Айнымалы ток және оның ерекшеліктері. PF
Айнымалы ток тізбектерінде бәрі тек кернеуді токқа көбейтумен шектелмейді. Мұнда активті және реактивті жүктемелер, фаза ығысуы, толық және реактивті қуат ұғымдары пайда болады. Осылармен бірге қуат коэффициенті — PF те маңызды рөл атқарады.
Мазмұны
- 1. Активті кедергілер
- 2. Реактивті кедергілер
- 3. Активті, реактивті және толық қуат
- 4. Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
Тұрақты токта бәрі түсініктірек: кез келген сәттегі ток мәні кернеу мен кедергіге тәуелді, ал қуат — кернеу мен токтың көбейтіндісі.
Айнымалы токта жағдай күрделірек. Жүктеме энергияны тек тұтынбай, оны уақытша жинақтап, кейін қайтадан желіге қайтарып бере алады. Сондықтан AC-тізбектерде активті және реактивті құрамдастарды ажырата білу маңызды.
Активті кедергілер
Активті жүктемеге резистор, қыздыру шамы, қыздырғыш, электр шәйнек сияқты энергияның басым бөлігі бірден пайдалы жұмысқа айналатын құрылғылар жатады: жылуға, жарыққа немесе механикалық әсерге.
Егер айнымалы ток тізбегінде тек активті кедергі болса, ток кернеумен бір фазада өзгереді. Яғни олардың шыңдары мен нөлдік мәндері бір мезетке сәйкес келеді.
Мұндай тізбекте ток пен кернеу арасында фаза ығысуы болмайды, сондықтан есептеулер тұрақты ток тақырыбындағыдай барынша қарапайым болады.
Активті жүктеме үшін график
Активті жүктемеде ток пен кернеу қатар жүреді: фаза ығысуы іс жүзінде жоқ.
Реактивті кедергілер
Реактивті элементтер — сыйымдылық және индуктивтік. Олар токқа кедергі келтіріп қана қоймай, энергияны электрлік немесе магниттік өрісте жинақтап, кейін оны қайтадан желіге қайтарады.
Сол себепті ток пен кернеу уақыт бойынша дәл келмейді. Фаза ығысуы пайда болады: ток кернеуден озады немесе керісінше, одан қалып қояды.
Сыйымдылық жүктеме
Конденсатор зарядталып және разрядталып тұрады. Сондықтан AC-тізбекте одан өтетін ток кернеу ең жоғары мәніне жетіп үлгермей тұрып-ақ өзгеріске жауап бере бастайды.
Нәтижесінде ток кернеуден озады.
Индуктивті жүктеме
Индуктивтік катушка, орама, дроссель, трансформатор және электрқозғалтқыштармен байланысты. Ол токтың өзгеруіне белгілі бір «инерция» енгізгендей әсер етеді.
Соның салдарынан ток кернеуге қатысты кешігеді.
Қорытынды: энергияны қайтарымсыз түрде тек активті жүктемелер тұтынады. Реактивті элементтер энергияның бір бөлігін алдымен «алып», кейін оны желіге қайта береді. Бірақ бұл кезде сымдар арқылы ток бәрібір өтеді, демек кабель де, аппаратура да бәрібір жүктемеде болады.
Активті, реактивті және толық қуат
Айнымалы ток тізбектерінде қуаттың үш түрі ажыратылады.
Толық қуат — кернеу мен токтың көбейтіндісі. Әдетте ол ВА бірлігімен өлшенеді.
Активті қуат — пайдалы жұмысқа нақты жұмсалатын бөлік: жарыққа, жылуға, дыбысқа, айналуға.
Реактивті қуат — желі мен реактивті элементтер арасында алмасып, «айналымда жүретін» энергия.
Қуаттар үшбұрышы
Толық қуат активті және реактивті қуаттардың жай ғана қосындысы емес, олар геометриялық түрде байланысады.
PF немесе қуат коэффициенті
PF, cosφ немесе қуат коэффициенті толық қуаттың қандай бөлігі шын мәнінде активті қуатқа айналатынын көрсетеді.
Оны активті қуаттың толық қуатқа қатынасы ретінде түсінуге болады. PF 1-ге неғұрлым жақын болса, реактивті құрамдас соғұрлым аз болады да, желі арқылы өтетін ток тиімдірек пайдаланылады.
PF төмен болғанда, сымдармен «артық» ток жүреді: ол пайдалы қуатты пропорционалды түрде арттырмайды, бірақ кабельді қыздырып, аппаратураға қосымша жүктеме түсіруін жалғастыра береді.
PF = P / S
PF-ті көрнекі түсіндіру
Толық қуаттағы «бос» бөлік азайған сайын PF 1-ге жақындайды, ал желі пайдалы жүктеме тұрғысынан тиімдірек жұмыс істейді.
Сабақтан нені есте сақтау керек
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
- 220 В, қуаты 2000 Вт электр шәйнек бар. Қарапайым таңдау ережесі бойынша оған мыс сымның қандай қимасын таңдаған дұрыс?
- 220 В желіге қосылатын, 3000 Вт тұтынатын және PF = 0,7 болатын құрылғы бар. Оны қосуға қимасы 1,5 мм² мыс сым жеткілікті ме? Егер жеткіліксіз болса, қандай қима анағұрлым орынды?