energiya haqida nima deyish mumkin? Xo'sh, ya'ni rezistorda chiqarilgan issiqlik bilan? Bu energiyani qanday baholash mumkin? Buning uchun biz kuch va energiya qanday bog'liqligini esga olishimiz kerak. Biz allaqachon maqolada ushbu mavzuga to'xtalib o'tdik DC pallasida quvvat. Keyin bu savol oddiygina hal qilindi: to'g'ridan-to'g'ri oqimda quvvatni (u vaqtga bog'liq emas va har doim bir xil bo'ladi) kuzatish vaqtiga ko'paytirish va aynan shu kuzatish vaqtida chiqarilgan energiyani olish kifoya. Muqobil oqim bilan hamma narsa murakkabroq, chunki bu erda quvvat vaqtga bog'liq. Va, afsuski, bu erda integralsiz qilolmaysiz ... Bu juda integral nima? Ko'pchiligingiz bilganingizdek, integral faqat grafik ostidagi maydondir. Bu alohida holatda, vaqtga nisbatan kuch grafigi ostida P(t). Ha, bu juda oddiy.

Shunday qilib, o'zgaruvchan tok zanjiridagi energiya (yoki ish, aslida bir xil narsa) quyidagicha ko'rib chiqiladi.

Ushbu formulada Q- bu o'zgaruvchan tokning kerakli ishi (energiyasi) (u hali ham joul bilan o'lchanadi), P(t)- kuch qonuni vaqtga qarab o'zgaradi va T- aslida, biz ko'rib chiqayotgan vaqtning o'zi va hozirgi ishlayotgan vaqt.

Umuman olganda, bu ifodani ham to'g'ridan-to'g'ri oqim, ham o'zgaruvchan tok uchun umumiy holat sifatida ko'rib chiqish mumkin (bu holda o'zgaruvchan tok har qanday shaklda bo'lishi mumkin, sinusoidal bo'lishi shart emas). Bu barcha holatlarda biz energiyani ushbu integral orqali hisoblashimiz mumkin. Agar bu erda P(t)=const (to'g'ridan-to'g'ri oqim holati) o'rniga qo'ysak, u holda doimiyning integralini olishning o'ziga xos xususiyatidan kelib chiqqan holda, hisoblash natijasi xuddi kuchni oddiygina ko'paytirgandek bir xil bo'ladi. vaqt, shuning uchun to'g'ridan-to'g'ri oqim mavzusida integrallarni bezovta qilish va ko'rib chiqishning ma'nosi yo'q. Ammo ma'lum bir yagona rasm bo'lishi uchun buni bilish foydalidir. Endi, janoblar, sizdan ushbu suhbatdan asosiy xulosani eslab qolishingizni so'rayman - agar chiqarilgan energiyani vaqtida topmoqchi bo'lsakT (qanday oqim to'g'ridan-to'g'ri yoki o'zgaruvchan bo'lishidan qat'iy nazar), u holda buni 0 dan T gacha bo'lgan oraliqda vaqtga nisbatan kuch grafigi ostidagi maydonni topish orqali amalga oshirish mumkin.

Agar biz sinusoidal oqimlarni olsak va quvvatning vaqtga bog'liqligi o'rniga maxsus ifodalarni qo'ysak, energiyani quyidagi formulalardan biri yordamida hisoblash mumkin.

Janoblar, men darhol aytamanki, maqolalarimda integrallarni qanday olish kerakligini aytmayman. Umid qilamanki, siz buni bilasiz. Va agar bo'lmasa - yaxshi, maqolani yopishga shoshilmang. Men taqdimotni shunday qurishga harakat qilamanki, integrallarni bilmaslik ongingizda halokatli xatoga olib kelmaydi. Ko'pincha ularni qalam bilan hisoblashning hojati yo'q, lekin ixtisoslashtirilgan dasturlarda yoki hatto ko'plab saytlarda onlayn tarzda hisoblanishi mumkin.

Keling, yuqoridagilarning barchasini aniq bir misol bilan tahlil qilaylik. Janoblar, ayniqsa sizlar uchun 1-chizma tayyorladim. Bir ko'ring. Rasmni bosish mumkin.

1-rasm - AC va DC uchun vaqtga nisbatan quvvat

Ikkita grafik mavjud: yuqorida o'zgaruvchan sinusoidal oqim holati uchun quvvatning vaqtga bog'liqligi va to'g'ridan-to'g'ri oqim holati uchun quyida ko'rsatilgan. Men ularni qanday qurdim? Juda onson. Birinchi diagramma uchun men ilgari yozgan formulani oldim.

Biz buni taxmin qilamiz sinusoidal oqim amplitudasi ga teng I m =1 A, quvvat sarflanadigan qarshilik qarshiligi tengdir R=5 ohm, va sinusning chastotasi f = 1 Gts, bu dumaloq chastotaga mos keladi

Ya'ni, biz o'zgaruvchan tokning quvvatini chizadigan formulamiz

Aynan shu formula bo'yicha 1-rasmdagi yuqori grafik tuziladi.

Pastki grafik haqida nima deyish mumkin? Janoblar, bu erda hamma narsa juda oddiy. Men xuddi shu rezistor orqali harakat qildim R=5 ohm oqayotgan D.C. kattalik I=1 A. Keyin, dan aniq bo'lishi kerak Joule-Lenz qonuni, bu qarshilikda bunday quvvat tarqaladi

Oqim doimiy bo'lgani uchun, bu quvvat har qanday vaqtda bir xil bo'ladi. Va standart barqarorlikning bunday ajoyib holatlari uchun ajoyib va kuchli matematika to'g'ri chiziq ko'rinishidagi grafikni taqdim etadi. Buni biz 1-rasmning pastki grafikida ko'ramiz.

Ma'lumki, oqim bizning besh ohmli rezistorlarimiz orqali o'tganligi sababli, ularda bir oz quvvat chiqariladi va ma'lum miqdorda energiya tarqaladi. Boshqacha qilib aytganda, rezistor uning ustida chiqarilgan energiya tufayli qiziydi. Biz allaqachon bu energiya integral orqali ko'rib chiqilishini muhokama qildik. Ammo, yuqorida aytib o'tganimizdek, bu integralning grafik tasviri ham mavjud - bu grafik ostidagi maydonga teng. Men bu maydonni 1-rasmda soya qildim. Ya'ni, agar yuqori va pastki grafiklar ostidagi maydon nima ekanligini topsak, birinchi va ikkinchi holatlarda qancha energiya chiqarilganligini aniqlaymiz.

Xo'sh, pastki grafik bilan hamma narsa oddiy. Balandligi 5 Vt va kengligi 2 soniya bo'lgan to'rtburchaklar mavjud. Shuning uchun maydon (ya'ni energiya) elementardir

E'tibor bering, bu natija oldingi maqolalardan birida shahar energiyasini hisoblash uchun olingan formula bilan bir xil.

Yuqori grafik bilan narsalar unchalik oddiy emas. Bizda tartibsiz shakl bor va bu maydon nimaga teng ekanligini darhol aytish mumkin emas. To'g'rirog'i, siz aytishingiz mumkin - bu shunday integralga teng

Ushbu integralni hisoblash natijasi ma'lum bir raqamga teng va bu raqam faqat rezistorda chiqarilgan bizning kerakli energiyamizdir. Biz bu integralning olinishini tasvirlamaymiz. Bunday integralni qalam bilan hisoblash, hatto matematika bilan yuzaki tanish bo'lsa ham, odam uchun qiyin emas. Agar, shunga qaramay, bu qiyinchilik tug'dirsa yoki o'zingizni hisoblash uchun juda dangasa bo'lsa - siz uchun buni amalga oshiradigan katta miqdordagi SAPR mavjud. Yoki siz ushbu integralni istalgan saytda hisoblashingiz mumkin: Google "integrallar onlayn" ni qidirish etarli miqdordagi natijalarni beradi. Shunday qilib, to'g'ridan-to'g'ri javobga o'tamiz va u teng

Mana shunaqa. Amplitudasi 1 A bo'lgan sinusoidal oqim o'tganda rezistorda ajralib chiqadigan energiya 1 A to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tganda chiqariladigan energiyadan deyarli ikki baravar kam.Bu tushunarli - hatto 1-rasmda ham vizual tarzda, yuqori grafik ostidagi maydon pastki qismdan sezilarli darajada pastroq.

Qandaydir janoblar. Endi siz AC pallasida quvvat va energiyani qanday hisoblashni bilasiz. Biroq, bugun biz ancha murakkab yo'lni ko'rib chiqdik. Ma'lum bo'lishicha, oddiy usullardan foydalanish mumkin mavjud oqim va kuchlanish qiymatlari. Ammo bu haqda keyingi maqolada batafsilroq.

Hozircha barchangizga omad tilaymiz, o'qiganingiz uchun rahmat va xayr!

Bizga qo'shiling

Bir vaqtlar Edison va Tesla energiyada elektr tokidan foydalanish masalasida raqib bo'lgan. Tesla o'zgaruvchan tokdan, Edison esa to'g'ridan-to'g'ri oqimdan foydalanish kerak deb hisoblardi. Ikkinchi olim biznes bilan shug'ullangani uchun ko'proq imkoniyatlarga ega edi, ammo Tesla oxir-oqibat g'alaba qozonishga muvaffaq bo'ldi, chunki u shunchaki haq edi.

Kirish

Elektr uzatish uchun o'zgaruvchan tokdan foydalanish ancha samarali. Keling, AC quvvatini qanday hisoblashni muhokama qilaylik, chunki AC masofaga uzatiladigan quvvatdir.

Quvvatni hisoblash

Aytaylik, bizda yukga ulangan o'zgaruvchan kuchlanish generatori bor. Jeneratorning chiqishida, terminallardagi ikkita nuqta o'rtasida kuchlanish harmonik qonunga muvofiq o'zgaradi va yuk o'zboshimchalik bilan olinadi: sariqlar, faol qarshilik, kondansatörler, elektr motor.

Harmonik qonunga ko'ra o'zgarib turadigan yuk pallasida oqim oqadi. Bizning vazifamiz generatordan iste'mol qilinadigan yukning kuchi nimaga teng ekanligini aniqlashdir. Bizda generator bor. Kirish yo'nalishi dastlabki ma'lumotlar sifatida taqdim etiladi, ular garmonik qoidaga muvofiq o'zgaradi:

Yukdagi va shunga mos ravishda yukni quvvat bilan ta'minlaydigan simlardagi oqim kuchi o'zgaradi. Oqim tebranishlarining chastotasi kuchlanish tebranishlarining chastotasi bilan bir xil bo'ladi, ammo oqim va kuchlanish tebranishlari oralig'ida faza almashinuvi tushunchasi ham mavjud:

(I (t) = I (m) cos w t)

Qo'shimcha hisob-kitoblar

Quvvat ko'rsatkichlari mahsulotga teng bo'ladi:

P(t) = I(t) U(t)

Bu qonun hisoblanishi kerak bo'lgan quvvat bilan o'zgaruvchan tok uchun ham, to'g'ridan-to'g'ri oqim uchun ham amal qiladi.

(I(t) = I(m) cos(wt + J)

O'zgaruvchan tokda o'zgaruvchan tok quvvati uchta formula yordamida hisoblanadi. Yuqoridagi hisob-kitoblar oqim va kuchlanish ta'rifidan kelib chiqadigan asosiy formulaga ishora qiladi.

Agar zanjir qismi bir hil bo'lsa va zanjirning ushbu qismi uchun Ohm qonunidan foydalanish mumkin bo'lsa, bu erda bunday hisob-kitoblarni qo'llash mumkin emas, chunki biz yukning tabiatini bilmaymiz.

Natijani aniqlang

Biz ushbu formulaga oqim va kuchlanish ko'rsatkichlarini almashtiramiz va bu erda trigonometrik formulalar haqidagi bilimlar yordamga keladi:

cosa cosb = cos(a +b) + cos(a - b) / 2

Keling, ushbu formuladan foydalanamiz va hisob-kitoblarni olamiz:

P (t) = I (m) U (m) cos (wt + J) cos wt

Natijalarni soddalashtirgandan so'ng, biz quyidagilarni olamiz:

P(t) = I(m) U (m)/2 cos (wt + J) + I(m) U (m) cosJ

Keling, ushbu formulani ko'rib chiqaylik. Bu erda birinchi atama garmonik qonunga muvofiq o'zgaruvchan vaqtga bog'liq, ikkinchisi esa doimiy qiymatdir. O'zgaruvchan tokda o'zgaruvchan tok quvvati doimiy va o'zgaruvchan komponentning yig'indisidir.

Agar quvvat ijobiy bo'lsa, u holda yuk generatordan quvvat oladi. Salbiy quvvat bilan, aksincha, yuk generatorni aylantiradi.

Muayyan vaqt oralig'idagi quvvatning o'rtacha qiymatini toping. Buning uchun elektr toki tomonidan bajarilgan ishni ushbu davr qiymatiga ajratamiz.

Uch fazali o'zgaruvchan tok zanjirining kuchi o'zgaruvchan va doimiy komponentlarning yig'indisidir.

Faol va reaktiv quvvat

Ko'pchilik jismoniy jarayonlar bir-biriga o'xshatish orqali ifodalanishi mumkin. Shu asosda biz o'zgaruvchan tok zanjirining faol quvvati va o'zgaruvchan tok zanjirining reaktiv quvvati tushunchalarining mohiyatini ochib berishga harakat qilamiz.

Shisha elektr stansiyasini, suv elektrni, quvur kabel yoki simni ifodalaydi. Shisha qanchalik baland bo'lsa, kuchlanish yoki bosim kuchayadi.

Faol yoki reaktiv AC tarmog'idagi quvvat parametrlari bunday energiyani iste'mol qiladigan elementlarga bog'liq. Aktiv - indüktans va sig'imning energiyasi.

Keling, buni kondensator, idish va stakanda ko'rsatamiz. Faol elementlar energiyani boshqa shaklga aylantira oladigan elementlardir. Masalan, issiqlikda (temir), yorug'likda (lampochkada), harakatda (motor).

Reaktiv energiya

Reaktiv energiyani simulyatsiya qilishda kuchlanish kuchayadi va sig'im to'ldiriladi. Kuchlanish pasayganda, to'plangan energiya sim orqali elektr stantsiyasiga qaytariladi. Bu tsiklik ravishda takrorlanadi.

Reaktiv elementlarning ma'nosi energiyani to'plashdan iborat bo'lib, u keyinchalik qaytariladi yoki boshqa funktsiyalar uchun ishlatiladi. Lekin u hech qaerga ketmaydi. Ushbu lotinning asosiy kamchiligi shundaki, u orqali energiya oqadigan virtual quvur qarshilikka ega va tejashning bir foizi unga sarflanadi.

AC pallasining to'liq quvvati ma'lum bir foiz kuch talab qiladi. Shu sababli, yirik korxonalar to'liq quvvatning reaktiv komponenti bilan kurashmoqda.

Faol quvvat - bu iste'mol qilinadigan yoki boshqa shakllarga - yorug'likka, issiqlikka, harakatga, ya'ni qandaydir ishga aylanadigan energiya.

Tajriba

Tajriba uchun quvvatning faol komponenti bo'lib xizmat qiladigan stakanni olaylik. Bu iste'mol qilinishi yoki boshqa shaklga aylantirilishi kerak bo'lgan energiya qismini ifodalaydi.

Suv energiyasining bir qismini ichish mumkin. O'zgaruvchan tokning ko'rinadigan kuchi, quvvat omili reaktiv va faol komponentlarning yig'indisi bo'lgan ko'rsatkichdir: suv ta'minoti orqali oqib o'tadigan energiya va aylanadigan energiya.

Bizning analogiyamizda to'liq quvvat nimaga o'xshaydi? Biz suvning bir qismini ichamiz, qolganlari esa trubadan o'tishda davom etadi. Bizda reaktiv sig'im elementi - kondansatör yoki sig'im borligi sababli, biz suvni pasaytiramiz va kuchlanishning oshishi va pasayishini simulyatsiya qilishni boshlaymiz. Bunday holda siz suvning ikki yo'nalishda qanday oqayotganini ko'rishingiz mumkin. Shuning uchun bu jarayonda ham faol, ham reaktiv komponentlardan foydalaniladi. Birgalikda u to'liq quvvatga ega.

Quvvat konvertatsiyasi

Faol quvvat boshqa energiya shakliga aylanadi, masalan, mexanik harakat yoki isitish. Reaktiv elementda saqlanadigan reaktiv quvvat keyinroq qaytariladi.

Ko'rinadigan quvvat faol va reaktiv quvvatning geometrik yig'indisidir.

Hisob-kitoblarni bajarish uchun biz trigonometrik funktsiyalardan foydalanamiz. jismoniy ma'no bunday hisob-kitoblar. Tomonlaridan biri 90 gradus bo'lgan to'g'ri burchakli uchburchakni olaylik. Tomonlardan biri uning gipotenuzasidir. Nisbatan qo'shni va qarama-qarshilik mavjud to'g'ri burchak oyoqlar.

Kosinus gipotenuzaning uzunligiga nisbatan qo'shni oyoq uzunligini aniqlaydigan nisbat bilan ifodalanadi.

Burchakning sinusi gipotenuzaga nisbatan qarama-qarshi oyoq uzunligini tashkil etuvchi nisbat turidir. Har qanday tomonning burchagi va uzunligini bilib, siz boshqa barcha burchaklar va uzunliklarni hisoblashingiz mumkin.

Berilgan uchburchakda siz gipotenuza va qo'shni oyoq uzunligini olishingiz va bu burchakni hisoblashingiz mumkin. trigonometrik funktsiya kosinuslar. Bunday bilimlar yordamida DC va AC quvvati hisoblanadi.

Siz burchakni hisoblash uchun foydalanishingiz mumkin teskari funktsiya kosinusdan. Biz kerakli hisoblash natijasini olamiz. Qarama-qarshi oyoqning uzunligini hisoblash uchun siz sinusni hisoblashingiz va qarama-qarshi oyoqning gipotenuzaga nisbatini olishingiz mumkin.

AC zanjirining quvvatini formula bo'yicha hisoblash ushbu tavsifda taklif etiladi.

DC davrlarida quvvat kuchlanish va oqim mahsulotiga teng. Ushbu qoida AC davrlarida ham ishlaydi, ammo uning talqini butunlay to'g'ri bo'lmaydi.

Induktivlik

Faol elementlarga qo'shimcha ravishda reaktiv elementlar - indüktans va sig'im mavjud. Oqimlarning kuchlanishining amplituda qiymati o'z vaqtida o'zgarmaydigan shahar davrlarida, bu qarshilikning ishlashi faqat o'z vaqtida sodir bo'ladi. Endüktans va sig'im tarmoqqa salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.

Uch fazali o'zgaruvchan tok zanjirida mavjud bo'lgan faol quvvat foydali ishni bajarishi mumkin, reaktiv quvvat esa hech qanday foydali ishni bajarmaydi, faqat indüktans va sig'imning reaktivliklarini engish uchun sarflanadi.

Keling, tajriba o'tkazishga harakat qilaylik. Keling, 50 Gts chastotali 220 Vt uchun o'zgaruvchan kuchlanish manbasini, manba kuchlanish va oqim sensori, faol 1 ohm va induktiv 1 ohm qarshilik bo'lgan yukni olaylik.

Bundan tashqari, ma'lum bir vaqtda ulanadigan kalit, faol sig'imli yuk mavjud. Keling, bunday tizimni boshlaylik. Ko'rib chiqish qulayligi uchun biz kuchlanishni tuzatish koeffitsientlarini kiritamiz.

Biz qurilmani ishga tushiramiz

Qurilmani ishga tushirganda, tarmoqning kuchlanishi va oqimi fazadan tashqarida ekanligini ko'rish mumkin. 0 orqali o'tish mavjud bo'lib, unda burchak mavjud - tarmoqning quvvat omili. Bu burchak qanchalik kichik bo'lsa, barcha o'zgaruvchan tok qurilmalarida, masalan, elektr mashinalarida yoki payvandlash transformatorlarida ko'rsatilgan quvvat omili shunchalik yuqori bo'ladi.

Burchak yukning induktiv qarshiligining kattaligiga bog'liq. Ofset pasayganda, tarmoq oqimi ortadi. Tasavvur qiling-a, bobinning qarshiligini kamaytirish mumkin emas, lekin tarmoqning kosinusini yaxshilash kerak. Buning uchun indüktansdan farqli o'laroq, kuchlanishdan oldinda bo'lgan va reaktiv quvvatni o'zaro qoplashi mumkin bo'lgan kondansatörler kerak.

Hozirgi vaqtda kondansatör akkumulyatori ulangan bo'lsa, kosinus 0,05 soniyada keskin pasayadi, deyarli 0. Bundan tashqari, oqimning keskin pasayishi ham mavjud, bu kondansatör batareyasi bo'lmasa, kondansatör batareyasi aylantirilgandan ancha past amplituda qiymatiga ega edi. yoqilgan.

Aslida, kondansatör bankini ulash orqali tarmoqdan iste'mol qilinadigan oqim kuchini kamaytirish mumkin edi. Bu ijobiy nuqta bo'lib, tarmoqning oqimini kamaytirish va kabellar, transformatorlar, quvvat uskunalari kesimini tejash imkonini beradi.

Agar induktiv yuk uzilib qolsa va faol qarshilik saqlanib qolsa, kondansatör bankini ulagandan keyin tarmoqning kosinasi fazalar siljishiga va tarmoqqa o'tadigan katta oqim sakrashiga olib keladigan va undan iste'mol qilinmaydigan jarayon sodir bo'ladi. reaktiv quvvat generatori rejimida sodir bo'ladi.

Natijalar

Faol quvvat yana doimiy va nolga teng bo'lib qoladi, chunki induktiv reaktivlik yo'q. Tarmoqqa reaktiv quvvat ishlab chiqarish jarayoni boshlandi.

Shu sababli, energiya tizimlaridan katta hajmlarni iste'mol qiladigan yirik korxonalarda reaktiv quvvatni qoplash ustuvor vazifadir, chunki bu nafaqat elektr jihozlarini, balki reaktiv quvvatni o'zi uchun to'lash xarajatlarini ham tejash imkonini beradi.

Bunday kontseptsiya tartibga solinadi va korxona ham iste'mol qilingan, ham ishlab chiqarilgan quvvat uchun to'laydi. Bu erda quvvat balansini ma'lum darajada ushlab turish uchun avtomatik kompensatorlar o'rnatiladi.

Kuchli yuk o'chirilganda, kompensatsiya qurilmasi tarmoqdan o'chirilmasa, tarmoqqa reaktiv quvvat hosil bo'ladi, bu esa energiya tizimida muammolarni keltirib chiqaradi.

Kundalik hayotda reaktiv quvvat kompensatsiyasi mantiqiy emas, chunki bu erda quvvat sarfi ancha past.

Faol va reaktiv quvvat - tushunchalar maktab kursi fizika.

2017 yil 21 sentyabr

Bir vaqtlar Edison va Tesla energiyada elektr tokidan foydalanish masalasida raqib bo'lgan. Tesla o'zgaruvchan tokdan, Edison esa to'g'ridan-to'g'ri oqimdan foydalanish kerak deb hisoblardi. Ikkinchi olim unashtirilganidan beri ko'proq imkoniyatlarga ega edi, ammo Tesla oxir-oqibat g'alaba qozonishga muvaffaq bo'ldi, chunki u shunchaki haq edi.

Kirish

Elektr uzatish uchun o'zgaruvchan tokdan foydalanish ancha samarali. Keling, AC quvvatini qanday hisoblashni muhokama qilaylik, chunki AC masofaga uzatiladigan quvvatdir.

Quvvatni hisoblash

Aytaylik, bizda yukga ulangan o'zgaruvchan kuchlanish generatori bor. Jeneratorning chiqishida, terminallardagi ikkita nuqta o'rtasida kuchlanish harmonik o'zgaradi va yuk o'zboshimchalik bilan bo'ladi: sariqlar, faol qarshilik, kondansatörler, elektr motor.

(I (t) = I (m) cos w t)

Qo'shimcha hisob-kitoblar

Quvvat ko'rsatkichlari mahsulotga teng bo'ladi:

P(t) = I(t) U(t)

Bu qonun hisoblanishi kerak bo'lgan quvvat bilan o'zgaruvchan tok uchun ham, to'g'ridan-to'g'ri oqim uchun ham amal qiladi.

(I(t) = I(m) cos(wt + J)

O'zgaruvchan tokda o'zgaruvchan tok quvvati uchta formula yordamida hisoblanadi. Yuqoridagi hisob-kitoblar oqim va kuchlanish ta'rifidan kelib chiqadigan asosiy formulaga ishora qiladi.

Agar zanjir qismi bir hil bo'lsa va zanjirning ushbu qismi uchun Ohm qonunidan foydalanish mumkin bo'lsa, bu erda bunday hisob-kitoblarni qo'llash mumkin emas, chunki biz yukning tabiatini bilmaymiz.

Natijani aniqlang

Biz ushbu formulaga oqim va kuchlanish ko'rsatkichlarini almashtiramiz va bu erda trigonometrik formulalar haqidagi bilimlar yordamga keladi:

cosa cosb = cos(a +b) + cos(a - b) / 2

Keling, ushbu formuladan foydalanamiz va hisob-kitoblarni olamiz:

P (t) = I (m) U (m) cos (wt + J) cos wt

Natijalarni soddalashtirgandan so'ng, biz quyidagilarni olamiz:

P(t) = I(m) U (m)/2 cos (wt + J) + I(m) U (m) cosJ

Agar quvvat ijobiy bo'lsa, u holda yuk generatordan quvvat oladi. Salbiy quvvat bilan, aksincha, yuk generatorni aylantiradi.

Muayyan vaqt oralig'idagi quvvatning o'rtacha qiymatini toping. Buning uchun elektr toki tomonidan bajarilgan ishni ushbu davr qiymatiga ajratamiz.

Uch fazali o'zgaruvchan tok zanjirining kuchi o'zgaruvchan va doimiy komponentlarning yig'indisidir.

Faol va reaktiv quvvat

Ko'pgina jismoniy jarayonlar bir-biriga o'xshashlik bilan ifodalanishi mumkin. Shu asosda biz o'zgaruvchan tok zanjirining faol quvvati va o'zgaruvchan tok zanjirining reaktiv quvvati tushunchalarining mohiyatini ochib berishga harakat qilamiz.

Shisha elektr stansiyasini, suv elektrni, quvur kabel yoki simni ifodalaydi. Shisha qanchalik baland bo'lsa, kuchlanish yoki bosim kuchayadi.

Faol yoki reaktiv AC tarmog'idagi quvvat parametrlari bunday energiyani iste'mol qiladigan elementlarga bog'liq. Aktiv - indüktans va sig'imning energiyasi.

Reaktiv energiya

AC pallasining to'liq quvvati ma'lum bir foiz kuch talab qiladi. Shu sababli, yirik korxonalar to'liq quvvatning reaktiv komponenti bilan kurashmoqda.

Faol quvvat - bu iste'mol qilinadigan yoki boshqa shakllarga - yorug'likka, issiqlikka, harakatga, ya'ni qandaydir ishga aylanadigan energiya.

Tajriba

Tajriba uchun quvvatning faol komponenti bo'lib xizmat qiladigan stakanni olaylik. Bu iste'mol qilinishi yoki boshqa shaklga aylantirilishi kerak bo'lgan energiya qismini ifodalaydi.

Oldindan quvvat

Faol quvvat boshqa energiya shakliga aylanadi, masalan, mexanik harakat yoki isitish. Reaktiv elementda saqlanadigan reaktiv quvvat keyinroq qaytariladi.

Ko'rinadigan quvvat faol va reaktiv quvvatning geometrik yig'indisidir.

Hisob-kitoblarni bajarish uchun biz trigonometrik funktsiyalardan foydalanamiz. Hisob-kitoblarning jismoniy ma'nosi quyidagicha. Tomonlaridan biri 90 gradus bo'lgan to'g'ri burchakli uchburchakni olaylik. Tomonlardan biri uning gipotenuzasidir. Oyoqning o'ng burchagiga nisbatan qo'shni va qarama-qarshi tomonlar mavjud.

Kosinus gipotenuzaning uzunligiga nisbatan qo'shni oyoq uzunligini aniqlaydigan bilan ifodalanadi.

Berilgan uchburchakda siz gipotenuzaning va qo'shni oyoqning uzunligini olishingiz va trigonometrik kosinus funktsiyasi yordamida bu burchakni hisoblashingiz mumkin. Bunday bilimlar yordamida DC va AC quvvati hisoblanadi.

Burchakni hisoblash uchun siz kosinusning teskari funktsiyasidan foydalanishingiz mumkin. Biz kerakli hisoblash natijasini olamiz. Qarama-qarshi oyoqning uzunligini hisoblash uchun siz sinusni hisoblashingiz va qarama-qarshi oyoqning gipotenuzaga nisbatini olishingiz mumkin.

AC zanjirining quvvatini formula bo'yicha hisoblash ushbu tavsifda taklif etiladi.

DC davrlarida quvvat kuchlanish va oqim mahsulotiga teng. Ushbu qoida AC davrlarida ham ishlaydi, ammo uning talqini butunlay to'g'ri bo'lmaydi.

Induktivlik

Biz qurilmani ishga tushiramiz

Qurilmani ishga tushirganda, tarmoqning kuchlanishi va oqimi fazadan tashqarida ekanligini ko'rish mumkin. 0 orqali o'tish mavjud bo'lib, unda burchak mavjud - tarmoqning quvvat omili. Bu burchak qanchalik kichik bo'lsa, barcha o'zgaruvchan tok qurilmalarida, masalan, elektr yoki payvandlash transformatorlarida ko'rsatilgan quvvat omili shunchalik yuqori bo'ladi.

Natijalar

Faol quvvat yana doimiy va nolga teng bo'lib qoladi, chunki induktiv reaktivlik yo'q. Tarmoqqa reaktiv quvvat ishlab chiqarish jarayoni boshlandi.

Kuchli yuk o'chirilganda, kompensatsiya qurilmasi tarmoqdan o'chirilmasa, tarmoqqa reaktiv quvvat hosil bo'ladi, bu esa energiya tizimida muammolarni keltirib chiqaradi.

Kundalik hayotda reaktiv quvvat kompensatsiyasi mantiqiy emas, chunki bu erda quvvat sarfi ancha past.

Faol va reaktiv quvvat - fizika bo'yicha maktab kursining tushunchalari.

Manba: fb.ru

O'xshash tarkib

Elektr muhandisligi bilan ishlashni o'z kasbi sifatida tanlagan har qanday shaxs energiya manbalari nima ekanligini, ularning xususiyatlari va farqlarini juda yaxshi bilishi kerak. Aslida, hech qanday murakkab narsa yo'q, biz ushbu maqolada ko'rsatamiz. Uning qanday ko'rinishini tasavvur qilish qiyin zamonaviy dunyo, undan chiqing Elektr energiyasi va unga hamroh...

Maqolada siz AC motorlari nima ekanligini bilib olasiz, ularning qurilmasini, ishlash printsipini, ko'lamini ko'rib chiqing. Shuni ta'kidlash kerakki, bugungi kunda sanoatda ishlatiladigan barcha motorlarning 95 foizdan ortig'i asenkron mashinalardir. Ular yuqori ishonchliligi tufayli keng qo'llaniladi, ular xizmat qilishi mumkin ...

Faqat bir nechtasi AC va DC qandaydir tarzda farq qilishini tushuna oladi. Muayyan farqlarni nomlash haqida gapirmasa ham bo'ladi. Ushbu maqolaning maqsadi ushbu jismoniy miqdorlarning asosiy xususiyatlarini texnik ma'lumotga ega bo'lmagan odamlarga tushunarli bo'lgan atamalar bilan tushuntirish, shuningdek, bu borada ba'zi asosiy tushunchalarni berishdir ...

Ishlab chiqarishni boshlashdan oldin, har qanday kompaniya chiqarilgan tovarlarni sotish natijasida qancha daromad olishi haqida tasavvurga ega bo'lishi kerak. Buning uchun iste'molchi talabini o'rganish, narx siyosatini ishlab chiqish va kutilayotgan daromadni kelajakdagi xarajatlar miqdori bilan solishtirish kerak. PR ishlab chiqarish qiymati ...

Ishlab chiqarish shunday inson faoliyati bo'lib, buning natijasida u o'zining moddiy ehtiyojlarini qondiradi. Tabiat uni barcha zarur tovarlar bilan kerakli miqdorda ta'minlay olmagani uchun u ularni ishlab chiqarishga majbur bo'ladi. Bundan xulosa qilish mumkinki, ishlab chiqarish ob'ektiv zaruratdir. Inson ehtiyojlari ruhiy...

Elektr toki barcha sohalarda foydali ishlarni bajaradigan asosiy energiya turidir inson hayoti. U turli mexanizmlarni harakatga keltiradi, yorug'lik beradi, uylarni isitadi va bizning sayyorada qulay yashashimizni ta'minlaydigan ko'plab qurilmalarni jonlantiradi. Darhaqiqat, bunday energiya universaldir. Siz undan hamma narsani olishingiz mumkin ...

Elektr konnektorlari - bu maxsus harakatlarsiz osongina uzilishi yoki bir-biriga ulanishi mumkin bo'lgan aloqa elementlari. Ular bir fazali va uch fazali turdagi bo'lishi mumkin. Ikkinchisini ishlatish chegarasi 380 voltni tashkil qiladi, bir fazali esa 250 voltdan ortiq bo'lmagan kuchlanishda ishlatilishi mumkin. Rozetka tashqariga chiqadi...

Zamonaviy kompyuter texnologiyalari, informatika, alifbo kuchi, hisob-kitob tizimlari va boshqa ko'plab tushunchalar bir-biri bilan eng to'g'ridan-to'g'ri aloqaga ega. Bugungi kunda juda kam sonli foydalanuvchilar ushbu masalalarda etarlicha bilimga ega. Keling, alifboning kuchi nima ekanligini, uni qanday hisoblash va amalda qo'llashni aniqlashtirishga harakat qilaylik. Kelajakda bu, tashqarida ...

Fizikada quvvat ning nisbati sifatida tushuniladi ma'lum vaqt bajarilgan vaqt oralig'idagi ish. ostida mexanik ish kuchning tanaga ta'sirining miqdoriy komponenti nazarda tutiladi, buning natijasida ikkinchisi kosmosda harakat qiladi.Quvvatni energiya uzatish tezligi sifatida ham ifodalash mumkin. Ya'ni, u ...

Kuch va kuch nima? Ushbu ko'rsatkich nimada o'lchanadi, qanday asboblar ishlatiladi va bu jismoniy miqdorlar amalda qanday qo'llaniladi, biz maqolada keyinroq ko'rib chiqamiz.

Manba tomonidan ta'minlangan energiya elektromotor kuch tashqi zanjirga aylanadi, energiyaning boshqa turlariga aylanadi. Agar zanjirda faqat faol qarshilik mavjud bo'lsa, unda barcha energiya qarshilikda chiqarilgan issiqlikka aylanadi. Oqim va kuchlanish o'rtasida faza almashinuvi yo'q. Bundan tashqari, qisqa vaqt ichida o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri deb hisoblash mumkin. Shuning uchun qarshilik bo'yicha o'zgaruvchan tok tomonidan ishlab chiqilgan lahzali quvvat:

Oqim va kuchlanish ham ijobiy, ham salbiy bo'lsa-da, ularning mahsulotiga teng quvvat har doim ijobiy bo'ladi. Shu bilan birga, u o'zgaruvchan tokning ikki barobar chastotasiga teng chastota bilan noldan maksimal qiymatga o'zgarib, pulsatsiyalanadi. Shaklda. 7.12 oqim, kuchlanish va o'zgaruvchan tokning faol qarshilikka chiqarilgan vaqtga bog'liqligini ko'rsatadi. O'rtacha uzatiladigan quvvat maksimaldan kamroq va maksimal quvvatning yarmiga teng ekanligi aniq. va davr uchun o'rtacha qiymati . Buni quyidagicha tushuntirish mumkin: , va to'liq tsikl uchun o'rtacha qiymat o'rtacha qiymatga teng. Shuning uchun o'rtacha quvvat qiymati teng bo'ladi

Quvvat omili- o'lchamsiz jismoniy miqdor, bu yukda reaktiv komponent mavjudligi nuqtai nazaridan o'zgaruvchan elektr tokining iste'molchisini tavsiflaydi. Quvvat koeffitsienti yuk orqali o'tadigan o'zgaruvchan tokning unga qo'llaniladigan kuchlanishga nisbatan fazadan qanchalik tashqarida ekanligini ko'rsatadi.

Raqamli ravishda, quvvat omili bu faza siljishining kosinusiga teng.

Ma'lumki, o'zgaruvchan tok manbasidan iste'mol qilinadigan energiya ikki komponentdan iborat:

1. Faol energiya

2. Reaktiv energiya

1. Faol energiya qabul qiluvchi tomonidan to'liq va qaytarib bo'lmaydigan energiyaning boshqa turlariga aylantiriladi.
Misol: rezistordan oqib o'tayotganda, oqim faol ish qiladi, bu qarshilikning issiqlik energiyasini oshirishda ifodalanadi. Oqim oqimining fazasidan qat'i nazar, rezistor o'z energiyasini issiqlikka aylantiradi. Rezistor oqimning qaysi yo'nalishda o'tishiga ahamiyat bermaydi, faqat uning qiymati muhim: u qanchalik katta bo'lsa, rezistorda shunchalik ko'p issiqlik chiqariladi ( hosil bo'lgan issiqlik miqdori oqim kvadrati va qarshilik qarshiligining mahsulotiga teng).

Reaktiv energiya- iste'mol qilinadigan energiyaning o'sha qismi, qaysi davrning keyingi choragida to'liq manbaga qaytariladi

VOLTAJ REZONANSI

Ma'lumki, ichida mexanik tizim rezonans tizim tebranishlarining tabiiy chastotasi va tizimga ta'sir qiluvchi bezovta qiluvchi kuchning tebranish chastotasi teng bo'lganda yuzaga keladi. Mexanik tizimning tebranishlari, masalan, mayatnikning tebranishlari davriy o'tish bilan birga keladi. kinetik energiya potentsialga va aksincha. Mexanik tizim rezonansida kichik bezovta qiluvchi kuchlar tizimning katta tebranishlarini keltirib chiqarishi mumkin, masalan, mayatnik tebranishlarining katta amplitudasi.
Induktivlik va sig'im mavjud bo'lgan o'zgaruvchan tok zanjirlarida mexanik tizimdagi rezonans hodisasiga o'xshash rezonans hodisalari paydo bo'lishi mumkin. To'liq o'xshashlik - elektr zanjirining tebranishlarining tabiiy chastotasining bezovta qiluvchi kuchning chastotasiga (tarmoq kuchlanishining chastotasi) tengligi - hamma hollarda ham mumkin emas.
Umumiy holda, elektr zanjirining rezonansi deganda, oqim va kuchlanish fazaga to'g'ri kelganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan holati tushuniladi va shuning uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ekvivalent davri uning parametrlarining ma'lum nisbatida sodir bo'ladi. r, L, C kontaktlarning zanglashiga olib keladigan chastotasi unga qo'llaniladigan kuchlanish chastotasiga teng bo'lganda.
Elektr zanjiridagi rezonans energiyaning davriy o'tishi bilan birga keladi elektr maydoni energiya olish qobiliyati magnit maydon va teskari.
Elektr zanjiridagi rezonansda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kichik kuchlanishlar alohida bo'limlarda sezilarli oqim va kuchlanishlarni keltirib chiqarishi mumkin. Qayerda zanjirda r, L, C ketma-ket ulangan, kuchlanish rezonansi paydo bo'lishi mumkin va bir pallada qaerda r, L, C parallel ulangan, joriy rezonans.
Rezonans- tabiiy tebranishlar chastotasi harakatlantiruvchi kuchning tebranish chastotasiga to'g'ri kelganda yuzaga keladigan majburiy tebranishlar amplitudasining keskin o'sishi hodisasi.

rezonans chastotasini ifodadan topish mumkin

qayerda; f - gertsdagi rezonans chastotasi; L - Genridagi induktivlik; C - faradlardagi sig'im.

16. 1. Ish oqimi

Elektr toki, albatta, agar bitta vaziyat bo'lmasa, bu qadar keng qo'llanilmagan bo'lar edi. Oqim yoki elektr tokining ishi osongina har qanday energiyaga yoki bizga kerak bo'lgan ishga aylantirilishi mumkin: termal, mexanik, magnit ...

Oqimni amaliy qo'llash uchun, birinchi navbatda, men qanday ishni bizning foydamizga aylantirish mumkinligini bilmoqchiman. Biz oqimning ishini aniqlash uchun formulani olamiz: