Քննարկման հարցեր փոփոխական հոսանքի վերաբերյալ

Քննարկման հարցեր փոփոխական հոսանքի վերաբերյալ

Պենդահուլուան
Փոփոխական հոսանքը (ՓՀ) էլեկտրական հոսանքի տեսակ է, որը պարբերաբար փոխում է ուղղությունը: Ի տարբերություն հաստատուն հոսանքի (ՄՀ), որը հոսում է մեկ ուղղությամբ, փոփոխական հոսանքը հոսում է տարբեր արագություններով և ուղղություններով: ՓՀ-ն լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիայի բաշխման մեջ՝ երկար հեռավորությունների փոխանցման իր առավելությունների և տրանսֆորմատորների միջոցով իր լարումը հեշտությամբ փոխելու հնարավորության շնորհիվ: Այս հոդվածը կներկայացնի փոփոխական հոսանքի հետ կապված մի քանի օրինակելի խնդիրներ և քննարկումներ՝ այս թեմայի վերաբերյալ ձեր ըմբռնումը խորացնելու համար:

Օրինակ՝ հարց 1. Փոփոխական հոսանքի հաճախականությունը և պարբերությունը
Հարց՝
Փոփոխական հոսանքն ունի 50 Հց հաճախականություն։ Հաշվարկեք հոսանքի պարբերությունը։

Քննարկում.
Փոփոխական հոսանքի հաճախականությունը (f) և պարբերությունը (T) ունեն հետևյալ կապը.
\[ T = \frac{1}{f} \]

50 Հց հաճախականությամբ (f):
\[ T = \frac{1}{50} \]
\[ T = 0,02 \text{ վայրկյան} \]

Այսպիսով, փոփոխական հոսանքի պարբերությունը 0,02 վայրկյան է։

Օրինակ հարց 2. Առավելագույն սթրես և արդյունավետ սթրես
Հարց՝
Փոփոխական հոսանքի առավելագույն լարումը (Vmax) 311 Վ է: Հաշվարկեք այս հոսանքի արդյունավետ լարումը (Veff):

Քննարկում.
Փոփոխական հոսանքի արդյունավետ լարումը (Վեֆ) նրա առավելագույն լարման միջին քառակուսին է և կարող է հաշվարկվել հետևյալ բանաձևով.
\[ V_{\text{eff}} = \frac{V_{\text{max}}}{\sqrt{2}} \]

Եթե ​​Vmax-ը հայտնի է որպես 311 Վ, ապա՝
\[ V_{\text{eff}} = \frac{311 \text{ V}}{\sqrt{2}} \]
\[ V_{\text{eff}} = \frac{311 \text{ V}}{1,414} \]
\[ V_{\text{eff}} \մոտավորապես 220 \text{ V} \]

Այսպիսով, փոփոխական հոսանքի արդյունավետ լարումը 220 Վ է:

Օրինակ՝ հարց 3. Էլեկտրական հզորություն դիմադրության շղթայում
Հարց՝
Մաքուր դիմադրության սխեմայում հոսող արդյունավետ հոսանքը (Ieff) 5 Ա է, իսկ արդյունավետ լարումը (Veff)՝ 220 Վ: Հաշվարկեք սխեմայի կողմից կլանված էլեկտրական հզորությունը:

Քննարկում.
Մաքուր դիմադրության սխեմայի կողմից կլանված էլեկտրական հզորությունը (P) կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով.
P = V_{\text{eff}} անգամ I_{\text{eff}}

220 Վ Վեֆի և 5 Ա Իեֆի դեպքում, ապա՝
P = 220 Վ x 5 Ա
\[ P = 1100 \text{ W} \]

Այսպիսով, միացման կողմից կլանված էլեկտրական հզորությունը 1100 վատտ է:

Օրինակ՝ խնդիր 4. Իմպեդանս LR շարքի շղթայում
Հարց՝
Շղթան բաղկացած է 10 օհմ դիմադրությունից (R) և 0,1 H ինդուկտիվությամբ ինդուկտորից (L), որոնք միացված են հաջորդաբար։ Եթե շղթայով անցնում է 50 Հց հաճախականությամբ փոփոխական հոսանք, հաշվարկեք շղթայի ընդհանուր իմպեդանսը։

Քննարկում.
Հաջորդական LR շղթայում ընդհանուր իմպեդանսը (Z) կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով՝
\[ Z = \sqrt{R^2 + (X_L)^2} \]

Որտեղ՝
\[ X_L = \օմեգա L \]
և \(\omega\)-ն անկյունային հաճախականությունն է, որը տրված է հետևյալ բանաձևով՝
\[ \օմեգա = 2\pi f \]

50 Հց հաճախականությամբ f-ով։
\[ օմեգա = 2 \պի \x 50 \]
\[ \omega = 100\pi \text{ ռադիան/վայրկյան} \]

Ինդուկտիվությունը (L)՝ 0,1 H:
\[ X_L = 100\pi \times 0,1 \]
\[ X_L = 10\pi \text{օհմ} \]

Այսպիսով, ընդհանուր իմպեդանսը (Z) հավասար է.
\[ Z = \sqrt{R^2 + (X_L)^2} \]
\[ Z = \sqrt{10^2 + (10\pi)^2} \]
\[ Z = \sqrt{100 + (100\pi^2)} \]
\[ Z = \sqrt{100 + 986.96} \]
\[ Z \մոտավորապես \sqrt{1086.96} \]
Z = մոտավորապես 32.97 օհմ

Այսպիսով, սխեմայի ընդհանուր դիմադրությունը մոտ 32,97 օհմ է։

Օրինակ խնդիր 5. Հզորության գործակիցը հաջորդական RLC սխեմաներում
Հարց՝
Տրված է R = 20 օհմ, L = 50 մՀ և C = 100 մկՖ արժեքներով հաջորդական RLC միացում, որը միացված է 60 Հց հաճախականությամբ փոփոխական լարման աղբյուրին: Հաշվարկեք միացման հզորության գործակիցը:

Քննարկում.
RLC միացման հզորության գործակիցը որոշվում է հետևյալ կերպ
\[ \cos(\phi) = \frac{R}{Z} \]

Առաջին քայլը սխեմայի ընդհանուր իմպեդանսի (Z) հաշվարկն է.
\[ \օմեգա = 2\pi f \]
Որտեղ
\[ f = 60 \text{ Հց} \]
\[ օմեգա = 2 \պի \x 60 \]
\[ \omega = 120\pi \text{ ռադ/վ} \]

Այնուհետև հաշվարկեք ինդուկտիվ (XL) և կոնդենսատոր (XC) ռեակտիվությունը.
\[ X_L = \օմեգա L \]
\[ X_L = 120\pi \times 0,05 \]
\[ X_L = 6\pi \text{օհմ} \]

\[ X_C = \frac{1}{\omega C} \]
\[ X_C = \frac{1}{120\pi \times 100 \times 10^{-6}} \]
\[ X_C = \frac{1}{0,012\pi} \]
\[ X_C \մոտավորապես 26,525 \text{օհմ} \]

Ինդուկտիվ և կոնդենսատիվ ռեակտիվության միջև տարբերությունը \(X_L – X_C\):
\[ X = X_L – X_C \]
\[ X = 6\pi – 26,525 \]
\[ X \մոտավորապես -7,903 \text{օհմ} \]

Այնուհետև հաշվարկեք ընդհանուր իմպեդանսը (Z):
\[ Z = \sqrt{R^2 + X^2} \]
\[ Z = \sqrt{20^2 + (-7,903)^2} \]
\[ Z = \sqrt{400 + 62,41} \]
\[ Z \մոտավորապես \sqrt{462,41} \]
Z = մոտավորապես 21,51 օհմ

Այնուհետև հզորության գործակիցը (cos(φ)):
\[ \cos(\phi) = \frac{R}{Z} \]
\[ \cos(\phi) = \frac{20}{21,51} \]
\[ \cos(\phi) \մոտավորապես 0,93 \]

Այսպիսով, միացման հզորության գործակիցը մոտ 0,93 է:

Եզրակացություն
Փոփոխական հոսանքն ունի որոշակի բնութագրեր, որոնք այն տարբերակում են հաստատուն հոսանքից, ինչպիսիք են հաճախականությունը, պարբերությունը և արդյունավետ արժեքը: AC սխեմաների վերլուծության մեջ մենք դիտարկում ենք դիմադրողական, ինդուկտիվ և տարողունակ բաղադրիչներ: Ավելին, իմպեդանսի և հզորության գործակցի հաշվարկը կարևոր է սխեմաների աշխատանքը նախագծելու և վերլուծելու համար: Վերը նշված օրինակները հասկանալով՝ մենք կարող ենք ավելի հեշտությամբ հասկանալ փոփոխական հոսանքի հիմնական հասկացությունները և դրա կիրառությունները էլեկտրատեխնիկայում: