Alternatif akım devresinde bir kondansatör ve bir indüktörün paralel bağlantısı. Ölçülen devreye bir wattmetrenin dahil edilmesi

Wattmetreyi açmak için jeneratör terminalleri (*I ve *V işaretli terminaller) bir iletkenle kısa devre yapılır. Doğru bir wattmetre okuması için, her iki jeneratör kelepçesi de akım kaynağının jeneratör tarafında yüke değil aynı tele bağlanmalıdır. Daha sonra başka bir tel ile devreye seri olarak sabit bir bobin bağlanır; aynı zamanda, akım sınırına bağlı olarak, bu kablo 1A terminaline bağlanır - ölçülen akım 1A'yı aşmaz veya 5A'yı 5A'yı aşmaz akımla.

Ardından çerçeve devresine paralel olarak açılır; Bunu yapmak için önce ek dirençlerden biri kelepçeye bağlanır (voltaj sınırına bağlı olarak: 30V - 30V'a kadar, 150V - 150V'a kadar ve 300V - 300V).

Cihaz kapağının ön oluğuna, cihazın ön tarafı, akım limiti ile voltaj limitinin çarpımına eşit bir ölçüm limiti ile ölçeğe bakacak şekilde bir çalışma ölçeği monte edilmiştir.

Wattmetre ile deneyler

Aşağıda, yalnızca gösterim wattmetresinin yeteneklerini karakterize eden bireysel deneyler açıklanmıştır.

Deneyim 1. Aktif yük ile tek fazlı alternatif akım devresinde güç ölçümü.

Bu deneyi gerçekleştirmek için Şekil 3'te gösterilen şemaya göre bir elektrik devresi monte edilir.

Bir deney yaparken, voltajı sorunsuz bir şekilde değiştirebilmeniz tavsiye edilir, bu nedenle, A, B telleri okul panosunun ayarlanabilir voltaj terminallerine bağlanmalı veya düz veya pürüzsüz bir voltaj sağlayan bir okul voltaj regülatörü (veya başka bir transformatör) kullanılmalıdır. adım voltaj regülasyonu.

Pirinç. 6 Deney 1'deki elektrik devresinin şeması.

Yük olarak, 20 ohm'a kadar (izin verilen akım 5A ile) dirençli bir kayar reosta dahil edilmelidir.

Wattmetre devreye 150V'luk ek bir direnç ve 5A'lik bir kelepçe ile bağlanır (şemaya bakın).

Reostatın tüm dirençleri devreye girecek şekilde reostatın sürgüsünü durdurduktan sonra voltaj 50V yüke ayarlanır ve wattmetre, voltmetre ve ampermetre okumaları gözlemlenir. Ardından, tüm cihazların okumalarını her seferinde gözlemleyerek seri olarak 60, 80, 100V ayarlayarak yüke giden voltajı arttırırlar.

Bu deneyin sonuçları, gücün voltaj ve akımın ürününe eşit olduğunu doğrular.

Deneyim 2. Aktif simetrik yüke sahip üç fazlı bir akım devresinde güç ölçümü.

Bir gösteri wattmetre yardımıyla, tüm fazların eşit bir yüküyle (yani, her faza aynı yükler dahil edildiğinde) üç fazlı bir akımın aktif gücünü ölçmek için bir deney yapmak mümkündür.

Bu deneyi gerçekleştirmek için Şekil 7'de gösterildiği gibi bir elektrik devresi kurulur.

Her fazda aynı dirence sahip bir elektrik lambası yük olarak yer almaktadır.

Kullanılan ölçüm aletleri önceki deneydekiyle aynıdır.

Wattmetrenin sınırları (akım ve voltaj için) elektrik lambalarının voltajına ve gücüne bağlı olarak belirlenir.

R
dır-dir. 7 Deney 2'deki elektrik devresinin şeması.

Aletlerin okumalarına göre, bir fazın gücünün, faz voltajının ve fazdaki akımın ürününe eşit olduğu belirlenir.

Şekil 4'te gösterilen üç fazlı akım devresinin tam simetrisi verildiğinde, wattmetre okumasını 3 ile çarparak tüm devrenin gücünü hesaplayın.

Bugün alternatif akım devresindeki bir indüktörü ele alacağız, devre doğru akımla çalıştırılsaydı farkın ne olacağını ve bu basit ama çok önemli radyo elemanının birçok ilginç özelliğini öğreneceğiz.

İlk olarak, bu bölümün amacını ve bununla ilişkili temel kavramları ve terimleri tanımlayalım.

indüktör nedir

Bir indüktör, aşağıdakiler için çeşitli devrelerde kullanılan bir radyo elemanıdır:

• Yumuşatma yendi;
• Girişim bastırma;
• AC akım sınırı;
• Enerji depolama ve daha fazlası.

Bu eleman, yalıtılmış bir iletkenden yapılmış spiral, sarmal veya sarmal bir bobindir. Parça, nispeten düşük bir kapasitansa ve düşük aktif dirence sahipken, yüksek bir endüktansa, yani bir elektrik akımı bir devrede aktığında bir iletkende bir EMF (elektromotor kuvveti) oluşturma yeteneğine sahiptir.

• İndüktör, uygulamanın yerine ve amacına bağlı olarak başka isimlere sahip olabilir. Örneğin, eleman devrenin farklı bölümlerinde yüksek frekanslı izolasyon, çekirdeğin manyetik alanının enerjisinin birikmesi, dalgalanmaların yumuşatılması ve girişimin bastırılması için kullanılıyorsa, bobine jikle veya reaktör denir (ikinci adı nadiren kullanılır).
• Güç elektrik mühendisliği hakkında konuşursak, o zaman rektörün adı oraya yerleşmiştir - akımı sınırlamak gerekirse, örneğin bir elektrik hattında kısa devre varsa kullanılır.

• Ayrıca solenoid adı verilen silindirik indüktörler de vardır. Böyle bir silindirin uzunluğu, çapının birkaç katıdır.

Bilmek ilginç! Solenoidin içindeki manyetik alan tekdüzedir. Bu manyetik alan, ferrit çekirdeği çekerek mekanik iş yapabilir.

• İndüktörler ayrıca röle sargıları olarak adlandırılan elektromanyetik rölelerde de kullanılır.
• Benzer elemanlar indüksiyon ısıtıcılarına da monte edilir - burada bunlara ısıtma indüktörleri denir.

• Darbe voltajı stabilizasyon cihazları söz konusu olduğunda, indüksiyon depolama cihazı veya depolama bobini gibi terimleri de duyabilirsiniz.

Tasarım özellikleri

Yapısal olarak, indüktör, bir dielektrik çekirdeğin (çerçeve) etrafına spiral veya vidayla sarılmış yalıtımlı tek çekirdekli veya çok çekirdekli bir iletkendir (daha sık vernikli bakır tel). Çekirdeğin şekli yuvarlak, toroidal, dikdörtgen, kare olabilir. Çekirdek için kullanılan malzemeler, havadan daha yüksek bir manyetik geçirgenliğe sahiptir, bu da manyetik alanı ayrıca bobinin yakınında tutar, bu da endüktansın da arttığı anlamına gelir.

Ayrıca çekirdeği olmayan veya parçanın endüktansını değiştirmenize izin veren ayarlanabilir bobinler de vardır.

İletkenin sarımı tek katmanlı olabilir, ayrıca kademeli olarak sıradan veya çok katmanlı (vagon, dökme, sıradan isimler kullanılır) olarak da adlandırılır. Dönüşler arasındaki mesafeye adım denir.

Başvuru

Bobinler, sinyal işleme devrelerinde ve analog devrelerde kullanılır. Kondansatörler ve diğer radyo bileşenleriyle birlikte, belirli sinyalleri yükselten veya filtreleyen devre bölümleri oluşturabilirler.

Bobinler, filtre kapasitörleriyle birlikte çıkışta meydana gelen artık gürültüyü ve diğer dalgalanmaları ortadan kaldırmak için tasarlandıkları güç kaynaklarında yaygın olarak kullanılır.

İki bobin bir manyetik alanla bağlanırsa, bir transformatör elde edilir - elektromanyetik indüksiyon nedeniyle devrenin bir bölümünden diğerine elektrik iletebilen ve aynı anda voltaj değerini değiştiren bir cihaz.

Referans için! Transformatörler sadece alternatif akımla çalışabilir.

İndüktörlerin ana özellikleri

Bir devrede bir indüktörden geçen akımın nasıl davrandığını ele almadan önce, bu elemanın temel özelliklerini bulalım.

• Her şeyden önce, endüktansla ilgileniyoruz - akan akımın yarattığı manyetik alan akısının bu akımın gücüne oranıyla sayısal olarak ifade edilen bir değer. Bu parametre Henry (H) cinsinden ölçülür.
• Daha basit bir ifadeyle, bu fenomen aşağıdaki gibi tanımlanabilir. Akım indüktörden geçtiğinde, doğrudan EMF ile ilgili olan ve alternatif voltajdaki değişimi engelleyen bir elektromanyetik alan oluşturulur, yani devrede ana akımın tersi yönde akan bir akım ortaya çıkar.
• İndüktördeki akım gücünü ve alternatif voltajı ölçerek, bu kuvvete karşı çıkın, daha doğrusu tam tersi. Elemanın bu özelliğine, alternatif akım devresinde yer alan kapasitörün reaktif kapasitansına karşı olan endüktif reaktans denir.

Birlikte elektrik akımının geçiş yolunu oluşturan araçları ve nesneleri temsil eder. İçlerinde meydana gelen elektromanyetik süreçler gerilim, direnç ve elektromotor kuvvet gibi kavramlar kullanılarak tanımlanabilir.

DC devreleri

Yapı, belirli işlevlerini yerine getiren ayrı cihazlar içerir. Bunlara elektrik devresi elemanları denir. Ana unsurlar, elektrik kaynakları ve bu enerjiyi alan cihazlardır. Tüm kaynaklarda elektriksel olmayan malzemelerle elektrik enerjisine dönüşüm vardır. En yaygın kaynaklar piller, galvanik hücreler, elektromanyetik jeneratörler ve diğerleridir.

Alıcıların yardımıyla elektrik diğer enerji türlerine dönüştürülebilir. Bu tür alıcıların ana türleri arasında ısıtma elemanları ve cihazları, elektrik motorları, galvanik banyolar, aydınlatma cihazları ve diğerleri bulunur.

Ayrıca elektrik devresi yardımcı elemanlar içerir. Örneğin reostatlar yardımıyla değer ayarlanır, potansiyometreler ve bölücüler yardımıyla voltaj düzenlenir. Devre aşırı yüklenmelerden sigortalarla korunur, anahtarlama anahtarlarla sağlanır. Çalışma modu üzerindeki kontrol, kontrol ve ölçüm cihazları tarafından gerçekleştirilir.

AC devreleri

Alternatif akım, belirli süreler boyunca periyodik olarak hareketinin yönünü değiştirebilen bir elektrik akımıdır.

Zamanla değiştiği için burada DC devrelere uygun hesaplamalar yapmak mümkün değildir. Yüksek bir frekansın varlığında yükler salınım yapar. Zincirler halinde bir yerden diğerine hareket ederler ve bunun tersi de geçerlidir. Bir değişkenle, sabitin aksine, seri bağlı iletkenler eşit olmayan değerlere sahip olabilir. Bu etki, devredeki kapasitansların varlığı ile geliştirilmiştir. Burada, düşük frekansta bile büyük endüktanslı bobinler kullanıldığında meydana gelen kendi kendine endüksiyonun etkisi de gözlenir.

Alternatif sinüzoidal akıma sahip bir jeneratöre bağlı bir devrenin özelliklerini düşünün. Bir DC ve AC devresine bağlandığında bir kapasitörün rolü tamamen farklıdır. Sabit durumda, kapasitör, mevcut kaynağın EMF'sine eşit olana kadar şarj olur. Bu durumda şarj durur ve sıfıra düşer. Aynı devre bir alternatöre bağlanırsa, elektronlar kapasitörün bir kısmından diğerine hareket edecektir. Bu elektronlar, kapasitörün her iki tarafında aynı güce sahip alternatif bir akımdır.

Gerekirse bir doğrultucu yardımıyla alternatif akım doğru akıma dönüştürülür.

Temel Bilgiler > Görevler ve Cevaplar

Tek fazlı AC devreler (sayfa 2)

12. C \u003d 8.36 μF kapasiteli bir kapasitör, frekansla U \u003d 380 V sinüzoidal voltaja bağlanır f =50Hz.
Kondansatör devresindeki akımı belirleyin.

Karar:
kapasitans

380 V sinüzoidal voltajda kapasitör devresindeki akım

Daha büyük akımlar, belirli bir frekansta daha büyük kapasitanslar gerektirir.

13. Kondansatör, bir frekansla U = 220 V sinüzoidal bir voltaj için açıldığında f \u003d devrede 50 Hz, akım kurulduİ \u003d 0,5 A.
Bir kapasitörün kapasitansı nedir?

Karar:

Kapasitans formülünden, kapasitans

Bu problemde ele alınan bir kapasitörün kapasitansını belirleme yöntemi en az doğrudur, ancak basittir ve pratik uygulama için büyük harcamalar gerektirmez.

14. U = 6600 V voltaj için kabloyu açtığınızda sonunda bir frekansla f \u003d 50 Hz, devrede akım I \u003d 2 A kuruldu.
Kablonun elektrik direncini ihmal ederek, kablo uzunluğu 10 km ise, kablonun 1 km'si başına yaklaşık olarak kapasitansını belirleyin.

Karar:
Birbirinden izole edilen kablo damarları bir kapasitördür. Kablo damarlarının direncini ihmal edersek, kablonun yüksüz akımı, yani kablonun ucundaki açık olan akım, tamamen kapasitif olarak kabul edilebilir. Bu durumda gerçek ilişki

nerede - kapasitif iletim.
Buradan

f frekansında =50 Hz açısal frekans, buradan,

1 km uzunluğunda kablo kapasitesi

Bir kablonun uzunluğunun 1 km'si başına kapasitansını belirlemek için açıklanan yöntem çok yaklaşıktır (kablo damarlarının aktif direncini ve yalıtım kusurundan dolayı çekirdekten çekirdeğe sızıntının aktif iletkenliğini ihmal eder; kapasitansın düzgün dağılımı kablonun uzunluğuna izin verilir).

15. U = 127 V gerilim ve frekansta 152 VAR reaktif (kapasitif) güç elde etmek için gerekli olan kapasitör bankasının kapasitesi nedir? f= 50Hz.

Karar:
f= frekansında 50 Hz köşe frekansı. Pil akımı tamamen kabul edildiğinden
reaktif (faz önde gelen voltaj 1/ 4 periyot), o zaman reaktif güç, gerilim ve akımın çarpımına eşittir:

Kapasitif akım, voltaj ve kapasitif iletkenliğin ürününe eşittir, bu nedenle

Kapasitör bankası kapasitesi

Reaktif (kapasitif) güç şu şekilde temsil edilebilir: , akımı gerilim ve kapasitans cinsinden ifade etmek; belirli bir voltaj ve frekansta reaktif (kapasitif) gücün kapasitansla orantılı olduğu sonucu çıkar. Kapasitör bankasının plakalarının yalıtımı voltaj artışına izin veriyorsa (örneğin,kez), daha sonra reaktif (kapasitif) güç, voltajın karesiyle orantılı olarak artacaktır (yani, 3 kez). Bu nedenle, söz konusu durumda, voltajın nominal voltaja oranı önemlidir.

16. Bobinde (görev 10'a bakın), f \u003d 50 Hz frekanslı alternatif bir U \u003d 12 V voltajına bağlı olarak, 1,2 A'lık bir akım kuruldu.
Bobinin endüktansını belirleyin.

Karar:
Bobine uygulanan alternatif voltajın, içinde oluşturulan akıma oranına denir.tam direnç z bobinleri;

Problem 10'da bobinin aktif direncinin r olduğu belirlendi. \u003d 2,8 ohm. Bobinin aşırı güçlü akımdaki direnci, e'nin varlığından dolayı doğru akımdaki r direncinden daha büyüktür. d.s. alternatif akımda bir değişikliği önleyen kendi kendine indüksiyon. Bu, endüktif olarak adlandırılan direnç bobinindeki görünüme eşdeğerdir:

nerede L - endüktans, H
f - frekans, Hz.
empedans z arasındaki ilişki , Endüktif reaktansve aktif direnç r bir dik üçgende hipotenüs ve bacaklar arasındaki ile aynı:


endüktif reaktans nerede

bobin endüktansı

Söz konusu bobinde, akım, gerilim ve faz açısının tanjantı ile aynı fazda kalıyor. .

17. Devrede (Şekil 23), voltmetre 123 V, ampermetre 3 A ve wattmetre 81 W gösteriyor, şebeke frekansı 50 Hz.
Bobin parametrelerini belirleyin.

Karar:
Gerilimin akıma oranı, bobinin toplam direncine eşittir:

Wattmetre, bu problemde r direncindeki güç kaybı olan devrenin aktif gücünü ölçer. yani bobinin direnci

empedans z , aktif direnç r ve endüktif reaktansbobinler, hipotenüs ve dik üçgende bacaklar ile aynı oranda ilişkilidir.

Buradan,

f frekansında =50 Hz açısal frekans

Endüktif reaktans açısal frekansın ürününe eşit w ve endüktans L; buradan,

Bobin güç faktörü. .
18. Çelik çekirdeksiz bir bobin, akımı 0,3 A olan 2,1 V'luk sabit bir voltaja bağlanır. Aynı bobin, 50 Hz frekanslı ve 50 V etkin bir değere sahip sinüzoidal bir voltaja açıldığında, akımın etkin değeri 2 A'dır.
Bobin, aktif ve görünür güç parametrelerini belirleyin.

Karar:
Bobindeki doğru voltajın doğru akıma oranı, aktif dirence neredeyse eşittir (alternatif akımın telin yüzeyine kayması nedeniyle dirençteki artışı ihmal edersek):

Bu, bobinin parametrelerinden biridir. Bu aynı miktarların bobindeki alternatif akımla oranı toplam dirence eşittir:

Endüktif reaktans:

Bobinin endüktansı ikinci parametresidir:

Bobin güç faktörü:

Trigonometrik büyüklük tablolarından .
Aktif güç

Tam güç

Güç faktörü

Problem 17 ve 18, bobin parametrelerini belirlemek için iki farklı yöntemi ele almaktadır.

19. C \u003d 50 μF kapasiteli bir kapasitör bankası, dirençli bir reosta ile seri olarak bağlanır r= 29.1 ohm.
Uygulanan voltaj U = 210 V ve şebeke frekansı ise, kapasitör bankı ve reostat üzerindeki voltajı ve ayrıca devredeki akımı ve gücü belirleyin. f=50Hz.

Karar:
50 Hz'lik bir frekans ve 50 μF'lik bir kapasitans, 1 μF'lik bir kapasitanstan 50 kat daha küçük bir kapasitansa karşılık gelir. Buradan,

Burada 3185 Ohm, 1 uF kapasitörün direncidir.
Duruma göre, reostatın direnci r \u003d 29,1 Ohm. Devrenin toplam direnci, bir dik üçgenin hipotenüsü ve ayağı ile aynı oranda aktif ve kapasitif dirençlerle ilgilidir:

reostat voltajı

Kapasitör grubu voltajı

Seri bağlantı nedeniyle, daha büyük dirençli bir devre elemanında daha büyük bir voltaj olduğu ortaya çıktı.
Güç faktörü

Trigonometrik büyüklük tablolarından faz açısı .
Devrenin aktif gücü

Devrenin toplam gücü, gerilim ve akımın etkin değerlerinin çarpımına eşittir:

Görünen güç, aktif güçten çok daha büyüktür, çünkü güç faktörü küçüktür, yani devrenin empedansı, aktif dirençten birçok kat daha büyüktür.

20. Voltajda P \u003d 60 W gücünde bir elektrik lambasıalternatif voltajı U=220 V ve frekansı 50 Hz olan bir ağa bağlanmalıdır. Bu voltajın bir kısmını telafi etmek için, lambaya seri olarak bir kondansatör bağlanır.
Kondansatör için hangi kapasitans gereklidir?

Karar:
Lamba üzerindeki voltaj, uygulanan şebeke voltajının aktif bileşeni olacak ve kapasitör üzerindeki voltaj, onun reaktif (kapasitif) bileşeni olacaktır. Bu stresler ilişki ile ilişkilidir

Kapasitör voltajı

Kondansatördeki akım, lambadaki ile aynıdır, yani.

Ohm kanununa göre kapasitif reaktans

Bir frekansta f = 50 Hz kapasitans C = 1 μF kapasitansa karşılık gelir , o zaman söz konusu kapasitörün kapasitansı yaklaşık olarak 8.7 mikrofarad'a eşittir.
Aşırı voltaj, bir reostayı bir lambaya seri bağlayarak da telafi edilebilir. Reostat, elektrik lambası gibi tamamen aktif bir direnç olduğundan, bu devre elemanlarındaki gerilimler toplam akımla ve dolayısıyla birbirleriyle aynı fazdadır. Bu durumda, gerçekten bir oran olacak

nerede - reostadaki voltaj, eşit

0,5 A'lik bir lamba akımında, reostatın direnci şu şekilde olmalıdır:

Reostada enerji tüketilecek, ısıya dönüşecek ve reostadaki güç kaybı olacaktır.

Kapasitans açılırsa, voltaj enerji kaybı olmadan "kesilir".

21. Alternatif akımlı ince sacların elektrik ark kaynağı durumunda, içinde güç gelişir. akımda ben =20 A . kaynak voltajı sen =120 V, şebeke frekansı f =50 Hz (Şek. 24). Ark üzerinde gerekli voltajı elde etmek için, direnci olan bir endüktif bobin ona seri olarak bağlanmıştır. r =1 ohm.
Bobinin endüktansını belirleyin; bobin yerine açılabilen bir reostatın direnci; yeterlik bir bobin ve içinde bir reostat varlığında devreler.

Karar:
devre empedansı

Devre girişinde görünen güç

Bobin sargısında güç kaybı

Devre aktif gücü

Devre güç faktörü

Trigonometrik büyüklük tablolarından .
devre direnci

ark direnci

Devrenin endüktif reaktansı, bobinin endüktif reaktansı ile temsil edilir:

Aynı değer direnç üçgeninden de belirlenebilir (Şekil 25, ölçek )

Bobinin istenen endüktansı

Bobin yerine bir reostat dahil edilmiş olsaydı, devrenin direnci aynı 6 ohm değerine sahip olurdu, ancak tamamen aktif olurdu:

Bobin güç kaybı

Reostatta güç kaybı

Bundan, aşırı voltaj bir endüktif bobin tarafından "deşarj edildiğinde" devrenin verimliliğinin daha yüksek olduğu açıktır. Gerçekten de, bir bobin varlığında verimlilik

reostat varlığında verimlilik

Bobin (veya kapasitör) tarafından aşırı voltajın "geri ödenmesinin" güç faktörünü kötüleştirdiği unutulmamalıdır (bu örnekte). bobin ile vebir reosta ile).

22. parametreleri olan bir bobin ile seri olarakve L \u003d 15.92 mH, dirençli bir reosta dahildir,. Devre, U=130 V gerilimi için f=50 Hz frekansında açılır.
Devredeki akımı belirleyin; bobin ve reostat üzerindeki voltaj; devrenin ve bobinin güç faktörü.

Karar:
Bobin endüktif reaktansı

bobin empedansı

Seri bağlı bir bobin ve bir reostadan oluşan bir devrenin aktif direnci,

Devre empedansı

Ohm yasasına göre devredeki akım

Bobin voltajı

reostat voltajı

aritmetik toplam uygulanan gerilimden çok daha fazla U=130 V. Devre güç faktörü

Bobin güç faktörü

Bu nedenle reostat devrenin güç faktörünü ve direncini arttırır, ancak akımı azaltır, devrenin güç tüketimini arttırır.
Gerçekten de, bobinin aktif gücü

reosta aktif güç

Devre dallanmamış olduğundan ve sadece bir akım olduğundan, ondan bir vektör diyagramı oluşturmaya başlamanız tavsiye edilir (Şekil 26).
Tamamen aktif bir direnç olan reosta üzerindeki gerilim akım ile aynı fazdadır; diyagramda, bu voltajın vektörü, akım vektörü ile aynı doğrultudadır. Vektörün sonundan mevcut vektörün ilerleme yönünde ben, bir açıyla saat ibresinin dönüşünün tersi yönde, bobin üzerindeki voltaj vektörünü erteleriz. vektörler poligon kuralına göre ekleme amacıyla bu şekilde inşa edilmiştir.

Karar:
İlk bobinin endüktif reaktansı

yani aktif dirence sayısal olarak eşittir gerilimden akımın faz gecikmesine neden olan 1/ 8 periyot (45°'de).
Gerçekten de, faz açısının tanjantı

İkinci bobinin endüktif reaktansı

Aktif direnişinden beri sonra faz açısının tanjantı

Söz konusu devre için bir ölçekte bir direnç üçgeni oluşturalım. Bunu yapmak için direnç ölçeğini belirledik . Ardından, şemada 1.57 ohm'luk direnç 15,7 mm'lik bir segment olarak, 2,7 ohm'luk direnç - 27 mm'lik bir segment olarak vb. Gösterilecektir. Şek. Aktif direnci temsil eden 27 segment, yatay yönde düzenlenir ve endüktif reaktansı temsil eden segment, - dik açılarda dikey yönde.

İç dirençilk bobin sağ üçgenin hipotenüsüdür. Bu üçgenin tepesinden yatay yönde direnci temsil eden bir segment çizilir.ve yukarı doğru dik açıda - direnci gösteren bir segment. hipotenüs ce dik üçgen empedans anlamına gelirikinci bobin.
Şek. 27 segmentinin olduğu görülmektedir. ae empedansı temsil eden z segmentlerin toplamına eşit olmayan iki bobinden oluşan dallanmamış zincir ac ve se, yani . Söz konusu devrenin toplam direncini z belirlemek için aktif (, segment аf ) ve endüktif ( , segment ef ) bobin direnci.
hipotenüs ae , devrenin toplam direnci z anlamına gelir, Pisagor teoremi ile belirlenir:

Devredeki akım, Ohm yasası ile belirlenir:

İlk bobindeki voltaj

İkinci bobindeki voltaj

Ölçeği alarak bir vektör diyagramı oluşturuyoruz (Şekil 28):
a) akım için ; daha sonra mevcut vektör 25 mm uzunluğunda bir segment ile temsil edilecektir;
b) voltaj için; stres vektörü iken

Aktif dirençler ve ampermetreler ve ölçüm akımları içeren alternatif akım devresine ve bu dallara iki paralel kol dahil ediyoruz (Şekil 301). Üçüncü ampermetre A, dallanmamış devredeki akımı ölçer. İlk önce, hem dirençlerin hem de endüktif direnci aktif dirençleriyle karşılaştırıldığında ihmal edilebilecek akkor ampulleri veya reostatları temsil ettiğini varsayalım (Şekil 301, a). Ardından, tıpkı doğru akım durumunda olduğu gibi, ampermetre okumasının, ampermetre okumalarının toplamına eşit olduğundan emin olacağız ve yani. Dirençler reostat ise, dirençlerini değiştirerek akımların her birini istediğimiz gibi değiştirebiliriz, ancak eşitlik her zaman korunacaktır. Her iki reostatı da kapasitörlerle değiştirirsek, yani. her iki direnç de kapasitif ise (Şekil 301, b) veya her iki direnç de endüktif ise, yani. reostalar, endüktif direnci olan bir demir çekirdekli bobinlerle değiştirilirse aktif olandan çok daha büyük, ikincisi ihmal edilebilir (Şekil 301, c).

Pirinç. 301. Bir alternatif akım devresinin paralel dallarındaki dirençler doğada aynıdır

Bu nedenle, paralel dalların dirençleri doğada aynıysa, o zaman dallanmamış devredeki akım, ayrı dallardaki akımların toplamına eşittir. Bu, elbette, iki dalın olmadığı, ancak herhangi bir sayıda olduğu durumda da geçerlidir.

Şimdi dallardan birinde (Şekil 302, a ve b) aktif direnci kapasitif (kapasitör) veya endüktif (yüksek endüktanslı ve düşük aktif dirençli bobin) ile değiştirelim. Bu durumda, deneyim ilk bakışta garip görünen bir sonuç verir: Dallanmamış bir devredeki akım, her iki daldaki akımların toplamından daha az olur: . Örneğin, bir daldaki akım 3 A ve diğerinde - 4 A ise, o zaman dallanmamış bir devredeki ampermetre beklediğimiz gibi 7 A akım göstermeyecek, sadece 5 A akım gösterecektir. , veya 3 A veya 2 A, vb. e. Akım, akımların toplamından daha az olacaktır ve ve bir dalın direnci kapasitif ve diğeri endüktif olduğunda (Şekil 302, c).

Pirinç. 302. Alternatif akımın paralel dallarındaki dirençler doğada farklıdır

Bu nedenle, paralel dalların dirençleri doğada farklıysa, o zaman dalsız devredeki akım, ayrı dallardaki akımların toplamından daha azdır.

Bu fenomenleri anlamak için, Şekil 2'deki diyagramları değiştirelim. Osiloskoplu 301 ve 302 ampermetreleri ve paralel dalların her birinde akım eğrisinin şeklini kaydedin. Dalların her birinde farklı nitelikteki akımların, birbirleriyle veya dallanmamış bir devredeki akımla aynı fazda olmadığı ortaya çıktı. Özellikle, aktif dirençli bir devredeki akım, kapasitif dirençli bir devrede akımın dörtte biri kadar fazda ilerler ve endüktif dirençli bir devredeki akımdan dörtte bir oranında fazda kalır.

Bu durumda, dallanmamış bir devrede ve dallardan birinde akımın şeklini gösteren eğriler, Şekil 1 ve 2'deki eğrilerle aynı şekilde birbirine göre yerleştirilir. 294. Genel durumda, dalların her birinin aktif ve kapasitif (veya endüktif) dirençleri arasındaki orana bağlı olarak, bu daldaki akım ile dallanmamış akım arasındaki faz kayması sıfırdan herhangi bir değere sahip olabilir. Bu nedenle, karışık direnç ile devrenin paralel dallarındaki akımlar arasındaki faz farkı sıfır ile arasında herhangi bir değere sahip olabilir.

Dirençleri farklı olan paralel dallardaki akımların bu faz uyumsuzluğu, bu paragrafın başında bahsedilen olayların nedenidir. Gerçekten de, akımların anlık değerleri için, yani. bu akımların aynı anda sahip olduğu değerler için, iyi bilinen kurala uyulur:

Ancak bu akımların genlikleri (veya etkin değerleri) için bu kural gözetilmez, çünkü iki sinüzoidal akımın eklenmesi veya sinüs yasasına göre değişen diğer iki değerin sonucu, eklenen arasındaki faz farkına bağlıdır. değerler.

Aslında, basitlik için, toplam akımların genliklerinin aynı olduğunu ve aralarındaki faz farkının sıfıra eşit olduğunu varsayalım. O zaman iki akımın toplamının anlık değeri, toplam akımlardan birinin anlık değerinin iki katına eşit olacaktır, yani ortaya çıkan akımın şekli, aynı periyoda ve faza sahip, ancak iki katı olan bir sinüzoid olacaktır. genlik. Toplanan akımların genlikleri farklıysa (Şekil 303, a), toplamları, toplanan akımların genliklerinin toplamına eşit bir genliğe sahip bir sinüzoiddir. Bu, her iki paralel koldaki dirençlerin doğal olarak aynı olması gibi, toplam akımlar arasındaki faz farkı sıfır olduğunda meydana gelir.

Pirinç. 303. İki sinüzoidal alternatif akımın eklenmesi. Eklenen akımlar: a) fazda () çakışır; b) fazın tersi, yani zaman içinde periyodun yarısı kadar kaydırıldı (); c) zamanın dörtte biri kadar zaman kaydırıldı ()

Şimdi, eşit genliklere sahip toplam akımların faz bakımından zıt olduğu, yani aralarındaki faz farkının . Bu durumda, toplam akımların anlık değerleri mutlak değerde eşittir, ancak zıt yöndedir. Bu nedenle, cebirsel toplamları her zaman sıfıra eşit olacaktır. Böylece, her iki koldaki akımlar arasında bir faz kayması ile, paralel dalların her birinde akım olmasına rağmen, dallanmamış bir devrede akım olmayacaktır. Yer değiştirdiği her iki akımın genlikleri farklıysa, sonuçta ortaya çıkan akımı aynı frekansta, ancak genlik, toplam akımların genliklerindeki farka eşit bir genlikle alırız; fazda, bu akım, büyük bir genliğe sahip olan akımla çakışır (Şekil 303, b). Uygulamada, bu durum, dallardan birinin kapasitif, diğerinin endüktif direnci olduğunda ortaya çıkar.

Genel durumda, bir faz kayması ile aynı frekansta iki sinüzoidal akım eklerken, her zaman aynı frekansta bir sinüzoidal akım alırız ve bu genlik, faz farkına bağlı olarak, genliklerdeki fark arasında bir ara değere sahiptir. eklenen akımlar ve bunların toplamı. Şek. 303,c, faz farkı olan iki akımın grafiksel olarak eklenmesini gösterir. Bir pusula kullanarak, ortaya çıkan eğrinin her bir ordinatının gerçekten eğrilerin koordinatlarının cebirsel bir toplamı olduğunu ve aynı apsis ile, yani zaman içinde aynı an için olduğunu doğrulamak kolaydır.