9-маъруза электр занжири ва унинг элементлари. Электр занжирларининг асосий қонунлари

Электр занжирида қувватлар мувозанати
Ҳар қандай электр занжирида манбанинг ишлаб чиқарган электр энергияси (қуввати) истеъмолчида, узатиш линиясида ва манбанинг ўзида сарф бўлган энергияга (қувватига) тенгдир. Мисол тариқасида 1.4- расмда берилган электр занжири учун қувватлар мувозанатини кўриб чиқайлик. Бунинг учун Кирхгофнинг иккинчи қонуни бўйича занжирнинг электр мувозанат тенгламаси:

Унинг иккала томонини I га кўп айтирсак, занжирнинг қувватлари мувозанати тенгламаси ҳосил бўлади:

ёки
(1.15)
Бу ерда манба ҳосил қилган электромагнит қувват. У манбанинг ўзида (ичида) қувватга узатиш линияси маълум қаршилик (R_л) га эга бўлгани сабабли узатилаётган қувватнинг қисми иссиқлик энергиясига, қолган қисми (юкламага) сарфланади.
Шундай қилиб, кўриб чиқилган занжирнинг қувватлар мувозанати, яъни (1.15) ифода занжирнинг энергетик ҳолатини тўла намоён қилади (1.9-расм)
Амалда электр манбаининг ички қаршилиги занжирнинг ташқи қаршилигидан жуда кичик бўлади, яъни  _т . Шунга кўра, электр генераторларнинг фойдали иш коэффициенти катта бўлади.
Электр занжиридаги қаршиликларни улаш схемалари
Турли электр занжирларининг иш жараёни таҳлил қилинганда занжирдаги истеъмолчиларнинг эквивалент қаршилигини аниқлаш керак бўлади. Умуман, электр истеъмолчиларни занжирга кетма-кет, параллел ва аралаш улаш схемалари мавжуд.


1.10-расм

1.11-расм

Қаршиликларни (истеъмолчиларни) кетма-кет улаш деб, бир қаршилик (R₁) нинг охирги учини иккинчи қаршилик (R₂) нинг бош учига, иккинчи қаршиликнинг охирги учини учинчи қаршилик (R₃) нинг бош учига ва ҳоказо бирлаштиришга айтилади (1.10-расм). Қаршиликлари кетма-кет бирлаштирилган, яъни тармоқланмаган электр занжирининг ўзига хос хусусияти шундаки, унда ток ўтказадиган битта ёпиқ контур бўлиб, контурнинг барча қисмларидан бир хил қийматга эга бўлган ток ўтади. Бундай занжирда унга берилган кучланиш – U занжирнинг айрим қисмларидаги кучланишлар пасайишининг алгебраик йиғиндисига тенг (Кирхгофнинг II қонунига асосан):

ёки

(1.16)

бу ерда: занжир қисмларининг қаршиликлари; R_Э- занжирнинг эквивалент (умумий) қаршилиги.
Демак, эквивалент қаршилик R_э занжир айрим қисмлари қаршиликларининг йиғиндисига тенг. У ҳолда 1.10-расмдаги схеманинг эквивалент электр занжири 1.11-расмдаги кўринишга эга бўлади. Бундай занжирдаги ток Ом қонунига биноан қуйидагича ифодаланади:

I= (1.17)

Қаршиликларни кетма-кет улаш электротехниканинг турли соҳаларида учрайди. Масалан, ўзгармас ток двигателини ишга туширишда ишга тушириш токини чеклаш мақсадида якорь билан ишга тушириш реостати кетма-кет уланади. Шунингдек, айланиш тезлигини ростлаш мақсадида ростлаш реостати қўл ланади. Волътметрга қўшимча қаршиликни кетма-кет улаш билан унинг ўлчаш чегарасини кенгайтириш мумкин. Манбаларнинг ҳам ўзаро кетма-кет улаш мумкин. Масалан, аккумулятор ва батарея элементларини ўзаро кетма-кет улаб, керакли кучланишни ҳосил қилиш мумкин.

Қаршиликлари кетма-кет бирлаштирилган занжирнинг бирон қисмида узилиш содир бўлганида унинг тамомила ишдан чиқиши қаршиликларни кетма-кет улаш усулининг асосий камчилигидир.

Қаршиликларни (истеъмолчиларни) параллел улаш деб, R₁, R₂, R₃, …, R_n ва ҳоказо қаршиликларнинг бош учларини бир тугунга ва ана шу қаршиликларнинг охирги учларини иккинчи тугунга бирлаштиришга айтилади (1.12-расм).

Қаршиликлари параллел уланган электр занжирининг (бундай занжирларни тармоқланган ёки кўп контурли электр занжирлари, деб ҳам аташ мумкин) ўзига хос хусусияти занжирга уланган барча қаршиликлар қисмаларидаги кучланишнинг бир хил қийматга эга бўлишидир.

R₁, R₂, R₃, … , R_n қаршиликлар бош учларининг уланиш нуқталарига келувчи ток (I) шу нуқталардан (тугунлардан) тарқалувчи I₁, I₂, I₃,…I_n токларнинг йиғиндисига тенг (Кирхгофнинг -1-қонунига асосан):

ёки
(1.18)
Агар
; ₂; ; ва

бўлса, у ҳолда

Агар бўлса, занжирдаги ток қуйидагича ифодаланади:

(1.19)
Бу ерда: —параллел тармоқларнинг ўтказувчанликлари, См;
G_э—паралел тармоқларнинг эквивалент ўтказувчанлиги См.
(1.19) формулага биноан 1.12 ва 1.13-расмдаги схемаларни (занжирларни) ўзаро эквивалент дейиш мумкин. Демак, қаршиликлари паралел уланган электр занжирининг эквивалент ўтказувчанлиги (Gэ) шу занжир айрим тармоқлари ўтказувчанликлари нинг йиғиндисига тенг.
Агар электр занжирдаги паралел уланган тармоқларнинг сони иккита бўлса уларнинг эквивалент қаршилиги қуйидаги формула бўйича аниқланади:

1.13-расм

1.12-расм

(1.20)

Қаршиликлари параллел уланган занжирнинг асосий афзаллиги шундаки, бундай занжирнинг бирон тармоғида узилиш содир бўлганида қолган тармоқлар нормал ишлайверади. Шунинг учун ҳам электр энергиясининг истеъмолчилари тармоққа, асосан, параллел усулда уланади.

Қ
1.14-расм.

аршиликларни аралаш улаш кетма-кет ва параллел улашларнинг биргаликда қўл ланилишидир. Қаршиликларни аралаш улаш схемаларининг хилма-хиллиги туфайли бундай занжирларнинг эквивалент қаршилигини аниқлашнинг умумий ифодасини чиқариб бўлмайди. Ҳар бир конкрет ҳол учун занжирдаги қаршиликларнинг кетма-кет ва параллел уланган қисмларини шартли равишда ажратиб олиб, маълум формулалар бўйича уларнинг эквивалент қаршиликларини ҳисоблаш лозим.
Қаршиликлари аралаш уланган занжирларнинг эквивалент қаршилигини ҳисоблаш занжирнинг охирги қисмидан манба томон олиб борилади (1.14-расм, б ) Бунда занжир тобора соддалашиб бориб, ита эквивалент қаршилик занжир кўринишига келтирилади. (1,14-расм.в) Занжирнинг ҳар бир қисмидаги ток ва кучланиш Ом қонунига биноан ҳисобланади.


Назорат саволлари

1. Ом қонунини таърифланг ва унинг қўлланишига оид мисоллар келтиринг.

2. Кирхгоф қонунларини таърифланг ва улар асосида ихтиёрий аралаш занжир учун тенгламалар тузинг.
3. Электр занжири истеъмолчиларидаги кучланишлар ҳақида тушунча беринг.
4. Эквивалент қаршилик нима ва у умумий ҳолда қандай аниқланади?
5. Ўзгармас ток занжиридаги улаш усулларини тушунтиринг?