I – bob. O‘zgarmas tok elektr zanjirlarini hisoblash. Elektr toki. Qarshilik
Download 0.6 Mb. Pdf ko'rish
|
1-amaliy
- Bu sahifa navigatsiya:
- Rezistorlarni ketma-ket, parallel va aralash ulash usullari.
- 1.3. Elektr texnikasining asosiy qonunlari. Joul-Lens qonuni.
- Kirxgofning birinchi qonuni.
- Kirxgofning ikkinchi qonuni.
- 1.4. Elektr uzatish liniyalari simlarida kuchlanish isrofi.
- 1.6. Mustaqil yechish uchun masalalar. 1.6.1.
I – bob. O‘zgarmas tok elektr zanjirlarini hisoblash. 1.1. Elektr toki. Qarshilik Asosiy ifodalar va tenglamalar. G.Om qonuni. Qarshilik. Elektr toki - bu zaryad tashuvchi zarrachalarning yo‘naltirilgan tartibli harakatidir. Tok kuchi vaqt birligida o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi orqali o‘tuvchi elektr (zaryad) miqdori bilan aniqlanadi : /
(1.1) Tok kuchining birligi amper ( )
A : 1 1 /1
Kl s
Tok zichligi 2 ( / ) A mm
/ J I S
(1.2) bu yerda I o‘tkazgichdagi tok kuchi; ( ) A ;
o’tkazgichning ko‘ndalang kesim yuzasi, 2 ( ) mm . Zanjirning bir qismi uchun Om qonuni: Zanjirning bir qismidan o‘tuvchi tok kuchi shu qismdagi U kuchlanishga to‘g‘ri proporsional va uning R qarshiligiga teskari proporsional, ya’ni: /
U R
(1.3) bu yerda U voltda
( ) V ;
- Om birlikda ( )
o’lchanadi. Butun zanjir uchun Om qonuni: / (
) I E R r
(1.4) tenglama bilan ifodalanadi va bu yerda E elektr energiya manbasining elektr yurituvchi kuchi, ( )
V ;
tashqi zanjir qarshiligi, ; r – manbaning ichki qarshiligi, ( )
O‘tkazgichning elektr qarshiligi: /
G deb
ataladi va simens birlikda ( ) Cm o’lchanadi. 1 1/
;
1/ G R
(1.5) O’tkazgichning elektr qarshiligi: l R S
(1.6) tenglama bilan ifodalanadi, bu yerda: solishtirma qarshilik, 2 ( / )
m ; l
o‘tkazgich uzunligi, ( )
m ;
o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi yuzasi, 2 ( ) mm . Solishtirma qarshilikka teskari kattalik solishtirma o‘tkazuvchanlik deyiladi, 2 ( / ( )) m mm va quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 1 /
(1.7) Rezistorlarni ketma-ket, parallel va aralash ulash usullari. Ketma-ket ulangan rezistorlar qatorining ekvivalent qarshiligi har bir rezistor qarshiliklarning algebraik yig‘indisiga teng: 1 2 ... n R R R R
(1.8) Parallel ulash deb rezistorlarning shunday ulanishiga aytiladiki, bunda elektr zanjirining ikki tuguni orasida bir nechta rezistorlar ulangan bo‘ladi. Bu zanjir qismining ekvivalent o‘tkazuvchanligi barcha
parallel shoxobchalar o‘tkazuvchanliklari yig‘indisiga teng bo’lib, quyidagicha ifodalanadi: 1 2 ... n G G G G ,
(1.9) yoki
1 2 1 1 1 1 ... n R R R R ,
(1.10) Har bir shoxobchadagi qarshiliklar o‘zaro teng bo‘lsa, ya’ni 1 2
n R R R bo’lib,
n ta shoxobcha parallel ulaganda umumiy qarshilik: /
(1.11) Ikkita va 2
rezistorlar parallel ulanganda ularning ekvivalent qarshiligi: 1 2 1 2 / R R R R R
(1.12) Rezistorlarni aralash ulash deganda rezistorlar yoki zanjir qismlari ketma-ket va parallel ulanishlardan iborat bo‘ladi. O‘tkazgich qarshiligining haroratga bog‘liqligi: 2 1 2 1 1
R
,
(1.13) bu yerda 1 1 R haroratdagi o‘tkazgichning qarshiligi, ( )
; 2 2 R haroratdagi o‘tkazgichning qarshiligi, ( )
;
qarshilikning harorat koeffitsienti bo’lib, son jihatdan o‘tkazgichni 0 1 C
haroratga qizdirishda qarshilikning nisbiy o‘zgarishiga teng. 1.2. Elektr tokining energiyasi va quvvati Zanjirning bir qismida, t vaqt davomida Q zaryadni ko‘chirishga sarflangan ish (energiya W):
, yoki A W U I t
(1.14) tenglama bilan ifodalanadi va bu yerda A bajarilgan ish Joul birligida o’lchanadi ( )
. E.Yu.K E bilan elektr energiya manbasining bajargan ishi: A E Q
yoki A E I t
(1.15) Yuklama iste’mol quvvati: 2 2 / /
A t U I R I U R
(1.16) tenglama bilan ifodalanadi va bu yerda
- quvvat ( )
birlikda o’lchanadi. Manba yoki generatorda ishlab chiqariladigan quvvat: g P E I
(1.17) Energiyaning saqlanish qonuni bo‘yicha generatorning quvvati iste’molchilar quvvatlarining algebraik yig‘indisiga teng bo’lib, uni elektr zanjirlaridagi quvvatlar balansi deyiladi va quyidagicha ifodalanadi:
, 2
E I I R
(1.18)
Joul-Lens qonuni. O‘tkazgichdan o‘zgarmas tok o‘tganda ajralib chiqqan Q
issiqlik miqdori ( )
J :
2 Q I R t ,
(1.19) yoki 2 0, 24 Q I R t ,
(1.20) tenglama bilan ifodalanadi va bu yerda Q issiqlik miqdori kaloriya birlikda o’lchanadi. Kirxgofning birinchi qonuni. Tugunga kiruvchi toklarning algebraik yig‘indisi, tugundan chiquvchi toklarning algebraik yig‘indisiga teng, yoki tugundagi toklarning algebraik yig‘indisi nolga teng bo’ladi va quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 1 3
4 ...
... n k I I I I I I
bu yerda 1 3 ... n I I I
- tugunga yo‘naltirilgan (kiruvchi) toklar yig’indisi, 2 4 ... k I I I
- tugundan chiquvchi toklarning algebraik yig‘indisi, ya’ni: 0
(1.22) Tugunga yo‘naltirilgan (kiruvchi) toklarni shartli ravishda “+” musbat, tugundan chiquvchi toklar “-” manfiy deb qabul qilinadi. Kirxgofning ikkinchi qonuni. Elektr zanjirining berk konturida E.Yu.K larning algebraik yig‘indisi, shu konturdagi qarshiliklarda kuchlanishlar tushuvining algebraik yig‘indisiga teng:
(1.23) Bu qonun bo‘yicha tenglama tuzilganda manba elektr yurituvchi kuchi (E.Yu.K) “+” belgi bilan yoziladi, qachonki uning yo‘nalishi konturni aylanish yo‘nalishi bilan mos tushsa. Kuchlanish tushuvi yo‘nalishi “+” belgi bilan yoziladi, qachonki rezistor orqali o‘tuvchi tokning yo‘nalishi konturni tanlangan aylanish yo‘nalishi bilan mos tushsa.
Liniyadagi kuchlanish tushuviga teng bo‘lgan va liniya boshidagi 1
hamda oxiridagi 2
kuchlanishlarning 1 2
U farqiga kuchlanish isrofi deyiladi va quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 1 2 ' o tk U U U I R
(1.24) bu yerda '
R – liniya simlarining qarshiligi: ' ;
l R S l – ikki simli liniyadagi bitta simning uzunligi, ( )
m ;
– simning kesim yuzasi, 2 ( ) mm .
Liniyadagi quvvat isrofi birligi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
(1.25) Liniyaning foydali ish koeffitsienti: 2 1 1 1 1 1 1 1 P P P U I U I U P P U I U
(1.26) yoki
2 1 100% P P
bu yerda 1 P – liniya boshidagi quvvat, ( )
; 2
– liniya oxiridagi quvvat, ( ) W .
1.5. Masalalarni yechish bo’yicha namunalar. 1.5.1. 1 2, 7 P kW yuklama quvvatida generator qisqichlaridagi kuchlanish 225 U V , 2 1,84
P kW quvvatda 230 U V bo’lsa, generatorning E.Yu.K va uning ichki qarshiligi aniqlansin? Yechish. Har ikkala holat uchun yuklamadan o‘tuvchi tok kuchlarini quyidagicha aniqlaymiz: 3 1
1 2, 7 10
12 225
P I A U , 3 2 2 2 1,84 10
8 230
P I A U
To‘liq zanjir uchun Om qonuniga asosan: / I E R r yoki E I R I r
bo’lib, unga muvofiq zanjirning ikki rejim ishi uchun ikkita tenglama tuzamiz: 1 1
E I R I r r
2 230 8 .
E I R I r r
E - E.Yu.K va r - ichki qarshiligini quyidagicha aniqlaymiz: 240 ,
1, 25 . E V r
1.5.2. Kuchlanishi 150
U V bo‘lgan o‘zgarmas tok manbasiga to‘rtta parallel shoxobchalardan iborat bo‘lgan yuklama ulangan. Har bir shoxobchaning iste’mol quvvati, mos holda 1 2
4 90
, 270
, 157,5
, 360
. Р W Р W Р W Р W
Har bir shoxobchadagi o‘tkazuvchanlik va tok yuklamaning umumiy o‘tkazuvchanligi, ekvivalent qarshiligi va zanjirning tarmoqlanmagan qismida tok kuchi aniqlansin?
kirish kuchlanishini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin. 2
Har bir parallel shoxobchadagi tok kuchi I U G
bo‘lganligi uchun o‘tkazuvchanlikni quyidagicha aniqlashimiz mumkin, ya’ni: 2 3
2 3 1 1 2 90 /150 4 10 , 270 /150 12 10 ,
G 2 3 1 2 3 1 3 4 157,5 /150 7 10
, 360 /150
16 10 .
G U holda, yuklamaning umumiy o‘tkazuvchanligi: 3 1
2 3 4 39 10 G G G G G
Yuklamaning ekvivalent qarshiligi 1 1
G tenglamaga asosan: 3 1/ 1/ 39 10
25, 6 R G
Shoxobchalardagi tok kuchlarini I U G
ifodadan aniqlaymiz: 3 3 1 1 2 2 3 3 3 3 4 4 150 / 4 10 0, 6 , 150 / 12 10 1,8 , 150 / 7 10 1, 05 , 150 / 16 10 2, 4 I U G А I U G А I U G А I U G А
Zanjirning tarmoqlanmagan qismidagi tok kuchi: 3 150 39 10 5,85 .
1.5.3. Qizdiruvchi elementda 0, 5 soat ish davomida 550 kkal issiqlik ajralib chiqdi.
220 U V kuchlanishda element qarshiligi, uning iste’mol toki, quvvati va sarflangan energiyasi aniqlansin? Yechish. Joul-Lens qonuni bo‘yicha qizdiruvchi elementdan ajralib chiqqan Q issiqlik miqdori 0, 24 Q U I t tenglama bilan ifodalanib, unga asosan I tok kuchi: 3 550 10
5,8 . 0, 24
0, 24 220 1800 Q I A U t U holda qizdirgichni qarshiligi zanjirning bir qismi uchun Om qonuniga asosan: / 220 / 5,8 38 .
U I
Qizdirgichning quvvati P U I
tenglamaga asosan: 220 5,8
1270 1, 27
P U I Vt kW
u holda, 0,5 soat vaqt davomida iste’mol qilingan elektr energiyasi miqdori: 1, 27 0, 5 0, 635
. W P t kW soat
1.5.4. Ikkita parallel ulangan o‘zgarmas tok manbalarining E.Yu.K va ichki qarshiliklari mos ravishda 1 1
1 11,5 ,
2,5 , 16,5 ,
6 Å V r Å V r hamda yuklama rezistorining qarshiligi 30
bo’lsa quyidagi amallar bajarilsin? 1. Yuklamadan va manbadan o‘tuvchi tokning yo‘nalishi va qiymati aniqlansin? 2. Quvvatlar balansi tuzilsin? 3. Har bir manbaning ish rejimi ko‘rsatilsin va manbalar qisqichlaridagi kuchlanish tushuvlari aniqlansin?
yo‘nalishlari strelkalar orqali ko‘rsatilgan. Kirxgofning birinchi qonuniga muvofiq: 2 1
I I I
bolib, ikkinchi qonuni bo‘yicha ikkita mustaqil berk kontur uchun ikkita tenglama tuzamiz. 1
va
2 Å manbalarni o‘z ichiga olgan berk konturlar uchun konturnining aylanish yo‘nalishini soat strelkasi yo‘nalishiga teskari yo‘nalishda tanlaymiz va tenglamalarni quyidagi shaklda ifodalaymiz: 2 1
1 2 2 E E I r I r 2
manbali va
qarshilikli kontur uchun yo‘nalishni soat strelkasi bo‘yicha tanlab, tenglamasini quyidagi shaklda yozamiz: 2 2 2 nom yuk E I R I r
Natijada quyidagi 1 2 , I I va
n I uch noma’lumli uchta tenglamalar sistemasiga ega bo‘lamiz. Bu tenglamalarga E.Yu.K va qarshiliklarning masalaning shartida berilgan son qiymatlarini qo‘yib hamda yechib tok kuchlarini quyidagicha topamiz: 1 0,3 ,
I À 2 0, 71 , I À 0, 41 . n I À
Bu holda, 1
manba iste’molchi rejimida, 2
manba esa generator rejimida ishlaydi. Shu sababli quvvatlar balansini tuzishda E.Yu.K quvvati manfiy ishoraga ega bo‘ladi. Quvvatlar balansi – bu generatordan berilayotgan va iste’molchilar quvvatlarning tengligidir, ya’ni: 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 n n E I E I I r I r I R
2 2 2 1, 65 0, 71 11,5 0,3 0,3 2,5
0, 71 6 0, 41 30
8, 265 8, 2926.
Manba qisqichlaridagi kuchlanish tushuvi uch xil usulda aniqlanishi mumkin: 0, 41 30 12,3 , n n U I R V
yoki
2 2 2 16,5 0, 71 6 12, 24 U E I r V
yoki
1 1 1 11,5 0,3 2,5 12, 25 . U E I r V
12
iste’mol tokida 2, 5
Р kW quvvatli manbadan ikki simli liniya ta’minot oladi. Liniyaning uzunligi 1200
l m , mis simlarning diametri 4, 5 d mm
bo‘lsa yuklama quvvati, liniyaning FIK va kuchlanish isrofi aniqlansin? Yechish. Liniya simlarining qarshiligini quyidagicha aniqlaymiz: ' 2 2 2 2 4 2 1200 4
0, 0175 2, 64
3.14 4, 5 o tk l l R S d Liniyadagi I tok kuchini bilgan holda kuchlanish isrofini aniqlaymiz: ' 2, 64 12
31, 7 . o tk U R I V
U holda liniyadagi quvvat: 31, 7 12 380
lin P U I W
bo’lib, yuklama iste’mol qiladigan quvvat: ' 2500 380
2120 2,12
n iste lin P P Р W kW
Liniyaning foydali ish koeffitsienti ' n iste P Ð tenglamaga asosan: ' 2,12 100% 100%
8, 5% 2, 5
n iste P Р
0, 5 soat da
2700 Q Kl zaryad oqib o‘tgan bo’lsa, elektr zanjiridagi tok kuchi aniqlansin? Yechish. Tok kuchining /
Q t
tenglamasiga asosan: 2700
2700 2700
/ 1, 5
0, 5 30 min 60 1800
0, 5 ;
2) 0, 03 ; I A 3) 2 ;
mA 4) 15 ; I A 5) 50 ;
mA 6) 2 I A o‘tkazgich orqali 0, 6 Q Kl zaryadning oqib o‘tish vaqti aniqlansin? Yechish. O’tkazgich orqali oqib o’tuvchi tok kuchining /
Q t ifodasidan: 1) 1 1 0, 6 1, 2
. 0, 5
Q t sek I
2) 2 2 0, 6 20 . 0, 03 Q t sek I
3) 3 3 3 0, 6 0, 6
300 . 2 10 0, 002 Q t sek I
4) 4 4 0, 6 0, 04
. 15
t sek I
5) 5 3 5 0, 6 0, 6
12 . 50 10 0, 05 Q t sek I
6) 6 6 0, 6 0, 3 . 2 Q t sek I
2 2,5
S mm ko‘ndalang kesimi yuzasi orqali 0, 04
t sek
vaqtda 3 20 10 Q Kl zaryad oqib o‘tdi. O‘tkazgichdagi tok zichligi aniqlansin? Yechish. Tok zichligini ifodalovchi I J S
tenglamasiga asosananiqlashimiz uchun, avvalo tok kuchini quyidagicha topamiz: 1) 3 20 10 0,5 0, 04
Q I A t . U holda, tok zichligi: 2) 2
0, 2 / 2, 5 I J A mm S .
3, 5
va 1 t soat vaqt davomida rezistordan ajralib chiqqan issiqlik miqdori 81, 65
Q kkal bo‘lsa, rezistorning qarshiligi va undagi kuchlanish aniqlansin? Yechish. O’tkazgichdan tok o’tishi natijasida ajralib chiqqan issiqlik miqdorini ifodalovchi 2 0, 24
Q I R t tenglamadan R qarshilikni topsak: 3 2
81, 65 10 81650
81650 7, 71 .
0, 24 0, 24 3,5 3600 0, 24 12, 25 3600 10584
Q R I t
u holda, rezistordagi U kuchlanish zanjirning bir qismi uchun Om qonuniga asosan: 3, 5 7, 7 27 .
U I R V
1.5.10. E.Yu.K 1, 5
E V va ichki qarshiligi 2, 5 r bo‘lgan o‘zgarmas tok manbasiga qarshiligi 10
bo‘lgan rezistor ulangan. Zanjirdagi tok kuchi va manbadagi kuchlanish tushuvi aniqlansin? Yechish. Masalaning shartida bayon etilganiga asosan elektr zanjirda ekvivalent qarshilikni ekv R R r
tenglamadan aniqlaymiz: 10 2,5 12,5 , ekv R R r
u holda tok kuchi: 1, 5 0,12
12, 5 ekv E I A R
manbaning E.Yu.K va zanjirdagi tok kuchini bilgan holda U kuchlanish tushuvini U E I r
tenglamadan quyidagicha topamiz: 1, 5 0,12 2, 5 1, 2
1.6. Mustaqil yechish uchun masalalar. 1.6.1. Ko‘ndalang kesimi yuzasi 2 0, 24 S mm bo’lgan o‘tkazgichdan oqib o’tuvchi tok zichligi 2 5 / J A mm bo‘lsa, zaryadli zarrachalar o’tish vaqtning quyidagi qiymatlari uchun tok kuchi aniqlansin? 1) 0, 005 ; 2 1 ; 3 100 mk ; 4 20 m ; 5 0, 4 ; 6 5 . ) ) ) ) ) s s s s s s 1.6.2. Diametri 12
mm , uzunligi 120 l m bo’lgan mis simning 0 20 C
0 80 C
1.6.3. 1.2. - rasmda keltirilgan elektr sxemaning AB qisqichlaridagi ekvivalent qarshilik aniqlansin? Qarshiliklarning son qiymatlari mos ravishda 1 2
0,5 , 5 ,
9 R R R
deb
hisoblansin.
1.6.4. To‘rtta parallel shoxobchalarning berilgan elektr o‘tkazuvchanliklari mos ravishda 1 1
1 1 2 3 4 0,11 ; 0, 03
; 0, 07
; 0, 04
G G G G bo’lsa, zanjirning ekvivalent o‘tkazuvchanligi va qarshiligi aniqlansin?
25
kuchlanish 4, 5
U V , yuklama ulanmagandagi kuchlanishi 4, 77 U V
manbaning ichki qarshiligi aniqlansin? Download 0.6 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling