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. Biroq, u ikki barobar chastotaga teng chastota bilan noldan maksimal qiymatga o'zgarib, pulsatsiyalanadi o'zgaruvchan tok. 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- yukda reaktiv komponent mavjudligi nuqtai nazaridan o'zgaruvchan elektr tokining iste'molchisini tavsiflovchi o'lchovsiz jismoniy miqdor. 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, yilda 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 rezonansda bo'lganda, 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 chastotasini bezovta qiluvchi kuchning chastotasiga (tarmoq kuchlanishining chastotasi) tengligi - hamma hollarda ham mumkin emas.
IN umumiy holat rezonans ostida elektr zanjiri oqim va kuchlanish fazada bo'lganda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bunday holatini tushuning va shuning uchun zanjirning 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
,
Qaerda; f - gertsdagi rezonans chastotasi; L - Genridagi induktivlik; C - faradlardagi sig'im.
16. 1. Ish oqimi
Elektr toki, albatta, agar bir holat bo'lmasa, u qadar keng qo'llanilmaydi. 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 o'z foydamga aylantirish mumkinligini bilmoqchiman. Biz oqimning ishini aniqlash uchun formulani olamiz:
Formulaga kiritilgan barcha miqdorlarni tegishli asboblar (ampermetr, voltmetr, soat) bilan o'lchash mumkinligi sababli, formula universaldir.
Formula Ohm qonunidan foydalangan holda biroz boshqacha shaklda ham yozilishi mumkin:
Agar biz shu tarzda yozilgan oqim kuchini oqim ishining dastlabki formulasiga almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:
Agar kuchlanishni Ohm qonunidan ifodalasak, u holda:
Ushbu formulalardan foydalanish sxemada faqat bitta ulanish mavjud bo'lganda qulaydir: birinchi holat uchun parallel va ikkinchisi uchun ketma-ket.
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'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.
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 energiyaning boshqa shakliga, masalan, energiyaga aylanadi 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 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
Faol elementlarga qo'shimcha ravishda reaktiv elementlar - indüktans va sig'im mavjud. Oqimlarning kuchlanishining amplituda qiymati vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan shahar davrlarida, bu qarshilikning ishi faqat vaqt ichida sodir bo'ladi. Indüktans 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 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 sekundda keskin pasayadi, deyarli 0. Shuningdek, oqimning keskin pasayishi ham mavjud bo'lib, u 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 so'ng tarmoqning kosinasi fazalar siljishiga va tarmoqqa o'tadigan va undan iste'mol qilinmaydigan katta oqim ko'tarilishiga olib keladigan 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 o'zining katta hajmlarini 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- maktab fizika kursi tushunchalari.
O'zgaruvchan tok energiyani olib yuradi. Shuning uchun AC pallasida quvvat masalasi juda muhimdir.
U va I zanjirning ma'lum bir qismida kuchlanish va oqimning oniy qiymati bo'lsin. Kichik bir vaqt oralig'ini olaylik dt shunchalik kichikki, bu vaqt ichida kuchlanish va oqim hech qanday tarzda o'zgarishiga vaqt topa olmaydi; boshqacha qilib aytganda, dt oralig'ida U va I qiymatlarini doimiy deb hisoblash mumkin.
Dt vaqt ichida dq = Idt zaryadi bizning kesimimizdan o'tib ketsin (oqim kuchiga ishorani tanlash qoidasiga muvofiq, dq zaryad ijobiy tomonga o'tkazilsa musbat, aks holda manfiy deb hisoblanadi). Harakatlanuvchi zaryadlarning elektr maydoni ishni bajardi
dA = Udq = UIdt:
Joriy quvvat P - bu elektr maydoni ishining bu vaqtga nisbati
bajarilgan ishlar: | |||||
Biz o'z vaqtida to'g'ridan-to'g'ri oqim uchun xuddi shunday formulani oldik. Ammo bu holda, quvvat oqim va kuchlanish bilan birga tebranadigan vaqtga bog'liq; shuning uchun (118) qiymat ham oniy quvvat deb ataladi.
Fazali siljish mavjudligi sababli, bo'limdagi oqim va kuchlanish belgi bo'yicha mos kelishi shart emas (masalan, kuchlanish ijobiy va oqim salbiy yoki aksincha bo'lishi mumkin). Shunga ko'ra, kuch ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin. Keling, ushbu ikkala holatni batafsil ko'rib chiqaylik.
1. Quvvat ijobiy: P > 0. Kuchlanish va oqim bir xil belgilarga ega. Bu shuni anglatadiki, oqim yo'nalishi oqim hosil qiluvchi zaryadlarning elektr maydonining yo'nalishi bilan mos keladi. Bunday holda, bo'limning energiyasi ortadi: u ushbu bo'limga tashqi kontaktlarning zanglashiga olib kiradi (masalan, kondansatör zaryadlanmoqda).
2. Salbiy quvvat: P< 0. Напряжение и сила тока имеют разные знаки. Стало быть, ток течёт против поля движущихся зарядов, образующих этот самый ток.
Bu qanday sodir bo'lishi mumkin? Juda oddiy: elektr maydoni, bo'limda paydo bo'lgan, xuddi harakatlanuvchi zaryadlar maydonidan "og'irroq" va oqimni ushbu maydonga "bosadi". Bunday holda, bo'limning energiyasi kamayadi: bo'lim tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladi (masalan, kondansatör zaryadsizlanadi).
Agar siz hozirgina muhokama qilingan narsani to'liq tushunmasangiz, tashvishlanmang, siz hamma narsani ko'rishingiz mumkin bo'lgan aniq misollar bo'ladi.
24.1 Rezistor orqali oqim kuchi
Qarshiligi R bo'lgan rezistor orqali o'zgaruvchan tok I \u003d I0 sin! t o'tishiga imkon bering. Rezistordagi kuchlanish, biz bilganimizdek, oqim bilan fazada tebranadi:
U = IR = I0 R sin !t = U0 sin !t:
Shunday qilib, bir lahzali quvvat uchun biz quyidagilarni olamiz:
P = UI = U0 I0 sin2 !t;
Bizning quvvatimizning maksimal qiymati P0 oqim va kuchlanish amplitudalari bilan bog'liq
tanish formulalar:
U 2P 0 \u003d U 0 I 0 \u003d I 0 2 R \u003d R 0:
Amalda esa, bu maksimal emas, balki o'rtacha oqim kuchi qiziqish uyg'otadi. Bu tushunarli. Misol uchun, uyingizda yoqilgan oddiy lampochkani olaylik. U orqali 50 Gts chastotali oqim o'tadi, ya'ni soniyada 50 ta oqim va kuchlanish tebranishi sodir bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, etarlicha uzoq vaqt davomida lampochkada bir oz o'rtacha quvvat chiqariladi, uning qiymati 0 dan P0 gacha. Aniq qayerda?
Rasmga yana diqqat bilan qarang. 1. O'rtacha quvvat bizning sinusoidimizning "o'rtasiga" to'g'ri keladi va shuning uchun P0 = 2 qiymatini oladi degan intuitiv tuyg'u bormi?
Bu tuyg'u mutlaqo to'g'ri! Qanday bo'lsa. Albatta, funktsiyaning o'rtacha qiymatiga (ba'zi integral ko'rinishida) matematik jihatdan qat'iy ta'rif berish va bizning taxminimizni to'g'ridan-to'g'ri hisoblash orqali tasdiqlash mumkin, ammo bu bizga kerak emas. Oddiy va muhim faktni intuitiv tushunish kifoya:
Kvadrat sinusning (yoki kosinusning) davrdagi o'rtacha qiymati 1/2 ni tashkil qiladi: |
|
Bu fakt 122-rasmda tasvirlangan. |
|
y=sin2x |
|
Guruch. 122. Kvadrat sinusning o'rtacha qiymati 1/2 ga teng |
|
Shunday qilib, rezistor bo'ylab joriy quvvatning o'rtacha qiymati P uchun bizda:
U0 I0 | I0 2 R | U0 2 | ||||||||||
Ushbu formulalar bilan bog'liq holda, kuchlanish va oqimning samarali (yoki samarali) qiymatlari kiritiladi47:
U=p | I = p | |||||||
Samarali qiymatlar bo'yicha yozilgan formulalar (120 ) to'g'ridan-to'g'ri oqim uchun mos keladigan formulalarga mutlaqo o'xshaydi:
P \u003d U I \u003d I2 R \u003d U 2:
Shuning uchun, agar siz lampochkani olsangiz, uni birinchi navbatda doimiy kuchlanish manbai U ga, so'ngra U ning bir xil samarali qiymatiga ega bo'lgan o'zgaruvchan kuchlanish manbasiga ulang, keyin ikkala holatda ham lampochka bir xil darajada yonadi.
Samarali qiymatlar (121) amaliyot uchun juda muhimdir. Ma'lum bo'lishicha, o'zgaruvchan tok voltmetrlari va ampermetrlari aniq samarali qiymatlarni ko'rsatadi (ular shunday joylashtirilgan). Shuni ham bilingki, rozetkadan mashhur 220 volt maishiy elektr ta'minoti kuchlanishining joriy qiymati hisoblanadi.
24.2 Kondensator orqali oqim kuchi
Kondensatorga o'zgaruvchan kuchlanish U = U0 sin !t bo'lsin. Ma'lumki, kondansatör orqali oqim kuchlanishni \u003d 2 ga olib boradi:
I = I0 sin!t + | I0 chunki !t: |
|||
Bir lahzalik quvvat uchun biz quyidagilarni olamiz: | ||||
P = UI = U0 I0 sin !t cos !t = | U0 I0 sin 2!t; |
|||
P = P0 sin 2!t: |
||||
Bu yerda P0 = U0 I0 =2 belgilash kiritiladi. Bir lahzali quvvatning vaqtga bog'liqligi (122) grafigi 123-rasmda ko'rsatilgan.
Davrning barcha to'rt choragini ketma-ket ko'rib chiqing.
1. Birinchi chorak, 0< t < T=4. Напряжение положительно и возрастает. Ток положителен (течёт в положительном направлении), конденсатор заряжается. По мере увеличения заряда на конденсаторе сила тока убывает.
Bir lahzali quvvat ijobiydir: kondansatör tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan energiyani saqlaydi. Bu energiya kondansatkichdagi zaryadlarni rag'batlantiradigan tashqi elektr maydonining ishi tufayli paydo bo'ladi.
2. Ikkinchi chorak, T=4< t < T=2. Напряжение продолжает оставаться положительным, но идёт на убыль. Ток меняет направление и становится отрицательным: конденсатор разряжается против направления внешнего электрического поля. В конце второй четверти конденсатор полностью разряжен.
Bir lahzali quvvat salbiy: kondansatör energiya beradi. Ushbu energiya kontaktlarning zanglashiga olib qaytariladi: u tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektr maydoniga qarshi ishlaydi (kondensator, tashqi maydon harakat qilishni "xohlagan" tomonga qarama-qarshi yo'nalishda zaryadlarni "bosadi". ular).
3. Uchinchi chorak, T=2< t < 3T=4. Внешнее электрическое поле меняет направление: напряжение отрицательно и возрастает по модулю. Сила тока отрицательна: идёт зарядка конденсатора в отрицательном направлении.
Vaziyat birinchi chorakga butunlay o'xshaydi, faqat kuchlanish va oqim belgilari qarama-qarshidir. Quvvat ijobiy: kondansatör yana energiyani saqlaydi.
4. To'rtinchi chorak, 3T = 4< t < T . Напряжение отрицательно и убывает по модулю. Конденсатор разряжается против внешнего поля: сила тока положительна.
Quvvat salbiy: kondansatör energiyani kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Vaziyat ikkinchi chorakga o'xshaydi, yana oqim va kuchlanish belgilarini teskari belgilar bilan almashtirish.
Ko'ramizki, tebranish davrining birinchi choragida kondansatör tomonidan tashqi konturdan olingan energiya ikkinchi chorakda konturga to'liq qaytariladi. Keyin bu jarayon yana va yana takrorlanadi. Shuning uchun kondansatör tomonidan iste'mol qilinadigan o'rtacha quvvat nolga teng bo'ladi.
2017 yil 21 sentyabrBir 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 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'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.
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.
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.
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 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
Faol elementlarga qo'shimcha ravishda reaktiv elementlar - indüktans va sig'im mavjud. Oqimlarning kuchlanishining amplituda qiymati vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan shahar davrlarida, bu qarshilikning ishi faqat vaqt ichida sodir bo'ladi. Indüktans 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 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 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 sekundda keskin pasayadi, deyarli 0. Shuningdek, oqimning keskin pasayishi ham mavjud bo'lib, u 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 so'ng tarmoqning kosinasi fazalar siljishiga va tarmoqqa o'tadigan va undan iste'mol qilinmaydigan katta oqim ko'tarilishiga olib keladigan 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 o'zining katta hajmlarini 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 - 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 odamlar uchun tushunarli atamalar bilan tushuntirish, shuningdek, bu borada ba'zi asosiy tushunchalarni berishdir ...
Mahsulot ishlab chiqarishni davom ettirishdan oldin, har qanday kompaniya chiqarilgan mahsulotni sotish natijasida qancha daromad olishi haqida tasavvurga ega bo'lishi kerak. Buning uchun iste'molchi talabini o'rganish, narx siyosatini ishlab chiqish va taxminiy daromadni kelajakdagi xarajatlar miqdori bilan solishtirish kerak. Ishlab chiqarish tannarxi...
Ishlab chiqarish shunday inson faoliyati bo'lib, buning natijasida u o'zining moddiy ehtiyojlarini qondiradi. Chunki tabiat unga barcha kerakli imtiyozlarni bera olmaydi to'g'ri miqdor, u ularni ishlab chiqarishga majbur. Bundan xulosa qilish mumkinki, ishlab chiqarish ob'ektiv zaruratdir. Inson ehtiyojlari ruhiy...
Elektr toki inson hayotining barcha sohalarida foydali ishlarni bajaradigan asosiy energiya turidir. 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 kuch deganda ma'lum vaqt ichida bajarilgan ishning u bajariladigan vaqt oralig'iga nisbati tushuniladi. 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? Bu ko'rsatkich nima bilan o'lchanadi, qanday asboblar ishlatiladi va ular qanday nomlanadi jismoniy miqdorlar amalda qo'llaniladi, biz maqolada keyinroq ko'rib chiqamiz.Kuch m ...
