УМК ДО Электротехника 2012 ПСК

Лекция № 15. Өтпелі процестер. Индуктивті және сыйымдылығы бар тұрақты тоқ тізбегіндегі процестер

Электр тізбегінде жұмыс тәртібі өзгеріп өтетін процестер өтпелі деп аталады. Бұл процестер электр тізбегінде кернеуді қосқан кезде, қоректендіру көзін ажыратқан кезде, тізбекке кіретін элементтер параметрлері өзгерген кезде өтеді. Электротехникада өтпелі процестердің маңызы зор.

Өтпелі процестердің ерекшеліктерін қарастыру үшін коммутацияның екі заңы қолданылады. Коммутация заңдарының көмегімен өтпелі процестердің алғашқы шарттарын анықтайды.

Коммутацияның І–заңы былай тұжырымдалады: индуктивтілігі бар тізбектегі тоқ секірмелі түрде өзгермейді. Егер тоқ күшінің секірмелі десек,

онда бұл өздік индукцияның ЭҚК шамасына шексіздікті қажет етеді, өйткені

d

eL dt (Li).

Коммутацияның ІІ–заңы бойынша конденсатор астарларындағы кернеу мен сыйымдылық заряды секірмелі түрде өзгермейді. Керісінше жағдайда тізбектегі тоқ шексіз үлкен болады

i dq C duC ,

dt

dt

мұндағы q сыйымдылық заряды,

uC конденсатор астарларындағы кернеу.

51

ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАРЫНЫҢ ҚЫСҚАША СИПАТТАМАСЫ

Жоспары:

Электр өрісі және оның кернеулігі. Тоқ және тоқ тығыздығы. Өткізгіштің электрлік кедергісі (1 сағ)

Қабылдағыштарды тізбектей-параллель қосу (1 сағ)

Кирхгоф заңдарын қолдану (1 сағ)

Суперпозиция принципі (1 сағ)

Түйінді кернеу әдісі(1 сағ)

Ескерту: Есептер мына әдебиеттен алынды: Новиков П.Н., Кауфман В.Я. Задачник по электротехнике с основами промышленной электроники. М.: Высш. школа, 1979. – 216 с.

Практикалық сабақ № 1

Тақырыбы: Электр өрісі және оның кернеулігі

№1-11. Біртекті электр өрісіндегі 10-6 Кл нүктелік зарядқа 0,01 Н күш әсер етеді. Өрістің кернеулігін табыңыздар. Осы өрістегі бөлшекке әсер ететін күш 0,005 Н болса, бөлшек заряды неге тең?

№1-12. Жазық конденсатор пластиналарының арасындағы электр өрісінің кернеулігі 2 кВ/см. Өріске енгізілген 10-9 нүктелік зарядқа өріс қандай күшпен әсер етеді?

Тақырыбы: Тоқ және тоқ тығыздығы

№2-4. Тұрақты тоқ кезінде 1 сағат бойы 3600 Кл заряд тасымалданған. 1200 Кл заряд тасымалданған кездегі тоқ пен уақытты табыңыздар.

№2-7. Шамасы 120А тұрақты тоқ қимасы 5х10 мм шинадан қимасы 8х12 мм шинаға көшірілді. Осы кезде тоқ тығыздығы қалай өзгереді?

Тақырыбы: Өткізгіштің электрлік кедергісі.

№2-24. Диаметрі 0,3 мм ұзындығы 2 м өткізгіштің кедергісі 28 Ом-ға тең болса, өткізгіш материалын анықтаңыздар.

№2-11. Катушка жасау үшін 200 м мыс өткізгіш жұмсалған. Осы катушканы

қандай ең үлкен тұрақты кернеуге қосуға болады, егер рұқсат етілген ток тығыздығы 2 А/мм2 болса?

Үй жұмысы № 1

№ 2-26. Диаметрі 12,5 мм цилиндрге диаметрі 0,025 мм нихромнан ( 10 6Ом м) жасалған өткізгішті орайды. 15000 Ом кедергіні алу үшін қажетті орам санын табыңыздар.

52

№ 2-28. Диаметрі 1 мм өткізгіш тұрақты тоқ тізбегіне енгізілген (сурет). Ұзындықтың әр түрлі бөліктерін өлшеу кезіндегі құралдардың көрсетуі төмендегі кестеде көрсетілген.

		l
						l, см	100	80	72
		V
A						U , мВ	27	20	18
						I , мА	50	50	50

Вольтметр арқылы өткен тоқты ескермей, өткізгіштің меншікті кедергісін табыңыздар.

Практикалық сабақ № 2

Тақырыбы: Қабылдағыштарды тізбектей-параллель қосу.

№ 3-56. Төрт бірдей резистор әр түрлі әдістермен қосылған. Әрбір тізбектің эквивалентті кедергісін анықтаңыздар.

№ 3-58. Әрбір схемадағы тізбектің эквивалентті кедергісін анықтаңыздар.

53

r

r

2r

r

2r

2r

3r

4r

4r

3r

4r

r

2r

3r

r

2r

№ 3-59. Суретте кескінделген электр тізбегіндегі резисторлардың кедергілері

r1 50	Ом, r2 120	Ом, r3 200	Ом-ға тең. Тізбекке берілген
кернеу 120 В-қа тең болған кездегі r1			резисторда бөлінген қуатты, r2

резистордағы токты, r3 резистордағы кернеуді анықтаңыздар.

r1 r2

r3

Үй жұмысы № 2

№3-62. Бес резистордың кедергілері сәйкесінше мынаған тең: 100; 330; 670; 1000; 1500 Ом. Оларды тізіле қосқан кезде 100 Ом резистордағы кернеу 10 В, ал параллель қосқан кезде сол резистордағы ток 0,1 А болды. Екі жағдай үшін барлық резисторлардағы кернеу мен токты анықтаңыздар.

№3-63. Бірінші тізбектегі резисторлар тізіле қосылған, ал екінші тізбектегі резисторлар параллель қосылған және резисторлар саны мен олардың кедергілері бірдей. Қандай жағдайда эквивалентті кедергі көп болады?

Практикалық сабақ № 3

Тақырыбы: Кирхгоф заңдары

№3-5. Кирхгофтың І – заңының физикалық негіздемесі қандай?

№3-6. Күрделі тізбектегі А5, А1 және А6 амперметрлерінің көрсетулері сәйкесінше 10 А, 8 А және 1 А, ал А0 амперметрінің көрсетуі нөлге тең. Белгісіз тоқтардың мәні мен бағытын табыңыздар.

54

I4

r4

B

I1

r1

A1

A5

A4

A0

I5

I3

r3

C I2

r2

A2

A3

A6

I6

№ 3-8. Тізбектегі генераторлардың ЭҚК-і

E1

E2

130 B , ішкі кедергілері

r01 0,5Ом,

r02 0,4 Ом-ға тең.

Сыртқы

тізбектің кедергісі r 7 Ом.

Генераторлардың қуатын табыңыздар.

++

E1				E2		_			r
r01			_
				r02

№ 3-9. Кирхгоф заңдарын қолдана отырып r3 резисторы бар тармақтағы тоқты анықтаңыздар. Тізбектегі ЭҚК және резистор шамалары мынадай:

E1 70 B , E2 35 B, r1 1Ом , r2 2 Ом, r3 4 Ом.

r1

r2

E1

r3

E2

Үй жұмысы № 3

№ 3-9. Кирхгоф заңдарын қолдана отырып r3 резисторы бар тармақтағы тоқты анықтаңыздар. Тізбектегі ЭҚК және резистор шамалары мынадай:

E1 65 B, E2 45 B, r1 2 Ом, r2 5Ом, r3 7 Ом.

r1

r2

E1

r3

E2

№ 3-14. ЭҚК-і E1 2,2

B, E2 1,2 Bжәне сәйкесінше ішкі кедергілері

r01 0,002 Ом,

r02 0,018Ом

параллель

қосылған элементтерден тұратын

батареяның салт жүріс кезіндегі кернеуін табыңыздар.

55

Практикалық сабақ №4

Тақырыбы: Суперпозиция әдісі

№ 3-87. Суперпозиция әдісімен r3

резисторы бар тармақтағы

тоқты

анықтаңыздар. Тізбектегі ЭҚК және резистор шамалары мынадай: E1

70 B ,

E2 35 B, r1 1Ом , r2 2 Ом,

r3 4 Ом. Р3

қуатты есептеңіздер. Суперпозиция

әдісін қуаттарға қолдануға болмайтынына көз жеткізіңіздер.

r1

r2

E1

r3

E2

№ 3-85. Схемадағы тоқ көзінің ЭҚК-і E1 2,2 B, E2 1,2 B, r1 13Ом, r2 6,88Ом, r01 0,02 Ом, r02 0,1Ом.

1)Суперпозиция әдісімен тоқты есептеңіздер.

2)Схемадағы E2 тоқ көзінің полярлығын өзгертіп есептеуді қайталаңыздар.

r1

E1

E

r

2

r

01

r2

02

Үй жұмысы № 4

№ 3-88. Көпір схемасындағы А және С нүктелеріне ЭҚК-і E 12 B тұрақты тоқ көзі қосылған, ал В және D гальванометр орнына I 1 A-ге тең (В нүктеге бағытталған) тұрақты тоқ көзі қосылған. Көпірдің әрбір иығындағы кедергілер 12 Омнан. Суперпозиция әдісімен схема тармақтарындағы тоқты табыңыздар.

B

		r3	r4
	A		C
		Г

r1 r2

D

Е

56

Практикалық сабақ № 5

Тақырыбы: Түйіндік кернеу әдісі

№3-73. Түйіндік кернеу әдісін мақсатты түрде қандай жағдайда қолданған дұрыс?

№3-74. Түйіндік кернеу формуласындағы ЭҚК бағыты қалай ескеріледі?

№3-75. Түйіндік кернеу әдісін қолдану кезінде схемадағы тоқтардың оң бағытын алдымен белгілеу қажет пе?

№3-76. Тізбекті түйіндік кернеу әдісімен есептеу кезінде тармақтағы тоқ қалай табылады?

№ 3-77. r1 1Ом ,

r2 2 Ом,

r3 4 Ом,

E1 70 B,

E2 35 B деп алып, схема

тармақтарындағы тоқтарды табыңыздар.

r1

r2

E1

r3

E2

№ 3-78. Генератор мен аккумулятор				батареясының ЭҚК-і сәйкесінше
E1 268 B,	E2	260 B, ішкі кедергілері r1		r2 0,1Ом; электр шамдарының
эквивалентті		кедергісі	R 0,9 Ом. Әрбір	өткізгіш	сымдарының	кедергісі
r 0,05 Ом.	Түйіндік		кернеу әдісімен	тоқтарды	табыңыздар.	Қуаттар
балансының сақталуын тексеріңіздер.

r

	E1	r	r
E2	r2
	r1	r	r
–

r

Үй жұмысы № 5

№ 3-81. Екі түйіні бар схемадағы әрбір активті тармақта 120 В ЭҚК көзі бар; ЭҚК бір түйінге бағытталған. Осы тармақтардағы кедергілер 2 Ом, 3 Ом және 6 Ом, ал төртінші пассивті тармақтағы кедергі 1 Ом.

57

Түйінді кернеу әдісімен пассивті тармақтағы тоқты табыңыздар. Есептеуді басқа әдіспен активті тармақты пассивтіге, ал пассивті тармақты 120 В ЭҚК тоқ көзін (бұл ЭҚК бағыты схемадағы ЭҚК бағытына қарама-қарсы) енгізу арқылы активтіге айналдырып тексеріңіздер.

№ 3-82. Қандай жағдайда түйіндік кернеу тармақтағы ЭҚК-ке тең?

№ 3-71. Тізбектегі	rBD кіру кедергісін	табыңыздар, егер	r1 2,13 Ом,
r2 1,25 Ом, r3 1 Ом,	r4 2 Ом, r5 4 Ом, r6	7 Ом, r7 14 Ом.

Н ұ с қ а у : АВС жұлдызын эквивалентті үшбұрышпен алмастырыңыздар.

r1 A r6

r3

r5

D	r4				B

r2 C r7

№ 3-137. Көпір схемасындағы АС өткізгішінің ұзындығы 100 см, кедергісі r 10 Ом. Егер l1 55 см кезінде көпір теңестірілетін болса, rx -ті табыңыздар. Егер көпір иығындағы кедергі 100 Ом-ға тең болса, өткізгіш ұзындығы қандай болар еді?

	B
rx	Г	r
l1	l2	C
A	D
	Е

58

ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚТАРДЫҢ ТАҚЫРЫПТАРЫ МЕН ҚЫСҚАША СИПАТТАМАЛАРЫ

ЖОСПАРЫ:

Бір фазалы айнымалы тоқ тізбектерін зерттеу және талдау (2 сағ)

Тізіле және параллель қосылған RC тізбегін зерттеу (2 сағ)

Тізіле және параллель қосылған RL тізбегін зерттеу (2 сағ)

Тармақталмаған электр тізбегін зерттеу (Кернеулер резонансы) (2 сағ)

Тармақталған электр тізбегін зерттеу (Тоқтар резонансы) (2 сағ)

Зертханалық жұмыстардың қысқаша теориясы және оны орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар және әрбір жұмысқа тізбектің схемасы, өлшейтін және есептейтін шамаларды енгізуге арналған кесте, есептеуге қажетті формулалар, векторлық диаграммаларды сызудың үлгілері келтірілген үлестірме материалдар дайындалған.

№ 110 зертханада зертханалық сабақтарды өткізуге арналған мынадай құрал-жабдықтар бар:

Трансформаторлар, кілттер, амперметрлер, вольтметрлер, ваттметрлер, реостаттар, катушкалар, конденсаторлар, өткізгіштер.

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫСТАРДЫ ОРЫНДАУДЫҢ НҰСҚАУЛЫҒЫ

Тізіле қосылған RC тізбегін зерттеу схемасы

Ваттметрдің бөлік құнын есептеу: N D I 75 1A;

N 150

Мысалы ваттметрдің көрсетуі 40 бөлік болса, онда қуат 40 N Вт. Амперметрдің бөлік құнын есептеу:

Егер тізбек 1 А – ге қосылған болса, онда 100 бөлік 1 А, 90 бөлік 0,9 А.

Вольтметрдің бөлік құнын есептеу: 60 В 150 бөлік 15 ∙ 4,
30 В 150 бөлік 15 ∙ 2,										75 В 150 бөлік 75 /150 бөлік.
№	Өлшенетін шамалар															Есептелетін шамалар
	U	P	I	U1		U2	R				XC					C	Pтеория						Zэкс		Zтеория
	В	Вт	А	В		В	Ом				Ом				мкФ					Вт				Ом	Ом	град
1	100	34	0,83	42		93	50,6			112					28,4				34,86				120,5		122,9	65030/
2	100	42	0,75	60		82	80			109,3					29,1				45				133,3		135,4	53050/
3	100	35	0,96	38,4		94	40			97,9					32,5				36,86				104,2		105,8	67040/
Есептеуге			қажетті	формулалар: R								U1	,			XC		U2			,
												I							I
					XC		1				1					C				1				.
											2 f C
							C													2 f XC

60