O‘zbekiston respublikasi xalq ta’limi vazirligi a. Avloniy nomidagi pedagoglarni kasbiy rivojlantirish va yangi metodikalarga o‘rgatish milliy-tadqiqot instituti

I BOB. O‘ZGARUVCHAN VA O‘ZGARMAS TOKLAR
1.1. Toklar. O‘zgaruvchan va o‘zgarmas toklar

Elektr toki — elektr zaryadlarining tartibli harakati. Elektr toki paydo boʻlishi va doimo paydo boʻlib turishi uchun:

moddada erkin elektr zaryadlari;
ularni tartibli harakatga keltiruvchi elektr maydon;
zanjir berk boʻlishi kerak.
Zaryadli zarralar tok tashuvchilar deb ataladi. Metallar va yarimoʻtkazgichlarda tok tashuvchilar elektronlardan, elektrolitlarda musbat va manfiy ionlardan, ionlashgan gazlarda musbat va manfiy ionlar hamda elektronlardan iborat.
Zaryadli zarralarning elektr maydon taʼsirida jismga nisbatan koʻchishi natijasida vujudga keladigan Elektr toki oʻtkazuvchanlik toki deb, zaryadlangan makroskopik jism (masalan, suyuqlik yoki gaz)larning koʻchishidan yuzaga keladigan elektr toki konveksion tok deb ataladi. Siljish toki deb ataladigan tok ham mavjud. Bu tok zaryadlar harakatiga bogʻliq boʻlmay, balki elektr maydon kuchlanganligining vaqt boʻyicha oʻzgarishiga mutanosib (proporsional) boʻladi. Siljish toki magnit maydon hosil qilish xususiyati jihatidangina oʻtkazuvchanlik va konveksion tokka ekvivalentdir.
Elektr tokining mavjudligini tok tufayli yuz beradigan quyidagi taʼsir yoki hodisalarga qarab bilish mumkin:
issiqlik taʼsiri — tok oʻtayotganda oʻtkazgich (oʻta oʻtkazgich bundan istisno) qiziydi;
kimyoviy taʼsiri — Elektr toki oʻtkazgichning kimyoviy tarkibini oʻzgartiradi (masalan, elektroliz hodisasi);
magnit taʼsiri (masalan, tokli oʻtkazgich yonida magnit milining ogʻishi, elektromagnitlar);
kuch taʼsiri (masalan, magnit maydonida tokli oʻtkazgichning ogʻishi, elektr dvigatellar);
yorugʻlik taʼsiri (masalan, siyraklangan gazlarda razryad, elektr yoyi). Tok kuchi ampermetr, milliampermetr, mikroampermetr va galʼvanometr bilan oʻlchanadi.
Zaryadlarning tartibli harakatiga oʻzgarmas tok dеb ataladi. Tokning yo’nalishi sifatida musbat zaryadlarning harakat yo’nalishi qabul qilingan.
Oʻzgaruvchan tok — tok kuchi (kuchlanish) va yoʻnalishi vaqt oʻtishi bilan davriy ravishda oʻzgaradigan elektr toki; keng maʼnoda — vaqt boʻyicha oʻzgaradigan har qanday elektr toki. Oʻzgaruvchan tokni oʻzgartirish, masalan, uzoq masofaga uzatish, toʻgʻrilash, chastotasini oʻzgartirish kabi amallarning bajarilishi nisbatan oddiyligi uning afzalligi hisoblanadi. Asosiy koʻrsatkichlari: chastotasi va tok kuchining taʼsir etuvchi qiymati. Sanoatda foydalaniladigan oʻzgaruvchan elektr tarmoqlarida tok kuchi va kuchlanish garmonik tarzda 50 Gs chastota bilan oʻzgaradi. Zanjir uchlaridagi oʻzgaruvchan kuchlanishni elektr styalardagi generatorlar vujudga keltiradi. Tok kuchining taʼsir etuvchi qiymati deganda maʼlum vaqt ichida oʻtkazgichdan Oʻzgaruvchan tok oʻtganda ajraladigan issiqlik miqdoriga teng issiqlik ajratadigan tok kuchi tushuniladi. Tok kuchi va kuchlanishning taʼsir etuvchi qiymatlari Oʻzgaruvchan tok zanjiriga ulangan ampermetr va voltmetr bilan oʻlchanadi.
Oʻzgarmas tok— tok kuchi va yoʻnalishi vaqt oʻtishi bilan oʻzgarmaydigan elektr toki. Oʻzgarmas tok oʻzgarmas elektr yurituvchi kuch taʼsirida oʻtkazgichdan yasalgan berk zanjirda vujudga kelishi mumkin. Agar elektr zanjiri tarmoqlanmagan boʻlsa, uning hamma qismlaridan oʻtayotgan tok kuchi bir xil boʻladi. Oʻzgarmas tokning asosiy qonunlari Om qonuni va Joul — Lens qonunipan iborat. Ishtirok etayotgan qarshiliklar va elektr yurituvchi kuchlardan foydalanib, zanjir tarmoqlarining har biridan oqayotgan tok kuchi va yoʻnalishi Kirxgof qoidalari asosida hisoblanadi. Oʻzgarmas tokdan turli sanoat tarmoqlarida, mas, elektrometallurgiya, transport, aloqa, avtomatika va boshqalarlarda foydalaniladi.
Sinusoidal o‘zgaruvchan elektr yurituvchi kuch va toklar Elektr energiyasini bir turdan boshqa turga aylantirishning barcha fizikaviy jarayonlarini amalga oshirish hozirgi zamon elektrotexnikasi barcha sohalarining asosini tashkil etadi, ya’ni elektr yurituvchi kuch (EYK), kuchlanish, tok va elektromagnitli miqdorlarning vaqt bo‘yicha o‘zgarishi bilan bog‘liq bo‘ladi. O‘zgaruvchan tok vaqt bo‘yicha, ma’lum qonun bo‘yicha o‘zgaradi, ya’ni tokning miqdori vaqtning funksiyasidir. Shunday qilib, vaqt o‘tishi bilan miqdori va yo‘nalishi o‘zgaradigan tokka o‘zgaruvchan tok deb aytiladi. O‘zgaruvchan tokni uch turga bo‘lish mumkin:

• 
  Miqdori o‘zgaruvchan, ammo yo‘nalishi o‘zgarmas (pulsatsiyalanuchi) tok
  
• 
  Miqdori va yo‘nalishi o‘zgaruvchan tok
  
• 
  Davriy o‘zgaruvchan tok
  

Elektrotexnikada ishlatiladigan davriy toklarning chastotalari (takrorlanishlari) doirasi juda keng bo‘lib, gersning o‘ndan biridan tortib, to milliarddan bir ulushlarigacha bo‘lgan qiymatlarini tashkil etadi. Elektrotexnikada standart chastotalar 50 Hz dan 60 Hz gacha ishlatiladi. O‘zbekistonda 50 Hz chastota (tebranish) ishlatiladi. Тokning chastotasi quyidagiga teng:

Standart chastota f = 50 Hz bo‘lganda, T = 0,02 s bo‘ladi. Burchak takrorlanishi (chastotasi) quyidagicha aniqlanadi:

bunda:

Elektr qurilmalari uchun asosiy chastota sifatida 50 Hz chastota qabul qilingan. Elektr mashinalar, transformatorlar, elektr lampa, priyomnik, televizor, sovitgich va boshqa iste’molchilar shu tebranishda ishlaydi.

Bir fazali sinusoidal o‘zgaruvchan tok
O‘zgaruvchan tokning eng ko‘p tarqalgan manbalaridan biri mexanikaviy energiyani elektr energiyasiga aylantirib beruvchi sinxron generatordir. Generatorning qo‘zg‘almas qismini stator deyiladi. Harakatlanuvchi o‘zgarmas magnitli qismini rotor deb ataladi. Statorda chuqur ariqchalarga o‘rnatilgan o‘ramlar bo‘lib, ularning uchlaridan o‘tkazgichlar (simlar orqali) elektr toki iste’molchilarga uzatiladi. Generatorning magnitli rotori mexa- nikaviy kuch bilan aylantirilganda generatorning o‘ramlarida elektr hosil bo‘ladi.
Texnikada kam energiya sarf qilgan holda manbalarning katta energiyasini boshqarish jarayoni keng tarqalgan. Unda ham boshqaruvchi, ham boshqariluvchi energiya mexanik, gidravlik, pnevmatik, elektr va boshqa tur tabiyatiga ega bolishi mumkin.
Agar energiyani boshqarish uzluksiz, bir me’yorda va o’zgarish qonuni saqlangan holda bo’lsa, uni kuchaytirish jarayoni deb ataladi.
Kuchaytirgichlar keng ko’lamda radioaloqa, radiouzatish, televideniye, radiolokatsiya, ma’lumotlarni yozish va qayta eshittirishda qo’llanilmoqda.
Kuchaytiriladigan elektr signallar turli chastotalarga ega bolib, garmonik tebranish holida yo-ki chastotali bo’ladi.
20Hz-20kHz ga ega bo’lgan signallarni kuchaytiradigan kuchaytirgich, ovaz chastota signalini kuchaytirgich deyiladi. Kuchaytirgichning signal ta’sir etadigan zanjiri kirish zanjiri yoki kirish deb, kuchayib chiqqan signal beriladigan qurilma esa, tashqi yuklama-iste’molchi deb ataladi. Kuchaytirgichning (tashqi) yukama ulanadigan zanjiri chiqish zanjiri deb ataladi.
Kuchaytirgichlar ichida elektr signali kuchaytirgichlari eng kop tarqalgan bo’lib, ularda boshqaruvchi va boshqariluvchi energiya elektr energiyasidan iborat boladi. Bu kuchaytirgichlar elektron, elektromexanik, magnit va boshqa tur kuchaytirgichlarga bo’linadi. Ulardan elektron kuchaytirgichlar universalligi, qator sifatli xarakteristikalarga ega bo’lishi bi-lan boshqa kuchaytirgichlardan ustun turadi. Shuning uchun ulardan juda ko’p radioelektron va boshqa masalalarni hal qilishda keng foydalaniladi. Qo’llaniladigan o’rni, vazifasi va boshqa belgilariga qarab juda ko’p turdagi elektron kuchaytirgichlar ishlab chiqariladi va turlicha nompar bilan yuritiladi. Kuchaytirish jarayonini ko‘rsatilgan chizma yordamida tushuntirish mumkin. Unda o‘zgarmas E tok manbayi ketma-ket qilib ikki qarshilikka (boshqariluvchi va o‘zgarmas) ulangan. Bu qarshilik yuklama qarshiligi deb ataladi. Chiziqli bo‘lmagan aktiv element qarshiligi bo‘lib, zanjirning kirishiga (punktir chiziq) boshqaruvchi kuchlanish yoki tok ta’sir etganda kattaligi o‘zgarib boradi. Bu o‘zga- rish juda keng oraliqda bo‘lib, manba energiyasi sarf bo‘lmagan yoki juda oz miqdorda sarf bo‘lgan holda sodir bo‘ladi. Lekin qarshilikda ajraladigan quvvat ortadi. Shunga ko‘ra, boshqaruvchi elementning vazifasi o‘zgarmas tok manbayi energiyasini yuklama qarshiligiga uzatilishini tartibga solishdan iboratdir.

Odatda, bu jarayon juda katta tezlikda o‘tadi. Shuning uchun juda kichik energiyali element bo‘lishi kerak. Eng sodda holda uning vazifasini ko‘p elektrodli elektron lampa yoki yarim o‘tkazgichli triod bajaradi.

Shunday qilib, kuchaytirish fizikaviy jarayon bo‘lib, kam quvvatli manba yordamida katta quvvatli manba energiyasi boshqarilishidan iboratdir. Bu katta quvvatli manba energiyasi- ning kam quvvatli signalga uzatilishiga mos keladi. Shunga ko‘ra kuchaytirgich katta quvvatli manba energiyasini kam quvvatli signalga uzatilishini amalga oshiruvchi qurilmadir.Agar signal quvvatining ortishida uning shakli saqlansa, kuchaytirish chiziqli deb, aks holda esa, chiziqli bo‘lma- gan kuchaytirish deb ataladi.
Kuchaytirgichlarning turlari ko‘p bo‘lishiga qaramay, ular umumiy xarakteristika va parametrlarga ega. Asosiy parametrlardan biri kuchaytirish koeffitsiyentidir. U ku- chaytirgich chiqishida qaysi bir kattalik (tok, kuchlanish yoki quvvat) asosiy bo‘lishiga qarab aniqlanadi va mos nom bilan ataladi. Masalan, chiqish kuchlanishning kirish kuchlanishga nisbati

kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti deyilsa, kirish tokining chiqish tokiga nisbati

Quvvat bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti esa, kuchayti- rayotgan signalning chiqish quvvatining kirish quvvatiga nisbati ko‘rinishda aniqlanadi:

Amaldagi kuchlanish bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyentidan keng foydalaniladi. Shuning uchun uni oddiy qilib kuchaytirish koeffitsiyenti deb ataladi va «U» belgi tushirib yoziladi.

Umuman olganda, kuchaytirgichning chiqish kuchla- nishi kirish kuchlanishidan faqat amplituda qiymati bilan emas, balki ham farq qiladi. Shuning uchun kuchaytirish koeffisiyenti kompleks kattalik, chastotaga bo’gliq miqdordir.

Bu yerda: 〖 K〗_ω- kuchaytirish koeffisiyentining moduli; φ(ω) =φ_2-φ_1-kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi faza farqi. Ko’pincha kuchaytirish koeffisiyenti <> degan birlikda o’lchanadi. Bir <> kuchaytirish deganda chiqish va kirish quvvatlari nisbatining o’nli logarifimi birga teng bo’lgan kattalik tushiniladi, ya’ni nisbatning absolut qiymati 10:1dir.
Quvvat bo’yicha kuchaytirish koeffisiyenti bellarda quydagicha ifodalanadi:

<> juda kata miqdor hisoblanadi. Shuning uchun amalda undan o’n marta kichik miqdor-detsibel ishlatiladi:
K_P dB=10lg P_2/P_1 =lg10K_P.

Formula asosida tok va kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffisiyentlarining detsibellarda o’lchangan ifodasiga otish mumkin:

K_P [dB]=20lg U_2/U_1 =20lgK;
K_I [dB]=20lg I_2/I_1 =20lgK_I;
Bundan quvvatning tok yo’ki kuchlanishning kvadratiga muntanosib bo’lishi hisobga olingan.
Xosil qilingan elektr tebranishlarni kuchaytirish juda muxim texnologik jarayondir. O’zaro aloqada elektrotexnikaning eng muxim masalasi ham shu kuchaytirish jarayoniga bog’liq.
Elektron lampali va tranzistorli kuchaytirgichlarning ishi vakuumli lampalarda boshqaruvchi to’r va tranzistorlarda elektr tebranishlarni kuchaytirish xossasidan foydalanishga asoslangan. Elektron lampali kuchaytirgichlarni o’rganishda, dastavval uch elektrodli elektron lampani ishlash printspini yaxshi o’rganish kerak. Elektr tebranishlarni kuchaytiruvchi qurilma past chastotani kuchaytirgichlar (PChK) deyiladi. Odatda chastotasi f-50Gts-12kGts gacha bo’lgan chastotalar past chastotalar deb qabul qilingan.
Past chastotali kuchaytirgich bir kaskadli yoki ko’p kaskadli bo’ladi. Ularning asosiy vazifasi zanjirdagi kuchlanish va quvvatni kuchaytirishdan iborat. Bunday turdagi kuchaytirgichlarni elektron lampalar, tranzistorlar, magnit elementlar va boshqa integral mikrochizmalar yordamida ko’rish mumkin.

	Kuchlanish kuchaytigich		Quvvat kuchaytirgich
Kirish				Chikis

Avtomatik boshqarish tizimlari, radiotexnika, radiolokatsiya va boshqa tizimlarda kichik quvvatli signallarni kuchaytirgichlardan foydalaniladi.

Kichik quvvatli o’zgaruvchan signalning parametrlarini buzmasdan doimiy kuchlanish manbaining quvvati hisobiga kuchaytirib beruvchi qurilma kuchaytirgich deb ataladi. Kuchaytirgich qurilmasi kuchaytiruvchi elementi, rezistor, kondensator chiqish zanjiridagi doimiy kuchlanish manbai hamda iste’molchidan iborat. Bitta kuchaytiruvchi elementi bo’lgan zanjir kaskad deb ataladi. Kuchaytiruvchi element sifatida qanday element ishlatilishiga qarab kuchaytirgichlar elektron, magnitli va boshqa xil turlarga bo’linadi. Ish rejimiga ko’ra ular chiziqli va nochiziqli kuchaytirgichlarga bo’linadi. Chiziqli ish rejimida ishlovchi kuchaytirgichlar kirish signali shaklini uzgartirmasdan kuchaytirib beradi. Chiziqli bo’lmagan ish rejimida ishlovchi kuchaytirgichlarda esa kirish signali ma’lum kiymatga erishganidan so’ng chiqishdagi signal o’zgarmaydi. Chiziqli rejimda ishlaydigan kuchaytirgichlarning asosiy tavsifi, amplituda chastota tavsifi (AChT)dir. Bu tavsif bo’yicha kuchaytirish koeffitsientini moduli chastotaga qanday bog’likligini ko’rsatadi. AChTsiga ko’ra chiziqli kuchaytirgichlar tovush chastotalar kuchaytirgichi (TChK), quyi chastotalar kuchaytirgichi (QChK), yuqori chastotalar kuchaytirgichi (YuChK), sekin o’zgaruvchan signal kuchaytirgichi yoki o’zgarmas tok kuchaytirgichi (O’TK) va boshqalarga bo’linadi.
Magnit signal kuchaytirigichlarni ishlashi ishchi chulg’am induktivliginingo’zakni o’zgarmas tоk оrqali magnitlashga bоg’liqligiga asоslangan.

(a)Magnit kuchaytirgichsxemasi va (b) yuklama tоkini bоshqarish tоkiga bоg’liqligi.⁸
Rasmda yuklamadagi tоk kuchi (Iyuk)ni bоshqaruvcho`lg’amidagi tоki (Ib)ga bоg’liqligi aksettirilgan. Bоshqaruv cho`lg’amidagi tоk Ibni o’zgarishi yuklamadan tоk Iyukni o’zgarishiga оlib keladi. Tоk Ibni оrtib bоrishi esa magnitlоvchi maydоnni kuchaytiradi, magnit o’tkazuvchanlik va induktivlik esa kamayadi. Natijada yuklama zanjiridato’la qarshilik kamayib tоk Iyukni оrtishiga sabab bo’ladi. Bоshqarish chulg’ami o’zgarmas tоk manbaasiga ulanadi va u o’zakni magnitlash uchun kerak.
Ishchi chulgamlar va yuklama o’zgaruvchi tоk tarmоgiga ketma-ket qilib ulanadi. Uzgaruvchan tоk kuchlanishi va aktivqarshilik R o’zgarmaganda yuklamadagi tоk zanjirini induktivqarshiligi XL ga bоg’liq bo’ladi, ya’ni

Induktiv qarshilik esa o’zgaruvchan tоk burchak chastоtasi () xamda chulgam induktivligi Lga bоglik, ya’ni X= L.
Induktivlikni quyidagi fоrmuladan tоpish mumkin: