20,21. Айнымалы электр тогы. Электр энергиясын өндіру, тасымалдау және пайдалану.

Айнымалы ток – бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток. А.т. байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б) кеңінен қолданылады. А.т.күшінің әсерлік мәні І айнымалы ток өткізгіште қанша жылу мөлшерін бөліп шығарса, өткізгіште сонша уақытта дәл сондай жылу мөлшерін бөліп шығаратын тұрақты ток күшіне тең. ; ; . 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 ме кернеудің осындай әсерлік мәндері А.т.-тың амперметлері және вольтметрлері арқылы өлшенеді.

Айнымалы электр тогы генераторының қарапайым үлгісі:

Магнит ағыны [ мұндағы α –  векторымен рамаға тұрғызылған  нормаль арасындағы бұрыш]. Рама айналғанда α бұрышын өзгерткенде, магнит ағыны да өзгереді. Электромагниттік индукция құбылысы әсерінен рамада айнымалы индукциялық ток пайда болады.

 Ф = BScosα; α = ω₀t 

Ф = BScosω₀t

ω ‒ раманыңбұрыштықжылдамдығы

ЭлектромагниттікиндукциязаңыбойыншаиндукцияЭҚК-ші:

e_i = ε_im sinω₀t; ε_im = BSω

 u = U_mcosω₀t - индукцияЭҚК-ніңамплитудасы. Рама N орамнантұрса, онда .

 u‒ айнымалытоктыңкернеуініңөзгерісі,

  U_m ­кернеудіңамплитудалықмәні.

i = I_mcos(ω₀t + φ_m) - i‒ токкүшініңөзгерісі, мұндағыφ_ы ‒ токкүшіменкернеудіңтербелістеріарасындағыфазабойыншаығысуы, I_m ­ токкүшініңамплитудалықмәні

 Айнымалытоктізбегіндегірезонанс

 Сыртқыайнымалыкернеудіңжиілігітербелмеліконтурдыңменшіктіжиілігіменбірдейболғанда, токкүшініңеріксізтербелісамплитудасыныңкенетартуқұбылысынэлектрліктербелмеліконтурдағырезонансдепатайды. (Бұлқұбылысрадиобайланыстатаратушыбайланыстыңжиілігінекелтіруүшінқолданылады)

R₁< R₂< R₃

; ;  және  u = U_mcosω₀t;  i = I_mcosω₀t

Айнымалытоктізбегінде сыйымдылықкедергі болғандаОмзаңыорындаладыжәне  кернеуден  токкүшініңтербелісфазалары    -ге  озады: i = u * w*C = U * w* C;  және u = U_mcosω₀t;  i = I_mcos(ω₀t+ ), себебіi = q`; q = CU.

‒ айнымалытоктізбегіндегі сыйымдылықкедергі (реактивтікедергі).

Айнымалытоктізбегінде индуктивтілік  кедергі болғандаОмзаңыорындаладыжәне  кернеуден  токкүшініңтербелісфазалары  -ге  қалады: , , және u =U_mcosω₀t;  i = I_mcos(ω₀t - ), 

X_L=wL ‒ айнымалытоктізбегіндегі индуктивтіліккедергі (реактивтікедергі). Айнымалытоктізбегінде толықкедергі  болғандаОмзаңыорындалады

Кернеументоккүшініңтербелісфазаларытізбектіңәрбөлігіндеәртүрлі  болады. Активкедергідегікернеудіңтербелісфазасытоккүшініңтербелісфазасыменсәйкескеледі: u = U_mcosω₀t;  i = I_mcosω₀t сиымдылықкедергідекернеуден  токкүшініңтербелісфазалары  -ге  озады: u = U_mcosω₀t;  i = I_mcos(ω₀t+ )индуктивтілік  кедергіде  кернеуден  токкүшініңтербелісфазалары  -ге  қалады: u = U_mcosω₀t;  i = I_mcos(ω₀t+ )

‒ айнымалытоктізбегіндегі толықкедергі.

 

Айнымалытоктыңжасайтынпайдалыжұмысынбағалауүшінқуаттыңбірпериодтағыорташамәніналады     мұндағы ;  мәндерінорындарынақойып,  қуаттыңорташамәнінтокпенкернеудіңәсерлікмәніарқылыөрнектейміз.

P = UIcosφ ‒ айнымалытоктізбегіндегіорташақуат, cosφ=R/Z ‒ қуаткоэффициенті .