12-Mavzu: RLC zanjirini tahlil qilish.
Reja
1.
Rezistor,
induktiv g
‘
altak va kondensator ketma-ket ulangan zanjirdagi
turg
‘
un (o
‘
rnashgan) tok
2.
Rezistor, induktiv g
‘
altak va kondensator parallel ulangan zanjirdagi
o
‘
rnashgan tok
3.
Zanjirdagi sinusoidal o
‘
zgaruvchan tok quvvati
Elektr zanjiri aktiv qarshiligi R va induktivligi L bo`lgan induktiv g`altakni va
sig`imi C bo`lgan kondensatorni ketma-ket ulash
1-rasm
72
Zanjir parametrlari chiziqli bo‗lganligi tufayli, tok sinusoidal qonun
bo‗yicha o‗zgaradi.
Umuman olganda, bu tok
ning fazasi manba kuch-
lanishi fazasiga nisba
tan φ=ψ
u
-
ψ
i
burchakka siljigan bo‗lishi mumkin.
Bu burchak siljish burchagi
φ
deb ataladi.
Hisoblashni soddalashtirish maqsadida ψ
i
=0 (yoki ψ
u
= φ) deb
olamiz. U holda zanjirdagi tokning amplitudasini va zanjir elementlari-
dagi (qismlaridagi) oniy kuchlanishlarni aniqlash osonlashadi.
Kirxgof-
ning ikkinchi qonuniga ko‗ra,
u
R
+ u
L
+ u
c
= u
yoki
∫
bunda: u
R
–
rezistor R dagi kuchlanishning pasayishi; u
L
–
g‗altak L ning
qismlaridagi kuchlanish; u
c
–
kondensator C ning qoplamalaridagi kuch-
lanish. (3.12) tenglikda i = I
m
Sinωt deb olinsa, quyidagi tenglik kelib
chiqadi:
(3.13) te
nglikning chap va o‗ng qismlaridagi sinusli va kosinusli
tashkil etuvchilarni
bir-biriga tenglashtirsak,
(
)
}
(3.14) dagi φ burchakni yo‗q qilish maqsadida uni kvad
ratga
oshirsak va qo‗shsak
, quyidagini hosil qilamiz:
*
+
=
bunda
√
Bu o‗zgaruvchan tokning amplituda miqdori bo‗lib, ketma
-ket
ulangan zanjir uchun Om qonunini ifodalaydi. Effektiv qiymatlariga
o‗tsak,
√
(3.16)
Ildiz ostidagi ifoda zanjirning qarshilik birlig
ida o‗lchanadigan to‗la
qarshiligi (Z) deb ataladi:
√
√
bunda: R
–
aktiv qarshilik (Om); x=(x
L
- x
c
)
–
zanjirning reaktiv
qarshiligi (Om); x
L
= ωL –
g‗altakning
induktiv qarshi
ligi (Om); x
C
=1/ωC –
kondensatorning sig‗im qarshiligi (Om).
73
(3.14) dan kuchlanish u bilan tok
i
orasidagi fazaviy siljish burchagi
(3.18)
Shuningdek, (3.13) dan ayrim R,
L va C elementlardagi oniy
kuchlanishlarning qiymatlarini aniqlash mumkin:
U
R
=Ri=RI
m
Sinωt=U
Rm
Sinωt (3.19)
(
)
∫
(
)
3.8-rasm.
Bu kuchlanishlarning fazalarini tok i = I
m
Sinωt ning fazasi bilan
taqqoslab, quyidagi xulosaga kelish mumkin. Rezistordagi kuchlanish
fazasi tok fazasi bilan mos tushadi, induktivlik va sig‗imdagi u
L
, u
c
kuchlanishlar esa u bilan kvadraturada bo‗ladi.
Bunda
induktiv kuchlanish U
L
tok dan π/2 burchakka (yoki vaqt
bo‗yicha T/4 davrga) o‗zib boradi, sig‗im kuchlanish U
C
esa tokdan π/ 2
burchakka orqada qoladi.
3.8-rasmda tok va kuchlanishlarning effektiv miqdorlari uchun
vektor diagrammasi va oniy qiymatlari uchun egri chiziqlar berilgan.
Rasmdan aktiv qarshilik R
≠0 bo‗lganda zanjir uchun berilgan
kuchlanishning boshlang‗ich fazasi ψ
u
= φ
reaktiv elementlardagi
kuchlanishlarning nisbatiga bog‗liq bo‗lishi
ko‗rinib turibdi:
1) U
L
>U
C
(yoki X
L
>X
C
) bo‗lganda, u musbat (φ>0) bo‗lib, zanjir
-
dagi tok berilgan kuchlanishdan φ burchakka orqada qoladi;
2) U
L
C
(yoki X
L
C
) bo‗lganda, u manfiy (φ<0) bo‗lib, zanjir
-
dagi tok berilgan kuchlanishdan φ burchakka oldinda
boradi;
3) U
L
=U
C
(yoki X
L
=X
C
) bo‗lganda, u nolga teng (φ=0) bo‗lib, zan
-
jirdagi tok berilgan kuchlanish bilan ustma-ust tushadi.
74
Birinchi holda zanjir aktiv-induktiv,
ikkinchi holda aktiv-
sig‗im va
uchinchi holda esa aktiv (rezonansli) deb ataladi. Rezonansli holat
keyinroq ko‗rib chiqiladi. Shunday qilib, φ burchak –π/2≤φ≤π/2 oraliqda
(chegarada) o‗zgaradi.
Endi (3.14), (3.17) va (3.18) tenglamalar asosida aktiv R, induktiv
X
L
va sig‗im X
C
qarshiliklar ketma-ket
ulangan zanjir uchun quyida-
gilarni yozish mumkin:
√
√
}
(zanjir qismlaridagi kuchlanishlar uchun);
√
√
√
(
)
}
(3.22)
(barcha zanjir va elementlarning qarshiliklari uchun).