Жұмысты орындауға нұсқау. Берілген зертханалық жұмыс кезекпе-кезек есептеу әдісін практикалық түрде үйренуді талап етеді

Берілген зертханалық жұмыс кезекпе-кезек есептеу әдісін практикалық түрде үйренуді талап етеді. Жұмыс барысында 4.2 суретінде келтірілген схеманы жинау керек. Қоректену кернеуінің мәндері 100-500 В, резистордың мәндері 100-ден 1 кОм дейін. 4.2 суреті бойынша өлшеу құралдарын пайдаланып тоқ пен кернеу шамаларын өлшеу. Ол үшін тоқтарды өлшеу керек:

- К₁ и К₂ кілттері тұйықталған уақытта;

- К₁ кілті тұйықталған, ал К₂ кілті алшақ тұрғанда;

- К₂ кілті тұйықталған, ал К₁ кілті алшақ тұрғанда.

Сурет 4.2 Электр тізбегінің орын басу схемасы

Қоректену кернеуі мен резисторды бекітілген мәндері арқылы өлшегеннен кейін:

- әр ЭҚК пайда болатын тоқтарды есептеу қажет;

- орын басу схемасында өтетін толық тоқтарды табу қажет (сур. 4.2).

EWB программасында жұмыс барысы:

1) Basic пиктограмма қатарынан кілтті таңдаймыз . Тышқанның сол жақ кнопкасын басып EWB жұмыс терезесіне алып шығамыз.

2) Жұмыс терезесіне тағы бір кілтті шығарамыз.

3) Тышқанның сол жақ кнопкасын екі рет басу арқылы кілттің жөнге келтіру бөліміне кіріп, келісім клавишасын “A” деп ауыстырамыз (сур. 4.3).

Сурет 4.3 Еlectronics Workbench программасында сөндіргішті таңдау

4) Екінші кілт үшін тура осы процессті қайталап, келісім клавишасын “B” деп ауыстырамыз (сур. 4.4).

Сурет 4.4 Еlectronics Workbench программасында сөндіргішті таңдау

Енді “A” клавишасын басқанда – сол жақ кілт жұмыс істейді. “B” басқанда – оң жақ кілт.

5) Пиктограмма қатарынан керекті элементтерді таңдап, номиналдарын өзгертіп бір-бірімен жалғаймыз (зерт.жұм. № 1,2 қара). Электр схемасының виртуальды түру келесідей болады (сур 4.5)

Сурет 4.5 Еlectronics Workbench программасында электр схемасының виртуальды моделі

Бақылау сұрақтары

1. Кезекпе-кезек есептеу әдісін тұжырымда.

2. Кезекпе-кезек есептеу әдісінің басқа әдістермен салыстырғанда артықшылықтары мен кемшіліктері.

3. Кезекпе-кезек есептеу әдісін қандай схемаларда қолдану тиімді?

Зертханалық жұмыс № 5

Айнымалы тоқ тізбегінің элементтері

Жұмыстың мақсаты: R, L, C элементтерінің физикалық процесстерінің ерекшеліктерін түсіну.

Жалпы мәліметтер

Айнымалы кернеудің негізгі параметрлері

Айнымалы кернеу синусоидалық түрде болады (сур. 5.1). Кернеудің синусоидалық түрде болуы электр техникалық есептеулер үшін қолайлы және электр қондырғыларының жұмысы үшін тиімді екені анықталды.

Сурет 5.1. Кернеудің лездік мәндерінің графиктері

Синусоидалық кернеудің негізгі параметрлері келесідей:

U_1m, U_2m –амплитудалық (максимальды) мәндер;

φ₁ , φ₂ – бастапқы фазалар, φ₁ – оң фаза, φ₂ – теріс фаза;

Т – радиан немесе секунтық период;

- жиілік, Гц;

- бұрыштық жиілік, рад/сек.

Синусоидалы шамалардың келесі мәндерін айырады:

U_m, Ι_m, Е_m – амплитудалық мәндер;

U, Ι, Е – әсерлік мәндер;

u, i, e – лездік мәндер.

Әсерлік мән есептеу шамасы болып табылады. Барлық құралдар (вольтметр, амперметрлер және т.б.) әсерлік мәндер көрсетеді. Математикалық әсерлік мәндерді былай анықтайды:

яғни

, , . (5.1)

Лездік мән – бұл уақыттың белгілі бір момент функциясының мәні. Мысалы, t=0 е(0), i(0), u(0) – осы уақыттағы шама мәні.

Айнымалы кернеу тізбегіндегі электр процесстерінің ерекшеліктері

Жол басшыдағы электр тоғы магнитті және электрлі өрістермен байланысты болады. Өзгеріліп отыратын магниттік өріс ЭҚК соқтырады, электр өрісінің өзгеруі жол басшыдағы зарядтардың өзгеруімен қатар жүреді. Сонымен қатар электромагнитті энергияның бір бөлігі жылуға айналып, бір бөлігі тарап кетеді.

Реалды электр тізбегінде жоғарыда айтылған құбылыстар байланыспаған бөлікті көрсету мүмкін емес. Сондықтан, процесстерді қарастыруды жеңілдету үшін электр тізбектерін идеалды тізбекпен немесе идеалды элементтерден тұратын есептеу схемасымен алмастырады.

Электр энергиясы басқа энергия түріне ауысатын элементтер активті кедергі r немесе өткізгіштік g деп аталады.

Тек қана магнитті өріспен байланысқан элементтер индуктивтілік L және өзара индуктивтілік М деп аталады.

Тек қана электр өрісін сипаттайтын элементтер сыйымдылық С деп аталады. Идеалды тізбектің элементтерін қосатын сымдар не R, не L, не С ие емес деп есептеледі.

Синусоидалы тоқтың тізбегіндегі резистор

Тізбектегі тоқ өзгереді . Сонда орын басу схемасы үшін (сур. 5.2) кернеу мен қуат өзгерулерінің заңдарын шығарамыз.

Сурет 5.2 Синусоидалы кернеуі бар тізбектің резисторы

Лездік мәндер үшін Ом заңы:

,

мұндағы - амплитудалық мәндер үшін Ом заңы, немесе

, - әсерлік мәндер үшін Ом заңы.

Комплекстік түрдегі Ом заңы келесі түрге ие болады:

.

Тізбек қуаты:

, (5.2)

мұндағы - орташа қуат.

Лездік қуаттың р тұрақты құрауышы және 2ω жиілігі бар айнымалысы болады (сур. 5.3). Тұрақты құраушысы толығымен жылулық энергияға ауысады.

Тек резисторы бар тізбектің векторлық диаграммасы (сур. 5.4).

Сурет 5.3 Тоқ, кернеу және қуаттың лездік мәндерінің графигі

Сурет 5.4 Тізбектің векторлық диаграммасы

)Синусоидалы тоқ тізбегінің идеалды катушкасы (индуктивтілік).

Тоқ нөлдік бастапқы фазамен өзгерсін. Идеалды катушка үшін оның резистивті кедергісі R=0. Сондықтан сыртқы кернеу тек ЭҚК өздік индукциясы көмегімен теңеледі:

, .

Сәйкесінше , яғни, кернеу фазаны 90º озады (сур.5.5).

Сурет 5.5 Айнымалы тоқ тізбегіндегі индуктивтілік

Мұнда - амплитудалық мәндер үшін Ом заңы;

- индуктивті кедергі.

Тоқ, кернеу және қуат графиктері 5.6 суретінде, ал тізбектің векторлық диаграммасы 5.7 суретінде көрсетілген.

Сурет 5.6 Тоқ, кернеу және қуат графиктері

Сурет 5.7 Векторлық диаграмма

Комплекстік түрдегі Ом заңы келесі түрде болады:

немесе

.

Тізбек қуаты:

.

Қуаттың орташа мәні нөлге тең, яғни индуктивтілік қуатты тұтынбайды. Периодтың бір бөлігінде өзінің магниттік өрісінде сақтап, екінші бөлігінде сол энергия қайтады (сур.5.8).

) Айнымалы тоқ тізбегіндегі конденсатор.

Конденсатор кернеуге нөлдік бастапқы фазамен жалғасқан .

Сурет 5.8 Айнымалы тоқ тізбегіндегі конденсатор

Конденсатор тоғы ,

мұндағы q=СU – конденсатор айналасындағы заряд. Сонда кернеу:

,

яғни, тоқ фаза бойынша кернеуді 90° озады, ал сыйымдылық кернеуі тоқтан 90º артта қалады (сур.5.9). Тізбектің векторлық диаграммасы 5.10 суретінде көрсетілген.

Сурет 5.9 Тоқ, кернеу және қуаттың лездік мәндерінің графиктері

Сурет 5.10 Векторлық диаграмма

Соңғы формуладағы шама - сыйымдылық кедергісі, Ом.

Комплекстік түрдегі Ом заңы:

. (5.3)

Тізбектің қуаты:

.

Сыйымдылық та активті қуатты тұтынбайды.

Жұмыстың мазмұны

1. Резистор арқылы

2. Конденсатор арқылы өтетін тоқты тәжірибе жүзінде анықтау. Қуатты есептеп, тоқ пен кернеудің векторлық диаграммасын құру.

3. Индуктивті катушка арқылы өтетін тоқты, қуатты тәжірибелік түрде есептеп, кернеу мен тоқтың векторлық диаграммасын құру.