O‘zgaruvchan tok nima

O‘zgaruvchan tok — elektr tokibo‘lib, uning kattaligihamda odatda yo‘nalishi vaqt o‘tishi bilan elektr zanjirida o‘zgaradi.

O‘zgaruvchan tok ingliz tiliga ko‘pincha alternating currentdeb tarjima qilinsa-da, bu atamalar aynan bir xil emas. alternating current (AC) atamasi tor ma’noda sinusoidal tokni, keng ma’noda esa davriy ravishda ishorasini o‘zgartiruvchi tokni (ya’ni davriy ravishda ikki yo‘nalishda oqadigan tokni) anglatadi. Elektr qurilmalaridagi shartli belgisi: ~ yoki ≈ (ya’ni sinusoidabelgisi), yoxud lotin harflarida AC.

O‘zgaruvchan tok haqida umumiy tushuncha

O‘zgaruvchan tok, odatda, elektr zanjirida faqat kattaligibo‘yicha emas, balki yo‘nalishi bo‘yicha ham o‘zgaradi. Shu bois zanjirdagi tok yo‘nalishlaridan biri shartli ravishda musbat, ikkinchisi esa manfiy deb qabul qilinadi. Shunga muvofiq, o‘zgaruvchan tokning oniy qiymati birinchi holatda musbat, ikkinchi holatda esa manfiy hisoblanadi.

Tok kuchi o‘zgaruvchan tokda — skalyar kattalikbo‘lib, uning ishorasi ko‘rib chiqilayotgan vaqtda tok elektr zanjiri bo‘ylab qaysi — musbat yoki manfiy — yo‘nalishda oqishiga bog‘liq.

O‘zgaruvchan tokning muayyan vaqt lahzasiga mos kattaligi o‘zgaruvchan tokning oniy qiymati deb ataladi.

O‘zgaruvchan tokning o‘zgarish jarayonida erishadigan eng katta oniy qiymati tok amplitudasi deb ataladi $I_{m}$ .

O‘zgaruvchan tok kuchining vaqtga bog‘liqlik grafigi o‘zgaruvchan tokning yoyilgan diagrammasi deb ataladi.

Rasmda o‘zgaruvchan tokning yoyilgan diagrammasiko‘rsatilgan bo‘lib, tokning kattaligi va yo‘nalishi vaqt o‘tishi bilan qanday o‘zgarishi aks etgan. Gorizontal o‘qda — vaqt o‘qida — vaqt oraliqlari muayyan masshtabda, vertikal o‘qda esa tok kuchi tasvirlangan. Yuqoriga yo‘nalish musbat, pastga yo‘nalish esa manfiy deb olingan.

Boshlang‘ich vaqt lahzasida $t=0$ tok kuchi nolga teng $(i=0)$ . Keyin u vaqt o‘tishi bilan musbat yo‘nalishda ortadi va $t={\frac {T}{4}}$ vaqt lahzasida eng katta qiymatigaerishadi, shundan so‘ng kamayib, $t={\frac {T}{2}}$ vaqt lahzasida nolga tenglashadi. Nol qiymatdan o‘tgach, tok o‘z yo‘nalishini teskarisiga o‘zgartiradi, ya’ni tok kuchi manfiy bo‘ladi va keyin uning absolyut qiymati (grafikda pastga qarab) ortib, $t={\frac {3}{4}}T$ vaqt lahzasida absolyut qiymati bo‘yicha maksimumga yetadi, so‘ng nolga intilib kamayadi va $t=T$ vaqt lahzasida nolga tenglashadi.

Davriy o‘zgaruvchan tok

Davriy o‘zgaruvchan tok deb shunday elektr tokigaaytiladiki, u teng vaqt oraliqlardan so‘ng o‘zgarishlarning to‘liq siklini takrorlab, dastlabki qiymatiga qaytadi.

Keltirilgan diagrammada teng vaqt oraliqlaridan so‘ng $T$ tok grafigi hech qanday o‘zgarishsiz to‘liq takrorlanadi.

Vaqt $T$ davomida davriy o‘zgaruvchan tok o‘zgarishlarning to‘liq siklini bajarib, dastlabki qiymatiga qaytsa, ushbu vaqt oralig‘i o‘zgaruvchan tok davri deb ataladi.

Davrga teskari kattalik chastota deb ataladi:

f={\frac {1}{T}}

bu yerda:

f

— o‘zgaruvchan tok chastotasi;

T

— o‘zgaruvchan tok davri.

Agar vaqtni $T$ ifodalashda soniyalardan (s) foydalansak, quyidagini olamiz:

f={\frac {1}{T}}\left[{\frac {1}{\operatorname {s} }}\right]

ya’ni o‘zgaruvchan tok chastotasining o‘lchamligi — T⁻¹, SI tizimida esa SI tizimida ifodalanadigan birlik s⁻¹.

O‘zgaruvchan tok chastotasi son jihatdan vaqt oralig‘iga to‘g‘ri keladigan davrlar soniga teng.

O‘zgaruvchan tok chastotasining o‘lchov birligi sifatida 1 gers (Gs) qabul qilingan; u Genrix Gerssharafiga nomlangan. SI ning asosiy birliklari orqali gers quyidagicha ifodalanadi: 1 Gs = 1 s⁻¹. O‘nli karrali va ulushli birliklar standart SI old qo‘shimchalari yordamida hosil qilinadi.

Agar tok davri bir soniya bo‘lsa (bir soniyada bitta to‘liq sikl), o‘zgaruvchan tok chastotasi bir gersga teng bo‘ladi.

Chastota standartlari

Ko‘pgina mamlakatlarda elektrotexnikada 50 yoki 60 Gs chastota qo‘llanadi (ikkinchisi AQSh va Kanadadaqabul qilingan). Ayrim mamlakatlarda, masalan, Yaponiyada , har ikkala standart qo‘llanadi (qarang: «O‘zgaruvchan tokning sanoat chastotasi»).

16,7 Gs chastota hozirgacha ayrim Yevropa temiryo‘l tarmoqlarida (Avstriya, Germaniya, Norvegiya, Shvetsiya va Shveytsariya), 25 Gs chastota esa AQShning eski temiryo‘l liniyalarida ishlatiladi (qarang: maqola).

Harbiy texnika va aviatsiyada qurilmalar massasini kamaytirish yoki o‘zgaruvchan tok elektr dvigatellarining aylanish tezligini oshirish uchun 400 Gs chastota ishlatiladi.

Sinxron elektr dvigatelda rotorning $n\ [\operatorname {s} ^{-1}]$ aylanishlar soni quyidagi formula bilan aniqlanadi:

$n={\tfrac {f}{p}}$ bu yerda

$f\ [\operatorname {s} ^{-1}]$ — o‘zgaruvchan tok chastotasi;

$p$ — qutblar juftlari soni.

Qutblar juftlarining eng kichik soni birga teng bo‘lgani uchun 50 gers chastotali o‘zgaruvchan tokda ishlaydigan sinxron elektr dvigateli daqiqasiga 3 000 aylanish , 400 gers chastotali tokda ishlaydigan elektr dvigateli esa daqiqasiga 24 000 ayl/daqtezlikka erishadi. Asinxron elektr dvigatelida rotorning aylanish tezligi uni ta’minlovchi tok chastotasidan kichik bo‘ladi va yuklamaga bog‘liq. Sirpanish — aylanuvchi magnit maydon aylanish chastotasi bilan rotorning aylanish chastotasi o‘rtasidagi farqdir.

Axborot uzatish texnikasida (xususan, radiotexnikada) millionlab va milliardlab gers tartibidagi yanada yuqori chastotalar qo‘llanadi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tok

Sinusoidal tok deb vaqt o‘tishi bilan garmonik qonuniyat bo‘yicha o‘zgaradigan davriy o‘zgaruvchan tokka aytiladi.

Sinusoidal tok elementar hisoblanadi, ya’ni uni boshqa, soddaroq o‘zgaruvchan toklarga ajratib bo‘lmaydi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tok quyidagi formula bilan ifodalanadi:

i=I_{m}\sin \omega t,

bu yerda

I_{m}

— amplituda — sinusoidal tok amplitudasi;

\omega t

— muayyan burchakbo‘lib, u sinusoidal tok fazasi deb ataladi.

Sinusoidal tokning fazasi $\omega t$ vaqtga mutanosib ravishda o‘zgaradi $t$ .

Ko‘paytuvchi $\omega$ faza ifodasidagi $\omega t,$ — bu burchak (doiraviy) chastota , ya’ni o‘zgaruvchan tokningo‘zgarmas kattaligidir.

Burchak chastota $\omega$ sinusoidal tokning chastotasiga $f$ bog‘liq va quyidagi formula bilan aniqlanadi:

\omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}},

bu yerda

\omega

— sinusoidal tokning burchak chastotasi;

f

— sinusoidal tok chastotasi;

T

— davr — sinusoidal tok davri;

2\pi

— to‘liq burchak, u radianlarda ifodalanadi.

Sinusoidal tokning vaqtga bog‘liqligi

Sinusoidal tokning ωt burchakka bog‘liqligi

Davrga

T

burchak mos keladi,

2\pi

davrning yarmiga

{\frac {T}{2}}

burchak,

\pi

va hokazo…

Formuladan $\omega =2\pi f={\frac {2\pi }{T}}$ foydalanib, burchak (doiraviy) chastotaning o‘lchamligini aniqlash mumkin:

\dim \omega =\dim {2\pi  \over T}=\operatorname {T} ^{-1},

bu yerda

\operatorname {T} ^{-1}

— vaqt o‘lchamligi manfiy birinchi darajada;

2\pi

— radiandagi burchak bo‘lib, o‘lchamsiz kattalikdir.

Sinusoidal tokning $\omega t$ fazasi radianlarda o‘lchanadi.

1 radian = 57,29° = 57°17′, 90° burchak = $\pi \over 2$ radian; 180° burchak = $\pi$ radian; 270° burchak = $3\pi \over 2$ radian; 360° burchak = $2\pi$ radian,
bu yerda $\pi =3{,}14$ radian; $\pi$ — «pi» soni, ° — burchak gradusi va ′ — burchak daqiqasi.

Formula $i=I_{m}\sin \omega t$ sinusoidal o‘zgaruvchan tok o‘zgarishini kuzatish $t=0$ vaqt lahzasidan boshlanadigan holatni ifodalaydi. Agar boshlang‘ich vaqt nolga teng bo‘lmasa, sinusoidal o‘zgaruvchan tokning oniy qiymatini aniqlash formulasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:

i=I_{m}\sin(\omega t+\psi ),

bu yerda

(\omega t+\psi )

— faza — sinusoidal o‘zgaruvchan tok fazasi;

\psi

— burchakbo‘lib, u sinusoidal o‘zgaruvchan tokning boshlang‘ich fazasi.

O‘zgaruvchan tokning boshlang‘ich fazasi

\psi >0

\left(\psi ={\frac {\pi }{2}}\right)

O‘zgaruvchan tokning boshlang‘ich fazasi

\psi <0

\left(\psi =-{\frac {\pi }{2}}\right)

Agar formulada $i=I_{m}\sin(\omega t+\psi )$ deb olinsa, $t=0$ quyidagi natija olinadi

$\omega t=0$ , $\omega t+\psi =\psi$ va $i_{t=0}=I_{m}\sin \psi .$

Boshlang‘ich faza — sinusoidal tokning quyidagi vaqt lahzasidagi fazasi: $t=0.$

O‘zgaruvchan sinusoidal tokning boshlang‘ich fazasi musbat $(\psi >0)$ yoki manfiy $(\psi <0)$ qiymatga ega bo‘lishi mumkin. $\psi >0$ bo‘lganda sinusoidal tokning $t=0$ vaqt lahzasidagi oniy qiymati musbat, $\psi <0$ bo‘lganda esa manfiy bo‘ladi.

Agar boshlang‘ich faza $\psi ={\frac {\pi }{2}}$ bo‘lsa, tok $i=I_{m}\sin(\omega t+{\frac {\pi }{2}})$ formula bilan aniqlanadi. Uning $t=0$ vaqt lahzasidagi oniy qiymati quyidagiga teng:

i_{t=0}=I_{m}\sin {\frac {\pi }{2}}=I_{m},

ya’ni tokning musbat amplitudasiga teng.

Agar boshlang‘ich faza $\psi =-{\frac {\pi }{2}},$ bo‘lsa, tok $i=I_{m}\sin(\omega t-{\frac {\pi }{2}}).$ formula bilan aniqlanadi. Uning $t=0$ vaqt lahzasidagi oniy qiymati quyidagiga teng:

i_{t=0}=I_{m}\sin(-{\frac {\pi }{2}})=-I_{m}

ya’ni tokning manfiy amplitudasiga teng.

Ko‘p fazali o‘zgaruvchan tok

Ikkita sinusoidal tokning fazalari bir-biriga mos keladi

Sinusoidal toklarning fazalari orasidagi siljish burchagi

{\frac {\pi }{2}}

Ikkita sinusoidal o‘zgaruvchan tokning fazalaribir xil bo‘lsa va ular bir vaqtda bir xil ishorali nol hamda maksimum qiymatlarga erishsa, bu toklar faza bo‘yicha mos keladi.

Chapdagi rasmda $i_{1}$ va $i_{2}$ toklarning yoyilgan diagrammalari ko‘rsatilgan. $i_{1}=I_{1m}\sin \omega t$ va $i_{2}=I_{2m}\sin \omega t$ toklar faza bo‘yicha mos keladi.

Agar ikkita sinusoidal o‘zgaruvchan tokning fazalari turlicha bo‘lsa, ular bir-biriga nisbatan faza bo‘yicha siljigan bo‘ladi.

O‘ngdagi rasmda $i_{1}=I_{1m}\sin(\omega t+{\frac {\pi }{2}})$ va $i_{2}=I_{2m}\sin {\omega t}$ toklar faza bo‘yicha burchakka ${\frac {\pi }{2}}$ siljigan, chunki

$(\omega t+{\frac {\pi }{2}})-{\omega t}={\frac {\pi }{2}}$ .

Tok $i_{1}$ tokdan faza bo‘yicha $i_{2}$ burchakka oldinda keladi yoki, boshqacha aytganda, ${\frac {\pi }{2}}$ tok $i_{2}$ tokdan faza bo‘yicha $i_{1}$ burchakka orqada qoladi ${\frac {\pi }{2}}$ .

Uch fazali tok

Ko‘p fazali sinusoidal o‘zgaruvchan tok tizimlari orasida eng keng qo‘llaniladigani uch fazali elektr ta’minoti tizimi.

Uch fazali tizim — chastotalari bir xil, fazalari o‘zaro siljigan uchta elektr yurituvchi kuch ta’sir etadigan uchta bir fazali elektr zanjiri majmuidir. Faza siljish burchagi: $120^{\circ }$ $\left({\frac {2}{3}}\pi \right)$ .

Uch fazali o‘zgaruvchan tok generatorining statorida uchta mutlaqo bir xil g‘altakumumiy halqasimon (toroidal) magnit o‘tkazgichdabir-biriga nisbatan 120° burchak ostida joylashgan. Chulg‘amlarda induksiyalangan sinusoidal elektr yurituvchi kuchlaro‘zaro faza bo‘yicha 120° ga siljigan bo‘ladi.

Agar birinchi g‘altakda elektr yurituvchi kuch induksiyalansa, $e_{1}=E_{1m}\sin(\omega t)$ ,

ikkinchi g‘altakda quyidagi elektr yurituvchi kuch induksiyalanadi: $e_{2}=E_{2m}\sin(\omega t-{\frac {2}{3}}\pi )$ ,

uchinchi g‘altakda esa elektr yurituvchi kuch: $e_{3}=E_{3m}\sin(\omega t-{\frac {4}{3}}\pi )$ ,

bu yerda $e_{1}$ , $e_{2}$ va $e_{3}$ — alohida g‘altaklardagi elektr yurituvchi kuchlarning oniy qiymatlari;

$E_{1m}$ , $E_{2m}$ va $E_{3m}$ — alohida g‘altaklardagi elektr yurituvchi kuchlarning amplitudalari.

Har bir g‘altakka yuklama ulansa, zanjirlardan quyidagi toklar oqadi:

$~\mathrm {{\begin{matrix}{\mbox{i}}_{1}=I_{1m}\sin(\omega t-\psi _{1})\\{\mbox{i}}_{2}=I_{2m}\sin(\omega t-{\frac {2}{3}}\pi -\psi _{2})\\{\mbox{i}}_{3}=I_{3m}\sin(\omega t-{\frac {4}{3}}\pi -\psi _{3})\\\end{matrix}}{\Bigg \}}}$ ,

bu yerda $i_{1}$ , $i_{2}$ va $i_{3}$ — birinchi, ikkinchi va uchinchi g‘altaklardagi toklarning oniy qiymatlari;

$I_{1m}$ , $I_{2m}$ va $I_{3m}$ — g‘altaklardagi tok amplitudalari;

$\psi _{1}$ , $\psi _{2}$ va $\psi _{3}$ — g‘altaklardagi elektr yurituvchi kuchlar va toklar orasidagi faza siljish burchaklari.

Uch fazali tizim simmetrikdeyiladi, agar generatorning alohida fazalaridagi elektr yurituvchi kuchlarning amplitudalari o‘zaro teng bo‘lsa, ya’ni: $E_{1m}=E_{2m}=E_{3m}=E_{m}$ .

Agar uch fazali tizimning alohida fazalari bir-biridan mutlaqo mustaqil elektr zanjirlaribo‘lsa, bunday tizim elektr jihatdan bog‘lanmagandeb ataladi. Bunday tizim bir fazali tizimga nisbatan kam afzallikka ega bo‘lib, amalda qo‘llanmaydi.

Uch fazali tizim elektr jihatdan bog‘langandeyiladi, agar uning alohida fazalari o‘zaro elektr orqali ulangan bo‘lsa.

Elektr jihatdan bog‘langan uch fazali tizimning bir fazali tizimga nisbatan afzalligi shundaki, bir xil quvvatni uzatishda simlarga kamroq metall sarflanadi.

Uch fazali tizimning yana bir afzalligi — aylanuvchi magnit maydonhosil qilish imkoniyatidir. Uning yordamida tuzilishi sodda va foydalanishga qulay asinxron dvigatellar ishlaydi.

Aylanuvchi magnit maydondan kondensatorli, bir fazali va ikki fazali asinxron dvigatellarning ishlashida ham foydalaniladi, biroq ularning xususiyatlari uch fazali asinxron dvigatellarnikidan pastroq.

Generator hamda iste’molchining uch fazali tizimlari neytral simli «yulduz», neytral simsiz «yulduz» yoki «uchburchak» usulida ulanishi mumkin.

Neytral simli «yulduz» ulanishi — to‘rt simli ulanish bo‘lib, neytral sim iste’molchining bir fazasi ishlashini boshqa fazadan mustaqil qiladi, chunki simlarda kuchlanishning pasayishi kichik bo‘lganda iste’molchi fazalaridagi kuchlanish yuklama o‘zgarishiga nisbatan kam o‘zgaradi. Fazalar yuklamasi notekis bo‘lganda qo‘llanadi.
Neytral simsiz «yulduz» ulanishi — uch simli ulanish. Agar neytral simdagi natijaviy tok nolga teng bo‘lsa, unga ehtiyoj qolmaydi va bir xil quvvatni iste’molchiga uzatishda rangli metallar tejaladi. «Yulduz» usulida ulangan uch fazali uch simli tizim fazalar yuklamasi bir tekis bo‘lgan joylarda, masalan, uch fazali asinxron dvigatelni ulashda qo‘llanishi mumkin.

Agar «yulduz» usulida ulangan uch fazali uch simli tizimda yuklama notekis bo‘lsa, iste’molchi fazalaridagi kuchlanish yuklamalarga mos ravishda qayta taqsimlanadi va tizim simmetrik holatini yo‘qotadi.

Masalan, iste’molchi fazalaridan biriqisqa tutashtirilsa, ya’ni undagi kuchlanish nolga teng bo‘lsa, boshqa fazalardagi kuchlanish me’yordagiga nisbatan ${\sqrt {3}}$ marta ortadi. Bu hodisafazalar nomutanosibligideb ataladi. Kundalik turmushda fazalar nomutanosibligi, masalan, uy taqsimlash shitida biror sababga ko‘ra nol simi uzilib qolganda yuz beradi.

«Uchburchak» usulida ulanish — uch simli ulanish. Asosan iste’molchilar tomonidan uch fazali asinxron dvigatelning aylantiruvchi momentini oshirish uchun ishlatiladi; bunda uning elektr quvvati ham aylanishlar soni o‘zgarmagan holda ortadi. Chulg‘amlar «yulduz» ulanishidan «uchburchak» ulanishiga o‘tkaziladi.

Yoki aksincha, masalan, 380 V kuchlanishga mo‘ljallangan, chulg‘amlari «yulduz» usulida ulangan elektr dvigatelini 220 V kuchlanishda ishlatish zarur bo‘lsa, chulg‘amlar «yulduz»dan «uchburchak»ka o‘tkaziladi. Bunda dvigatelning elektr quvvati va aylantiruvchi momenti o‘zgarmaydi.

Ikki fazali tok

Ikki fazali generatorning soddalashtirilgan sxemasi va ikki fazali o‘zgaruvchan tok.

H

— tashqi o‘zgarmas magnit maydon.

Sinxron ikki fazali dvigatel kompyuter ventilyatori sovutish tizimining o‘zgarmas tokli (BLDC) yuritmasi.. O‘zgarmas ta’minot kuchlanishi (odatda 12 volt) ventilyator ichiga o‘rnatilgan mikrosxema tomonidan ikki fazali o‘zgaruvchan tokka aylantiriladi.

Ikki fazali elektr toki — fazalari bir-biriga nisbatan quyidagi burchakka siljigan ikkita bir fazali tok majmui: ${\frac {\pi }{2}}$ yoki 90°.

Agar ikkita chulg‘am fazoda o‘qlari o‘zaro perpendikulyar bo‘ladigan qilib joylashtirilib, ular ikki fazali sinusoidal tok bilan ta’minlansa, tizimda bir-biriga perpendikulyar ikkita magnit oqimhosil bo‘ladi. Umumiy magnit maydon vektori doimiy burchak tezlikbilan aylanadi; u ta’minlovchi kuchlanish chastotasiga teng. Natijada aylanuvchi magnit maydon hosil bo‘ladi. Rotor agar qisqa tutashtirilgan «olmaxon g‘ildiragi» shaklida yasalgan yoki metall silindrdan iborat bo‘lib, valgaulangan bo‘lsa, aylanib, mexanik ish bajaradi.

Ikki fazali asinxron dvigatelning aylanish tezligi, uch fazali asinxron dvigatelsingari, aylanuvchi magnit maydon tezligidan biroz past bo‘ladi va valdagi yuklamaga bog‘liq: yuklama ortganda dvigatel tezligi kamayadi. Ta’minlovchi tokning chastotasi bilan aylanish chastotasi o‘rtasidagi farq sirpanish chastotasi deb ataladi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati

Agar sinusoidal o‘zgaruvchan tokning barcha musbat va manfiy oniy qiymatlari qo‘shilsa, yig‘indi nolga teng bo‘ladi. Biroq bir davr davomidagi barcha oniy qiymatlarning algebraik yig‘indisi nol bo‘lsa, shu davr ichidagi o‘rtacha qiymat ham nolga teng: $I_{avg}(T)=0$ .

Sinusoidal tokning bir davrdagi o‘rtacha qiymatidan uni o‘lchash uchun foydalanib bo‘lmaydi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tok kattaligini baholash uchun uning issiqlik ta’siri o‘zgarmas tokning issiqlik ta’siri bilan solishtiriladi.

Joul — Lens qonuni
Issiqlik miqdori $Q$ muayyan vaqt $t$ birligida ko‘rib chiqilayotgan elektr zanjiriqismida ajraladi va shu qismdagi tok kuchining kvadrati $I$ hamda zanjir qismining elektr qarshiligi $R$ ko‘paytmasiga mutanosib bo‘ladi.

Issiqlik miqdori joullarda: $Q=I^{2}{Rt}$ ;

Issiqlik miqdori kaloriyalarda: $Q={0,24}\times I^{2}{Rt}$ , bu yerda

$I$ — tok kuchi, amper;

$R$ — elektr qarshiligi, om;

$t$ — vaqt, soniyalarda.

Bir tok sinusoidal, ikkinchisi esa o‘zgarmasbo‘lsa, ular bir xil qarshiliklardanbir xil vaqt oralig‘ida o‘tib, teng miqdorda issiqlik ajratsa, issiqlik ta’siri jihatidan ekvivalent hisoblanadi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati son jihatidan shu sinusoidal tokka ekvivalent bo‘lgan, ya’ni bir xil qarshilikda teng vaqt davomida aynan shuncha issiqlik ajratadigan o‘zgarmas tok qiymatiga teng.

Tajriba yo‘li bilan aniqlanib, keyinchalik nazariy tasdiqlanganidek, sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati uning amplitudasiga qat’iy belgilangan nisbatda bog‘liq: $I={\frac {I_{m}}{\sqrt {2}}}$ ya’ni sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati $I$ uning amplitudasidan ${\sqrt {2}}$ marta kichikdir.

Ampermetr elektromagnit yoki elektrodinamik tizimlibo‘lib, sinusoidal o‘zgaruvchan tok zanjiriga ulanganda tokning ta’sir etuvchi qiymatini ko‘rsatadi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati singari, o‘zgaruvchan sinusoidal elektr yurituvchi kuchning yoki sinusoidal o‘zgaruvchan kuchlanishning ham ta’sir etuvchi qiymati haqida gapirish mumkin.

Kuchlanishning ta’sir etuvchi qiymati amplitudasidan

{\sqrt {2}}

marta kichik:

U={\frac {U_{m}}{\sqrt {2}}}

yoki

U_{m}={\sqrt {2}}\times U

.

Voltmetr elektromagnit yoki elektrodinamik tizimlibo‘lib, sinusoidal o‘zgaruvchan tok tarmog‘iga ulanganda sinusoidal kuchlanishning ta’sir etuvchi qiymatini ko‘rsatadi.

Masalan, elektr rozetkasida elektr kuchlanishi $\thicksim {220}~B$ bo‘lsa, bu ta’sir etuvchi qiymat bo‘lgani sababli amplituda kuchlanishi ${220}\times {1,41}={311}$ voltga teng.

Ushbu formulalar faqat sinusoidal tok uchun to‘g‘ri; agar impulslar uchburchak, arrasimon, to‘rtburchak yoki boshqa shaklda bo‘lsa, boshqa hisoblash usuli talab etiladi.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning yarim davrdagi, masalan, sinusoidaning musbat yarim to‘lqinidagi o‘rtacha qiymatini aniqlash mumkin.

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning yarim davrdagi o‘rtacha qiymati quyidagiga teng: ${\frac {I}{I_{avg}\left({\frac {T}{2}}\right)}}={{\frac {2}{\pi }}I_{m}}={0,637}\;I_{m}$ .

Shuningdek, $k$ tokning ta’sir etuvchi qiymati bilan yarim davrdagi (musbat yarim to‘lqindagi) o‘rtacha qiymatining nisbatini aniqlash mumkin. Sinusoidal tok uchun bu nisbat:

$k={\frac {I}{I_{avg}\left({\frac {T}{2}}\right)}}={\frac {\frac {I_{m}}{\sqrt {2}}}{{\frac {2}{\pi }}I_{m}}}={\frac {\pi }{2{\sqrt {2}}}}={1,11}$ .

O‘zgaruvchan tokni hosil qilish

O‘zgaruvchan tok generatorining ishlash prinsipi elektromagnit induksiya qonuniga asoslangan, ya’ni elektr yurituvchi kuch sim konturida (simli ramkada) induksiyalanadi. Kontur bir jinsli aylanuvchi magnit maydonda joylashgan bo‘ladi.

Elektr yurituvchi kuch $e$ o‘zgaruvchan tok generatorida quyidagi formula bilan aniqlanadi:

$e=w2Bl{\frac {\alpha }{2}}\omega \sin \omega t$ bu yerda

$w$ — o‘ramlar soni;

$B$ — magnit induksiya magnit maydonining birligi volt-soniya taqsim kvadrat metr (Tl, tesla);

$l$ — konturning har bir faol tomoni uzunligi, metrda;

$\omega$ — burchak tezlik — sinusoidal elektr yurituvchi kuchning burchak tezligi, bu holda konturdagi magnitning aylanish burchak tezligiga teng;

$\omega t$ — faza — sinusoidal elektr yurituvchi kuch fazasi.

Chastota generator ishlab chiqaradigan o‘zgaruvchan tok uchun quyidagi formula bilan aniqlanadi:

$f=p{\frac {n}{60}}$ bu yerda

$f$ — chastota, gerslarda;

$n$ — rotorning aylanishlar soni, bir daqiqada;

$p$ — qutblar juftlari soni.

O‘zgaruvchan tok generatorlari fazalar soniga ko‘ra quyidagi turlarga bo‘linadi:

uch fazali generatorlar — kuchli sanoat generatorlarining asosiy turi;
Shuningdek qarang: uch fazali elektr ta’minoti tizimi, uch fazali dvigatel, avtomobilning uch fazali o‘zgaruvchan tok generatori.
bir fazali generatorlar odatda kam quvvatli benzinli elektr stansiyalaridaqo‘llanadi, shuningdek, ichki yonuv dvigatellariga o‘rnatiladi: mopedlar,yengil mototsikllar,, qor mototsikllari,, gidrotsikllar va, osma qayiq motorlari;
Shuningdek qarang: kondensatorli dvigatel, bir fazali dvigatel.
ikki fazali generatorlar bir fazali va uch fazali generatorlarga qaraganda ancha kam uchraydi.
Shuningdek qarang: ikki fazali elektr tarmog‘i, ikki fazali dvigatel.

Invertorlar

O‘zgarmas tok invertor yordamida o‘zgaruvchan tokka aylantirilishi mumkin.

Arzon invertor modellarining chiqishidagi o‘zgaruvchan tok sinusoidal shaklda bo‘lmaydi; odatda u to‘rtburchak impulslar yoki modifikatsiyalangan sinusoidashaklida bo‘ladi. Toza sinusoidal tok hosil qilish uchun invertorda tayanch generator (odatda maxsus mikrosxemabo‘lib, elektr signalini sinusoidal shaklda hosil qiladi va u tiristorli yoki tranzistorli elektron kalitlarning ishlashini boshqaradi).

Faza ajratgich

Uch fazali tok bir fazali tokdan faza ajratgichyordamida olinishi mumkin. Bunday elektr mashinalari, xususan, elektrovozlardaqo‘llanadi, masalan, VL60, VL80.

O‘zgaruvchan tok tarmoqlari

Elektr energiyasi ishlab chiqaruvchilar (GES, IES, IEM, atom va boshqa elektr stansiyalari) sanoat chastotasidagi (Rossiyada 50 Gs), taxminan 10–20 kV kuchlanishli o‘zgaruvchan tok ishlab chiqaradi.

So‘ng elektr toki elektr stansiyalari yonida joylashgan transformator podstansiyalarigauzatiladi; bu podstansiyalarda oshiriladigan kattalik — elektr kuchlanishidir.

Yuqori kuchlanishli o‘zgaruvchan tok iste’molchilarga elektr uzatish liniyalari (EUL) orqali yetkaziladi. Kuchlanishni oshirish EUL simlaridagi yo‘qotishlarni kamaytirish uchun zarur ( Joul — Lens qonuni: elektr kuchlanishi oshganda elektr zanjiridagi tok kuchi, shunga mos ravishda issiqlik yo‘qotishlari ham kamayadi).

Dunyodagi eng yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyasi — Ekibastuz — Ko‘kchatov liniyasi 1 million 150 ming volt kuchlanishda ishlagan.

Elektr uzatish liniyasining boshqa uchida kuchlanishni pasaytiruvchi transformator podstansiyasi joylashgan bo‘lib, u yerda yuqori kuchlanishli o‘zgaruvchan tok kuchlanishi transformatorlar yordamida iste’molchiga kerakli darajagacha tushiriladi.

Elektr uzatish liniyalarining mutlaq ko‘pchiligida uch fazali tokuzatiladi, biroq o‘zgarmas tokli elektr uzatish liniyalariham mavjud, masalan, Volgograd — Donbass yuqori kuchlanishli o‘zgarmas tok liniyasi, Ekibastuz — Markaz yuqori kuchlanishli o‘zgarmas tok liniyasi, Janubiy Koreyaning materik qismi — Chejudo oroli va boshqalar. O‘zgarmas tokdan foydalanish uzatiladigan elektr quvvatinioshirish va turli energiya tizimlario‘rtasida, masalan, 50 va 60 gers kabi turli chastotali o‘zgaruvchan tok ishlatiladigan tizimlar o‘rtasida elektr energiyasini uzatish, shuningdek sinxronlashtirmaslik imkonini beradi. Masalan, Leningrad viloyati bilan Finlyandiya chegarasida qo‘shni energiya tizimlari sinxronlashtirilmagan (qarang: Viborg — Finlyandiya o‘zgarmas tok kiritmasi).

Rossiyada umumiy foydalanishdagi elektr tarmoqlarida uch fazali tok ishlatiladi; fazalararo kuchlanish 380 voltga teng.

Elektr energiyasining sifati — xususan, uning elektr kuchlanishi va chastotasi qat’iy me’yorlarga mos bo‘lishi kerak.

Turar joylarga (qishloqlardagi ko‘chalarga) to‘rt simli (uchta fazali sim va bitta neytral (nol) sim) elektr uzatish liniyalari (havo yoki kabel liniyalari) tortiladi. Ularning fazalararo kuchlanishi 380 volt (2003-yildan 400 volt — GOST 29322-2014 bo‘yicha). Har bir kvartiraga (yoki qishloq uyiga) faza simi va nol simi kiritiladi; «faza» bilan «nol» o‘rtasidagi kuchlanish 220 volt (2003-yildan 230 volt — GOST 29322-2014 bo‘yicha). Qaysi sim qaysi ekanini faza indikatori yordamida aniqlash mumkin.

Masalan, birinchi kvartiraga «A» faza, ikkinchisiga «B» faza, uchinchisiga «C» faza kiritiladi va hokazo…

Temiryo‘llarni o‘zgaruvchan tok bilan elektrlashtirish

Rossiya hududida va sobiq SSSR respublikalarida barcha temiryo‘llarning taxminan yarmi 50 Gs chastotali bir fazali o‘zgaruvchan tok bilan elektrlashtirilgan. Taxminan 25 kV kuchlanish (odatda yo‘qotishlarni hisobga olganda 27,5 kV gacha) miqdorida kontakt simiga beriladi; ikkinchi (qaytish) o‘tkazgich sifatida relslarxizmat qiladi. Shuningdek, elektrlashtirish 2 × 25 kV (har biri yigirma besh kilovoltdan)tizimi asosida ham olib boriladi. Bunda alohida ta’minot simiga taxminan 50 kV kuchlanish (odatda yo‘qotishlarni hisobga olganda 55 kV gacha)beriladi, kontakt simiga esa avtotransformatorlar orqali 50 kV ning yarmi (ya’ni 25 kV) kuchlanish uzatiladi. Elektrovozlar va elektr poyezdlari o‘zgaruvchan tokda ishlaydigan bo‘lib, 2 × 25 kV li uchastkalarda qayta jihozlashga muhtoj emas.

O‘zgaruvchan tokda tortish tizimini qo‘llash hududini yangi uchastkalarni elektrlashtirish hamda ayrim liniyalarni o‘zgarmas tokdan o‘zgaruvchan tokka o‘tkazish hisobiga kengaytirish siyosati olib borilmoqda. 1990–2000-yillarda quyidagi uchastkalar o‘tkazilgan:

— Sharqiy Sibir temiryo‘lida: uchastka Slyudyanka — Irkutsk — Zima;
— Oktyabr temiryo‘lida: uchastka Louxi — Murmansk;
— Volgabo‘yi temiryo‘lida: Saratov va Volgograd temiryo‘l uzellari;
— Shimoliy Kavkaz temiryo‘lida: uchastkalar Mineralniye Vodi — Kislovodsk va Beshtau — Jeleznovodsk.

Shuningdek, ham o‘zgaruvchan, ham o‘zgarmas tokda ishlay oladigan ikki tizimli elektrovozlar ishlab chiqariladi (qarang: VL61^D, VL82 va VL82^M, EP10, EP20).

ifazo.uz

O‘zgaruvchan tok nima

O‘zgaruvchan tok haqida umumiy tushuncha

Davriy o‘zgaruvchan tok

Chastota standartlari

Sinusoidal o‘zgaruvchan tok

Ko‘p fazali o‘zgaruvchan tok

Uch fazali tok

Ikki fazali tok

Sinusoidal o‘zgaruvchan tokning ta’sir etuvchi qiymati

O‘zgaruvchan tokni hosil qilish

Invertorlar

Faza ajratgich

O‘zgaruvchan tok tarmoqlari

Temiryo‘llarni o‘zgaruvchan tok bilan elektrlashtirish

Havolalar