Ток, кернеу және э. д. с. өздік. Енгізу кезінде тізбегі пременного ток индуктивтілік (индуктивтілік катушкалары, шығындармен онда елемеуге болады) (сур. 178, а) изменяющийся ток үздіксіз индуцирует онда э. д. с. өздік

eL = -L ?i / ?t (68)

қайда ?i/?t— өзгеру жылдамдығы ток.

Қарастыра отырып кестесін өзгерту ток күшін i (сур. 178,б) орнатуға болады, бұл оның жылдамдығы.i/?t болады ең көп осы сәттерді уақыт болған бұрыш ? равен 0; 180 және 360°. Демек, бұл минут уақыт э. д. с. ең көп мәні бар. Осы сәттерді уақыт болған бұрыш ?t тең 90° және 270°, өзгеру жылдамдығы, ток ?i/?t = 0, сондықтан э. д. б. eL = 0.

Э. д. с. өздік е ережесіне сәйкес ленц заңдарының дифференциалдық түрі бағытталған кедергі жасайтындай өзгерту ток. Сондықтан, бірінші тоқсан кезде ток i өседі. э. д. б. eL теріс мәні (қарсы бағытталған ток); екінші тоқсан кезде ток і азаяды, э. д. б. eL бар оң мәні (тұспа-тұс келеді бағыты бойынша тогымен). Үшінші тоқсан кезеңнің ток i өз бағытын өзгертеді және көбейеді, сондықтан э. д. с. өздік eL қарсы бағытталған ток бар оң мәні. Төртінші тоқсан кезеңнің ток i азаяды және э. д. с. өздік eL қолдау көрсетуге тырысады бұрынғы токтың бағытын, т. е. теріс мәні бар. Осылайша, э. д. с. өздік eL қалып фаза бойынша ток i бұрышы 90°.

Өйткені, тізбектің қайда қосылған индуктивтілік L, жоқ белсенді кедергісі (қаралады идеалды катушка индуктивтілік), онда кирхгофтың екінші заңының u+eL=0, т. е. u = -eL Демек, көзінің кернеуі әрқашан сияқты шамасы бойынша және қарсы бағыт бойынша э. д. с. өздік.

Қарастыру қисық (қараңыз. сур. 178,б) көрініп тұрғандай, қисық кернеу мен сдвинута қатысты қисық ток күшін i тоқсан кезеңнің, яғни бұрышы 90°. Бұл ретте кернеу жетеді көп және нөлдік мәннен бұрын ток. Демек,

Сур. 178. Схемасы қосу тізбегі айнымалы ток индуктивтілік (а), қисық ток I, кернеуі және э. д. б. eL (б) векторлық диаграммасы (в) – Сурет. 178. Схемасы қосу тізбегі айнымалы ток индуктивтілік (а), қисық ток I, кернеуі және э. д. б. eL (б) векторлық диаграммасы (в)

енгізу кезінде тізбек айнымалы ток индуктивтілік ток i артта фаза бойынша кернеуден және бұрышы 90° немесе, сол, кернеу және алда ток фаза бойынша бұрышқа 90° (сур. 178,).

Индуктивті кедергісі. Кедергісі катушкалар немесе жолсеріктің ауыспалы ток туындаған әрекетімен э. д. с. өздік деп аталады индуктивным кедергісі. Ол белгіленеді XL өлшенеді омах. Физикалық табиғаты индуктивті кедергісінің мүлдем басқа қарағанда белсенді. Э. д. с. өздік eL қарсы бағытталған ұсынылған кернеу u, ол мәжбүр өзгеруі ток; заңға сәйкес ленц заңдарының дифференциалдық түрі ол кедергі өзгерту ток i, т. е. көрсетеді өтуге айнымалы ток белгілі бір кедергісі.

Қарағанда үлкен. э. д. с. өздік eL индуцируется explorer ішінде (орауышта), көбірек, олар индуктивті кедергі XL. Э. д. с. өздік формулаға сәйкес (68) тікелей пропорционалды индуктивтілік L және өзгеру жылдамдығы токтың ?i/?t, т. е. жиілігі оның өзгеру f (мәні ?). Сондықтан, индуктивті кедергі

ХL = ?L

Демек, индуктивті кедергісі тәуелді емес материалдың дайындалған жолсерік (катушка), және көлденең қимасының өткізгіш.

Бөлігі үшін Ом заңы тізбектегі индуктивностью

I = U / xL = U / (?L)

Электр қуаты. Қарастырайық қалай өзгереді электр қуаты тізбектегі айнымалы токтың индуктивностью. Лездік мәні қуаттың р, тең шығармасы лездік мәндерін ток күшін i және кернеу алуға болады графикалық жолымен, перемножая ординаты қисық тоқ және кернеу түрлі бұрыштарында ?t. Қисық қуаттылық р (сур. 179, а) білдіреді синусоиду, ол өзгереді қос жиілігі 2? салыстырғанда жиілігі өзгерістер токтың i және кернеудің и.

Қарау кезінде осы қисық көрініп тұр қуаты р болуы мүмкін оң және теріс маңызы бар. Бірінші тоқсан бойы кезең ток және кернеу оң және қуат p = ui, сондай-ақ оң. Екінші тоқсанның кезең ток оң, ал теріс кернеу; қуаты р болады теріс. Ішінде үшінші тоқсанның кезең қуаты қайта айналып, оң, ал төртінші тоқсанда — теріс.

Түсінігі оң және теріс электр қуатының физикалық бағытын айқындайды ағынының энергиясы. Оң белгісі қуатын білдіреді, ол электр энергиясы W беріледі көзінен қабылдағышқа; теріс белгісі қуатын білдіреді, ол электр энергиясы W көшуде қабылдағыштың көзіне. Демек, енгізу кезінде тізбек айнымалы ток индуктивтілік туындайды үздіксіз тербелмелі процесс алмасу энергиясымен арасындағы көзі және индуктивностью кезінде құрылады ешқандай жұмыс. Бірінші және үшінші тоқсан кезеңнің қуаты оң, т. е. индуктивтілік алады энергиясы W көзінен (қараңыз бағыттамалар W) және жинақтайды, оны өз магнит өрісі. Екінші және төртінші тоқсан кезеңнің индуктивтілік береді жинақталған энергия W көзі. Бұл ретте ағуы тізбегі бойынша ток қолдау арқасында іс-қимыл э. д. с. өздік eL.

Осылайша, тұтастай алғанда кезең үшін индуктивті кедергі жоқ түседі электр энергиясы (бұл көрсетеді бұл қуаттың орта мәні кезеңде нөлге тең). Үшін атап көрсетілген ерекшелігі индуктивті кедергісі, оның тобына жатқызады реактивті кедергі, кедергі, айнымалы ток тізбегінде жалпы емес тұтынады электр энергиясын. Айта кету керек, нақты индуктивтілік катушкалары түседі кейбір энергия көзінен ауыспалы тоқтың бар болуы, белсенді қарсылық сымдар, олардың орындалуы осы катушкалар. Бұл энергия айналады жылу.

Сур. 179. Қисық ток i, кернеуі u және қуат р енгізу кезінде тізбек айнымалы ток катушкалар (а) және конденсатор (б) – Сурет. 179. Қисық ток i, кернеуі u және қуат р енгізу кезінде тізбек айнымалы ток катушкалар (а) және конденсатор (б)

Сур. 180. Біртіндеп (а) және параллель (б) қосылыстар катушкалар индуктивностиРис. 180. Біртіндеп (а) және параллель (б) қосылыстар индуктивтілік

Өйткені қуаттың орта мәні тізбектегі индуктивностью нөлге тең, сипаттау үшін алмасу процесін энергетикасы көзі және индуктивностью ұғымы енгізілді реактивті индуктивті қуат:

QL = ULI

мұндағы UL — кернеу, қоса беріліп отырған қосымша индуктивтілік L (қолданыстағы мәні).

Реактивті қуаты өлшенеді варах (вар) және киловарах (тоқсан). Атауы бірлік және қалай алғашқы әріптерінен сөз вольт-амперреактивный. Реактивную қуаты білдіруге болады, сондай-ақ түрінде

QL = U2L/XL немесе QL = I2XL

Жалғау тәсілдері индуктивтілік. Ауыспалы ток тізбектерінде тиесілі қосу катушкалар тізбектей және параллель.
Жалғағанда, қосылған индуктивтілік эквивалентті индуктивтілік Lэк сомасына тең индуктивтілікті; мысалы, кезінде үш катушках с индуктивностями L1, L2 және L3 (сур. 180, а)

Lэк = L1+ L2 + L3

Бұл жағдайда эквивалентті индуктивті кедергі

XLэк = XL1+ XL2 + XL3

Кезінде параллельді қосылған индуктивтілік (сур. 180,б) эквивалентті индуктивтілікті иеміз:

1 /Lэк = 1 /L1 + 1 /L2 + 1 /L3

үшін эквивалентті индуктивті кедергі

1 /XLэк = 1 /XL1 + 1 /XL2 + 1 /XL3

Өту электр тогының бойынша жолсерігіне немесе катушкалар пайда болуымен қатар жүреді магнит өрісі. Қарастырайық электр тізбегіне айнымалы ток (сур. 54,а), оған қосылған катушка индуктивтілік бар аздаған витком сымның салыстырмалы түрде үлкен қимасы, белсенді кедергісінің онда деп санауға болады іс жүзінде нөлге тең.

Әсерінен э. д. с. генератордың тізбегінде ағады, айнымалы ток, қуаттайтын екенін есеп айнымалы магнит ағыны. Бұл ағыны кесіп өтеді, “өз” орамдар катушкалар және онда туындайды электрқозғаушы күші өздік

(55)

мұндағы L — индуктивтілік катушкалар,

— өзгеру жылдамдығы токтың онда.

Электр қозғалтқыш күш өздік ережесіне сәйкес ленц заңдарының дифференциалдық түрі, әрқашан противодействует себебі, қиқар. Өйткені э. д. с. өздік әрқашан противодействует өзгерістерге айнымалы ток, шақырылушы э. д. с. генератор болса, онда ол өтуге кедергі, айнымалы ток. Есеп айырысу кезінде бұл ескеріледі бойынша индуктивному кедергісіне, ол белгіленеді ХL өлшенеді

“омах. Осылайша, индуктивті кедергісі катушкалар ХL көлеміне байланысты. э. д. с. өздік, демек, ол, э. д. с. өздік байланысты өзгеру жылдамдығы ток орамада (жиілік) және индуктивтілік катушкалар L:

мұндағы XL — индуктивті кедергі, ом,

ώ — бұрыштық жиілік, айнымалы ток, рад/сек,

L — индуктивтілік катушкалар, гн.

Өйткені бұрыштық жиілігі айнымалы ток , онда индуктивті кедергі

мұндағы, f–ауыспалы тоқ жиілігі, гц.

Мысал. Катушка ие, индуктивностью L=0,5 гн, қосылуы айнымалы ток көзіне, оның жиілігі f=50 гц. Анықтау:

1) индуктивті кедергісі катушкалар кезде жиілігі f=50 гц;

2) индуктивті кедергі осы катушкалар ауыспалы тоқ, оның жиілігі f=800 гц.

Шешімі. Индуктивті кедергісі ауыспалы тоқ кезінде f=50 гц

Кезінде ток жиілігі f=800 гц

Бұл мысал көрсеткендей, индуктивті кедергісі катушкалар артады артуына байланысты жиілікті айнымалы ток өтетін, онда. Қарай азайту жиілікті ток индуктивті кедергісі убывает. Тұрақты ток кезде орамада ток өзгермейді және магнит ағыны емес, оны қиып өтеді орамдар, э. д. с. өздік емес, индуктивті кедергі катушкалары ХL нөлге тең. Катушка индуктивтілік тұрақты токқа білдіреді ғана кедергісі

Анықтау үстіндеміз қалай өзгереді э. д. с. өздік жұмыс бойынша индуктивтілік катушкасында өтетін айнымалы ток.

Бұл өзгермейтін индуктивтілік катушкалар э. д. с. өздік байланысты өзгеру жылдамдығы ток күшін және ол әрқашан бағытталған қадам себебі, ажыратылатын.

Графикте (сур. 54, в) айнымалы ток көрсетілді түрінде синусоиды (тұтас сызық). Бірінші ширек кезеңінде ток күші артады от нөлдік дейін ең көп маңызы бар. Электр қозғалтқыш күш өздік ео ережесіне сәйкес ленц заңдарының дифференциалдық түрі, кедергі ұлғайту ток тізбектері. Сондықтан графикте (ирек жолымен) көрсетіледі, бұл ео бұл теріс мәні бар. Екінші тоқсан кезеңнің ток күші орамада убывает нөлге дейін. Бұл уақытта э. д. с. өздік өз бағытын өзгертеді және артады кедергі ток күшінің кемуі. Үшінші тоқсан кезеңінің ішінде өз бағытын өзгертеді және бірте-бірте ұлғайып максималды мәнін; э. д. с. өздік бар оң мәні және бұдан әрі, кезде ток күші убывает, э. д. с. өздік тағы да өз бағытын өзгертеді және жаңадан кедергі күшін азайту ток тізбектері.

Бірі айтқандарына деп ток тізбегінде және э. д. с. өздік емес фаза бойынша сәйкес келеді. Ток алда э. д. с. өздік фаза бойынша ширек кезеңнің немесе бұрышы j = 90°. Ескеру қажет, бұл тізбектегі индуктивностью емес, бар, әр уақыт сәтінде электрқозғаушы күші өздік бағытталған қадам кернеу генератордың U. Осыған байланысты, кернеудің және э. д. с. өздік ео, сондай-ақ шегерілген фаза бойынша бір біріне қатысты бірін-180°.

Осылайша, айнымалы ток тізбегінде қамтитын тек индуктивтілік ток артта кернеу, өңделетін генераторы, бұрышы j==90о (тоқсандық кезең) және алда э. д. с. өздік 90°. Сондай-ақ айтуға болады, ол индуктивті тізбектің кернеуі алда фаза бойынша ток 90°.

Сөздің векторлық диаграмманы үшін ток және кернеу цеь айнымалы ток индуктивным кедергісі. Бұл үшін отложим векторы ток I көлденеңінен таңдаған бізбен деңгейдегі (сур. 54,6.)

Үшін векторлық диаграммада көрсету, кернеу алда фаза бойынша ток бұрышы j= 90°, откладываем векторы кернеу жоғары бұрышпен 90°. Бөлігі үшін Ом заңы тізбектегі индуктивностью білдіруге болады:

Айта кету керек, бұл бар елеулі арасындағы айырмашылық индуктивным және белсенді кедергімен ауыспалы тоқ.

Ол генераторға айнымалы ток қосылған белсенді жүктеме, онда энергия қайтарымсыз тұтынылады белсенді кедергісі.

Егер сол айнымалы ток көзіне қосылды индуктивті кедергісі r= 0 болса, онда оның энергиясы, әзірге ток күші артады, кейін қайта қозғау магнит өрісі. Өзгерту осы өріс тудырады, пайда болуы б. э. д. с. өздік. Азайту кезінде ток күшін энергиясы, запасенная магнит өріс салдарынан пайда болатын, сонымен бірге э. д. с. өздік қайтып генераторға.

Бірінші ширек кезеңінде ток күші тізбектегі индуктивностью артады және энергия ток көзінен жинақталады магнит өрісі. Бұл уақытта э. д. с. өздік қарсы бағытталған кернеу.

Кезде ток күші жетеді максималды мәнін бастайды екінші тоқсанның кезең шығуы болса, онда э. д. с. өздік өзгертіп, өз бағыт, қолдау көрсетуге тырысады ток тізбектері. Әсерінен э. д. с. өздік магниттік өрістің энергиясы қайтарылады көзіне энергия — генераторға. Генератор уақыт режимінде жұмыс істейді қозғалтқыш преобразуя электр энергиясын механикалық энергияға.

Үшінші тоқсан кезеңнің ток тізбегіндегі әсерінен э. д. с. генератордың ұлғаяды, және бұл жағдайда ток ағады, қарама-қарсы бағытта. Бұл уақытта энергиясы генератордың қайта жинақталады магнит өрісіндегі индуктивтік.

Төртінші тоқсан кезеңнің ток тізбегіндегі убывает, ал жинақталған магнит өрісіндегі энергия әсер еткенде э. д. с. өздік қайта қайтарылады генераторға.

Осылайша, бірінші және үшінші тоқсанның әрбір кезеңнің генератор айнымалы ток жұмсайды күш-қуатын, тізбектегі индуктивностью жасау магнит өрісі, ал екінші және төртінші тоқсан бойынша әрбір кезеңнің энергиясы, запасенная магнит өрісінде катушкалар нәтижесінде пайда болатын э. д. с. өздік, қайтып генераторға.

Бұл индуктивная жүктеме қарағанда белсенді, орташа тұтынатын энергия, оны тұжырымдайды генератор, ал тізбектегі индуктивностью жүреді “айдау” энергия генератордың индуктивную жүктемеге және кері қарай, т. е. пайда тербелістер энергиясы.

Бірі айтқандарына шығатыны, индуктивті кедергі болып табылады Реактивным. Шынжырдың құрамында реактивті кедергісі, орын тербелістер энергиясын генератор жүктеме және кері.