Përfshirja e një vatmetri në qarkun e matur. Përfshirja e një vatmetri në qarkun AC, me një rrymë ngarkese më të madhe se ajo e lejuar

Ai përfaqëson mjetet dhe objektet që, në tërësi, formojnë një shteg për kalimin e rrymës elektrike. Proceset elektromagnetike që ndodhin në to mund të përcaktohen duke përdorur koncepte të tilla si tensioni, rezistenca dhe forca elektromotore.

Qarqet DC

Përbërja përfshin pajisje individuale që kryejnë funksionet e tyre specifike. Ata quhen elementë qarku. Elementet kryesore konsiderohen të jenë burimet e energjisë elektrike dhe pajisjet që marrin këtë energji. Në të gjitha burimet, materialet jo-elektrike shndërrohen në energji elektrike. Burimet më të zakonshme janë bateritë, qelizat galvanike, gjeneratorët elektromagnetikë dhe të tjerët.

Me ndihmën e marrësve, energjia elektrike mund të shndërrohet në lloje të tjera të energjisë. Llojet kryesore të marrësve të tillë përfshijnë elementë dhe pajisje ngrohëse, motorë elektrikë, banja galvanike, pajisje ndriçimi dhe të tjera.

Përveç kësaj, qarku elektrik përmban elemente ndihmëse. Për shembull, me ndihmën e reostateve, vlera rregullohet, voltazhi rregullohet duke përdorur potenciometra dhe ndarës. Qarku mbrohet nga mbingarkesat me siguresa, kalimi sigurohet nga çelsat. Kontrolli mbi mënyrën e funksionimit kryhet nga pajisjet matëse të kontrollit.

Qarqet AC

Ndryshore quhet rryma elektrike që mund të ndryshojë drejtimin e lëvizjes së saj në mënyrë periodike, për periudha të caktuara kohore.

Meqenëse ndryshon me kalimin e kohës, është e pamundur të zbatohen llogaritjet e përshtatshme për qarqet DC. Në prani të një frekuence të lartë, ngarkesat luhaten. Ata lëvizin në zinxhirë nga një vend në tjetrin dhe në drejtim të kundërt. Me një ndryshore, në krahasim me një konstante, përçuesit e lidhur në seri mund të kenë vlera të pabarabarta. Ky efekt përmirësohet nga prania e kondensatorëve në qark. Këtu vërehet efekti i vetë-induksionit, i cili ndodh kur përdorni mbështjellje me një induktivitet të madh, madje edhe në një frekuencë të ulët.

Konsideroni vetitë e një qarku të lidhur me një gjenerator me rrymë sinusoidale alternative. Roli i një kondensatori kur e lidh atë në një qark DC dhe AC është krejtësisht i ndryshëm. Në konstante, kondensatori ngarkohet derisa të jetë i barabartë me EMF të burimit aktual. Në këtë rast, karikimi ndalon dhe bie në zero. Nëse i njëjti qark është i lidhur me një alternator, atëherë elektronet do të lëvizin nga një pjesë e kondensatorit në tjetrën. Këto elektrone janë rrymë alternative me forcë të barabartë në të dy anët e kondensatorit.

Nëse është e nevojshme, me ndihmën e një ndreqësi, bëhet një shndërrim i rrymës alternative në rrymë të vazhdueshme.

Bazat> Sfidat dhe Përgjigjet

Qarqet AC njëfazore (faqe 2)

12. Një kondensator me një kapacitet prej C = 8,36 μF është i lidhur me një tension sinusoidal U = 380 V me një frekuencë f = 50 Hz.
Përcaktoni rrymën në qarkun e kondensatorit.

Zgjidhja:
Kapaciteti

Rryma në qarkun e kondensatorit me një tension sinusoidal prej 380 V

Për të marrë rryma më të larta, kërkohen vlera më të larta të kapacitetit në një frekuencë të caktuar.

13. Kur kondensatori është i ndezur për një tension sinusoidal U = 220 V me një frekuencë f = 50 Hz rrymë është vendosur në qark I = 0,5 A.
Sa është kapaciteti i kondensatorit?

Zgjidhja:

Nga formula e kapacitetit, kapaciteti është

Metoda për përcaktimin e kapacitetit të një kondensatori, e konsideruar në këtë problem, është më pak e sakta, por është e thjeshtë dhe nuk kërkon shpenzime të mëdha për aplikim në praktikë.

14. Kur ndizni hapjen në fund të kabllit në një tension prej U = 6600 V me një frekuencë f = 50 Hz në qark, rryma I = 2 A.
Duke neglizhuar rezistencën elektrike të kabllit, përcaktoni kapacitetin e përafërt të kabllit për 1 km të gjatësisë së tij, nëse gjatësia e kabllit është 10 km.

Zgjidhja:
Bërthamat e kabllove të izoluara nga njëra-tjetra përbëjnë një kondensator. Nëse neglizhojmë rezistencën e bërthamave të kabllove, atëherë rryma pa ngarkesë e kabllit, domethënë rryma në kabllon e hapur në fund, mund të konsiderohet thjesht kapacitore. Në këtë rast, marrëdhënia

ku - përçueshmëri kapacitore.
Nga këtu

Në frekuencën f = 50 Hz frekuencë qoshe, prandaj,

Kapaciteti kabllor për 1 km të gjatësisë së tij

Metoda e përshkruar për përcaktimin e kapacitetit të një kablloje për 1 km të gjatësisë së tij është shumë e përafërt (neglizhon rezistencën aktive të bërthamave të kabllove dhe përçueshmërinë aktive të rrjedhjes nga bërthama në bërthamë për shkak të izolimit të papërsosur; një shpërndarje uniforme e kapacitetit përgjatë gjatësisë së kabllit lejohet).

15. Sa është kapaciteti i një banke kondensatori që kërkohet për të marrë një fuqi reaktive (kapacitive) prej 152 VAR në një tension prej U = 127 V dhe një frekuencë f = 50 Hz.

Zgjidhja:
Në frekuencën f = Frekuenca e këndit 50 Hz... Meqenëse rryma e baterisë konsiderohet e pastër
reaktive (tensioni kryesor i fazës me 1/ 4 periudha), atëherë fuqia reaktive është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës:

Prandaj, rryma kondensative është e barabartë me produktin e tensionit dhe përcjellshmërisë kapacitore

Kapaciteti i bankës së kondensatorit

Fuqia reaktive (kapacitive) mund të përfaqësohet si duke shprehur rrymën në terma të tensionit dhe përcjellshmërisë kapacitore; rrjedh se në një tension dhe frekuencë të caktuar, fuqia reaktive (kapacitative) është në përpjesëtim me kapacitetin. Nëse izolimi i pllakave të bankës së kondensatorit lejon një rritje të tensionit (për shembull, nëherë), atëherë fuqia reaktive (kapacitive) do të rritet në proporcion me katrorin e tensionit (d.m.th., 3 herë). Kështu, në rastin në shqyrtim, diferenca e tensionit nga tensioni nominal ka një rëndësi të madhe.

16. Në spiralen (shih problemin 10), i lidhur me një tension të alternuar U = 12 V me një frekuencë f = 50 Hz, një rrymë prej 1.2 A.
Përcaktoni induktivitetin e spirales.

Zgjidhja:
Raporti i tensionit të alternuar të aplikuar në spirale me rrymën e vendosur në të quhetrezistencë e plotë z mbështjellje;

Në problemin 10, u përcaktua se rezistenca aktive e spirales r = 2.8 ohmë. Rezistenca e spirales në një rrymë të mbivlerësuar është më e madhe se rezistenca r në një rrymë konstante për shkak të pranisë së e. etj me. vetë-induksion, duke parandaluar ndryshimin e rrymës alternative. Kjo është e barabartë me shfaqjen në spiralen e një rezistence të quajtur induktive:

ku L - induktiviteti, H
f - frekuenca, Hz.
Marrëdhënia ndërmjet impedancës z , rezistenca induktivedhe rezistencë aktive r njëjtë si midis hipotenuzës dhe këmbëve në një trekëndësh kënddrejtë:


prej nga vjen reaksioni induktiv

Induktiviteti i spirales

Në bobinën e konsideruar, rryma mbetet prapa tensionit në fazë dhe tangjentes së këndit të fazës .

17. Në qark (Fig. 23) voltmetri tregon 123 V, ampermetri është 3 A dhe vatmetri është 81 W, frekuenca e rrjetit është 50 Hz.
Përcaktoni parametrat e spirales.

Zgjidhja:
Raporti i tensionit ndaj rrymës është i barabartë me rezistencën e plotë të spirales:

Wattmetri mat fuqinë aktive të qarkut, që në këtë detyrë është humbja e fuqisë në rezistencën r , pra rezistenca e spirales

Impedanca z , rezistencë aktive r dhe reaktancën induktivembështjelljet janë të lidhura me njëra-tjetrën në të njëjtin raport si hipotenuza dhe këmbët në një trekëndësh kënddrejtë.

Prandaj,

Në frekuencën f = 50 Hz frekuencë qoshe

Rezistenca induktive e barabartë me produktin e frekuencës këndore w dhe induktiviteti L; prandaj,

Faktori i fuqisë së spirales. .
18. Një spirale pa bërthamë hekuri ndizet në një tension konstant prej 2,1 V, rryma e së cilës është 0,3 A. Kur e njëjta spirale ndizet në një tension sinusoidal me një frekuencë prej 50 Hz me një vlerë efektive 50 V, rryma ka një vlerë efektive prej 2 A.
Përcaktoni parametrat e spirales, fuqinë aktive dhe të dukshme.

Zgjidhja:
Raporti i tensionit të drejtpërdrejtë me rrymën direkte në spirale është praktikisht i barabartë (nëse neglizhojmë rritjen e rezistencës për shkak të zhvendosjes së rrymës alternative në sipërfaqen e telit) rezistenca aktive:

Ky është një nga parametrat e spirales. Raporti i të njëjtave sasi me rrymë alternative në spirale është i barabartë me rezistencën:

Rezistenca induktive:

Induktiviteti i spirales është parametri i dytë i tij:

Faktori i fuqisë së spirales:

Nga tabelat e vlerave trigonometrike .
Fuqia aktive

Fuqi e plote

Faktori i fuqisë

Problemet 17 dhe 18 diskutojnë dy mënyra të ndryshme për të përcaktuar parametrat e spirales.

19. Një bateri kondensatorësh me një kapacitet C = 50 μF është e lidhur në seri me një rezistencë reostat r = 29.1 ohm.
Përcaktoni tensionet në bankën e kondensatorit dhe reostatin, si dhe rrymën në qark dhe fuqinë, nëse tensioni i aplikuar U = 210 V dhe frekuenca e rrjetit f = 50 Hz.

Zgjidhja:
Një kapacitet prej 50 Hz dhe një kapacitet prej 50 μF korrespondon me një kapacitet 50 herë më të vogël se një kapacitet prej 1 μF. Prandaj,

Këtu 3185 Ohm është rezistenca e një kondensatori 1 μF.
Sipas kushtit, rezistenca e reostatit r = 29,1 ohmë. Rezistenca totale e qarkut lidhet me rezistencat aktive dhe kapacitore me të njëjtin raport si hipotenuza dhe këmbëza e një trekëndëshi kënddrejtë:

Tensioni i reostatit

Tensioni i bankës së kondensatorit

Për shkak të lidhjes serike, në elementin e qarkut u shfaq një tension më i lartë me një rezistencë më të lartë.
Faktori i fuqisë

Nga tabelat e vlerave trigonometrike, këndi i fazës .
Fuqia e qarkut aktiv

Fuqia totale e qarkut është e barabartë me produktin e vlerave rms të tensionit dhe rrymës:

Fuqia e dukshme është shumë më e lartë se fuqia aktive, pasi faktori i fuqisë është i vogël, d.m.th., impedanca e qarkut është shumë herë më e madhe se rezistenca aktive.

20. Një llambë elektrike me një fuqi prej P = 60 W në një tensionduhet të lidhet me një rrjet me një tension alternativ U = 220 V dhe një frekuencë prej 50 Hz. Për të kompensuar një pjesë të këtij tensioni, një kondensator është i lidhur në seri me llambën.
Çfarë kapaciteti ju nevojitet për të marrë një kondensator?

Zgjidhja:
Tensioni në të gjithë llambën do të jetë përbërësi aktiv i tensionit të aplikuar të rrjetit, dhe tensioni në kondensator do të jetë përbërësi i tij reaktiv (kapacitiv). Këto strese lidhen nga marrëdhënia

Tensioni i kondensatorit

Rryma në kondensator është e njëjtë si në llambë, d.m.th.

Bazuar në ligjin e Ohm-it, rezistencës kapacitore

Meqenëse në një frekuencë f = 50 Hz, kapaciteti C = 1 μF korrespondon me një rezistencë kondensative , atëherë kapaciteti i kondensatorit në fjalë është afërsisht 8.7 μF.
Tensioni i tepërt mund të kompensohet duke ndezur në mënyrë sekuenciale reostatin me llambën. Meqenëse një reostat, si një llambë elektrike, është një rezistencë thjesht aktive, tensionet në këta elementë të qarkut përkojnë në fazë me rrymën totale, dhe për rrjedhojë me njëra-tjetrën. Në këtë rast, do të ketë vërtet një raport

ku - Tensioni në të gjithë reostatin, i barabartë me

Në një rrymë llambë prej 0,5 A, rezistenca e reostatit duhet të jetë

Në reostat, energjia do të konsumohet, duke u shndërruar në nxehtësi dhe humbja e fuqisë në reostat

Nëse kondensatori është i ndezur, voltazhi "anulohet" pa humbje të energjisë.

21. Në rastin e saldimit me hark elektrik të fletëve të holla me rrymë alternative, në të zhvillohet një fuqi në rrymën I = 20 A ... Tensioni i burimit U = 120 V, frekuenca e rrjetit f = 50 Hz (Fig. 24). Për të patur tensionin e kërkuar në hark, me të u lidh në seri një spirale induktive, rezistenca e së cilës r = 1 om.
Përcaktoni induktivitetin e spirales; rezistenca e reostatit, i cili mund të ndizet në vend të spirales; efikasiteti qarqet në prani të një spirale dhe një reostat në të.

Zgjidhja:
Rezistenca e qarkut

Fuqia e dukshme në hyrje të qarkut

Humbja e fuqisë në mbështjelljen e spirales

Fuqia aktive e qarkut

Faktori i fuqisë së qarkut

Nga tabelat e vlerave trigonometrike .
Rezistenca e qarkut aktiv

rezistenca e harkut

Reaktanca induktive e një qarku përfaqësohet nga reaktansa induktive e spirales:

E njëjta vlerë mund të përcaktohet nga trekëndëshi i rezistencës (Fig. 25, shkalla )

Induktiviteti i dëshiruar i spirales

Nëse, në vend të spirales, do të ishte ndezur një reostat, atëherë rezistenca e qarkut do të kishte të njëjtën vlerë prej 6 ohms, por do të ishte thjesht aktive:

Humbja e fuqisë së spirales

Humbja e fuqisë në reostat

Prandaj, është e qartë se efikasiteti i qarkut është më i lartë kur voltazhi i tepërt "anulohet" nga spiralja induktive. Në të vërtetë, efikasiteti në prani të një spirale

efikasiteti në prani të një reostati

Nuk duhet harruar se "shuarja" e tensionit të tepërt nga spiralja (ose kondensatori) degradon faktorin e fuqisë (në këtë shembull me një spirale dhenë prani të një reostati).

22. Në seri me spirale, parametrat e së cilësdhe L = 15,92 mH, reostati ndizet me një rezistencë,... Qarku është i lidhur me një tension prej U = 130 V në një frekuencë prej f = 50 Hz.
Përcaktoni rrymën në qark; spiralja dhe tensioni i reostatit; faktori i fuqisë së qarkut dhe spirales.

Zgjidhja:
Rezistenca induktive e spirales

Impedanca e spirales

Rezistenca aktive e një qarku të përbërë nga një spirale e lidhur në seri dhe një reostat,

Rezistenca e qarkut

Bazuar në ligjin e Ohm-it, rryma në qark

Tensioni i spirales

Tensioni i reostatit

Shuma aritmetike shumë më i lartë se tensioni i aplikuar U = 130 V. Faktori i fuqisë së qarkut

Faktori i fuqisë së spirales

Rrjedhimisht, reostati rrit faktorin e fuqisë dhe rezistencën e qarkut, por ul rrymën, rrit konsumin e energjisë së qarkut.
Në të vërtetë, fuqia aktive e spirales

fuqia aktive e reostatit

Meqenëse qarku është i padegëzuar dhe rryma është një, këshillohet që të filloni të ndërtoni një diagram vektorial me të (Fig. 26).
Tensioni në të gjithë reostatin, i cili është një rezistencë thjesht aktive, është në fazë me rrymën; në diagram, vektori i këtij tensioni përkon në drejtim me vektorin e rrymës. Nga fundi i vektorit drejt avancimit të vektorit aktual Unë, në një kënd në drejtim të kundërt me rrotullimin e akrepit të orës, ne shtyjmë vektorin e tensionit në spirale... Vektorët e ndërtuar kështu për qëllim të mbledhjes sipas rregullit të shumëkëndëshit.

Zgjidhja:
Rezistenca induktive e spirales së parë

pra numerikisht është e barabartë me rezistencën aktive , e cila shkakton një vonesë fazore të rrymës me 1/ 8 periudha (në 45 °).
Në të vërtetë, tangjentja e këndit të fazës

Rezistenca induktive e spirales së dytë

Që nga rezistenca e tij aktive atëherë tangjentja e këndit fazor

Le të ndërtojmë një trekëndësh rezistence në një shkallë për qarkun në shqyrtim. Për ta bërë këtë, ne do të vendosim shkallën e rezistencave ... Më pas, në diagram, rezistenca prej 1.57 ohms do të tregohet si segment 15.7 mm, rezistenca prej 2.7 ohms si segment prej 27 mm, etj. Në fig. 27 një linjë që përshkruan rezistencën aktive, vizatohet në drejtimin horizontal dhe segmenti që përfaqëson reaktancën induktive, - në drejtim vertikal në kënde të drejta ndaj.

Impedancaspiralja e parë është hipotenuza e trekëndëshit kënddrejtë. Nga maja e këtij trekëndëshi në drejtimin horizontal është një segment që përshkruan rezistencën, dhe në kënde të drejta me të lart - një segment që përfaqëson rezistencën... Hipotenuzë të jetë trekëndëshi kënddrejtë do të thotë impedancëspirale e dytë.
Nga fig. 27 tregon se segmenti ae që përshkruan impedancën z zinxhir i padegëzuar me dy mbështjellje, jo i barabartë me shumën e segmenteve ac dhe se, d.m.th. ... Për të përcaktuar rezistencën z të qarkut në shqyrtim, aktivi (, segmenti af) dhe induktiv ( , segmenti ef ) rezistenca e bobinave.
Hipotenuza ae , që do të thotë impedanca z e qarkut, përcaktohet nga teorema e Pitagorës:

Rryma në qark përcaktohet nga ligji i Ohm-it:

Tensioni në spiralen e parë

Tensioni në spiralen e dytë

Ne ndërtojmë një diagram vektorial (Fig. 28), duke marrë shkallët:
a) për rrymën ; atëherë vektori aktual do të përfaqësohet nga një segment 25 mm i gjatë;
b) për tensionin; në këtë rast, vektori i tensionit

20 Matja e fuqisë në qarqet njëfazore dhe trefazore

Vlera e fuqisë aktive në një qark AC njëfazor përcaktohet nga formula P = UI cos phi, ku U është voltazhi i marrësit, V, I është rryma e marrësit, A, phi është zhvendosja fazore midis tensionit dhe rrymës.

Nga formula mund të shihet se fuqia në qarkun e rrymës alternative mund të përcaktohet në mënyrë indirekte nëse ndizni tre pajisje: një ampermetër, një voltmetër dhe një matës fazor. Sidoqoftë, në këtë rast, nuk mund të mbështetet në një saktësi më të madhe matjeje, pasi gabimi në matjen e fuqisë do të varet jo vetëm nga shuma e gabimeve të të tre pajisjeve, por edhe nga gabimi i metodës së matjes të shkaktuar nga mënyra ampermetri dhe voltmetri janë të ndezur. Prandaj, kjo metodë mund të përdoret vetëm kur nuk kërkohet saktësi e lartë e matjes.

Nëse fuqia aktive duhet të matet me saktësi, atëherë është mirë të përdorni vatmetra të një sistemi elektrodinamik ose vatmetra elektronikë. Për matje të përafërta, mund të përdoren vatmetra ferrodinamikë.

Nëse voltazhi në qark është më i vogël se kufiri i matjes së tensionit të vatmetrit, rryma e ngarkesës është më e vogël se rryma e lejuar e pajisjes matëse, atëherë qarku për lidhjen e vatmetrit me qarkun e rrymës alternative është i ngjashëm diagrami i përfshirjes së një wattmeter në një qark DC... Kjo do të thotë, spiralja aktuale është e lidhur në seri me ngarkesën, dhe dredha-dredha e tensionit është e lidhur paralelisht me ngarkesën.

Kur lidhni vatmetrat elektrodinamikë, duhet të kihet parasysh se ato janë polare jo vetëm në qarkun DC, por edhe në qarkun AC. Për të siguruar devijimin e saktë (drejt shkallës) të shigjetës së instrumentit nga zero, fillimi i mbështjelljes në panelin e instrumenteve tregohet me një pikë ose një yll. Kapëset e shënuara në këtë mënyrë quhen kapëse gjeneratori, pasi ato janë të lidhura me një burim energjie.

Bobina fikse e vatmetrit mund të lidhet në seri me ngarkesën vetëm në rrymat e ngarkesës 10 - 20 A. Nëse rryma e ngarkesës është më e madhe, atëherë spiralja aktuale e vatmetrit ndizet përmes një transformatori të rrymës matës.

Për të matur fuqinë në një qark AC me një faktor të ulët fuqie, duhet të përdoren vatmetra specialë me kosinus të ulët. Shkalla e tyre tregon se për cilat vlera cos ph synohen.

Kur cos fi

Përfshirja e një vatmetri në qarkun AC, me një rrymë ngarkese më të madhe se ajo e lejuar

Nëse rryma e ngarkesës është më e madhe se rryma e lejuar e vatmetrit, atëherë spiralja aktuale e vatmetrit ndizet përmes një transformatori të rrymës matës (Fig. 1, a).

Oriz. 1. Skemat për lidhjen e një vatmetri në një qark të rrymës alternative me rrymë të lartë (a) dhe në një rrjet të tensionit të lartë (b).

Kur zgjidhni një transformator aktual, është e nevojshme të siguroheni që rryma primare e vlerësuar e transformatorit I 1 të jetë e barabartë ose më e madhe se rryma e matur në rrjet.

Për shembull, nëse vlera e rrymës në ngarkesë arrin 20 A, atëherë mund të merrni një transformator aktual të krijuar për një rrymë nominale primare prej 20 A me një raport të transformimit të rrymës së vlerësuar Kn1 = I 1 dhe / I 2 dhe = 20/ 5 = 4.

Nëse, në këtë rast, voltazhi në qarkun matës është më i vogël se vatmetri i lejuar, atëherë spiralja e tensionit lidhet drejtpërdrejt me tensionin e ngarkesës. Fillimi i spirales së tensionit duke përdorur një kërcyes / është i lidhur me fillimin e spirales aktuale. Është gjithashtu e nevojshme të instaloni kërcyesin 2 (fillimi i spirales është i lidhur me rrjetin). Fundi i spirales së tensionit është i lidhur me një terminal tjetër të rrjetit.

Për të përcaktuar fuqinë aktuale në qarkun e matur, leximi i vatmetrit duhet të shumëzohet me raportin nominal të transformimit të transformatorit aktual: P = Pw x Kn 1 = Pw x 4

Nëse rryma në rrjet mund të kalojë 20 A, atëherë duhet të zgjidhet një transformator rrymë me një rrymë nominale primare prej 50 A, ndërsa Kn 1 = 50/5 = 10.

Në këtë rast, për të përcaktuar vlerën e fuqisë, leximet e vatmetrit duhet të shumëzohen me 10.

Matja e fuqisë në qarqet trefazore mund të kryhet duke përdorur një (Fig. 3.8),

dy (Fig. 3.9) ose tre instrumente matëse.

Fuqia aktive e një ngarkese të balancuar në qarqet trefazore mund të matet me një vatmetër (Fig. 3.8). Pastaj dhe i gjithë kardinaliteti është i barabartë me:

Nëse ngarkesa është e pabalancuar, atëherë është e nevojshme të përfshihet një vatmetër në secilën fazë dhe shuma e leximeve të tyre do të japë fuqinë totale të të gjithë qarkut. Në rastin e një qarku trefazor pa zero

telat, mjafton të përdorni dy vatmetra (Fig. 3.9), atëherë shuma e leximeve të tyre do të japë fuqinë totale të ngarkesave:

Le të vërtetojmë se shuma e dy leximeve të vatmetrave është fuqia e konsumuar nga një trefazor

Për të ndezur vatmetrin, kapëset e gjeneratorit të tij (kampat e shënuara * I dhe * V) lidhen me një qark të shkurtër nga një përcjellës. Për një lexim të saktë të vatmetrit, të dy kapëset e gjeneratorit duhet të lidhen me të njëjtin tel nga ana e gjeneratorit të burimit të energjisë, jo nga ngarkesa. Pastaj një spirale fikse lidhet në seri me një tel tjetër në qark; në të njëjtën kohë, në varësi të kufirit aktual, ky tel është i lidhur me terminalin 1A - me një rrymë të matur që nuk kalon 1A, ose 5A me një rrymë që nuk kalon 5A.

Pastaj ndizet paralelisht me qarkun e kornizës; për këtë, një nga rezistencat shtesë lidhet më parë me terminalin (në varësi të kufirit të tensionit: 30V - deri në 30V, 150V - deri në 150V dhe 300V - 300V).

Një peshore pune është instaluar në brazdë të përparme të kapakut të pajisjes në mënyrë që ana e përparme e pajisjes të përballet me peshoren me një kufi matës të barabartë me produktin e kufirit aktual nga kufiri i tensionit.

Eksperimentet me një vatmetër

Më poshtë përshkruhen vetëm eksperimente individuale që karakterizojnë aftësitë e vatmetrit demo.

Përvoja 1. Matja e fuqisë në një qark të rrymës alternative njëfazore me ngarkesë aktive.

Për të kryer këtë eksperiment, një qark elektrik është montuar sipas diagramit të paraqitur në figurën 3.

Gjatë kryerjes së eksperimentit, këshillohet që të jeni në gjendje të ndryshoni pa probleme tensionin, prandaj telat A, B duhet të lidhen me terminalet e tensionit të rregulluar të centralit të shkollës ose të përdorni një rregullator të tensionit të shkollës (ose transformator tjetër) që lejon qetësi ose rregullimi i tensionit në hap.

Oriz. 6 Diagrami i qarkut elektrik në eksperimentin 1.

Një reostat rrëshqitës me një rezistencë deri në 20 Ohm (me një rrymë të lejuar prej 5A) duhet të përfshihet si ngarkesë.

Wattmetri është i lidhur me qarkun përmes një rezistence shtesë 150V dhe përmes terminalit 5A (shih diagramin).

Pasi të keni ndalur rrëshqitësin e reostatit në mënyrë që të gjitha rezistencat e reostatit të përfshihen në qark, voltazhi vendoset në ngarkesën 50 V dhe vëzhgohen leximet e vatmetrit, voltmetrit dhe ampermetrit. Më pas rritet tensioni në ngarkesë, duke u vendosur në seri 60, 80, 100 V, çdo herë duke vëzhguar leximet e të gjitha pajisjeve.

Rezultatet e këtij eksperimenti konfirmojnë se fuqia është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës.

Përvoja 2. Matja e fuqisë në një qark të rrymës trefazore me një ngarkesë aktive simetrike.

Me ndihmën e një vatmetri demonstrues, mund të bëhet një eksperiment për të matur fuqinë aktive të një rryme trefazore me një ngarkesë uniforme të të gjitha fazave (d.m.th. kur të njëjtat ngarkesa përfshihen në secilën fazë).

Për të kryer këtë eksperiment, është montuar një qark elektrik, siç tregohet në figurën 7.

Në çdo fazë, një llambë elektrike me të njëjtën rezistencë përfshihet si ngarkesë.

Instrumentet matëse përdoren njësoj si në eksperimentin e mëparshëm.

Kufijtë e vatmetrit (rryma dhe tensioni) vendosen në varësi të tensionit dhe fuqisë së llambave elektrike.

është. 7 Diagrami i qarkut elektrik në eksperimentin 2.

Sipas leximeve të pajisjeve, vërtetohet se fuqia e një faze është e barabartë me produktin e tensionit fazor nga rryma në fazë.

Duke pasur parasysh simetrinë e plotë të qarkut të rrymës trefazore të paraqitur në figurën 4, fuqia e të gjithë qarkut llogaritet duke shumëzuar leximet e vatmetrit me 3.

8.4.1 Cilësimet e multimetrit

Ky seksion përshkruan detajet për konfigurimin e multimetrit.

Opsionet e matjes

Për të zgjedhur llojin e matjes:

1. Klikoni në një nga butonat e mëposhtëm:

Ampermetër- mat rrymën që rrjedh nëpër një qark në një degë midis dy nyjeve. Lidhni një multimetër në seri me qarkun për të matur rrymën rrjedhëse, ashtu si një ampermetër real (siç tregohet në diagramin më poshtë).

Për të matur rrymën e një nyje tjetër në një qark, futni një multimetër tjetër në seri në atë qark dhe aktivizoni përsëri qarkun. Kur përdoret një ampermetër, rezistenca e brendshme është shumë e ulët (1 ohm). Për të ndryshuar rezistencën, klikoni mbi Set. Shihni "Cilësimet e brendshme - Kutia e dialogut të cilësimeve të multimetrit".

Voltmetër- matja e tensionit ndërmjet dy nyjeve. Zgjidhni V dhe lidhni terminalet e voltmetrit paralelisht me ngarkesën (siç tregohet në diagramin më poshtë).

Kur përdoret si voltmetër, njehsori ka një rezistencë të lartë hyrëse prej 1 GΩ, e cila mund të ndryshohet duke klikuar në Set. Shihni "Cilësimet e brendshme - Kutia e dialogut të cilësimeve të multimetrit".

Ohmmetër- ky opsion është për të matur rezistencën midis dy nyjeve. Nyjet dhe çdo gjë në mes referohen si një "rrjet i komponentëve". Për të matur rezistencën, zgjidhni këtë opsion dhe lidhni terminalet e multimetrit paralelisht me komponentët e rrjetit (siç tregohet në diagramin më poshtë).

Për një matje të saktë, sigurohuni që:

Asnjë burim në rrjetin e komponentëve

Rrjeti i komponentit ose komponentit është i tokëzuar.

Nuk ka asgjë paralele me një komponent ose një rrjet përbërësish.

Ohmmetri gjeneron një rrymë prej 10 nA, e cila mund të ndryshohet duke klikuar Set. Shihni "Cilësimet e brendshme - Kutia e dialogut të cilësimeve të multimetrit". Nëse ndryshoni lidhjen e ohmmetrit, riaktivizoni qarkun për të lexuar rezultatin.

Decibel- mat rënien e tensionit në decibel ndërmjet dy nyjeve të qarkut. Për matjet e decibelit, zgjidhni këtë opsion dhe lidhni terminalet e multimetrit përgjatë ngarkesës (siç tregohet në diagramin më poshtë).

Standardi për llogaritjet në decibel është 774.597 mV, por kjo mund të ndryshohet duke klikuar në Set... Shihni "Cilësimet e brendshme - Kutia e dialogut të cilësimeve të multimetrit". Humbja në decibel llogaritet si më poshtë:

Mënyra e funksionimit (AC ose DC)

Butoni i valës sinus për matjen e tensioneve RMS ose rrymave të sinjaleve të tensionit AC. Sinjali i çdo komponenti DC do të anulohet, kështu që vetëm sinjali i komponentit AC do të matet.

Butoni i matjes së rrymës dhe tensionit DC për sinjalin DC.

Shënim: Për të matur tensionin RMS të një qarku me komponentë AC dhe DC, lidhni një voltmetër AC si dhe një voltmetër DC në nyjet e duhura dhe matni tensionin AC dhe DC.

Formula e mëposhtme mund të përdoret për të llogaritur tensionin RMS kur të dy komponentët AC dhe DC janë të pranishëm në qark. Kjo nuk është një formulë universale dhe duhet të përdoret vetëm në lidhje me Multisim.

Cilësimet e brendshme - Kutia e dialogut të cilësimeve të multimetrit

Instrumentet ideale nuk i ndryshojnë qarqet që maten. Një voltmetër ideal duhet të ketë rezistencë të pafundme, kështu që asnjë rrymë nuk duhet të rrjedhë përmes tij kur lidhet me një qark. Një ampermetër ideal nuk duhet të sjellë rezistencë në qark. Instrumentet reale nuk e plotësojnë këtë ideal, kështu që leximet e tyre do të jenë shumë afër vlerave teorike, të llogaritura për qarkun, por kurrë nuk do të jenë plotësisht të sakta.

Një multimetër në Multisim përdor numra shumë të vegjël dhe shumë të mëdhenj që i afrohen zeros dhe pafundësisë për të llogaritur vlerat jo ideale në qark. Sidoqoftë, për raste të veçanta, sjellja e njehsorit mund të ndryshohet duke ndryshuar këto vlera për të simuluar efektin në qark (vlerat duhet të jenë më të mëdha se 0).

Për shembull, nëse po matni tensionin në një qark me një rezistencë shumë të lartë, rrisni rezistencën e voltmetrit. Nëse rryma që matet është në një qark me rezistencë shumë të ulët, zvogëloni edhe më shumë rezistencën e ampermetrit.

Shënim: Një rezistencë shumë e vogël e ampermetrit në një qark me rezistencë të lartë mund të shkaktojë një gabim matematikor të rrumbullakosjes.

Për të shfaqur cilësimet e brendshme të paracaktuara:

1. Klikoni Set. Do të shfaqet një kuti dialogu Cilësimet e multimetrit.

2. Ndryshoni opsionet që dëshironi.

3. Klikoni për të ruajtur ndryshimet tuaja. NE RREGULL. Për të anuluar klikoni në Anulo.

8.5 Gjenerator funksioni

Gjeneratori funksional është një burim tensioni për sinjale sinusoidale, trekëndore dhe drejtkëndore. Kjo siguron një mënyrë të përshtatshme dhe realiste për të aplikuar sinjale stimuluese në qark. Forma e valës mund të jetë e ndryshueshme dhe frekuenca, amplituda, cikli i punës dhe zhvendosja e DC mund të kontrollohen. Gama e frekuencës së gjeneratorit të funksionit është mjaft e madhe për të ofruar sinjale të përshtatshme AC dhe audio dhe RF.

Gjeneratori i funksionit ka tre priza për lidhjen me qarkun. Pini i përbashkët ka një nivel referimi për sinjalin.

Gjeneratori i funksionit në panel Instrumentet dhe klikoni për të vendosur ikonën në hapësirën e punës. Ikona përdoret për të lidhur gjeneratorin e funksionit me skemën. Klikoni dy herë në ikonën për të hapur një panel që përdoret për të futur cilësimet dhe për të parë rezultatet e matjes.

Për të referuar sinjalin në tokë, lidhni referencën me tokën përbërëse. Një terminal pozitiv (+) jep një sinjal pozitiv në lidhje me terminalin e përbashkët neutral. Kunja negative (-), sinjal negativ.

Shënim: Nëse nuk jeni të njohur me lidhjen dhe konfigurimin e instrumenteve, shihni "Shtimi i instrumenteve në një skemë" dhe "Përdorimi i instrumenteve".

8.5.1 Cilësimet e gjeneratorit të funksionit

Zgjedhja e formës valore

Ju mund të zgjidhni nga tre lloje të ndryshme të formave valore si dalje.

Klikoni për të zgjedhur një formë vale. Sine-, Trekëndësh- ose Katror-valë butonin.

Për të vendosur kohën e vendosjes / rënies së një valë katrore:

1. Klikoni butonin Katror-valë. Butoni Set Ngritja / Rënia Koha bëhet aktive.

2. Klikoni butonin Cakto Kohën e Ngritjes / Rënies për të shfaqur një kuti dialogu Cakto Kohën e Ngritjes / Rënies.

3. Futni kohën e dëshiruar Koha e Ngritjes / Rënies dhe klikoni mbi Pranoje.

Opsionet e sinjalit

Frekuenca (1Hz - 999 MHz)- numri i cikleve për sekondë të gjeneruara nga sinjali.

Cikli i detyrës (1% - 99%)- raporti i aktivit me pasiv (në-periudhë ndaj periudhës jo) për format valore trekëndore dhe drejtkëndore. Opsioni nuk zbatohet për
sinjal sinusoidal.

Amplituda (1mV - 999 kV)- kontrollon tensionin e sinjalit, të matur nga niveli i tij DC deri në kulmin. Nëse priza është e lidhur me terminalin e përbashkët dhe pozitiv ose negativ të instrumentit, matja nga maja në majë e sinjalit është me amplitudë të dyfishtë. Nëse dalja është nga terminalet pozitive dhe negative, matja nga maja në majë është katërfishi i amplitudës.

Ofset (-999 kV dhe 999 kV)- kontrollon nivelin DC në lidhje me të cilin ndryshon sinjali alternativ. I vendosur në pozicionin 0, sinjali udhëton përgjatë boshtit x të oshiloskopit (duke supozuar se Y POS është vendosur në 0). Një vlerë pozitive e shtyn nivelin DC lart, ndërsa një vlerë negative e shtyn atë poshtë. Offset përdor njësitë e vendosura për Amplituda.

8.6 vatmetër

Një vatmetër mat fuqinë. Përdoret për të matur sasinë e fuqisë aktive të prodhuar nga rënia e tensionit dhe rryma që rrjedh nëpër terminalet në një qark. Rezultati shfaqet në vat. Matësi shfaq gjithashtu faktorin e fuqisë të llogaritur nga kompensimi midis tensionit dhe rrymës dhe produktit të tyre. Faktori i fuqisë është kosinusi i këndit fazor ndërmjet tensionit dhe rrymës.

Wattmetër në panel Instrumentet dhe klikoni për të vendosur ikonën në hapësirën e punës. Ikona përdoret për t'u lidhur Wattmetër me një diagram. Klikoni dy herë në ikonën për të hapur panelin e instrumenteve, i cili përdoret për të futur cilësimet dhe për të parë rezultatet.

8.6.1 Lidhja e vatmetrit

Një shembull i lidhjes së vatmetrit është paraqitur më poshtë. Lidhja e instrumenteve, duke përfshirë një vatmetër, përshkruhet në detaje në "Shtimi i instrumenteve në qark".

Shënim: Nëse nuk jeni të njohur me lidhjen dhe konfigurimin e instrumenteve, shihni "Shtimi i instrumenteve në një skemë" dhe "Përdorimi i instrumenteve" përpara se të përdorni këto instrumente.

8.7 Oshiloskop

Për të përdorur mjetin, klikoni në butonin Oshiloskop në panel Instrumentet dhe klikoni në vendin ku dëshironi të vendosni ikonën në hapësirën e punës. Ikona përdoret për të lidhur oshiloskopin me qarkun. Klikoni dy herë në ikonën për të hapur panelin e instrumenteve, i cili përdoret për të futur cilësimet dhe për të parë rezultatet e matjes.

Një oshiloskop me dy kanale tregon madhësinë dhe frekuencën e një sinjali elektrik. Ai tregon një grafik të një ose dy sinjaleve në të njëjtën kohë, ose ju lejon të krahasoni sinjalet.

Shënim: Nëse keni zgjedhur të ruani rezultatet në një skedar ..lvm ose .tdm, do të shfaqet një dialog Cilësimet e rimostrimit të të dhënave. Shikoni Ruajtja e skedarëve. Përveç kursimit me butonin Ruaj oshiloskop, ju mund të ruani rezultatet
simulimet në dritare Grapher. Shikoni Ruajtja e skedarëve.

Shënim: Nëse nuk jeni të njohur me lidhjen dhe konfigurimin e instrumenteve, shihni "Shtimi i instrumenteve në një skemë" dhe "Përdorimi i instrumenteve".

8.7.1 Cilësimet e oshiloskopit

Baza kohore

Cilësimi i bazës kohore kontrollon shkallën horizontale të shtrirjes ose boshtit X kur krahason vlerat e formës së valës dhe kohës (Y / T).

Për të marrë një ekran të lexueshëm, rregulloni bazën kohore në raport të kundërt me cilësimin e frekuencës së gjeneratorit të funksionit ose burimit AC - sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më e vogël (më e vogël) baza kohore.

Për shembull, nëse dëshironi të shihni një cikël të një sinjali 1 kHz, baza kohore duhet të jetë rreth 1 milisekondë.

X pozicion

Ky cilësim kontrollon pikën fillestare të formës së valës në boshtin X. Kur pozicioni është 0, forma e valës fillon në skajin e majtë të ekranit. Një vlerë pozitive (për shembull, 2.00) e zhvendos pikën e fillimit në të djathtë. Një vlerë negative (për shembull, -3.00) e zhvendos pikën e fillimit majtas.

Akset (Y / T, A / B dhe B / A)

Akset e ekranit të oshiloskopit mund të ndërrohen ndërmjet shfaqjes së raportit të vlerës / kohës (Y / T) dhe shfaqjes së raportit të kanalit (A / B dhe B / A). Cilësimet e fundit shfaqin lidhjen e frekuencave dhe fazave, të njohura si figurat Lissajous, ose ato mund të shfaqin një lak histeresis. Kur krahasoni hyrjen e kanalit A dhe B (A / B), shkalla e boshtit X përcaktohet nga cilësimi V / D për kanalin B (dhe anasjelltas).

Tokëzimi

Nuk është e nevojshme të tokëzoni oshiloskopin nëse qarku me të cilin është lidhur është i tokëzuar.

Cilësimet e kanalit A dhe kanalit B

Shkalla

Ky cilësim përcakton shkallën në boshtin Y. Ai gjithashtu kontrollon shkallën në boshtin X nëse zgjidhet A / B ose B / A.

Për një ekran të lexueshëm, shkallëzoni në tensionin e pritur të kanalit. Për shembull, një sinjal hyrës AC 3 volt mbush ekranin e oshiloskopit vertikalisht kur boshti y është vendosur në 1 V / Div. Nëse cilësimi i zmadhimit rritet, forma e valës do të ulet. Nëse zmadhoni, pjesa e sipërme e formës së valës do të shkojë përtej ekranit.

Pozicioni Y

Këto cilësime kontrollojnë origjinën në boshtin Y. Kur pozicioni Y vendoset në 0.00, origjina kryqëzon boshtin X. Rritja e pozicionit Y në 1.00, për shembull, do të zhvendosë 0 (origjinën) lart ndarjen e parë mbi boshtin X Zvogëlimi i pozicionit Y në -1.00, do ta zhvendosë atë poshtë në ndarjen e parë nën boshtin X.

Ndryshimi i cilësimit të pozicionit Y për kanalet A dhe B mund t'ju ndihmojë të shihni formën e valës për krahasim.

Lidhja e hyrjeve (AC, 0 dhe DC)

Kur zgjidhet lidhja AC, shfaqet vetëm komponenti AC i sinjalit. Lidhja AC është si të shtoni një kondensator në seri me hyrjen e një oshiloskopi. Ashtu si me një oshiloskop të vërtetë kur përdorni një lidhje AC, cikli i parë nuk shfaqet me saktësi. Kur komponenti DC i formës valore llogaritet dhe hiqet në ciklin e parë, forma e valës bëhet e saktë. Kur lidhet DC, shfaqet shuma e komponentëve AC dhe DC të sinjalit. Zgjedhja e 0 shfaq një vijë të drejtë në cilësimin e pozicionit origjinal Y.

Shënim: Mos vendosni një kondensator në seri me një hyrje oshiloskopi. Asnjë rrymë nuk do të rrjedhë nëpër oshiloskop dhe analizat do ta trajtojnë kondensatorin si të lidhur gabimisht. Në vend të kësaj, zgjidhni një lidhje AC.

Kthesë

Këto cilësime përcaktojnë kushtet në të cilat sinjali shfaqet fillimisht në ekranin e oshiloskopit.

Buza e këmbëzës (skaja e sinjalit të jashtëm)

Për të filluar shfaqjen e një sinjali në drejtimin e tij pozitiv ose një sinjal në rritje, klikoni në butonin "Buza në ngjitje".

Për të filluar shfaqjen e një sinjali në drejtim negativ ose në rënie, klikoni në butonin "Buza zbritëse".

Niveli i këmbëzës

Niveli i ndërprerës është pika në boshtin Y të oshiloskopit që duhet të kryqëzohet me nivelin e sinjalit përpara se të shfaqet.

Sinjali i këmbëzës

Sinjali komutues mund të jetë i brendshëm, duke iu referuar sinjalit hyrës të kanalit A ose B, ose i jashtëm, duke iu referuar sinjalit në terminalin e orës së jashtme. Nëse ky sinjal është "i sheshtë", ose nëse sinjali duhet të shfaqet sa më shpejt që të jetë e mundur, zgjidhni Auto.

Përdorni butonin Këndo., për të siguruar këmbëzën e oshiloskopit me një kalim të vetëm përpara se të takohet me pikën e ndërprerësit. Kur gjurma arrin në fund të ekranit të oshiloskopit, gjurma nuk do të ndryshojë derisa të klikoni përsëri butonin. Këndoni.

Përdorni butonin as. që oshiloskopi të përditësojë imazhin sa herë që arrin nivelin e ndërprerësit.

Përdorni butonin Asnje nëse nuk keni nevojë të përdorni çelësin.

	Përpara

Nëse rryma e ngarkesës është më e madhe se rryma e lejuar e vatmetrit, atëherë spiralja aktuale e vatmetrit ndizet përmes një transformatori të rrymës matës (Fig. 1, a).

Oriz. 1. Skemat për lidhjen e një vatmetri në një qark të rrymës alternative me rrymë të lartë (a) dhe në një rrjet të tensionit të lartë (b).

Kur zgjidhni një transformator aktual, është e nevojshme të siguroheni që rryma primare e vlerësuar e transformatorit I 1 dhe është e barabartë ose më e madhe se rryma e matur në rrjet.

Për shembull, nëse vlera e rrymës në ngarkesë arrin 20 A, atëherë mund të merrni një transformator aktual të krijuar për një rrymë nominale primare prej 20 A me një raport të transformimit të rrymës së vlerësuar Kn1 = I 1i / I 2i = 20/5 = 4.

Nëse, në këtë rast, voltazhi në qarkun matës është më i vogël se vatmetri i lejuar, atëherë spiralja e tensionit lidhet drejtpërdrejt me tensionin e ngarkesës. Fillimi i spirales së tensionit duke përdorur një kërcyes / është i lidhur me fillimin e spirales aktuale. Është gjithashtu e nevojshme të instaloni kërcyesin 2 (fillimi i spirales është i lidhur me rrjetin). Fundi i spirales së tensionit është i lidhur me një terminal tjetër të rrjetit.

Për të përcaktuar fuqinë aktuale në qarkun e matur, leximi i vatmetrit duhet të shumëzohet me raportin nominal të transformimit të transformatorit aktual: P = Pw x Kn 1 = Pw x 4

Nëse rryma në rrjet mund të kalojë 20 A, atëherë duhet të zgjidhet një transformator rrymë me një rrymë nominale primare prej 50 A, ndërsa Kn 1 = 50/5 = 10.

Në këtë rast, për të përcaktuar vlerën e fuqisë, leximet e vatmetrit duhet të shumëzohen me 10.

Nga shprehja për fuqinë në rrymën e drejtpërdrejtë P = IU, mund të shihet se mund të matet duke përdorur një ampermetër dhe një voltmetër me një metodë indirekte. Megjithatë, në këtë rast, është e nevojshme të kryhet një lexim i njëkohshëm nga dy instrumente dhe llogaritje, të cilat ndërlikojnë matjet dhe zvogëlojnë saktësinë e tij.

Për matjen e fuqisë në qarqet AC DC dhe njëfazore përdoren pajisje të quajtura vatmetra, për të cilat përdoren mekanizmat matëse elektrodinamike dhe ferrodinamike.

Wattmetrat elektrodinamikë prodhohen në formën e pajisjeve portative të klasave të saktësisë së lartë (0,1 - 0,5) dhe përdoren për matje të sakta të fuqisë AC dhe DC në frekuenca industriale dhe të rritura (deri në 5000 Hz). Wattmetrat ferodinamikë gjenden më shpesh në formën e instrumenteve panel të një klase saktësie relativisht të ulët (1,5 - 2,5).

Wattmetra të tillë përdoren kryesisht në rrymë alternative të frekuencës industriale. Në rrymë të drejtpërdrejtë, ata kanë një gabim të rëndësishëm për shkak të histerezës së bërthamave.

Për të matur fuqinë në frekuenca të larta, përdoren vatmetra termoelektrikë dhe elektronikë, të cilët janë një mekanizëm matës magnetoelektrik i pajisur me një konvertues aktiv fuqie në rrymë direkte. Në konvertuesin e fuqisë, kryhet operacioni i shumëzimit ui = p dhe në dalje merret një sinjal që varet nga produkti ui, d.m.th., nga fuqia.

Në fig. 2, a tregon mundësinë e përdorimit të një mekanizmi matës elektrodinamik për të ndërtuar një vatmetër dhe për të matur fuqinë.

Oriz. 2. Qarku i ndërrimit të vatmetrit (a) dhe diagrami vektorial (b)

Spiralja fikse 1, e lidhur në seri me qarkun e ngarkesës, quhet qarku serial i vatmetrit, spiralja lëvizëse 2 (me një rezistencë shtesë), e lidhur paralelisht me ngarkesën, quhet qark paralel.

Për një vatmetër DC:

Konsideroni funksionimin e një vatmetri elektrodinamik në rrymë alternative. Diagrami vektorial fig. 2, b është ndërtuar për natyrën induktive të ngarkesës. Vektori aktual Iu i qarkut paralel mbetet prapa vektorit U me një kënd γ për shkak të njëfarë induktiviteti të spirales lëvizëse.

Nga kjo shprehje del se vatmetri mat saktë fuqinë vetëm në dy raste: kur γ = 0 dhe γ = φ.

Kushti γ = 0 mund të arrihet duke krijuar një rezonancë tensioni në qarkun paralel, për shembull, duke ndezur një kondensator C të kapacitetit përkatës, siç tregohet nga vija e ndërprerë në Fig. 1, a. Sidoqoftë, rezonanca e tensionit do të jetë vetëm në një frekuencë të caktuar specifike. Me një ndryshim në frekuencë, kushti γ = 0 është shkelur. Kur γ nuk është i barabartë me 0, vatmetri mat fuqinë me një gabim βy, i cili quhet gabim këndor.

Në një vlerë të vogël të këndit γ (γ zakonisht nuk është më shumë se 40 - 50 "), gabimi relativ

Në kënde φ afër 90 °, gabimi këndor mund të arrijë vlera të mëdha.

Gabimi i dytë, specifik, i vatmetrave është gabimi i shkaktuar nga konsumi i energjisë i bobinave të tij.

Gjatë matjes së fuqisë së konsumuar nga ngarkesa, janë të mundshme dy qarqe ndërruese të vatmetrave, që ndryshojnë në përfshirjen e qarkut të tij paralel (Fig. 3).

Oriz. 3. Skemat për ndezjen e mbështjelljes paralele të vatmetrit

Nëse nuk marrim parasysh zhvendosjet fazore midis rrymave dhe tensioneve në mbështjellje dhe e konsiderojmë ngarkesën H të jetë thjesht aktive, gabimet β (a) dhe β (b), për shkak të konsumit të energjisë së bobinave të vatmetrit, për qarqet në Fig. 3, a dhe b:

ku Рi dhe Рu janë përkatësisht fuqia e konsumuar nga qarqet serike dhe paralele të vatmetrit.

Nga formulat për β (a) dhe β (b) mund të shihet se gabimet mund të kenë vlera të dukshme vetëm kur matet fuqia në qarqet me fuqi të ulët, d.m.th. kur Pi dhe Pu janë të krahasueshme me Рн.

Nëse ndryshoni shenjën e vetëm njërës prej rrymave, atëherë drejtimi i devijimit të pjesës lëvizëse të vatmetrit do të ndryshojë.

Wattmetri ka dy palë kapëse (qarqe serike dhe paralele), dhe në varësi të përfshirjes së tyre në qark, drejtimi i devijimit të treguesit mund të jetë i ndryshëm. Për lidhjen e saktë të vatmetrit, njëra nga çdo palë kapëse shënohet me një "*" (yll) dhe quhet "kllapa e gjeneratorit".

Pyetjet e kontrollit:

1. Çfarë energjie mat vatmetri i një sistemi elektrodinamik?

2. A ndikon madhësia e ngarkesës në qarkun e ndërrimit të vatmetrit?

3. Si i zgjeroni kufijtë e matjes së një wattmeter në rrymë alternative?

4. Si të përcaktohet fuqia në qarkun DC nga rezultatet e matjes së rrymës dhe tensionit?

5. Si të ndizni saktë njehsorin e rrymës njëfazore kur matni fuqinë në qarkun e kontrolluar?

6. Si të matet fuqia totale e një rryme njëfazore duke përdorur një ampermetër dhe një voltmetër?

7. Si të përcaktohet fuqia reaktive e qarkut?

Rryma alternative

Siç e dini, forca aktuale në çdo kohë është proporcionale me EMF-në e burimit aktual (ligji i Ohm-it për një qark të plotë). Nëse EMF e burimit nuk ndryshon me kalimin e kohës dhe parametrat e qarkut mbeten të pandryshuara, atëherë disa kohë pasi qarku është mbyllur, ndryshimet në fuqinë aktuale pushojnë dhe një rrymë e drejtpërdrejtë rrjedh në qark.

Sidoqoftë, në teknologjinë moderne përdoren gjerësisht jo vetëm burimet e rrymës së drejtpërdrejtë, por edhe gjeneratorë të ndryshëm të rrymës elektrike, në të cilat EMF ndryshon periodikisht. Kur një gjenerator i ndryshueshëm EMF është i lidhur me një qark elektrik, lëkundjet elektromagnetike të detyruara ose rryma alternative shfaqen në qark.

Rryma alternative- këto janë ndryshime periodike në fuqinë e rrymës dhe tensionit në qarkun elektrik, që ndodhin nën veprimin e një EMF të ndryshueshëm nga një burim i jashtëm

Rryma alternativeËshtë një rrymë elektrike që ndryshon me kalimin e kohës sipas një ligji harmonik.

Në të ardhmen, ne do të studiojmë lëkundjet elektrike të detyruara që ndodhin në qarqe nën veprimin e një tensioni që ndryshon në mënyrë harmonike me një frekuencë ω sipas ligjit sinusoidal ose kosinus:

u = Um⋅sinωt u = Um⋅sin⁡ωt ose u = Um⋅cosωt u = Um⋅cos⁡ωt,

ku u- vlera e tensionit të menjëhershëm, U m - amplituda e tensionit, ω - frekuenca ciklike e dridhjeve. Nëse tensioni ndryshon me frekuencën ω , atëherë rryma në qark do të ndryshojë me të njëjtën frekuencë, por luhatjet e rrymës nuk duhet të jenë në fazë me luhatjet e tensionit. Prandaj, në rastin e përgjithshëm

i = Im⋅sin (ωt + φc) i = Im⋅sin⁡ (ωt + φc),

ku φ c - ndryshimi (zhvendosja) e fazave midis luhatjeve të rrymës dhe tensionit.

Rryma alternative siguron funksionimin e motorëve elektrikë në veglat e makinerive në fabrika dhe fabrika, drejton pajisjet e ndriçimit në apartamentet tona dhe në rrugë, frigoriferët dhe fshesat me korrent, pajisjet e ngrohjes, etj. Frekuenca e luhatjeve të tensionit në rrjet është 50 Hz. Rryma alternative ka të njëjtën frekuencë lëkundjeje. Kjo do të thotë që rryma do të ndryshojë drejtimin 50 herë brenda 1 s. Frekuenca prej 50 Hz pranohet për rrymë industriale në shumë vende të botës. Në SHBA, frekuenca e rrymës industriale është 60 Hz.

Rezistenca AC

Lëreni qarkun të përbëhet nga përçues me induktivitet të ulët dhe rezistencë të lartë R(nga rezistorët). Për shembull, një qark i tillë mund të jetë një fije llambë elektrike dhe tela plumbi. Vlera R, që deri tani e kemi quajtur rezistencë elektrike ose thjesht rezistencë, tani do të quhet rezistencë aktive... Në një qark të rrymës alternative, mund të ketë rezistenca të tjera, në varësi të induktivitetit të qarkut dhe kapacitetit të tij. Rezistenca R quhet aktiv sepse energjia lirohet vetëm mbi të, d.m.th.

Rezistenca e një elementi të një qarku elektrik (rezistori), në të cilin ndodh shndërrimi i energjisë elektrike në energji të brendshme quhet rezistencë aktive.

Pra, ekziston një rezistencë në qark, rezistenca aktive e së cilës R, dhe induktori dhe kondensatori mungojnë (Fig. 1).

Lëreni tensionin në skajet e qarkut të ndryshojë sipas ligjit harmonik

u = Um⋅sinωt u = Um⋅sin⁡ωt.

Ashtu si në rastin e rrymës së vazhdueshme, vlera e menjëhershme e fuqisë së rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me vlerën e menjëhershme të tensionit. Prandaj, mund të supozojmë se vlera e menjëhershme e fuqisë aktuale përcaktohet nga ligji i Ohm:

i = UR = Um⋅sinωtR = Im⋅sinωt i = UR = Um⋅sin⁡ωtR = Im⋅sin⁡ωt.

Rrjedhimisht, në një përcjellës me rezistencë aktive, luhatjet e rrymës në fazë përkojnë me luhatjet e tensionit (Fig. 2), dhe amplituda e rrymës është e barabartë me amplitudën e tensionit të ndarë me rezistencën:

Në vlera të ulëta të frekuencës së rrymës alternative, rezistenca aktive e përcjellësit nuk varet nga frekuenca dhe praktikisht përkon me rezistencën e saj elektrike në qarkun e rrymës së drejtpërdrejtë.

Zbatimi: Rryma direkte përdoret gjerësisht në teknologji: shumica dërrmuese e qarqeve elektronike përdorin rrymë direkte si furnizim me energji elektrike. Rryma alternative përdoret kryesisht për transmetim më të përshtatshëm nga gjeneratori te konsumatori. Ndonjëherë, në disa pajisje, rryma direkte shndërrohet në rrymë alternative nga konvertuesit (invertorët).

LIGJET DC

Çdo lëvizje e ngarkesave elektrike quhet rrymë elektrike. Në metale, elektronet mund të lëvizin lirshëm, në zgjidhjet përcjellëse - jonet, në gazra, elektronet dhe jonet mund të ekzistojnë në një gjendje të lëvizshme.

Në mënyrë konvencionale, drejtimi i lëvizjes së grimcave pozitive konsiderohet të jetë drejtimi i rrymës, prandaj, drejtimi i metaleve është i kundërt me drejtimin e lëvizjes së elektroneve.

Dendësia e rrymës - sasia e ngarkesës që kalon për njësi të kohës përmes një njësie të sipërfaqes pingul me vijat rrjedhëse. Kjo sasi shënohet j dhe llogaritet si më poshtë:

Këtu n është përqendrimi i grimcave të ngarkuara, e është ngarkesa e secilës prej grimcave, v është shpejtësia e tyre.

Fuqia e rrymës i është sasia e ngarkesës që kalon për njësi të kohës nëpër seksionin e plotë të përçuesit. Nëse gjatë kohës dt ngarkesa dq ka kaluar nëpër prerjen e përgjithshme tërthore të përcjellësit, atëherë

Me fjalë të tjera, forca aktuale gjendet duke integruar densitetin e rrymës në të gjithë sipërfaqen e çdo seksioni të përcjellësit. Njësia për matjen e rrymës është Amper. Nëse gjendja e përcjellësit (temperatura e tij, etj.) është e qëndrueshme, atëherë ekziston një marrëdhënie e paqartë midis tensionit të aplikuar në skajet e tij dhe rrymës që lind në këtë rast. Quhet Ligji i Ohmit dhe është shkruar kështu:

R është rezistenca elektrike e përcjellësit, në varësi të llojit të substancës dhe përmasave të tij gjeometrike. Një përcjellës ka një rezistencë njësi, në të cilën një rrymë prej 1 A ndodh në një tension prej 1 V. Kjo njësi e rezistencës quhet një ohm.

Ligji i Ohmit në formë diferenciale:

ku j është dendësia e rrymës, E është forca e fushës,  është përçueshmëria. Në këtë hyrje, ligji i Ohm-it përmban sasi që karakterizojnë gjendjen e fushës në të njëjtën pikë.

Të dallojë lidhjet serike dhe paralele të përçuesve.
Me një lidhje serike, rryma që rrjedh nëpër të gjitha seksionet e qarkut është e njëjtë, dhe tensioni në skajet e qarkut shtohet si një shumë algjebrike e tensioneve në të gjitha seksionet.

Kur përçuesit janë të lidhur paralelisht, voltazhi mbetet konstant, dhe rryma është shuma e rrymave që rrjedhin në të gjitha degët. Në këtë rast, shtohen vlerat e kundërta me rezistencën:

Për të marrë rrymë të drejtpërdrejtë, ngarkesat në qarkun elektrik duhet të veprojnë nga forca të ndryshme nga forcat e fushës elektrostatike; ato quhen forca të jashtme.

Nëse marrim parasysh një qark elektrik të plotë, është e nevojshme të përfshijmë në të veprimin e këtyre forcave të jashtme dhe rezistencën e brendshme të burimit aktual r. Në këtë rast, ligji i Ohmit për qarkun e plotë do të marrë formën

E është forca elektromotore (EMF) e burimit. Ajo matet në të njëjtat njësi si tensioni. Vlera (R + r) nganjëherë quhet impedanca e qarkut.

Le të formulojmë Kirkhoff rregullon:

Rregulli i parë: shuma algjebrike e rrymave në seksionet e qarkut që konvergojnë në një pikë dege është e barabartë me zero.

Rregulli i dytë: për çdo lak të mbyllur, shuma e të gjitha rënieve të tensionit është e barabartë me shumën e të gjithë EMF në këtë lak.

Fuqia aktuale llogaritet me formulë

Ligji Joule-Lenz. Puna e rrymës elektrike (efekti termik i rrymës)

A = Q = UIt = I2Rt = U2t / R.

Rryma elektrike në metale është lëvizja e elektroneve, jonet metalike nuk marrin pjesë në transferimin e ngarkesës elektrike. Me fjalë të tjera, metalet kanë elektrone që mund të lëvizin nëpër metal. Ato quhen elektrone përcjellëse. Ngarkesat pozitive në një metal janë jone që formojnë një rrjetë kristalore. Në mungesë të një fushe të jashtme, elektronet në metal lëvizin në mënyrë kaotike, duke pësuar përplasje me jonet e rrjetës. Nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme, elektronet fillojnë të lëvizin në rregull, të mbivendosura në luhatjet e tyre të mëparshme kaotike. Në procesin e lëvizjes së renditur, elektronet ende përplasen me jonet e rrjetës kristalore. Kjo është ajo që shkakton rezistencën elektrike.

Në teorinë klasike elektronike të metaleve, supozohet se lëvizja e elektroneve u bindet ligjeve të mekanikës klasike. Ndërveprimi i elektroneve me njëri-tjetrin është neglizhuar, ndërveprimi i elektroneve me jonet reduktohet vetëm në përplasje. Mund të themi se elektronet përçuese konsiderohen si një gaz elektronik, i ngjashëm me gazin atomik ideal në fizikën molekulare. Meqenëse energjia mesatare kinetike për shkallë lirie për një gaz të tillë është e barabartë me kT / 2, dhe një elektron i lirë ka tre shkallë lirie, atëherë

ku v2t është vlera mesatare e katrorit të shpejtësisë së lëvizjes termike.
Një forcë e barabartë me eE vepron në çdo elektron, si rezultat i së cilës ai fiton një nxitim eE / m. Shpejtësia në fund të vrapimit të lirë është

ku t është koha mesatare ndërmjet përplasjeve.

Meqenëse elektroni lëviz në mënyrë të njëtrajtshme të përshpejtuar, shpejtësia mesatare e tij është gjysma e maksimumit:

Koha mesatare midis përplasjeve është raporti i rrugës mesatare të lirë me shpejtësinë mesatare:

Meqenëse shpejtësia e lëvizjes së urdhëruar është zakonisht shumë më e vogël se shpejtësia termike, shpejtësia e lëvizjes së urdhëruar është lënë pas dore.

Së fundi, ne kemi

Koeficienti i proporcionalitetit midis vc dhe E quhet lëvizshmëria e elektroneve.

Me ndihmën e teorisë klasike elektronike të gazeve, mund të shpjegohen shumë rregullsi - ligji i Ohm-it, ligji i Joule-Lenz-it dhe fenomene të tjera, por kjo teori nuk mund të shpjegojë, për shembull, fenomenet e superpërçueshmërisë:

Në një temperaturë të caktuar, rezistenca për disa substanca ulet papritur në pothuajse zero. Kjo rezistencë është aq e vogël sa që, pasi të ngacmohet në një superpërçues, një rrymë elektrike ekziston për një kohë të gjatë pa një burim rrymë. Pavarësisht ndryshimit të menjëhershëm të rezistencës, karakteristikat e tjera të superpërçuesit (përçueshmëria termike, kapaciteti i nxehtësisë, etj.) nuk ndryshojnë ose ndryshojnë pak.

Një metodë më e saktë për shpjegimin e fenomeneve të tilla në metale është qasja duke përdorur statistikat kuantike.

Rryma elektrike në gaze

Gazrat normalisht nuk e përçojnë elektricitetin. Megjithatë, nën ndikimin e faktorëve të ndryshëm të jashtëm (temperaturë e lartë, rrezatim të ndryshëm), gazrat bëhen përçues elektrik. Kjo për faktin se elektronet ndahen nga atomet neutrale dhe formohen grimca përçuese - jone pozitive dhe elektrone të lira. Disa elektrone të lira mund të kapen nga atomet neutrale dhe formohen jone negative. Ky proces quhet jonizimi. Jonizimi i një atomi (shkëputja e një elektroni) kërkon një energji të caktuar, vlera e së cilës varet nga struktura e atomit dhe quhet energji jonizuese.

Nëse jonizimi nuk mbështetet, për shembull, duke bombarduar atomet me elektrone të përshpejtuara në një fushë elektrike të jashtme, atëherë me kalimin e kohës jonet rikombinohen - jonet pozitive dhe negative përplasen si rezultat i lëvizjes termike dhe elektroni i tepërt kalon në jonin pozitiv. Si rezultat, formohen dy atome neutrale. Konsideroni diagramin skematik të paraqitur në figurë:

Lërini rrezet ultravjollcë të bien mbi elektrodën negative për të jonizuar gazin. Nëse rritni tensionin midis elektrodave (për shembull, duke ulur gradualisht rezistencën r), atëherë rryma do të rritet derisa të arrijë një maksimum (rryma e ngopjes), në të cilën të gjithë elektronet e lira arrijnë në elektrodën e kundërt.

Rryma e ngopjes varet vetëm nga intensiteti i procesit të jonizimit (në rastin tonë, nga intensiteti i rrezeve ultravjollcë). Nëse hiqni jonizimin e jashtëm, shkarkimi midis elektrodave do të zhduket. Shkarkime të tilla quhen jo të qëndrueshme. Nëse vazhdojmë të ulim rezistencën (duke rritur kështu tensionin), do të ndodhë një rritje e mprehtë (qindra herë) e rrymës dhe efektet e dritës dhe nxehtësisë do të shfaqen në gaz. Nëse ndaloni veprimin e jonizuesit, shkarkimi do të vazhdojë. Kjo do të thotë se jonet e reja për ruajtjen e shkarkimit formohen për shkak të proceseve në vetë shkarkimin. Shkarkime të tilla quhen të pavarura.

Fakti është se me një rritje të tensionit, shpejtësia dhe energjia kinetike e një elektroni rritet, dhe kur ai përplaset me një atom, ai vetë është i aftë ta jonizojë atë - të lëshojë një elektron tjetër. Në fazën tjetër, dy elektrone tashmë formojnë katër, etj. Po ndodh një rritje si orteku në numrin e transportuesve. Ky fenomen quhet ortek elektronik (ose jonik) dhe voltazhi në të cilin ndodh kjo është tensioni i prishjes së hendekut të gazit (tensioni i ndezjes së shkarkimit të gazit).

Në varësi të vetive dhe pamjes së shkarkimeve, dallohen korona, shkëndija, harku, shkëlqimi dhe shkarkime të tjera.

Në forma të ndryshme të shkarkimit të gazit, ndonjëherë formohet një gaz shumë i jonizuar, në të cilin përqendrimi i elektroneve është afërsisht i barabartë me përqendrimin e joneve pozitive. Ky sistem quhet plazma jonike.

Rryma e vakumit

Siç e dini, metalet përmbajnë elektrone përcjellëse, të cilat formojnë një "gaz elektronik" dhe marrin pjesë në lëvizjen termike. Që një elektron i lirë të mund të largohet nga një metal, duhet bërë një punë e caktuar, e cila është e ndryshme për metale të ndryshme dhe quhet funksioni i punës.

Ekzistenca e funksionit të punës tregon se në shtresën sipërfaqësore të metalit ekziston një fushë elektrike, që do të thotë se potenciali elektrik kur kalon nëpër këtë shtresë ndryshon për një sasi të caktuar, e cila është specifike edhe për metale të ndryshme. Ky ndryshim i potencialit sipërfaqësor lidhet me funksionin e punës sipas raportit:

Meqenëse vetëm elektronet "më të shpejta" mund të largohen nga metali, kushti i daljes mund të shkruhet si mv 2/2> ef

Në kushte normale, funksioni i punës është qindra herë më i madh se energjia e lëvizjes termike të elektroneve, prandaj shumica dërrmuese e tyre mbeten në metal. Por nëse u jepni elektroneve energji shtesë, mund të vëzhgoni fenomenin e emetimit të elektroneve ose emetimit të elektroneve. Në varësi të mënyrës se si komunikohet energjia shtesë, dallohen emetimi termionik, fotoemetimi, emetimi sekondar i elektroneve etj.

Për të vëzhguar emetimin termionik, përdoret një diagram skematik që përmban një diodë vakum (shih Fig.).

Në një qark të tillë, një rrymë do të lindë vetëm nëse katoda nxehet në një temperaturë të lartë. Karakteristika e tensionit aktual të diodës tregon se në ndryshimin e potencialit zero, rryma është shumë e vogël. Më pas, me një rritje të potencialit në anodë, rryma gjithashtu rritet derisa të arrijë një vlerë të caktuar konstante - rryma e ngopjes është. Vlera e tij rritet me rritjen e temperaturës së katodës. Tensioni Us gjithashtu rritet me rritjen e temperaturës, në të cilën arrihet rryma e ngopjes.

Grafiku tregon qartë se marrëdhënia midis rrymës dhe tensionit për një diodë është jolineare, domethënë dioda nuk i bindet ligjit të Ohm-it. Boguslavsky dhe Langmuir treguan në mënyrë të pavarur se varësia e rrymës së diodës nga potenciali i anodës ka formën:

Ku C varet nga forma dhe madhësia e elektrodave.

Varësia e densitetit të rrymës së ngopjes nga temperatura njihet si formula e Richardson: Js = CT 1/2 exp (-ef / kT),

ku C është një konstante që është e ndryshme për metale të ndryshme. Kjo formulë rrjedh nga teoria klasike elektronike. Teoria kuantike e metaleve jep marrëdhënien e mëposhtme: Js = АT 2 exp (-ef / kT)

Vini re se ky ndryshim nuk është i rëndësishëm, pasi varësia e densitetit të rrymës nga temperatura përcaktohet kryesisht nga faktori eksponencial exp (-e / kT).

Lidhja me yje

Në fig. 6 tregon një sistem trefazor kur fazat e gjeneratorit dhe ngarkesa janë të lidhura me një yll. Këtu telat AA ', BB' dhe CC ' janë tela të linjës.

Linear quhet teli që lidh fillimin e fazave të mbështjelljes së gjeneratorit dhe marrësit. Pika në të cilën skajet e fazave lidhen me një nyje të përbashkët quhet neutrale(në figurën 6 N dhe N 'janë përkatësisht pikat neutrale të gjeneratorit dhe ngarkesës).

Teli që lidh pikat neutrale të gjeneratorit dhe marrësit quhet neutrale(treguar me vija të ndërprera në Fig. 6). Një sistem trefazor kur lidhet me një yll pa një tel neutral quhet me tre tela, me tel neutral - me katër tela.

Quhen të gjitha sasitë që lidhen me fazat variablat e fazës, në linjë - lineare. Siç mund të shihet nga diagrami në Fig. 6, kur lidhet me një yll, rrymat lineare janë të barabarta me rrymat përkatëse të fazës. Në prani të një teli neutral, rryma në telin neutral

.

Nëse sistemi i rrymave fazore është simetrik, atëherë. Prandaj, nëse simetria e rrymave do të garantohej, atëherë teli neutral nuk do të ishte i nevojshëm. Siç do të tregohet më poshtë, teli neutral ruan simetrinë e tensioneve përgjatë ngarkesës kur vetë ngarkesa është e çekuilibruar.

Meqenëse voltazhi në burim është i kundërt me drejtimin e EMF-së së tij, tensionet fazore të gjeneratorit (shih Fig. 6) veprojnë nga pikat A, B dhe C në pikën neutrale N; - tensionet e ngarkesës fazore.

Tensionet e linjës veprojnë midis telave të linjës. Në përputhje me ligjin e dytë të Kirchhoff për tensionet e linjës, mund të shkruani

; (1)

; (2)

. (3)

Vini re se gjithmonë - si shuma e sforcimeve në një lak të mbyllur.

Në fig. 7 tregon një diagram vektorial për një sistem tensioni simetrik. Siç tregon analiza e tij (rrezet e tensioneve fazore formojnë anët e trekëndëshave izoscelorë me kënde në bazë të barabartë me 300), në këtë rast

Zakonisht, kur llogaritet, merret ... Pastaj për rastin rrotullimi i drejtpërdrejtë i fazës , (në rrotullimi i fazës së kundërt faza zhvendoset y dhe janë të kundërta). Duke marrë parasysh këtë, në bazë të marrëdhënieve (1) ... (3), mund të përcaktohen komplekset e tensioneve të linjës. Megjithatë, kur sforcimet janë simetrike, këto sasi përcaktohen lehtësisht drejtpërdrejt nga diagrami vektorial në Fig. 7. Duke drejtuar boshtin real të sistemit të koordinatave përgjatë vektorit (faza fillestare e tij është e barabartë me zero), numërojmë zhvendosjet fazore të tensioneve të linjës në lidhje me këtë aks dhe përcaktojmë modulët e tyre në përputhje me (4). Pra, për tensionet e linjës marrim:

;

.

3. Lidhja delta midis burimit të energjisë dhe marrësit Për shkak të faktit se një pjesë e konsiderueshme e marrësve të përfshirë në qarqet trefazore janë asimetrike, është shumë e rëndësishme në praktikë, për shembull, në qarqet me pajisje ndriçimi, të sigurohet pavarësia e mënyrave të funksionimit të fazave individuale. Përveç qarqeve me katër tela, qarqet me tre tela kanë veti të ngjashme kur fazat e marrësit janë të lidhura me një trekëndësh. Por fazat e gjeneratorit gjithashtu mund të lidhen në një trekëndësh (shih Fig. 8).

Për një sistem EMF simetrik, ne kemi

.

Kështu, në mungesë të një ngarkese në fazat e gjeneratorit në qark në Fig. 8 rryma do të jenë zero. Megjithatë, nëse fillimi dhe fundi i ndonjë prej fazave janë të kundërta, atëherë një rrymë e qarkut të shkurtër do të rrjedhë në trekëndësh. Prandaj, për një trekëndësh, rendi i lidhjes së fazës duhet të respektohet rreptësisht: fillimi i një faze është i lidhur me fundin e një tjetre.

Diagrami i lidhjes së fazave të gjeneratorit dhe marrësit në një trekëndësh është paraqitur në Fig. nëntë.

Natyrisht, kur lidhet me një trekëndësh, tensionet e linjës janë të barabarta me tensionet përkatëse të fazës. Sipas ligjit të parë të Kirchhoff, marrëdhënia midis rrymave lineare dhe fazore të marrësit përcaktohet nga raportet

Në mënyrë të ngjashme, ju mund të shprehni rryma lineare përmes rrymave fazore të gjeneratorit.

Në fig. 10 tregon një diagram vektorial të një sistemi simetrik të rrymave të linjës dhe fazës. Analiza e saj tregon se me simetrinë e rrymave

Përveç lidhjeve të konsideruara "yll - yll" dhe "trekëndësh - delta" në praktikë, përdoren edhe skemat "yll - delta" dhe "trekëndësh - yll".

Fenomeni i rezonancës

Fenomeni i rezonancës i referohet vetive më të rëndësishme nga pikëpamja praktike të qarqeve elektrike. Ai konsiston në faktin se një qark elektrik me elementë reaktivë ka një rezistencë thjesht rezistente.

Gjendja e rezonancës së përgjithshme për çdo rrjet me dy terminale mund të formulohet si Im [Z] = 0 ose Im [Y] = 0, ku Z dhe Y janë rezistenca komplekse dhe përçueshmëria e rrjetit me dy terminale. Rrjedhimisht, mënyra e rezonancës përcaktohet plotësisht nga parametrat e qarkut elektrik dhe nuk varet nga ndikimi i jashtëm mbi të nga burimet e energjisë elektrike.

Për të përcaktuar kushtet për shfaqjen e mënyrës së rezonancës në qarkun elektrik ju nevojiten:

gjeni rezistencën ose përçueshmërinë e tij komplekse;

zgjidhni pjesën imagjinare dhe barazoni me zero.

Të gjithë parametrat e qarkut elektrik të përfshirë në ekuacionin që rezulton, në një shkallë ose në një tjetër, do të ndikojnë në karakteristikat e fenomenit të rezonancës.

Ekuacioni Im [Z] = 0 mund të ketë disa rrënjë zgjidhje në lidhje me disa parametra. Kjo nënkupton mundësinë e shfaqjes së rezonancës në të gjitha vlerat e këtij parametri që korrespondojnë me rrënjët e zgjidhjes dhe kanë një kuptim fizik.

Në qarqet elektrike, rezonanca mund të konsiderohet në detyrat e mëposhtme:

analiza e këtij fenomeni kur ndryshoni parametrat e qarkut;

sinteza e një qarku me parametra të dhënë të rezonancës.

Qarqet elektrike me një numër të madh elementësh dhe lidhjesh reaktive mund të jenë shumë të vështira për t'u analizuar dhe pothuajse kurrë nuk përdoren për të sintetizuar qarqe me veti të specifikuara, pasi nuk është gjithmonë e mundur që ata të marrin një zgjidhje të qartë. Prandaj në praktikë hulumtohen rrjetat më të thjeshta me dy terminale dhe me ndihmën e tyre krijohen qarqe komplekse me parametrat e kërkuar.

Zhvendosja e fazës ndërmjet rrymës dhe tensionit. Koncepti i një rrjeti me dy porta

Qarqet elektrike më të thjeshta në të cilat mund të ndodhë rezonanca janë lidhjet serike dhe paralele të një rezistence, induktiviteti dhe kapaciteti. Sipas diagramit të lidhjes quhen këto qarqe qark rezonant serik dhe paralel... Prania e një rezistence rezistente në qarkun rezonant është sipas përkufizimit opsionale dhe mund të mos jetë e pranishme si një element i veçantë (rezistor). Megjithatë, kur analizohet me rezistencën e rezistencës, duhet të merret parasysh të paktën rezistenca e përcjellësve.

Një qark rezonant i serisë është paraqitur në Fig. 1 a). Rezistenca komplekse e qarkut është

Kushti i rezonancës nga shprehja (1) do të jetë

Kështu, rezonanca në qark ndodh pavarësisht nga vlera e rezistencës rezistente R kur rezistenca induktive xL = wL është e barabartë me atë kapacitiv xC = 1 / (wC). Siç vijon nga shprehja (2), kjo gjendje mund të merret duke ndryshuar cilindo nga tre parametrat - L, C dhe w, si dhe çdo kombinim të tyre. Kur një nga parametrat ndryshon, gjendja e rezonancës mund të përfaqësohet si

Të gjitha vlerat e përfshira në shprehjen (3) janë pozitive, prandaj këto kushte plotësohen gjithmonë, d.m.th. mund të krijohet rezonanca në një qark të serisë

ndryshimi i induktivitetit L në vlera konstante të C dhe w;

ndryshimi i kapacitetit C në vlera konstante të L dhe w;

duke ndryshuar frekuencën w në vlera konstante të L dhe C.

Ndryshimi i frekuencës është interesi më i madh për praktikë. Prandaj, ne do të shqyrtojmë proceset në lak në këtë kusht.

Kur ndryshon frekuenca, komponenti rezistent i rezistencës komplekse të qarkut Z mbetet konstant, dhe ai reaktive ndryshon. Prandaj, fundi i vektorit Z në rrafshin kompleks lëviz përgjatë një vije të drejtë paralele me boshtin imagjinar dhe duke kaluar nëpër pikën R të boshtit real (Fig. 1 b)). Në modalitetin e rezonancës, komponenti imagjinar Z është i barabartë me zero dhe Z = Z = Zmin = R, j = 0, d.m.th. impedanca në rezonancë korrespondon me vlerën minimale.

Reaktancat induktive dhe kapacitive ndryshojnë sipas frekuencës siç tregohet në fig. 2. Kur frekuenca tenton në zero xC®µ, xL® 0 dhe j® - 90 ° (Fig. 1 b)). Me një rritje të pafundme të frekuencës - xL®µ, xC® 0 dhe j® 90 °. Barazia e rezistencave xL dhe xC ndodh në modalitetin e rezonancës në një frekuencë w0.

Le të shqyrtojmë tani rënien e tensionit në elementët e qarkut. Lëreni qarkun rezonant të fuqizohet nga një burim me vetitë e një burimi EMF, d.m.th. voltazhi në hyrjen e ciklit është u = konst, dhe le të jetë rryma e ciklit i = Imsinwt. Rënia e tensionit në hyrje balancohet nga shuma e tensioneve të qelizës

Duke kaluar nga vlerat e amplitudës në ato efektive, nga shprehja (4) marrim tensionet në elementët individualë të qarkut.

dhe në frekuencën e rezonancës

një sasi që ka dimensionin e rezistencës dhe quhet valë ose rezistencë karakteristike kontur.

Prandaj, në rezonancë

voltazhi në të gjithë rezistencën është i barabartë me tensionin në hyrjen e lakut;

tensionet në elementet reaktive janë të njëjta dhe proporcionale me impedancën karakteristike të qarkut;

raporti i tensionit në hyrje të qarkut (nëpër rezistencën) dhe tensioneve në elementët reaktivë përcaktohet nga raporti i rezistencës rezistente dhe karakteristike.

Raporti i rezistencës së valës ndaj rezistencës r / R = Q quhet faktori i cilësisë së qarkut, dhe sasia e anasjelltë D = 1 / Q - prishje... Kështu, faktori i cilësisë është numerikisht i barabartë me raportin e tensionit në të gjithë elementin reaktiv të qarkut me tensionin në të gjithë rezistencën ose në hyrjen në modalitetin e rezonancës. Faktori i cilësisë mund të jetë disa dhjetëra njësi dhe voltazhi nëpër elementët e qarkut reaktiv do të tejkalojë tensionin e hyrjes me të njëjtin numër herë. Prandaj, rezonanca në qarkun e serisë quhet rezonanca e tensionit.

Merrni parasysh varësinë e tensionit dhe rrymës në qark nga frekuenca. Për mundësinë e një analize të përgjithësuar, ne i kalojmë shprehjet (5) në njësi relative, duke i pjesëtuar ato me tensionin e hyrjes në rezonancë.

ku i = I / I0, uk = Uk / U, v = w / w0 janë rryma, tensioni dhe frekuenca, përkatësisht, në njësi relative, në të cilat rryma I0, tensioni në hyrje U dhe frekuenca w0 në mënyra e rezonancës merren si vlera bazë.

Rryma absolute dhe relative në lak është

Nga shprehjet (7) dhe (8) rezulton se natyra e ndryshimit në të gjitha sasitë me një ndryshim në frekuencë varet vetëm nga faktori i cilësisë së qarkut. Paraqitja e tyre grafike në Q = 2 është paraqitur në Fig. 3 në shkallët logaritmike (a) dhe lineare (b) të boshtit të abshisave.

Në fig. 3 kthesa A (v), B (v) dhe C (v) korrespondojnë me tensionin në të gjithë induktorin, kapacitetin dhe rezistencën ose rrymën në lak. Kurbat A (v) = uL (v) dhe B (v) = uC (v) kanë maksimum, sforcimet në të cilat përcaktohen nga shprehja

, (9)

dhe frekuencat relative të maksimumeve janë

(10)

Me një rritje në shifrën e meritës Q ®µAmax = Bmax®Q,

Ndërsa shifra e meritës zvogëlohet, maksimumi i kurbave uL (v) dhe uС (v) zhvendoset nga frekuenca e rezonancës, dhe në Q2< 1/2 исчезают, и кривые относительных напряжений становятся монотонными.

Tensioni në të gjithë rezistencën dhe rryma në lak kanë një maksimum prej 1.0 në frekuencën rezonante. Nëse vlerat absolute të rrymës ose tensionit në të gjithë rezistencën vizatohen në boshtin e ordinatës, atëherë për vlera të ndryshme të figurës së meritës ato do të kenë formën e treguar në Fig. 4. Në përgjithësi, ato japin një ide për natyrën e ndryshimit të vlerave, por është më e përshtatshme të bëhet një krahasim në njësi relative.

Në fig. 5 tregon kthesat në Fig. 4 në njësi relative. Këtu mund të shihet se një rritje në figurën e meritës ndikon në shkallën e ndryshimit të rrymës me një ndryshim në frekuencë.

Mund të tregohet se ndryshimi në frekuencat relative që korrespondojnë me vlerat e rrymës relative është i barabartë me dobësimin e qarkut D = 1 / Q = v2-v1.

Tani i drejtohemi analizës së varësisë së zhvendosjes së fazës midis rrymës dhe tensionit në hyrjen e qarkut nga frekuenca. Nga shprehja (1) ygoj j është e barabartë me

Siç pritej, vlera e j përcaktohet nga faktori i cilësisë së qarkut. Grafikisht, kjo varësi për dy vlera të figurës së meritës është paraqitur në Fig. 6.

Me një ulje të frekuencës, vlera e zhvendosjes së fazës tenton në një vlerë prej - 90 °, dhe me një rritje në + 90 °, duke kaluar nëpër një vlerë zero në një frekuencë rezonancë. Shpejtësia e ndryshimit të funksionit j (v) përcaktohet nga faktori i cilësisë së qarkut.

Qarku rezonant i serisë mund të mundësohet gjithashtu nga një burim energjie elektrike që ka vetitë e një burimi aktual, d.m.th. duke siguruar rrymë konstante në ngarkesë. Shprehjet (5) mbeten të vlefshme në këtë rast, por rryma në to do të jetë konstante. Prandaj, rënia e tensionit në të gjithë rezistencën UR = RI = const do të jetë konstante. Duke i pjesëtuar të gjitha tensionet me këtë vlerë bazë, në shprehjen (12), figura e meritës është gjithashtu raporti i rezistencës karakteristike ndaj rezistencës Q = r / R.

Rënia totale e tensionit relativ në hyrje të qarkut është hipotenuza e trekëndëshit drejtkëndor të tensionit, prandaj

Funksionet uL (v) dhe uС (v) janë monotonike, dhe u (v) ka një minimum u = 1.0 në frekuencën rezonante, kur uL (v) -uС (v) = 0. Në rastin e frekuencës relative duke u prirur në pafundësi dhe në zero, tensioni në një nga elementët reaktiv priret në pafundësi. Në frekuencën rezonante, ato janë të njëjta dhe raporti i tyre me tensionin e hyrjes është i barabartë me faktorin e cilësisë.

Paraqitja grafike e funksioneve uL (v) = A (v), uС (v) = B (v) dhe u (v) = С (v) me një faktor cilësie Q = 2 është dhënë në Fig. 7 në shkallët logaritmike (a) dhe lineare (b) të boshtit të frekuencës.

Për funksionin u (v) = С (v), mund të tregohet se diferenca midis frekuencave relative v1 dhe v2 që korrespondojnë me vlerat është e barabartë me dobësimin e qarkut D = 1 / Q = v2-v1 .

Karakteristikat fazore të qarkut kur furnizohen nga një burim rrymë nuk ndryshojnë nga karakteristikat e mënyrës së furnizimit nga një burim EMF (Fig. 6).

Duke krahasuar karakteristikat e frekuencës kur qarku rezonant i serisë mundësohet nga një burim rrymë me karakteristikat kur furnizohet nga një burim EMF, mund të nxirren përfundimet e mëposhtme:

karakteristikat e frekuencës së tensioneve dhe rrymave të qarkut janë thelbësisht të ndryshme nga njëra-tjetra, pasi kur fuqizohet nga një burim EMF, shuma e tensioneve mbetet konstante dhe vetëm rishpërndarja e tyre ndodh midis elementeve, dhe kur fuqizohet nga një burim aktual, rënia e tensionit në secilin element formohet në mënyrë të pavarur;

mënyrat e rezonancës për të dyja rastet janë plotësisht identike;

Karakteristikat e frekuencës së fazës për të dyja rastet janë gjithashtu identike.

Modaliteti i rezonancës mund të krijohet gjithashtu duke lidhur paralelisht R, L dhe C (Fig. 8a)). Një zinxhir i tillë quhet qark rezonant paralel... Në këtë rast, është më i përshtatshëm të formulohet kushti i rezonancës për pjesën imagjinare të përçueshmërisë komplekse në formë

Prandaj, për një qark paralel, të njëjtat ndryshime të parametrave janë të mundshme si për një qark sekuencial dhe shprehjet për to do të jenë identike

900+

Kur ndryshon frekuenca e fuqisë, ndryshon vetëm komponenti imagjinar i vektorit kompleks të përçueshmërisë Y, kështu që fundi i tij lëviz në planin kompleks përgjatë një linje të drejtë paralele me boshtin imagjinar dhe duke kaluar nëpër pikën G = 1 / R, që korrespondon me realen. komponenti i përçueshmërisë (Fig. 8 b)). Në frekuencën e rezonancës, moduli i vektorit është minimal, dhe ndërsa frekuenca tenton në zero dhe në pafundësi, vlera e tij tenton në pafundësi. Në këtë rast, këndi i zhvendosjes së fazës ndërmjet rrymës dhe tensionit j në hyrje të qarkut priret në 90 ° në w® 0 dhe në - 90 ° në w®µ.

Për lidhjen paralele, rrymat në elementë të veçantë mund të përfaqësohen përmes përçueshmërisë dhe rënies totale të tensionit U në instalime elektrike
Supozoni se në modalitetin e rezonancës rënia e tensionit në hyrje të qarkut është e barabartë me U0, atëherë rrymat në elementë individualë do të jenë

valë ose përçueshmëri karakteristike kontur. Siç vijon nga shprehjet (17), në rezonancë, rrymat në elementët reaktivë janë të njëjta dhe rryma hyrëse është e barabartë me rrymën në rezistencën R. Raporti Q = g / G quhet faktor i cilësisë, dhe Vlera e kundërt D = 1 / Q është dobësimi i qarkut rezonant paralel. Kështu, faktori i cilësisë është i barabartë me raportin e rrymave në elementët reaktivë të qarkut me rrymën në hyrje ose në rezistencë. Në qarqet elektrike, shifra e meritës mund të arrijë vlerat e disa dhjetëra njësive, dhe me të njëjtin numër herë rrymat në induktivitet dhe kapacitet do të tejkalojnë rrymën hyrëse. Prandaj, rezonanca në një qark paralel quhet rezonanca e rrymave.

Rënia e tensionit në hyrjen e qarkut U kur ai furnizohet me energji nga një burim që ka vetitë e një burimi aktual dhe formon një rrymë me një vlerë efektive prej I do të jetë e barabartë me