1-ma’ruza. Energetikaning muhum o‘rni. Energetikaning strukturasi

Elektromagnit induksiyasi va Lens prinsipi

Elektr o‘tkazuvchi jism magnit maydonida harakatga keltirilsa (eki aksincha, elektr o‘tkazuvchi jismga nisbatan magnit maydoni haraktga keltirilsa) shu o‘tkazgichda muayyan elektr yurituvchi kuch hosil bo‘ladi.

Faradiy o‘tkazgichlarda elektromagnit induksiyasi hodisasi natijasida elektr yurituvchi kuch paydo bo‘lish sababini magnit kuch chiziqlari vositasida tushuntirgan. Uning fikricha o‘tkazgichni magnit kuch chiziqlari kesib o‘tishi natijasida elektr yurituvchi kuch paydo bo‘ladi; kuch chiziqlari o‘tkazgichni qanchalik tez kesib o‘tsa, unda hosil bo‘luvchi elektr yurituvchi kuch ham shuncha ko‘p bo‘ladi.
Bu fikrni quvvatlash uchun u tubandagicha mulohaza qilgan.
O‘tkazgichda hosil bo‘ladigan elektr miqdori magnit kuch chiziqlarining soni ga tug‘ri proporsional va o‘tkazgichning qarshiligi ga teskari proporsionaldir:
(2.10)
Bundagi manfiy ishora tok bilan magnit kuch chiziqlarining yo‘nalishlarini moslashtirish uchun qo‘yilgan. O‘tkazgich magnit maydonida xarakatlanganda uni kesib o‘tuvchi kuch chiziqlarning soni vaqt o‘tishi bilan o‘zgaradi. Demak, o‘tkazgichda hosil bo‘ladigan elektr miqdori ham o‘zgaradi, ya’ni o‘tkazgichda elektr toki hosil bo‘ladi. Buni miqdor jihatidan tubandagicha ko‘rsatamiz:
. (2.11)
Tenglamaning ikkala tomonini ga ko‘paytirsak:
(2.12)
bo‘ladi; bundagi - elektr yurituvchi kuch
, (2.13)
ya’ni o‘tkazgichda induksiyalanuvchi e.yu.k. uning magnit kuch chiziqlarini kesib o‘tish tezligiga baravardir. Ko‘pgina olimlar elektromagnit induksiyasini miqdor jihatdan ifodalashga urinib ko‘rganlar. Masalan, Maksvell o‘tkazgichning berk konturi qamrab olgan magnit oqimini formulaga asos qilib olgan. Uningcha:
(2.14)
Induktivlanuvchi e.yu.k. o‘tkazgich konturi qamrab olgan magnit kuch chiziqlari – magnit oqim ning o‘zgarish tezligiga baravar. E.yu.k. bo‘lgani uchun:
(2.15)
ifodasini olamiz. Bu e.yu.k. qonuni deb ataladi.
Maksvellning bu ifodasi to‘g‘ri bo‘lsin uchun o‘tkazgich konturi doimo berk bo‘lishi shart. SHunga ko‘ra Faradey ifodasi Maksvell ifodasiga qaraganda umumiyroqdir.
Elektromagnit induksiya hodisasi tufayli o‘tkazgichda e.yu.k. paydo bo‘lish sababini kuch chiziqlari vositasida tushuntirish mumkin (2.3 a,b,v-rasm).
Biror o‘tkazgich magnit maydonida harakat qilsa, uning kuch chiziqlari shaklini o‘zgartira boshlaydi (2.3a -rasm). Kuch chiziqlari o‘tkazgich orqali o‘tmasdan, balki uni chetlab o‘tadi (2.3b -rasm), egilib, provardida magnit xalkasi hosil qiladi – yangi magnit kuch chiziqlari paydo bo‘ladi (2.1v -rasm).
Bu yangi magnit xalkasi induktivlangan elektr yurituvchi kuch hosil qilgan tokka bog‘liq.

2.3-rasm
Induktivlangan e.yu.k. yo‘nalishini belgilash uchun turli qoidalar ishlangan. Bular ichida eng qulayi o‘ng qo‘l qoidasidir. O‘ng qo‘lning to‘rtta barmog‘i to‘g‘ri, bosh barmoq esa shu barmoqlargi perpendikulyar qilib yoziladi. Qo‘lning kafti magnit kuch chiziqlari tik tushadigan qilib magnit maydoniga kiritiladi. SHunda bosh barmoq o‘tkazgichning harakat yo‘nalishi bo‘ylab tutilsa, yozilgan to‘rt barmoq induktivlangan e.yu.k.ning yo‘nalishini ko‘rsatadi.

Elektromagnit induksiya hodisasi doimo elektromagnit kuch hosil qiladi. O‘tkazgich harakat qilayotganida (yoki, aksincha, o‘tkazgichga nisbatan magnit kuch chiziqlari harakatlanayotganda) qurshab olgan magnit kuch chiziqlari o‘zgarishga intilsa, induktivlangan tokning magnit oqimi bunga to‘sqinlik qiladi. Boshqacha qilib aytganda, inersiya hodisasi singari asosiy magnit maydoni o‘zining dastlabki holatini saqlashga intiladi; birorta sabab uning dastlabki holatini o‘zgartirishga intilsa, u elektromagnit kuch ravishida to‘sqinlik qiladi. Bu hodisani birinchi marta Lens kashf etganligi va ifodalaganligi uchun Lens elektromagnit inersiya prinsipi deb ataladi.
Elektromagnit induksiyasi ro‘y berganda hosil bo‘ladigan elektromagnit kuchning yo‘nalishi chap qo‘l qoidasi bilan belgilanadi. CHap qo‘l qoidasining o‘ng qo‘l koidasidan farqi shuki, elektromagnit hodisasida elektromagnit kuch (mexanik kuch) uni harakatga keltiruvchi kuchga teskari yo‘nalgan bo‘ladi.
ELEKTR TARMOQNING O‘ZGARUVCHAN TOK ZANJIRI
O‘zgaruvchan tokka oid asosiy tushunchalar
Texnikada o‘zgaruvchan tok keng ishlatiladi, chunki uni ishlab chiqarish va ishlatish qulay. Kengroq ma’noda aytganda, yo‘nalishi va miqdori jihatidan o‘zgaradigan har qanday tok o‘zgaruvchan tok deb ataladi. Ammo elektrotexnikada, ko‘pincha, davriy o‘zgaruvchan toklar o‘zgaruvchan tok deb ataladi. Ular ichida eng oddiysi va qulayi sinusoidal toklardir. Quyida o‘zgaruvchan tokka oid bir nechta tushunchalarni keltiramiz.
Bizni qiziqtirgan hoisalarda magnit oqimi, e.yu.k. va tok o‘zgaruvchandir. Ularning har paytda o‘zgarib turuvchi qiymatlari ( ) oniy qiymat deb ataladi. SHu oniy qiymatlar ichida eng kattasi ( ) maksimal qiymat yoki amplituda deyiladi. Vaqtga qarab oniy qiymatlar o‘zgaradi, bu o‘zgarish ham asosan burchagiga bog‘liqdir; shu burchagi faza deb ataladi.
Burchak tezligi har sekundda o‘tilgan burchakni ko‘rsatganligi uchun bilan ifodalanadi.
Davriy o‘zgaruvchan tok barcha hollarni o‘tib chiqishi uchun ketgan vaqt davr deb ataladi va sekund hisobida o‘lchanadi. Davrga teskari miqdor bir sekkndda necha davr o‘tganini ko‘rsatadi va chastota deb ataladi.
. (3.1)
CHastota gerslarda o‘lchanadi.
SHularni nazarda tutsak, sinusoidal e.yu.k. va tok bunday ifodalanadi:
(3.2)
(3.3)
Analitik ravishda yozilgan magnit oqimi, e.yu.k. va tok ifodalarini grafik ravishda dekart koordinatalarida ko‘rsatsak, sinusoida va kosinusoidalar hosil bo‘ladi (3.1-rasm).

3.1-rasm

Elektr zanjridan o‘tuvchi sinusoidal tok unda muayyan ta’sirlarni vujudga keltirishi, masalan, issiqlik hosil qilishi mumkin. Elektr zanjiridan o‘tayotgan o‘zgaruvchan tok hosil qilgan ta’sirni o‘zgarmas tok ta’siri bilan taqqoslasak, o‘zgaruvchan tokning effektiv (ya’ni, ta’sir etuvchi) qiymati kelib chiqadi.
Zanjirdan tok o‘taetganda bir davr ichida bajargan ishni (issiqlik energiyasi hosil qilishini) bilish kerak deb faraz qilaylik. O‘zgarmas tok o‘tayotganda chiqargan issiqlik miqdori Joul-Lens qonuniga muvofiq:

bo‘ladi.
O‘zgaruvchan tok o‘tayotganda (shu muddatda) chiqaradigan issiqlik miqdorini

integrali orqali ko‘rsatish mumkin. O‘zgarmas tok bilan o‘zgaruvchan tok ta’siri bir-biriga teng bo‘lsa, bo‘ladi. Demak:
.
SHundan
(3.4)
ekanligini topish qiyin emas. Topilgan o‘zgaruvchan tokning effektiv qiymati deb ataladi. Demak, ta’siri shu muddat ichida o‘tuvchi o‘zgaruvchan tok ta’siriga ekvivalent bo‘lgan o‘zgarmas tok miqdori o‘zgaruvchan tokning effektiv qiymati bo‘ladi.
Sinusoidal tokning effektiv qiymatining ifodasini olish uchun (3.4) formuladagi toknig oniy qiymati o‘rniga ni qo‘yamiz va bunda ekanligini kuzda tutamiz. Natijada
(3.5)
hosil bo‘ladi.
Binobarin, sinusoidal tokning effektiv qiymati uning maksimal qiymatidan marta kichikdir. Sinusoidal e.yu.k.ning effektiv qiymatini topganimizda ham
(3.6)
kelib chiqadi.
Sinusoidal miqdorning vektor diagrammasi

Sinusoidal o‘zgaruvchan miqdorlarni grafik ravishda ko‘rsatish uchun turli koordinata sistemalaridan foydalanish mumkin.

Dekart koordinata sistemasida absissalar o‘qi bo‘ylab vaqtga qarab o‘zgaruvchi argumentlar qo‘yilsa, ordinatalar o‘qi bo‘ylab sinusoidal o‘zgaruvchan miqdorning oniy qiymati qo‘yiladi (3.2-rasm).
Polyar koordinatalar sistemasida sinusoidal o‘zgaruvchi miqdorning maksimal qiymati radius-vektor ravishida olinib, shu miqdorning vaqtga qarab o‘zgaruvchi argumenti polyar burchagi ravishida qabul qilinadi (3.2-rasm). Polyar sistemada berilgan sinusoidal miqdorlarning oniy qiymatini belgilash uchun vektorlarning ordinata o‘qiga tushirilgan proeksiyasini olish kifoya.

3.2-rasm

Sinusoidal miqdorlar polyar koordinatalarida ko‘rsatilganida vaqt o‘tishiga qarab burchagi kattalasha borganligi ma’lum bo‘ladi. YA’ni radius-vektor soat strelkasi yo‘nalishining teskarisiga burchak tezligida harakat qiladi.
Tekshirilayotgan holatdagi radius-vektorning boshlang‘ich holatga nisbatan tutgan o‘rnini ko‘rsatuvchi burchak ( ) yoki sinus argumenti shu miqdorning fazasi deb ataladi.
Sinusoidal miqdor vektorlarining boshlang‘ich holatlari bilan hisoblanish holatlari o‘rtasida, masalan, biz hisoblay boshlagan holat ( ) bilan uning boshlang‘ich holati o‘rtasida farq bo‘lishi mumkin ( bo‘lganda uning qiymati nolga teng bo‘lmasligi ham mumkin). SHu boshlang‘ich holat bilan hisoblanadigan holat farqini ko‘rsatuvchi burchak boshlang‘ich faza bilan ifodalansa
(3.7)
bo‘ladi. Sinusoidal miqdor vektorining bir-biri bilan qanday bog‘lanishini ko‘rsatadigan grafik usul vektor diagrammasi deb ataladi.
O‘zgaruvchan tok zanjiriga doir masalalarni vektor diagrammasi vositasida ham hal qilish mumkin.

Uch fazali sistemalar

Magnit maydonida bir-biriga nisbatan 120⁰ burchak hosil qilib o‘rnatilgan uch chulg‘amni aylantirsak, uchala chulg‘amda ham e.yu.k. hosil bo‘ladi (3.3a-rasm). SHu chulg‘amlarda induktivlanuvchi e.yu.k. qiymatlari:

(3.9)
bo‘ladi.

a)

3.3-rasm
Har bir chulg‘am tashqi zanjir bilan biriktirilsa, unda tok o‘tadi (3.3b-rasm):
(3.10)

CHulg‘amlardan o‘tuvchi toklarning o‘zgarish tezligi (davrtezligi) baravar bo‘lsa-da, ularning o‘zgarishida fazalar farqi bor. Tekshirayotgan sistemamizda fazalar farqi 120⁰. SHunday fazalar farqi bo‘lib, bir xil chastotada o‘zgaruvchi uch tok yoki e.yu.k.lar sistemasi uch fazali sistema deb ataladi. Toklarning o‘zgarishi 3.4-rasmda sinusoida va vektorlar bilan ko‘rsatilgan.

YUqoridagi formuladan
(3.11)
ligini topsa bo‘ladi. SHuning uchun 3.3b-rasmdagi qaytarib keltiriluvchi uchala o‘zkazgichni tashlab yuborib, chulg‘amlarning uchlarini biriktirishimiz mumkin. Iste’molchida ham shuning singari biriktirish bo‘lishi mumkin; natijada yulduz nusxa sxema kelib chiqadi (3.5-rasm).

3.4-rasm

YUlduz nusxa biriktirilgan uch fazali sistemada chulg‘amlar orqali o‘tuvchi toklar faza toklari deb ataladi; generatordan iste’molchiga elektr uzatish liniyasi orqali utuvchi toklar liniya toklari deb ataladi. YUlduz nusxa sxemada faza toklari liniya toklariga teng:
. (3.12)

3.5-rasm
YUlduz nusxa sxemada liniya kuchlanishi faza kuchlanishlarining geometrik ayirmasiga teng bo‘ladi:

.
Kuchlanishlar vektor diagrammasidan liniya kuchlanishini faza kuchlanishiga nisbatan qancha katta bo‘lishini topish mumkin:
.



Юқори бьеф

Юқори
бьеф



қуйи
бьеф



қуйи
бьеф

1.6-rasm. Naporni hosil qilish sxemasi

Sinov savollari

1. IEMning vazifasi nimadan iborat?

2. Energiyani IEMlarda ishlab chiqarishning afzallagi nimalardan iborat?
3. IEMning prinsipial sxemasini keltiring.
4. Hozirgi davrda ¡zRda IEMlarning o‘rtacha issiqlik balansi qanday?
5. GESda suv sarfi va napor nima?
6. GESning quvvati suv sarfi va napor bo‘yicha qanday aniqlanadi?
7. GESning foydali ish koeffitsienti qanday aniqlanadi?
8. GESda napor qanday usullarda hosil qilinishi mumkin?
9. Kichik GESlar nima bilan xarakterlanadi?
10. Kichik GESlarda napor qanday hosil qilinadi?