Лабораторийн ажил 1
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
Ажлын зорилго
эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг судлахад оршино.
хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны потенциалтай цэгээс потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе. нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.
Зураг 1
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
томъёогоор бодож олно.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.
R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 2
Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
Ажлын зорилго
Салбарласан цахилгаан хэлхээнд вольтметр (V) милламперметр (mA) ашиглан ачаалал тус бүрийн эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших.
Салбарласан цахилгаан хэлхээн дэх Oм-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
Хэлхээнд ачаалагдсан эсэргүүцэл тус бүрийн чадал, энергийг тодорхойлох .
Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан ачаалал тус бүрийн болон нийлбэр чадлыг тооцооны аргаар тодорхойлох .
Зарим элементүүдийн томъёолсон тэмдэглэгээ
Онолын товч мэдэгдхүүн.
Хэрэглэгч нэг үүсгэврээс тэжээл авч байвал энгийн цахилгаан хэлхээ гэнэ. Ийм хэлхээнд тооцоо хийхдээ Омын хуулийг хэрэглэнэ. Салбарласан хэлхээнд эсэргүүцлүүд зэрэгцээ ба холимог холболтоор холбогдсон байдаг.
Зэрэгцээ холболт. Хэд хэдэн эсэргүүцэл зэрэгцээ холбогдсон байвал эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдлийн уналт нь ижил утгатай харин тэдгээрээр гүйх гүйдлийн утгууд нь харилцан адилгүй байна.
UНИЙТ=U1=U2=U3=. . .=Un буюу
UНИЙТ=R1I1=R2I2=R3I3=. ..=RUIN
IНИЙТ=∑I1=I1+I2+I3+. ..+In
IНИЙТ = ∑I1=U/R1+U/R2+U/R3+. ..+U/R n
Зэрэгцээ холбогдсон хэлхээний ерөнхий эсэргүүцлийг дараах томъёогоор олно.
Σ 1/R_i =1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n
Энэрги ба чадал. Цахилгаан хэлхээнд энергийн солилцоо явагддаг. Бидний дээр үзсэнээр цахилгаан хэлхээг битүүрүүлэхэд ЦХХ-ний нөлөөгөөр цэнэгүүд хөдөлгөөнд орж тодорхой хэмжээний ажил хийх ба энерги авч эхлэнэ.
P=U*1
Омын хууль ашиглан чадлын томъёог дараах байдлаар бичиж болно.
P=12*R=U2/R
Чадлын нэгж (1BT=(B*A/c) Английн зохион бүтээгч Джеймс Уаттын нэрээр Baтт гэж нэрлэгджээ. 1 секунтэд 1 джоуль ажил хийгдсэнийг 1 Bатт T чадал гэж тооцдог.
W=P*t [Bt*цаг] W-хэрэглэсэн энерги
Ашиглах багаж хэрэгсэл
Тэжээлийн үүсгүүр- ( ≈ 220B)
Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R1, R2, R3 (220B) -3 ш
Миллапертетр (A) -1ш
Вольтметр (U) -1ш
Холболтын утас -2ш
Туршилт явуулах схем
Туршилт явуулах заавар
Схемийн дагуу улайсах чийдэн болон вольметрийг хэлхээнд холбоно.
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
Түлхүүрүүдийг нэг нэгээр ээлжлэн залгаж ачаалал тус бүрээр гүйх гүйдэл, хүчдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Бүх ачааллуудыг зэрэг залгаж миллаперметр, вольметрийн заалтыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжлэгийн багажийн зүү тогтвортой үед хэмжилтийн утгыг тэмдэглэнэ.
Хүснэгт-1
Хэмжилт хийх ачаалал Хэлхээгээр гүйх гүйдэл Хүчдэлийн уналт Тооцоо
Ra P W
A[mA] U[B] [Ω] [Bт] [Bт*цаг]
1. Sw1,Sw2 On
Ламп1
2. Sw1,Sw3 On Ламп2
3. Sw1,Sw4 On Ламп3
4. Sw1,Sw2
Sw3,Sw4 On Ламп1,2,3
Туршилтын дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн халсан үеийн эсэргүүцлийг (Ra) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн чадлыг (Pn) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн хэрэглэсэн энергийг тодорхойлж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ. (Ачаалал тус бүрийг 20сек залгасан үед гэж тооцоо хийнэ)
Хэлхээн дэх эсэргүүцлийн утгаас хамаарсан гүйдлийн хамаарлыг I=f(R) графикаар үзүүлэх.
Шалгах асуулт
Зэрэгцээ холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалал тус бүр дээр хүчдлийн уналт ямар байх вэ?
Ямар хэлхээг холимог холболттой гэх вэ?
Салбарласан болон салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний нийт чадлыг яаж олдог вэ?
Дамжуулагчийн халсан үеийн эсэргүүцлийг хэмжилтийн багажаар шууд тодорхойлж болох уу? Жишээ нь :Улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 3
Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
Ажлын зорилго
Цахилгаан хэлхээнд амперметр (А), мультиметр ашиглан эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших .
Энгийн цахилгаан хэлхээнд Ом-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан цахилгаан хэлхээн дэх R-улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл ба температурыг тооцооны аргаар тодорхойлох.
Тооцооны үр дүнг ашиглан дамжуулагч материалын хувийн эсэргүүцлийг олж тэндээс уг дамжуулагчийг ямар материалаар хийснийг олох.
Хүнснэгт -1
Материалын нэр Хувийн эсэргүүцэл Хувийн дамжуулах чадвар
Монгол English Sm ρ [Ом*см] γ [Cм*м/м2]
Conductors / Дамжуулагч
Мөнгө Silver Ag 1.65*10-6
Зэс Copper Cu 1.72*10-6
Алт Gold Au 2.44*10-6
Хөнгөн цагаан Aluminum Al 2.83*10-6
Вольфрам Tungsten W 5.49*10-6
Никель Nickel Ni 7.81*10-6
Төмөр Iron Fe 1.23*10-5
Константан Constantan 4.90*10-5
Нихром Nichrome Ni 9.97*10-5
Хагас дамжуулагч / Semicondutors
Нүүрс төрөгч Carbon C 3.49*10-3
Германи Germenanium Ge 4.70*101
Цахиур Silicon Si 6.40*104
Тусгаарлагч / Insulators
Гялтагнуур Mica >1012
Кварц Quartz >1017
Цуваа холболт. Цахилгаан хэлхээнд хэд хэдэн эсэргүүцэл цуваа холбогдсон байвал хэлхээний R-ep нь бүх эсэргүйцлийн нийлбэртэй тэнцүү
R_ok=∑▒〖R=R_1+R_2+R_3+...〖+R〗_n 〗
Хэлхээний эсэргүүцэл тус бүр дээр унах хүчдэлийн уналт, хэлхээний гүйдлийн утгыг Омын хуулиар олж болно.
Цуваа холбогдсон эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдэлийн (U_1) уналтын нийлвэр үүсгэврийн хүчдэлтэй тэнцүү бөгөөд тэдгээрээр өнгөрөн гарах гүйлдлийн утга адилхан байна.
U=∑▒〖U_1=U_1+U_2+U_3+⋯〗+U_n
Салбарлаагүй хэлхээгээр гүйх ерөнхий гүйдэл (Uep) нь эсэргүйцэл тус бүрээр гүйх гүйдлтийн утгатай тэнцүү байна .
I_ep=I_1=I_2=I_3=⋯=I_n
U=R_1 I+R_2 I+R_3 I+...+R_n I=IR_(ep )
Энэ хэлхээ нь энгийн хялбархан боловч хэлээний аль нэг эсэргүүцэл гэмтсэн тохиолдолд бүх хэлхээ тасардаг тул практикт бага хэрэглэдэг. Эсэргүүцэлийн урвуу хэмжигдэхүүнийг цахилгаан дамжуулах чадвар гэнэ
g =1/R ⌈Cм⌉⌈1/Ом⌉
Дамжуулах чадварын нэгжийг Германы цахилгаан техникч Эрнэст Вернер Сименсын нэрээр Сименс ⌈Cм⌉ гэж нэрлэжээ. Mатериалын хувийн эсэргүүцлийн урвуу хэмжигдхүүнийг хувийн дамжуулах чадвар гэнэ.
γ=1/p ⌈Cm*m/mm^2 ⌉
СИ системд р=Oм^* см ; γ=См/м -ээр хэмжигдэнэ. Бүх материалын хувийн эсэргүүцэл дамжуулах чадварыг туршалтын аргаар тодорхойлдог. Жишээ нь 1〖см〗^3 эзэлхүүнтэй мөнгөний хувийн эсэргүүцэл 1.65^* 〖10〗^(-6) Ом см байх ба кварцийн хувийн эсэргүүцэл хамгийн их буюу 〖10〗^17 〖Ом〗^* см байдаг
Материалын хувийн эсэргүүцэл
Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь түүний урт хөндлөн огтлолын талбайгаас гадна температураас хамаарна. Лавлах тольд ихэвчлэн 〖20〗^0 см температуртай байх үеийн эсэргүүцэл өгөгдсөн байдаг. Дамжуулагчийн температур дээр дурьдсанаас өөрчлөгдвөл эсэргүүцэлийн дараах томъёогоор тодорхойно.
R_0=R_20 ⌈1+α(θ-θ_20)⌉=R_20 (1+α_∆ θ)
α - цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент ихэнх цэвэр металлд α=0.004⌈Ом/С⌉ байлдаг
(_∆^)θ-дамжуулагчийн температурын ⌈(_^0)С ⌉ ялгаа
Хоёр хавчуурын хоооронд байгаа хүчдлийн уналт 1В байхад түүгээр гүйх гүйдлийн утга 1А-тай тэнцүү үеийн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцлийн 1 Ом гэнэ. Дамжуулагчийн эсэргүүцлийг дараах томъёогоор тодорхойлно.
R=ρ L/( S) [Oм]
Энд: L - дамжуулагчийн урт, m;
S - дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай, cм2
ρ - материалын хувийн эсэргүүцэл (rho). Oм*cм2
Ажиглах багаж хэрэгсэл
Тэжээлийн үүсгэвэр (220B)
Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R (220B)- 1ш
Цахилгаан дамжуулагч материал -3ш
Мультиметр -1ш
Милламперметр (A)-1ш
Туршилт явуулах схем
Туршалт явуулах заавар
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
Милламперметр (тестер) буюу Омметр ашиглан цахилгаан хэлхээнд цуваа холбогдсон 3 төрлийн цахилгаан материал ба улайсах чийдэнгийн эсэргүүцлийг хэмжиж хүснэгтэнд тэмдэглэх.
Сүлжээний хүчдлийн уналтыг хэмжиж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Милламперметрийн заалтыг
Дан улайсах гэрэл(1-2 зангилаа богино холбоотой)
Улайсах гэрэл- материaл 1 (Sw1-түлхүүр залгаатай)
Улайсах гэрэл- материaл 2 (Sw2-түлхүүр залгаатай)
Улайсах гэрэл- материaл 3 (Sw3-түлхүүр залгаатай)
гэсэн тавилуудад ээлжлэн залгаж хэлхээгээр гүйх гүйдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
5. Хэмжэлгийн багажийн зүү тогтвортой үед хэмжэлтийн утгыг тэмдэглэнэ.
6. Туршилтын хэжилтийн утгыг хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч материалуудын урт хөндлөн огтлолын талбайг ижил гэж тооцно.
L=……….м; S=……………〖см〗^2
Хүснэгт -2
Тавил Хүйтэн үеийн эсэргүүцэл Хүчдлийн уналт Хэлхээгээр гүих гүидэл Тооцоо
Дамжуулагчийн хувийн эсэргүүцэл Meталлын нэр
R20 [Ω] U [B] A [mA] ρ [ Ом*cм]
Улайсах чийдэн
Материал 1
Материал 2
Материал 3
Туршилтын дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч матеиралуудын хувийн эсэргүүцлийг тооцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэх ба эндээс дээрхи лавлахыг ашиглан ямар металл болохыг ойролцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Шалгах асуулт
Цуваа холбогдолтой цахилгаан хэлхээний жишээг олно уу ?
Цахилгаан дамжууламж гэж яу вэ? Түүний нэгжийг нэрлнэ үү?
Хэрэглэгчийн тоо, чадал нэмэгдэхэд дамжуулагчийн юуг нэмэгдүүлвэл зохих вэ?
Ямар тохилдолд Омметрээр хэмжилт хийж болох вэ?
Хэлхээнд цуваа холбогдсон конденсаторуудын багтаамжийг яаж олох вэ?
Тогтмол гүйдэл гэж юу вэ?
Омын хуулийн физик утгыг хэлнэ үү?
Цахилгаан энерги бусад энергээс ашигтай талыг нэрлнэ үү?
AC, DC гэдэг үгийн утагыг тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 4
Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
Ажлын зорилго
Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
Микроамперметрийг вольтметр болгох
Ажилд хэрэглэгдэх багаж , хэрэгслүүд
Эсэргүүцлийн хайрцаг
Микроамперметр
Миллиамперметр
вольтметр
Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр
Лабораторийн ажлын төхөөрөмж
Зураг схем болон томёонууд
Гүйцэтгэх дасгал ажлууд
Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
Микроамперметрийг 100 дахин ихэсгэх миллиамперметр болгох шүнтийн эсэргүүцлийг бодох
Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
Микроамперметрийн заалтыг милламперметрийн заалттай харьцуулжтэмдэглэн авч хуваарийн үнийг тогтооно.( грубо, точно потенциаметрүүдийгашигла)
Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Микроамперметрийг вольтметр болгох:
Микроамперметрийг вольтметр болгох нэмэлт эсэргүүцлийг бодох
Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
Микроамперметрийн заалтыг вольтметрийн заалттай харьцуулж тэмдэглэн авчхуваарийн үнийг тогтооно.(грубо, точно потенциаметрүүдийг ашигла)
Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Ажлын зорилго
Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
/1/ эндээс
Үүний N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
/2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж байна. Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
K=U2/U1=N2/N1 /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ.
Зураг 1
Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.
Хүснэгт-1
¹ Нэгдүгээр трансформатор Хоёрдугаар трансформатор Гуравдугаар трансформатор
U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg
1
2
3
4
5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.
Шалгах асуулт:
Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 6
Идэвхтэй эсэргүүцэл, нөлөөмж, багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
Ажлын зорлиго
Нөлөөмж ороомог, багтаамж эсэргүүцлүүд цуваа холбогдсон хэлхээний онцлогтой танилцах
Хүчдэлийн резонансын үзэгдлийг туршилтаар батлах.
Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний резонансын өмнөх, резонансын дараах, резонансын үеийн горимууд дахь вектор диаграмм байгуулах.
Онолын товч мэдэгдхүүн
Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээнд идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн ороомог L, багтаамж элемент C цуваа холбогдсон. Цуваа холбогдсон хэлхээний гүйдэл нь ижил утгатай эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдэлийн уналтын утга өөр өөр байна.
Зураг-1
Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хэлхээнд бодит эсэргүүцэл r, нөлөөмж L, багтаамж C цуваагаар холбогдож ХL=ХC болсон үед хүчдэлийн резонанс үүсдэг байна.
ωL=1/ωC ω^2 LC=1 ω=1/√LC
Эндээс гүйдэл үүсгэгчийн резонансын давтамжийг олбол
f=ω/2π=1/(2π√(L∁))=f0
f0-Хэлбэлзэлийн хүрээний хувийн давтамж
Тэжээл үүсгэгчийн давтамж нь уг хүрээний хэлбэлзэлийн хувийн давтамжтай тэнцэх үеийг резонанс гэдэг. Энэ үед идэвхтэй эсэргүүцэл маш бага бараг байхгүйтэй адил гэж тооцдог.
Резонанс болох нөхцөл:
Хэлхээний бүрэн эсэргүүцэл хамгийн бага бодит эсэргүүцэлтэй тэнцэнэ.
Z=√(r^2 )+(X-X)^2=r
Хэлхээний гүйдэл нь хамгийн их утгаа авч хүчдэлтэй фазаараа давхцана. Энэ үед хуурмаг эсэргүүцлүүд тэг болно.
I_p=U/R XL=XC=0
Нөлөөмжийн ороомгийн хүчдэл багтаамжийн хүчдэлтэй фазаараа эсрэг, хэмжээгээрээ тэнцүү байна.
UL=UC U=UR
Хэлхээний бүрэн чадал нь хоорондоо адил утгатай болсноор бие биенээ устгана.
S=P Q=QL-QC=0
Резонансын үед нөлөөмжийн ороомог, багтаамж дээр үүссэн хүчдэл хэлхээний үүсгэврийн хүчдэлээс олон дахин их байдаг. Энэ үед тэжээл үүсгэврийн хүчдэл нь зөвхөн хүрээний алдагдлыг нөхөхөд зарцуулагдана.
Ороомог ба багтаамжийн хүчдэл нь тэдгээрт хуримтлагдсан энергээс үүсдэг. Хэлхээний алдагдал хэдий чинээ бага байвал ороомог, багтаамж дээр хуримтлагдсан энергийн утга төдий чинээ их байна. Нөлөөмжийн ороомог ба багтаамжийн хүчдэлийг сүлжээний хүчдэлд харцуулсан харьцаа нь хүрээний унтраах чанарыг К-аар тодорхойлдог.
U_L/U=U_c/U=(I_p X_L)/(I_p r)=X_L/r=X_C/r=Z_a/r=K
Резонансын үед I/ωC=ωL= I/(2π√(LC∙L))=√(L/C=Z_A ) тэнцүү бөгөөд Zд-г хүрээний долгионы эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг.
Хүрээний эсэргүүцлийн томъёог ашиглан X=f(f0) хамаарлын муруйг байгуулж болно.
Векторын диаграмм
ХС>XL ХС>XL XC=XL
Ашиглах багаж хэрэгслэл
Хүчдэл хувиргагч лабораторын автотрансформатор (0..220B)
Бодит эсэргүүцэл (улайсах чийдэн ) R(110B)-1ш
Амперметр (A)-1ш
Вольтметр (U)-3ш
Холболтын утас -5ш
Туршилт явуулах схем
Хүснэгт 1
Цахилгаан элемент Тэмдэглээ Тоон утга Түлхүүр
Конденсатор С1 30μF
С2 30μF SW1
С3 20μF SW2
С4 10μF SW3
Нөлөөмжийн ороомог L 1.27mГн
Улайсах чийдэн Lamp 100B, 100Bt
Туршилт явуулах заавар
Схемийн дагуу улайсах чийдэн болон вольтметрийг хэлхээнд холбоно.
Автотрансформаторын хүчдлийг лабораторын вольтметр ашиглан хэмжиж 120 В-д тохируулж тавина.
Эхний хэмжилтийг Sw1, Sw2, Sw3 гэсэн түлхүүрийг салгаатай байхад хийнэ. Энэ тохиолдолд С1 конденсатор хэлхээнд цуваа холбогдсон байна.
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэвэрийг холбоно.
Автотрансформаторын хүчдлийг улайсгах чийдэн дээр унах хүчдлийг 120В-иос хэтрэхгүйгээр тохируулна.
С1С2, С1С2С3, С1С2С3С4 конденсаторуудыг дараалан хэлхээнд зэрэгцээгээр цуваа холбож элемент тус бүр дээрх хүчдлийн уналт, гүйдлийн утгыг хэмжиж хүснэгт 2-т тэмдэглэнэ.
Хүчдлийн резонанс үүссэхэд ойртсон тохиолдолд L Тэмдэглээнд нөлөөмжийн ороомгийн ган зүрхэвчийг аажим хөдөлгөж цахилгаан хэлхээнд резонанс үүсэх үед хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хүснэгт 2
Холболт Хэмжилт
Түлхүүр Тавил Конденсаторын холболт I UR UL Uc
[A] [B] [B] [B]
1 SW1, SW2, Sw3 Оff C1
2 Sw1 On C1//C2
3 Sw1,Sw2 On C1//C2//C3
4 Sw1, Sw2, Sw3 Оn C1//C2//C3//C1
5 L (нөлөөмжийн ороомгийн ган зүрхэвчийг хөдөлгөж хүчдлийн резонанс үүсгэнэ.)
Хүснэгт 3
Тооцоо
P QL QC S U L r XC XL Z φ
[Bт] [Bap] [Bap] [BA] [Ω] [Гн] [Ω] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
5
Туршилтийн дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр нийт хүчдлийн утга U, идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн эсэргүүцэл L, багтаамжийн эсэргүүцэл С-ийн утгыг олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн эсэргүүцэл L, багтаамжийн эсэргүүцэл XC, бүрэн эсэргүүцэл Z-ийн утгыг олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн чадлыг (P, QL, QC, S) олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжилтийн болон тооцооны үр дүнг ашиглан эсэргүүцэл, хүчдэл чадлын векторын диаграммыг масштабаар байгуулна.
Хүчдэлийн резнанс болсон үеийн хэлхээний I, UL, UC -ийн эгшин зуурын графикийг масштабаар байгуулна.
Шалгах асуулт
Хүчдэлийн резонанс ямар үед үүсдэг вэ?
Бодит болон хуурмаг эсэргүүцлийн ялгаа хэлнэ үү?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 7
Нэг фазын трансформаторыг судлах
Ажлын зорилго
Нэг фазын трансформаторын хийц, бүтэц ажиллах зарчимтай танилцах
Трансформаторын хоосон явалт, богино холболтын туршилт хийх
Трансформаторын орлуулгын схемийн параметрүүдийг тодорхойлж туршилтыг онолтой харьцуулсан дүгнэлт
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Хувьсах гүйдлийн давтамжийг нь өөрчлөхгүйгээр хүчдэлийг нь өсгөх бууруулахад зориулагдсан цахилгаан соронзон статик төхөөрөмжийг трансформатор гэнэ. Цахилгаан эрчим хүчийг алс дамжуулахад трансформатор гол үүрэг гүйцэтгэнэ. Трансформатор нь соронзон зүрхэвч дээр байрласан бие биеэсээ үл хамаарах 2 ороомгоос бүрдэнэ. Соронзон зүрхэвчийг цахилгаан техникийн нимгэн (0,3..0,5 мм) ган хуудсуудыг хооронд нь лакаар тусгаарлаж хийдэг. Цахилгаан үүсгэвтэй холбогдсон хэсгийг 1-р ороомог, хэрэглэгчтэй холбогдсон хэсгийг 2-р ороомог гэнэ. Хоёр ороомгийн тоо хоорондоо ямагт зөрүүтэй ба ороодсын тоог W_1, W_2 үсгээр (зураг 1 ) тэмдэглэдэг. Трансформатор соронзон индукцын үзэгдэлд үндэслэгдсэн төхөөрөмж юм. Трансформаторын 1-р ороомгийг гүйдэл үүсгэгчтэй залгахад тэр ороомгоор I_1 гүйдэл гүйх ба түүний нөлөөгөөр зүрхэвчинд соронзон урсгал Ф үүснэ. Энэ соронзон урсгал нь 1 ба 2-р ороомогт Е_1, Е_2 цахигаан хөдөлгөгч хүчийг (ЦХХ) индукцлэнэ. 1-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг өөрийн индукцийн, 2-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг харилцан индукцийн гэнэ.
Зураг 1. Нэг фазын трансфорамторын бүтэц
Хэрэв хоёрдугаарт ороомогт хэрэглэгч залгавал хэлхээ битүүрч I_2 гүйдэл гүйнэ. Ийнхүү цахилгаан соронзон замаар хоёрдугаар ороомогт хүчдэлийн утгыг өөрчлөн индукцын хуулиар дамжуулж байгаа юм. Ороомгуудын хооронд цахилгаан соронзон холбоог тогтооход ган зүрхэвч гол үүрэг гүйцэтгэнэ. ЦХХ-ний үйлчлэх утга дараах томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.
E_1=4,44 〖f 〗_1 w_(1 ) Ф_m E_2=4.44f_2 w_2 Ф_т
f_1 - трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн гүйдлийн давтамж
Ф_m- зүрхэвчинд үүссэн соронзон орны хамгийн их утга
W_1, W_2 - ороомгуудын ороодсын тоо
Трансформаторын хоосон явалтын туршилт
Трансформаторын нэгдүгээр ороомог гүйдэл үүсгэгчтэй, хоёрдугаар ороомог хэрэглэгчгүй задгай байх тохиолдлыг хоосон явалтын горим гэнэ. Энэ нь хоёрдугаар ороомгийн эсын эргүүцэл хамгийн их, гүйдэл нь тэгтэй тэнцүү бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн хүчдэлтэйгээ тэнцүү байдаг.
Трансформаторын тооцоог хийхийн тулд орлуулгын схемийг хэрэглэдэг. Оруулгын схемд нэг, хоёрдугаар ороомог, соронзон зүрхэвчний идэвхитэй ба хуурмаг эсэргүүцлийг дүрслэн үзүүлэв.
Зураг 2. Трансформаторын хоосон явалтын орлуулгын схем
Хоосон явалтын горимын үед үүсгэвэрээс авсан чадлын нилээд хэсэг соронзон зүрхэвчинд алдагддаг учир түүнийг гангийн алдагдал гэж нэрлэдэг. Трансформатор хоосон ажиллаж байхад нэгдүгээр ороомгоор гүйх гүйдлийн хэмжээ маш бага I_0=0,02..0,15I_01 бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн утгатайгаа (U_1=U_хэв) тэнцүү байдаг.
Трансформаторын хоосон явалтын үеийн параметрүүдийг тодорхойлбол:
U_1=E_1+I_01 r_01+I_01 〖ix〗_01 U_20=E_2 I_1=I_01
〖 cos〗〖φ_0=P_0/U_1 〗 I_(01 ) Z_01=U_1/I_01 r_01=Z_01 cos〖φ_0 〗
Z_01=√(r_01^2+X_01^2 ) X_01=√(Z_(01 )^2-) r_01^2
Хоосон явалтын горимын үед нэгдүгээр ороомгийн бодит , хуурмаг эсэргүүцлийн утга соронзон зүрхэвчийн идэвхтэй ба хуурмаг эсэргүүцлийн утгаас олон дахин бага учир тооцонд түүнийг тооцохгүй байж болно.
r01=r1+r0 x01=x1+x0 r01=r0 x01=x0
Энэ туршилтын дүнгээр трансформаторын трансформацлах коэффициентийг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.
K_TP=U_1/U_2 =W_1/W_2 =E_1/E_2 =I_2/I_1
Трансформаторын богино холболтын туршилт
Трансоформаторын нэгдүгээр ороомог гүйдэл үүсгэгчтэй, хоёрдугаар ороомог нь хэрэглэгчгүйгээр богино холбогдосныг богино холболтын горим гэнэ. Богино холболтын горим нь судалгааны чанартай учраас нэгдүгээр ороомогт их хүчдэл өгч болохгүй тул автотрансоформаторын тусламжтайгаар хүчдэлийг аажмаар өөрчилнө. Богино холболтын горимын үед хоёрдугаар ороомгийн эсэргүүцлийн утга бага учраас түүгээр их хэмжээний гүйдэл гүйж тоног төхөөрөмжийг эвдэх аюултай. Энэ үед чадлын алдагдал ороомогт алдагдах тул түүнийг цахилгаан алдагдал гэж нэрэлдэг. Богино холболтын үед трансформаторын ороомгуудаар гүйх гүйдлийн хэмжээ хэвийн утгатай тэнцүү байх үеийн нэгдүгээр ороомог дээрх хүчдэлийг богино холболтын хүчдэл гэдэг. Энэ хүчдэл нь процентоор илэрхийлэгддэг ба хэвийн хүчдэлийн 5..10% -ийг эзэлдэг.
Зураг 3. Трансформаторын богино холболтын орлуулгын схем
Энд : U_(бх- )богино холболтын хүчдэл
Богино холболтын үед соронзон зүрхэвчийн идэвхтэй ба хуурмаг эсэргүүцэл ороомгийнхоос олон дахин их учир түүгээр гүйдэл гүйхгүй тул тооцоонд соронзон хэлхээг тооцдоггүй.
Трансформаторын богино холболтын үеийн параметрүүдийг тодорхойлбол:
I_бх=I_бх r_бх=r_(1=) r_2 Z_TP=√(r_бх^2 )+X_бх^2 r_бх=Z_бх 〖cosp〗_бх
Z_бх =U_бх / I_1бх r_6x=P_(6x )/I_6x x_(6x )– √(Z_(6x-)^2 ) r_6x^2
Дээрх эсэргүүцлийн утгуудыг ажлыг температур (t_(1=) 〖20〗^0 C). Дээрхи томъёогоор тооцоо хийсний дараа график байгуулж болно.
Зураг 4
Тоног төхөөрөмжийн заавар
Нэг фазын трансформаторыг туршихад дараах тоног төхөөрөмж шаардагдана. Үүнд: Судлах трансформатор, нэгдүгээр ороомгийн хүчдэл гүйдлийг хэмжих вольтметр (V_1) амперметр (A_1), чадалыг хэмжих ваттметр (W_1), хүчдэлийн утгыг өөрчлөх лабораторийн автотрансформатор (ЛАТР), гүйдлийн трансформатор (ГТ) (хэмжүүрийн багажын хэмжих хязгаарыг өргөтгөх зориулалттай), автомат залгуур (АП), богино холболтын үед хоёрдугаар ороомгийн гүйдлийг хэмжих амперметр (A_2), хоосон явалтын үеийн хүчдэлийг хэмжих вольтметр (V_2) хэрэглэгдэнэ.
Туршилт явуулах цахилгаан хэлхээний схем
Туршилт явуулах заавар
Лабораторийн ажлын схемтэй танилцаж багажуудыг сонгох.
Дээрх схемийн дагуу хэлхээг холбох
ЛАТР –ын байгауулыг 0-д байрлуулж зөв эсэхийг багшаас асуух.
Хоосон явалтын туршилт явуулахдаа амперметрийн заалтын бага хэмжих хязгаартай, ваттметрийн хязгаарыг гүйдэлтэй уялдуулж сонгох ба нэгдүгээр ороомгийн вольтметрийн заалтыг 240B хүчдэлийг хэмжихээр сонгож авна.
Хоосон явалтын туршилт явуулахадаа ЛАТР-ын бариулыг аажмаар эргүүлж нэгдүгээр ороомгийн вольтметрийн заалтыг 80..240B хүртэл ахиулж 3-4 удаа хэмжилт хийж 1-р хүснэгтэнд бичих
Богино холболтын туршилт явуулахдаа амперметрийн хэмжих хязгаарыг 5А , ваттметрийн хязгаарыг гүйдэлтэй уялдуулж сонгон схемийг дахин угсарна. Туршилт явуулахдаа дээрхийн адил хоёрдугаар ороомгийн амперметрийн заалтыг 2А–аас 0.5 хэмжээгээр нэмэгдүүлж 6-7 удаа хэмжилт хийж 2-р хүснэгтэнд бичих.
Хүснэгт 1
Хэмжилтийн дүн Тооцооны дүн
U10 I10 P10 U20 Z0 r0 X0 Сosφ
[B] [A] [Bт] [B] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
Хүснэгт 2
Хэмжилтийн дүн Тооцооны дүн
U1бх I1бх P1бх U2бх Zбх Rбх Xбх Сosφ
[B] [A] [Bт] [B] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
Туршилтын дүнг боловсруулах
Тооцоог хийхийн өмнө багажуудын хуваарийн үнэлгээг зөв олгох.
Гүйдлийн трансформаторын коэффициентыг олж түүнтэй холбогдож байгаа амперметр, ваттметрийн бодит утгыг үржүүлэх.
Трансформаторын параметрийг олохдоо онолын хэсэгт өгсөн томъёог ашиглаж олох.
Трансформаторын коэффициентыг хоосон явалтын туршилтаар тодорхойлох.
Тооцоогоор хоосон явалт, богино холболтын график байгуулах.
Шалгах асуулт
Трансформаторын хийц бүтэц, зориулалт ажиллах зарчим
Хоосон явалтын горим туршилтыг яаж явуулах вэ?
Богино холболтын хүчдэл гэж юу вэ?
Трансформаторын ЦХХ ба коэффициентын тухай.
Автотрансформатор, хүчний болон хэмжүүрийн трансформаторын ялгааг мэдэх.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 8
Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах
Ажлын зорилго
Гурван фазын гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй горимд ажиллаж байхад шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжиж тодорхойлох харьцааг тодорхойлох.
Дээрх цахилгаан хэлхээний тэгш хэмгүй горимын үеийн шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийн ачаалал дээр хэмжиж онолын хэсэгтэй харьцуулж жиших.
Тэгш хэмтэй горимоор ажиллаж байсан цахилгаан хэлхээний нэг фаз тасрах, богино холболт болсон үеийн шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжих.
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Гурван фазын цахилгаан хэлхээ гүйдэл үүсгэх гурван фазын генератор, трансформатор, дамжуулагч, хэрэглэгчээс бүрдэнэ. Хэрэглэгчийн ачаалал хоорондоо тэнцүү бол тэгш хэмтэй эсрэг тохиолдолд тэгш хэмгүйдсистем гэдэг. Гурван фазын системийн ЦХХ-ний давтамж ба далайц нь ижил, фаз нь бие биеээсэээ 1200 градусийн харьцаатай оршдог.
Хэрэглэгчийг гурвалжин холбохдоо А фазын төгсгөлийг В фазын эхлэлтэй түүний төгсгөлийг С фазын эхлэлтэй, түүний төгсгөлийг А фазын эхлэлтэй холбоно. Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалалтай фазууд нь шууд шугаман дамжлагчдад холбогддог учраас фазын хүчдэлүүд нь харгалзсан шугамын хүчдэлтэйгээ тэнцүү байна.
Uш=Uф
Хоёр дамжуулагчийн хоорондын хүчдэлийг шугамын хүчдэл гэнэ. Шугамын хүчдэлийг UAB, UBC, UCA гэж тэмдэглэнэ. Ачаалал дээрх хүчдэлийн фазын хүчдэл гэх бөгөөд Uab , Ubc, Uca гэж тэмдэглэнэ. Шугамын дамжуулагчаар гүйх гүйдлийг шугамын, ачааллаар гүйх гүйдлийг фазын гэж нэрлэдэг. Эдгээр гүйдлүүдийг нэмэх чиглэлийг сонгож авахдаа шугамын генератораас хэрэглэгч рүү фазын гүйдлүүдийг ачааллын гурвалжинд цагийн зүүний дагуу эргэхээр сонгож авна.
Зураг 1
Крихгрофын 1-р хуулиар шугамын гүйдлүүд нь фазын гүйдлийн ялгавраар илэрхийлэгдэнэ.
IA= IBC - IAB IB = IBC – IAB IC = IAC –IBC
Дээрх харицааг ашиглан гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулдаг.
Зураг 2. Гүйдлийн векторын диаграмм
Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй системд шугамын гүйдэл фазын гүйдлээс √3 -аар их байна.
Iш= √3 I_Ф
Дээрх харьцааг (Iш = √3 Iф) гүйдлийн векторын диaграммаас олж болно. Векторын диаграммаас харахад шугамын (IA=IB=IC ) болон фазын (IAB= IBC=ICA)
гүйдлүүд өөр хоорондоо тэнцүү бөгөөд шугамын гүйдлийн хагас IШ/2=IФcos300 тэнцүү учир (cos300=√(3/2) ) дээрх харилцаа биелэгдэж байна. Хэрэглэгчийн ачаалал тэгш хэмгүй үед фазын гүйдлүүдийн тэгш хэм алдагдах учир шугамын гүйдэлч харилцан адилгүй утгатай болно. (зураг 2b). Энэ үед хүчдэлийн утга өөрчлөгдөхгүй. Гурвалжин холбогдсон хэлхээний аль нэг фаз тасарвал үлдсэн хоёр фаз урьдын адил шугамын хүчдэлээс тэжээгдсэн хэвээр байх тул тэр фазын ажлын горимд өөрчлөлт орохгүй харин тасарсан фазын гүйдэл 0 болно.
Шугамын дамжуулагчийн аль нэг нь тухайлбал c шугам тасарвал Zcaба Zbc эсэргүүцлүүд цуваагаар залгагдаж Zab-д ямарч өөрчлөлт гарахгүй. Энэ үед цуваа залгагдсан эсэргүүцлийн гүйдэл нь адил болно. (Зураг 2с). Гурвалжинд холбогдсон хэлхээнд фазын эсэргүүцлийг мэдсэн тохиолдолд фазын гүйдлийг Омын хуулиар олж болно.
I_BC =U_BC/Z_BC I_AB=U_AB/Z_AB I_CA=U_CA/Z_CA
Тоног төхөөрөмжийн заавар
Туршилт явуулах стенд дараах төхөөрөмжөөс бүрдэнэ. Үүнд бууруулах трансформатор Тр380/110, автомат залгуур AП-50, хэрэглэгчийг төлөөлөх улайсах чийдэн R_1, R_2 〖,R〗_3 амперметр, А1, А2, А3 вольтметр B1, B2, B3 орно.
Туршилт явуулах цахилгаан хэлхээ
Туршилт явуулах стенд гурван фазын хүчдэлээс тэжээгдэнэ. Трансформаторын ороомгууд одон холболтоор холбогдсон байх ба 2-р ороомгийг хэрэглэгчтэй дамжуулагчаар гурвалжин холбож ачааллын гүйдлийг хэмжих амперметрүүдийг залгах.
Туршилт явуулах заавар:
Туршилт явуулах стендтэй танилцах.
Цахилгаан схемийг зургийн дагуу угсрах.
Холболтын зөв бурууг багшаар шалгуулсны дараа хэлхээг хүчдэлд залгана.
Гурван фазын трансформаторын холболтыг /ү холбоно
Туршилтыг эхлээд тэгш хэмтэй горимд явуулна. Шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийг хэмжих 1-р хүснэгтэнд бич.
Дараа нь тэгш хэмгүй горимын 2 вариантыг сонгож 1-р хүснэгтэнд бич.
Эцэст нь аль 1 фаз буюу хэрэглэгчийг таслаж хэмжилтийг 1-р хүснэгтэнд бич.
Анхааруулга: хэлхээнд өөрчлөлт ороход хучдлийг заавал салга
Хүснэгт 1
Хэмжилт
Шугамын гүйдэл Iш Шугамын хүчдэл Uш Фазын гүйдэл Iф
IA (A) IB (A) IC (A) UAB (A) UBC UAC IAB IBC ICA
[A] [A] [A] [B] [B] [B] [A] [A] [A]
1
2
3
4
Туршилтын дүнд боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулж харьцааг тодорхойлох.
Тэгш хэмгүй ачаалалтай үеийн гүйдлийг векторын диаграммыг хэмжилт бүр дээр байгуулах.
Нэг шугам буюу хэрэглэгч тасарсан богино холболт болсон үеийн хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
Дүгнэлт хийж туршилтыг онолтой харьцуулах.
Шалгах асуудалт
Гурван фазын систем юунаас бүрдэх вэ?
Шугамын болон фазын гүйдэл, хүчдэл гэж юуг хэлэх вэ?
Гурван дамжуулагчтай сиситем тэгш хэмтэй, тэгш хэмгүй горимд ажиллахад шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэл яаж өөрчлөгдөх вэ?
1 фаз тасарсан буюу богино холболт болсон үед гүйдэл, хүчдэл хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Хүчдэл, гүйдлийн вектор диаграммыг ачааллын шинж чанараас хамааруулан яаж байгуулах вэ?
Гурвалжин холболтыг ямар үед хэрэглэх, түүний давуу, дутагдалт талууд.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
№ Ажлын нэр Гүйцэтгэсэн огноо Хуудас Багшийн үнэлгээ Багшийн гарын үсэг
1 Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
2 Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
3 Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
4 Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
5 Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
6 Идэвхтэй эсэргүүцэл, нөлөөмж, багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
7 Нэг фазын трансформаторыг судлах
8 Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах
Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
Ажлын зорилго
эсэргүүцэл тогтмол (R=const) байхад гүйдлийн хүч I нь хүчдэл U-ээс хэрхэн хамаардгийг судлахад оршино.
хүчдэл тогтмол (U=const) байхад гүйдлийн хүч I нь эсэргүүцэл R-ээс яаж хамаардаг болохыг судлахад оршино.
Хэрэглэгдэх зүйлс: Вольтметр, миллиамперметр, эсэргүүцлийн хайрцаг, 20 Ом-оос дээш эсэргүүцэл бүхий реостат.
Онолын үндэс:
Цахилгаан цэнэгийн тодорхой зүг чиглэсэн журамтай хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Цэнэг шилжүүлэх ажлыг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны энерги гүйцэтгэнэ. Цахилгаан орны энергийн шинжийг цахилгаан орны потенциалаар тодорхойлно. Цахилгаан статик орны тухайн цэгийн потенциал гэдэг нь нэгж эерэг цэнэгийг орны ямар нэгэн цэгээс хязгааргүй хол зайд шилжүүлэхэд цахилгаан хүчний хийсэн ажилтай тоогоороо тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм. Иймд нэгж цэнэгийг цахилгаан орны потенциалтай цэгээс потенциалтай цэгт шилжүүлэхэд хийх ажлыг гэсэн потенциалын ялгавраар илэрхийлнэ. Хэрэв дамжуулагчийн аль нэг хоёр цэгийн хооронд потенциалын ялгавар үүсгэвэл түүгээр гүйдэл гүйнэ. Дамжуулагчийн тухайн хэсгийн хүчдэл гэж нэрлээд U гэж тэмдэглэе. нэгжийн СИ системд хүчдэлийг Вольт (В) гэдэг нэгжээр хэмжих бөгөөд энэ нь 1Кл цэнэгийг шилжүүлэхэд 1Ж ажил хийх потенциалын ялгавар юм.
Дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор нэгж хугацаанд урсан өнгөрөх цэнэгийн хэмжээг гүйдлийн хүч гэнэ. Өөрөөр хэлбэл гүйдлийн хүч нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор өнгөрөх цэнэгийн өөрчлөлтөөс хугацаагаар авсан уламжлал
I=dq/dt
-аар тодорхойлогдоно. Хугацаа өнгөрөх бүр гүйдлийн хүч нь өөрчлөгдөхгүй байх гүйдлийг тогтмол гүйдэл гэнэ. Янз бүрийн дамжуулагчид нэгэн ижил хүчдэл өгөхөд түүний шинж чанараас гадна хэлдбэр хэмжээнээс хамаарч өөр өөр хэмжээтэй гүйдэл гүйдэг. Хэлхээний хэсэг дэх Омын хууль ёсоор гүйдлийн хүч
I=U/R
Томъёогоор тодорхойлогдоно. Үүний пропорционалын коэффициент R нь тухайн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл юм.
Зураг 1
1-р зурагт үзүүлснээр эсэргүүцлийн хайрцагт ороомог хэлбэрийн резисторуудыг зэс хавтагт бэхэлсэн байх ба уг хайрцагийн хоногт тодорхой эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл бүхий шонг хийхэд түүгээр гүйдэл гүйж, тухайн хэсгийн эсэргүүцэл мэдэгдэхгүй болно.
Гүйцэтгэх дараалал:
Зургийн дагуу хэлхээг угсарна.
Хэлхээг залгахын өмнө эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Хайрцагт эсэргүүцлийн шонг нэмэх замаар тодорхой утганд эсэргүүцлийг тохируулна.
Потенциометрийн гулгуурыг хөдөлгөн хүчдлийг 0-6 В хүртэл нэг Вольтоор өөрчилж, гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажиглана.
Нэг вольт тутамд вольтметрийн ба миллиамперметрийн заалтыг 1-р хүснэгтэд бичиж I=f(U) функцийн графикийг байгуулна.
Эсэргүүцлээс хамаарч гүйдлийн хүч хэрхэн өөрчлөгддөг болохыг судлахын тулд хүчдлийг тогтмол байлган эсэргүүцлийг 20-100 Ом хүртэл өөрчлөөд гүйдлийн хүчний өөрчлөлтийг ажигла. Хайрцагт эсэргүүцэл ба миллиамперметрийн заалтыг 2-р хүснэгтэд бичээд функцийн графикийг байгуулна.
Хэмжилтийнхээ утгуудыг /2/ томъёонд орлуулан тавьж I=f(R) хамаарлын онолын графикийг байгуулна. Энэ утгаа онолоор олсон утгуудаар байгуулсан графиктай жишнэ.
Гүйдлийг болон хүчдлийг хэмжихэд гарсан харьцангуй алдааг:
томъёогоор бодож олно.
Шалгах асуулт:
Цахилгаан гүйдэл гэж юуг хэлэх ба түүнийг ямар ямар хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг вэ?
Цахилгаан гүйдэл үүсэх зайлшгүй ба хүрэлцээтэй нөхцлийг томъёолно уу?
Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл гэж юу вэ? Ямар нэгжээр хэмжих вэ?
Тогтмол гүйдлийн Омын хуулийг тайлбарла.
Лабораторын ажилд хэрэглэсэн схемийг тайлбарла.
R=const байхад гүйдлийн хүч I хүчдэл U-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
U=const байхад гүйдлийн хүч I эсэргүүцэл R-ээс хамаарах хамаарал:
Туршилтын дугаар 1 2 3
U
R
I (онолоор)
I (хэмжилтээр)
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 2
Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
Ажлын зорилго
Салбарласан цахилгаан хэлхээнд вольтметр (V) милламперметр (mA) ашиглан ачаалал тус бүрийн эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших.
Салбарласан цахилгаан хэлхээн дэх Oм-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
Хэлхээнд ачаалагдсан эсэргүүцэл тус бүрийн чадал, энергийг тодорхойлох .
Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан ачаалал тус бүрийн болон нийлбэр чадлыг тооцооны аргаар тодорхойлох .
Зарим элементүүдийн томъёолсон тэмдэглэгээ
Онолын товч мэдэгдхүүн.
Хэрэглэгч нэг үүсгэврээс тэжээл авч байвал энгийн цахилгаан хэлхээ гэнэ. Ийм хэлхээнд тооцоо хийхдээ Омын хуулийг хэрэглэнэ. Салбарласан хэлхээнд эсэргүүцлүүд зэрэгцээ ба холимог холболтоор холбогдсон байдаг.
Зэрэгцээ холболт. Хэд хэдэн эсэргүүцэл зэрэгцээ холбогдсон байвал эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдлийн уналт нь ижил утгатай харин тэдгээрээр гүйх гүйдлийн утгууд нь харилцан адилгүй байна.
UНИЙТ=U1=U2=U3=. . .=Un буюу
UНИЙТ=R1I1=R2I2=R3I3=. ..=RUIN
IНИЙТ=∑I1=I1+I2+I3+. ..+In
IНИЙТ = ∑I1=U/R1+U/R2+U/R3+. ..+U/R n
Зэрэгцээ холбогдсон хэлхээний ерөнхий эсэргүүцлийг дараах томъёогоор олно.
Σ 1/R_i =1/R_1 +1/R_2 +⋯+1/R_n
Энэрги ба чадал. Цахилгаан хэлхээнд энергийн солилцоо явагддаг. Бидний дээр үзсэнээр цахилгаан хэлхээг битүүрүүлэхэд ЦХХ-ний нөлөөгөөр цэнэгүүд хөдөлгөөнд орж тодорхой хэмжээний ажил хийх ба энерги авч эхлэнэ.
P=U*1
Омын хууль ашиглан чадлын томъёог дараах байдлаар бичиж болно.
P=12*R=U2/R
Чадлын нэгж (1BT=(B*A/c) Английн зохион бүтээгч Джеймс Уаттын нэрээр Baтт гэж нэрлэгджээ. 1 секунтэд 1 джоуль ажил хийгдсэнийг 1 Bатт T чадал гэж тооцдог.
W=P*t [Bt*цаг] W-хэрэглэсэн энерги
Ашиглах багаж хэрэгсэл
Тэжээлийн үүсгүүр- ( ≈ 220B)
Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R1, R2, R3 (220B) -3 ш
Миллапертетр (A) -1ш
Вольтметр (U) -1ш
Холболтын утас -2ш
Туршилт явуулах схем
Туршилт явуулах заавар
Схемийн дагуу улайсах чийдэн болон вольметрийг хэлхээнд холбоно.
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
Түлхүүрүүдийг нэг нэгээр ээлжлэн залгаж ачаалал тус бүрээр гүйх гүйдэл, хүчдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Бүх ачааллуудыг зэрэг залгаж миллаперметр, вольметрийн заалтыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжлэгийн багажийн зүү тогтвортой үед хэмжилтийн утгыг тэмдэглэнэ.
Хүснэгт-1
Хэмжилт хийх ачаалал Хэлхээгээр гүйх гүйдэл Хүчдэлийн уналт Тооцоо
Ra P W
A[mA] U[B] [Ω] [Bт] [Bт*цаг]
1. Sw1,Sw2 On
Ламп1
2. Sw1,Sw3 On Ламп2
3. Sw1,Sw4 On Ламп3
4. Sw1,Sw2
Sw3,Sw4 On Ламп1,2,3
Туршилтын дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн халсан үеийн эсэргүүцлийг (Ra) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн чадлыг (Pn) олж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн хэрэглэсэн энергийг тодорхойлж хүснэгтэнд тэмдэглэнэ. (Ачаалал тус бүрийг 20сек залгасан үед гэж тооцоо хийнэ)
Хэлхээн дэх эсэргүүцлийн утгаас хамаарсан гүйдлийн хамаарлыг I=f(R) графикаар үзүүлэх.
Шалгах асуулт
Зэрэгцээ холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалал тус бүр дээр хүчдлийн уналт ямар байх вэ?
Ямар хэлхээг холимог холболттой гэх вэ?
Салбарласан болон салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний нийт чадлыг яаж олдог вэ?
Дамжуулагчийн халсан үеийн эсэргүүцлийг хэмжилтийн багажаар шууд тодорхойлж болох уу? Жишээ нь :Улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 3
Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
Ажлын зорилго
Цахилгаан хэлхээнд амперметр (А), мультиметр ашиглан эсэргүүцлийн утга болон хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл болон хүчдэлийн уналтыг хэмжих дадал эзэмших .
Энгийн цахилгаан хэлхээнд Ом-ын хуулийн биелэлтийг шалгах.
Хэмжилтийн үр дүнг ашиглан цахилгаан хэлхээн дэх R-улайсах чийдэнгийн халсан үеийн эсэргүүцэл ба температурыг тооцооны аргаар тодорхойлох.
Тооцооны үр дүнг ашиглан дамжуулагч материалын хувийн эсэргүүцлийг олж тэндээс уг дамжуулагчийг ямар материалаар хийснийг олох.
Хүнснэгт -1
Материалын нэр Хувийн эсэргүүцэл Хувийн дамжуулах чадвар
Монгол English Sm ρ [Ом*см] γ [Cм*м/м2]
Conductors / Дамжуулагч
Мөнгө Silver Ag 1.65*10-6
Зэс Copper Cu 1.72*10-6
Алт Gold Au 2.44*10-6
Хөнгөн цагаан Aluminum Al 2.83*10-6
Вольфрам Tungsten W 5.49*10-6
Никель Nickel Ni 7.81*10-6
Төмөр Iron Fe 1.23*10-5
Константан Constantan 4.90*10-5
Нихром Nichrome Ni 9.97*10-5
Хагас дамжуулагч / Semicondutors
Нүүрс төрөгч Carbon C 3.49*10-3
Германи Germenanium Ge 4.70*101
Цахиур Silicon Si 6.40*104
Тусгаарлагч / Insulators
Гялтагнуур Mica >1012
Кварц Quartz >1017
Цуваа холболт. Цахилгаан хэлхээнд хэд хэдэн эсэргүүцэл цуваа холбогдсон байвал хэлхээний R-ep нь бүх эсэргүйцлийн нийлбэртэй тэнцүү
R_ok=∑▒〖R=R_1+R_2+R_3+...〖+R〗_n 〗
Хэлхээний эсэргүүцэл тус бүр дээр унах хүчдэлийн уналт, хэлхээний гүйдлийн утгыг Омын хуулиар олж болно.
Цуваа холбогдсон эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдэлийн (U_1) уналтын нийлвэр үүсгэврийн хүчдэлтэй тэнцүү бөгөөд тэдгээрээр өнгөрөн гарах гүйлдлийн утга адилхан байна.
U=∑▒〖U_1=U_1+U_2+U_3+⋯〗+U_n
Салбарлаагүй хэлхээгээр гүйх ерөнхий гүйдэл (Uep) нь эсэргүйцэл тус бүрээр гүйх гүйдлтийн утгатай тэнцүү байна .
I_ep=I_1=I_2=I_3=⋯=I_n
U=R_1 I+R_2 I+R_3 I+...+R_n I=IR_(ep )
Энэ хэлхээ нь энгийн хялбархан боловч хэлээний аль нэг эсэргүүцэл гэмтсэн тохиолдолд бүх хэлхээ тасардаг тул практикт бага хэрэглэдэг. Эсэргүүцэлийн урвуу хэмжигдэхүүнийг цахилгаан дамжуулах чадвар гэнэ
g =1/R ⌈Cм⌉⌈1/Ом⌉
Дамжуулах чадварын нэгжийг Германы цахилгаан техникч Эрнэст Вернер Сименсын нэрээр Сименс ⌈Cм⌉ гэж нэрлэжээ. Mатериалын хувийн эсэргүүцлийн урвуу хэмжигдхүүнийг хувийн дамжуулах чадвар гэнэ.
γ=1/p ⌈Cm*m/mm^2 ⌉
СИ системд р=Oм^* см ; γ=См/м -ээр хэмжигдэнэ. Бүх материалын хувийн эсэргүүцэл дамжуулах чадварыг туршалтын аргаар тодорхойлдог. Жишээ нь 1〖см〗^3 эзэлхүүнтэй мөнгөний хувийн эсэргүүцэл 1.65^* 〖10〗^(-6) Ом см байх ба кварцийн хувийн эсэргүүцэл хамгийн их буюу 〖10〗^17 〖Ом〗^* см байдаг
Материалын хувийн эсэргүүцэл
Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь түүний урт хөндлөн огтлолын талбайгаас гадна температураас хамаарна. Лавлах тольд ихэвчлэн 〖20〗^0 см температуртай байх үеийн эсэргүүцэл өгөгдсөн байдаг. Дамжуулагчийн температур дээр дурьдсанаас өөрчлөгдвөл эсэргүүцэлийн дараах томъёогоор тодорхойно.
R_0=R_20 ⌈1+α(θ-θ_20)⌉=R_20 (1+α_∆ θ)
α - цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент ихэнх цэвэр металлд α=0.004⌈Ом/С⌉ байлдаг
(_∆^)θ-дамжуулагчийн температурын ⌈(_^0)С ⌉ ялгаа
Хоёр хавчуурын хоооронд байгаа хүчдлийн уналт 1В байхад түүгээр гүйх гүйдлийн утга 1А-тай тэнцүү үеийн дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцлийн 1 Ом гэнэ. Дамжуулагчийн эсэргүүцлийг дараах томъёогоор тодорхойлно.
R=ρ L/( S) [Oм]
Энд: L - дамжуулагчийн урт, m;
S - дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай, cм2
ρ - материалын хувийн эсэргүүцэл (rho). Oм*cм2
Ажиглах багаж хэрэгсэл
Тэжээлийн үүсгэвэр (220B)
Улайсах чийдэн ба эсэргүүцэл R (220B)- 1ш
Цахилгаан дамжуулагч материал -3ш
Мультиметр -1ш
Милламперметр (A)-1ш
Туршилт явуулах схем
Туршалт явуулах заавар
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэврийг холбоно.
Милламперметр (тестер) буюу Омметр ашиглан цахилгаан хэлхээнд цуваа холбогдсон 3 төрлийн цахилгаан материал ба улайсах чийдэнгийн эсэргүүцлийг хэмжиж хүснэгтэнд тэмдэглэх.
Сүлжээний хүчдлийн уналтыг хэмжиж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Милламперметрийн заалтыг
Дан улайсах гэрэл(1-2 зангилаа богино холбоотой)
Улайсах гэрэл- материaл 1 (Sw1-түлхүүр залгаатай)
Улайсах гэрэл- материaл 2 (Sw2-түлхүүр залгаатай)
Улайсах гэрэл- материaл 3 (Sw3-түлхүүр залгаатай)
гэсэн тавилуудад ээлжлэн залгаж хэлхээгээр гүйх гүйдлийн утгыг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
5. Хэмжэлгийн багажийн зүү тогтвортой үед хэмжэлтийн утгыг тэмдэглэнэ.
6. Туршилтын хэжилтийн утгыг хүснэгтэнд тэмдэглэнэ.
Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч материалуудын урт хөндлөн огтлолын талбайг ижил гэж тооцно.
L=……….м; S=……………〖см〗^2
Хүснэгт -2
Тавил Хүйтэн үеийн эсэргүүцэл Хүчдлийн уналт Хэлхээгээр гүих гүидэл Тооцоо
Дамжуулагчийн хувийн эсэргүүцэл Meталлын нэр
R20 [Ω] U [B] A [mA] ρ [ Ом*cм]
Улайсах чийдэн
Материал 1
Материал 2
Материал 3
Туршилтын дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Материал 1,2,3 цахилгаан дамжуулагч матеиралуудын хувийн эсэргүүцлийг тооцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэх ба эндээс дээрхи лавлахыг ашиглан ямар металл болохыг ойролцоогоор олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Шалгах асуулт
Цуваа холбогдолтой цахилгаан хэлхээний жишээг олно уу ?
Цахилгаан дамжууламж гэж яу вэ? Түүний нэгжийг нэрлнэ үү?
Хэрэглэгчийн тоо, чадал нэмэгдэхэд дамжуулагчийн юуг нэмэгдүүлвэл зохих вэ?
Ямар тохилдолд Омметрээр хэмжилт хийж болох вэ?
Хэлхээнд цуваа холбогдсон конденсаторуудын багтаамжийг яаж олох вэ?
Тогтмол гүйдэл гэж юу вэ?
Омын хуулийн физик утгыг хэлнэ үү?
Цахилгаан энерги бусад энергээс ашигтай талыг нэрлнэ үү?
AC, DC гэдэг үгийн утагыг тайлбарла.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 4
Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
Ажлын зорилго
Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
Микроамперметрийг вольтметр болгох
Ажилд хэрэглэгдэх багаж , хэрэгслүүд
Эсэргүүцлийн хайрцаг
Микроамперметр
Миллиамперметр
вольтметр
Тогтмол гүйдлийн үүсгүүр
Лабораторийн ажлын төхөөрөмж
Зураг схем болон томёонууд
Гүйцэтгэх дасгал ажлууд
Микроамперметрийг миллиамперметр болгох
Микроамперметрийг 100 дахин ихэсгэх миллиамперметр болгох шүнтийн эсэргүүцлийг бодох
Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
Микроамперметрийн заалтыг милламперметрийн заалттай харьцуулжтэмдэглэн авч хуваарийн үнийг тогтооно.( грубо, точно потенциаметрүүдийгашигла)
Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Микроамперметрийг вольтметр болгох:
Микроамперметрийг вольтметр болгох нэмэлт эсэргүүцлийг бодох
Зурагт үзүүлсэн схемийг холбож багшид шалгуулах
Микроамперметрийн заалтыг вольтметрийн заалттай харьцуулж тэмдэглэн авчхуваарийн үнийг тогтооно.(грубо, точно потенциаметрүүдийг ашигла)
Дүгнэлт
................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
Ажлын зорилго
Трансформаторын бүтэц, хийцтэй танилцан, түүний трансформацлах коэффициент, ашигт үйлийн коэффициент, чадлыг тодорхойлоход оршино.
Хэрэглэх зүйл: 220 В хүчдэлийг бууруулах трансформатор, 5А хүртэл хувиартай амперметр, 800В хүртэл хязгаартай жигд хуваарьтай вольтметр, 7-10А гүйдэл даах реостат, 10А хүртэл хэмжих хуваарт бүхий амперметр, 40В хүртэл хэмжих вольтметр, холбох утас, түлхүүр.
Онолын үндэс:
Техникийн болон лабораторын зарим нөхцөлд аливаа генератор ба динамомашины гаргах хүчдэлээс нэлээд их хүчдэл шаардах бөгөөд ялангуяа цахилгаан энергийг алс хол дамжуулах үед өндөр хүчдэл маш чухал. Үүнд хэлхээний нийт ажил, цахилгаан хөдөлгөгч хүч ба гүйдлийн хүч их болох тутам энергийн алдагдал багасна. Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч, түүнчлэн хүчдэлийг трансформатораар ихэсгэх буюу багасгаж өөрчилнө.
Трансформаторын нэгдүгээр ороомогт хэлхээг, хоёрдугаар ороомогт хэрэглэгчийг холбоно. Бүдүүн утсаар хийсэн цөөн ороодос бүхий нэгдүгээр ороомгоор гүйдэл гүйхэд битүү зүрхэвчинд хувьсах соронзон орон үүсэж, нэг ба хоёрдугаар ороомгийг нэвтрэн гарахдаа тэнд индукцийн ЦХХ үүсгэнэ.
/1/ эндээс
Үүний N1ба N2 нэг ба хоёрдугаар ороомгийн ороодсын тоо юм. Хасах тэмдэг нь нэг, хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч харилцан эсрэг фазтай болохыг заана.
Аливаа трансформаторын ажиллагааг илэрхийлэх үндсэн параметр нь түүний ашигт үйлийн коэффициент ба трансформацлах коэффициент юм. Хоёрдугаар ороомгийн цахилгаан чадлыг нэгдүгээр ороомгийн цахилгаан чадалд харьцуулж процентоор илэрхийлснийг трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент гэнэ.
/2/
Соронзон индукцын шугам зүрхэвчийн хүрээнээс гадна гарснаас болж ороодсууд халах, зүрхэвчинд хуйларсан гүйдэл үүсэх, зүрхэвч соронзжих зэргээс болж байна. Трансформаторын хоёрдугаар ороомгийн хүчдэлийг нэгдүгээр ороомгийн хүчдэлд харьцуулсан харьцаа трансформацлах коэффициент:
K=U2/U1=N2/N1 /3/
Энэ нь трансформаторынхаа хийцээс хамаарна. Заримдаа трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн хэсгийг хоёрдугаар ороомог болгон ашиглах, эсвэл хоёрдугаар ороомгийн хэсгийг нэгдүгээр ороомог болгон ашиглаж болдог ба ингэж хийсэн трансформаторыг автотрансформатор гэдэг.
Гүйцэтгэх дараалал:
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ ажилд хоёр бууруулагч, нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана. Бууруулагч хоёр трансформаторыг хослуулан нэг өсгөгч трансформаторыг ашиглана.
Трансформаторын нэг ба хоёрдугаар ороомгийн чадал ижилхэн байхад АҮК нь гаралтанд залгасан эсэргүүцлээс хамаарахгүй, зөвхөн түүний хийцээс хамаарахыг реостатад янз бүрийн эсэргүүцэл өгч шалгана. Хоёрдугаар ороомогт холбосон хэрэглэгчийн гаралтын хүчдэлийг алгуур өөрчлөх боломжтой.
Процентоор илэрхийлсэн энэ утга 70-90% байх бөгөөд сүүлийн үеийн трансформаторт 98-99% хүрнэ.
Зураг 1
Вольтметрээр оролтын ба гаралтын хүчдэлийг хэмжиж /3/ томъёогоор К-ыг тодорхойлно.
Оролтын хүчдэлийг өөрчлөн хэмжилтийг 3-5 удаа хийж алдааг тооцно. Үр дүнг хүснэгтэд сийрүүлж бична.
Хүснэгт-1
¹ Нэгдүгээр трансформатор Хоёрдугаар трансформатор Гуравдугаар трансформатор
U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg U1 U2 K Kg
1
2
3
4
5
Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициентыг тодорхойлохдоо:
Энэ дасгалд өмнөх дасгалын схемыг ашиглана.
Трансформатор бүрд R-ийг өөрчлөн, I2-ийн тодорхой утганд харгалзах амперметр ба вольтметрийн заалтыг тэмдэглэж аваад хүснэгтэнд бична.
Ашигт үйлийн коэффициентыг олно. Үүнд хоёрдугаар ороомогтой холбосон амперметр хэрэглэгчийн гүйдэл I2-ийг заах тул түүний тодорхой утганд харгалзах I1, U1 ба U2-ыг хэмжиж авна.
Шалгах асуулт:
Яагаад трансформаторын зүрхэвчийг цул хийдэггүй вэ?
Трансформатор нь ямар үзэгдэл дээр үндэслэдэг бэ?
Трансформацлах коэффициентыг тодорхойлохдоо хоёр хэлхээг саланги байлгаж хүчдэлийг хэмждэгийн учир юу вэ?
Бидний ажилд хэрэглэсэн трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент үйлдвэрт ашигладаг их хүчин чадалтай трансформаторынхаас бага байдгийн учир юу вэ?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 6
Идэвхтэй эсэргүүцэл, нөлөөмж, багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
Ажлын зорлиго
Нөлөөмж ороомог, багтаамж эсэргүүцлүүд цуваа холбогдсон хэлхээний онцлогтой танилцах
Хүчдэлийн резонансын үзэгдлийг туршилтаар батлах.
Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээний резонансын өмнөх, резонансын дараах, резонансын үеийн горимууд дахь вектор диаграмм байгуулах.
Онолын товч мэдэгдхүүн
Хувьсах гүйдлийн салбарлаагүй цахилгаан хэлхээнд идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн ороомог L, багтаамж элемент C цуваа холбогдсон. Цуваа холбогдсон хэлхээний гүйдэл нь ижил утгатай эсэргүүцэл тус бүр дээрхи хүчдэлийн уналтын утга өөр өөр байна.
Зураг-1
Хувьсах гүйдлийн цахилгаан хэлхээнд бодит эсэргүүцэл r, нөлөөмж L, багтаамж C цуваагаар холбогдож ХL=ХC болсон үед хүчдэлийн резонанс үүсдэг байна.
ωL=1/ωC ω^2 LC=1 ω=1/√LC
Эндээс гүйдэл үүсгэгчийн резонансын давтамжийг олбол
f=ω/2π=1/(2π√(L∁))=f0
f0-Хэлбэлзэлийн хүрээний хувийн давтамж
Тэжээл үүсгэгчийн давтамж нь уг хүрээний хэлбэлзэлийн хувийн давтамжтай тэнцэх үеийг резонанс гэдэг. Энэ үед идэвхтэй эсэргүүцэл маш бага бараг байхгүйтэй адил гэж тооцдог.
Резонанс болох нөхцөл:
Хэлхээний бүрэн эсэргүүцэл хамгийн бага бодит эсэргүүцэлтэй тэнцэнэ.
Z=√(r^2 )+(X-X)^2=r
Хэлхээний гүйдэл нь хамгийн их утгаа авч хүчдэлтэй фазаараа давхцана. Энэ үед хуурмаг эсэргүүцлүүд тэг болно.
I_p=U/R XL=XC=0
Нөлөөмжийн ороомгийн хүчдэл багтаамжийн хүчдэлтэй фазаараа эсрэг, хэмжээгээрээ тэнцүү байна.
UL=UC U=UR
Хэлхээний бүрэн чадал нь хоорондоо адил утгатай болсноор бие биенээ устгана.
S=P Q=QL-QC=0
Резонансын үед нөлөөмжийн ороомог, багтаамж дээр үүссэн хүчдэл хэлхээний үүсгэврийн хүчдэлээс олон дахин их байдаг. Энэ үед тэжээл үүсгэврийн хүчдэл нь зөвхөн хүрээний алдагдлыг нөхөхөд зарцуулагдана.
Ороомог ба багтаамжийн хүчдэл нь тэдгээрт хуримтлагдсан энергээс үүсдэг. Хэлхээний алдагдал хэдий чинээ бага байвал ороомог, багтаамж дээр хуримтлагдсан энергийн утга төдий чинээ их байна. Нөлөөмжийн ороомог ба багтаамжийн хүчдэлийг сүлжээний хүчдэлд харцуулсан харьцаа нь хүрээний унтраах чанарыг К-аар тодорхойлдог.
U_L/U=U_c/U=(I_p X_L)/(I_p r)=X_L/r=X_C/r=Z_a/r=K
Резонансын үед I/ωC=ωL= I/(2π√(LC∙L))=√(L/C=Z_A ) тэнцүү бөгөөд Zд-г хүрээний долгионы эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг.
Хүрээний эсэргүүцлийн томъёог ашиглан X=f(f0) хамаарлын муруйг байгуулж болно.
Векторын диаграмм
ХС>XL ХС>XL XC=XL
Ашиглах багаж хэрэгслэл
Хүчдэл хувиргагч лабораторын автотрансформатор (0..220B)
Бодит эсэргүүцэл (улайсах чийдэн ) R(110B)-1ш
Амперметр (A)-1ш
Вольтметр (U)-3ш
Холболтын утас -5ш
Туршилт явуулах схем
Хүснэгт 1
Цахилгаан элемент Тэмдэглээ Тоон утга Түлхүүр
Конденсатор С1 30μF
С2 30μF SW1
С3 20μF SW2
С4 10μF SW3
Нөлөөмжийн ороомог L 1.27mГн
Улайсах чийдэн Lamp 100B, 100Bt
Туршилт явуулах заавар
Схемийн дагуу улайсах чийдэн болон вольтметрийг хэлхээнд холбоно.
Автотрансформаторын хүчдлийг лабораторын вольтметр ашиглан хэмжиж 120 В-д тохируулж тавина.
Эхний хэмжилтийг Sw1, Sw2, Sw3 гэсэн түлхүүрийг салгаатай байхад хийнэ. Энэ тохиолдолд С1 конденсатор хэлхээнд цуваа холбогдсон байна.
Цахилгаан хэлхээг зөв угсарсан эсэхийг багш, лаборантаар шалгуулсний дараа тэжээлийн үүсгэвэрийг холбоно.
Автотрансформаторын хүчдлийг улайсгах чийдэн дээр унах хүчдлийг 120В-иос хэтрэхгүйгээр тохируулна.
С1С2, С1С2С3, С1С2С3С4 конденсаторуудыг дараалан хэлхээнд зэрэгцээгээр цуваа холбож элемент тус бүр дээрх хүчдлийн уналт, гүйдлийн утгыг хэмжиж хүснэгт 2-т тэмдэглэнэ.
Хүчдлийн резонанс үүссэхэд ойртсон тохиолдолд L Тэмдэглээнд нөлөөмжийн ороомгийн ган зүрхэвчийг аажим хөдөлгөж цахилгаан хэлхээнд резонанс үүсэх үед хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хүснэгт 2
Холболт Хэмжилт
Түлхүүр Тавил Конденсаторын холболт I UR UL Uc
[A] [B] [B] [B]
1 SW1, SW2, Sw3 Оff C1
2 Sw1 On C1//C2
3 Sw1,Sw2 On C1//C2//C3
4 Sw1, Sw2, Sw3 Оn C1//C2//C3//C1
5 L (нөлөөмжийн ороомгийн ган зүрхэвчийг хөдөлгөж хүчдлийн резонанс үүсгэнэ.)
Хүснэгт 3
Тооцоо
P QL QC S U L r XC XL Z φ
[Bт] [Bap] [Bap] [BA] [Ω] [Гн] [Ω] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
5
Туршилтийн дүнг боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр нийт хүчдлийн утга U, идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн эсэргүүцэл L, багтаамжийн эсэргүүцэл С-ийн утгыг олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Идэвхтэй эсэргүүцэл (бодит) R, нөлөөмжийн эсэргүүцэл L, багтаамжийн эсэргүүцэл XC, бүрэн эсэргүүцэл Z-ийн утгыг олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжилт тус бүрийн үр дүнгээр ачаалал тус бүрийн чадлыг (P, QL, QC, S) олж хүснэгтэд тэмдэглэнэ.
Хэмжилтийн болон тооцооны үр дүнг ашиглан эсэргүүцэл, хүчдэл чадлын векторын диаграммыг масштабаар байгуулна.
Хүчдэлийн резнанс болсон үеийн хэлхээний I, UL, UC -ийн эгшин зуурын графикийг масштабаар байгуулна.
Шалгах асуулт
Хүчдэлийн резонанс ямар үед үүсдэг вэ?
Бодит болон хуурмаг эсэргүүцлийн ялгаа хэлнэ үү?
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 7
Нэг фазын трансформаторыг судлах
Ажлын зорилго
Нэг фазын трансформаторын хийц, бүтэц ажиллах зарчимтай танилцах
Трансформаторын хоосон явалт, богино холболтын туршилт хийх
Трансформаторын орлуулгын схемийн параметрүүдийг тодорхойлж туршилтыг онолтой харьцуулсан дүгнэлт
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Хувьсах гүйдлийн давтамжийг нь өөрчлөхгүйгээр хүчдэлийг нь өсгөх бууруулахад зориулагдсан цахилгаан соронзон статик төхөөрөмжийг трансформатор гэнэ. Цахилгаан эрчим хүчийг алс дамжуулахад трансформатор гол үүрэг гүйцэтгэнэ. Трансформатор нь соронзон зүрхэвч дээр байрласан бие биеэсээ үл хамаарах 2 ороомгоос бүрдэнэ. Соронзон зүрхэвчийг цахилгаан техникийн нимгэн (0,3..0,5 мм) ган хуудсуудыг хооронд нь лакаар тусгаарлаж хийдэг. Цахилгаан үүсгэвтэй холбогдсон хэсгийг 1-р ороомог, хэрэглэгчтэй холбогдсон хэсгийг 2-р ороомог гэнэ. Хоёр ороомгийн тоо хоорондоо ямагт зөрүүтэй ба ороодсын тоог W_1, W_2 үсгээр (зураг 1 ) тэмдэглэдэг. Трансформатор соронзон индукцын үзэгдэлд үндэслэгдсэн төхөөрөмж юм. Трансформаторын 1-р ороомгийг гүйдэл үүсгэгчтэй залгахад тэр ороомгоор I_1 гүйдэл гүйх ба түүний нөлөөгөөр зүрхэвчинд соронзон урсгал Ф үүснэ. Энэ соронзон урсгал нь 1 ба 2-р ороомогт Е_1, Е_2 цахигаан хөдөлгөгч хүчийг (ЦХХ) индукцлэнэ. 1-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг өөрийн индукцийн, 2-р ороомогт үүссэн ЦХХ-ийг харилцан индукцийн гэнэ.
Зураг 1. Нэг фазын трансфорамторын бүтэц
Хэрэв хоёрдугаарт ороомогт хэрэглэгч залгавал хэлхээ битүүрч I_2 гүйдэл гүйнэ. Ийнхүү цахилгаан соронзон замаар хоёрдугаар ороомогт хүчдэлийн утгыг өөрчлөн индукцын хуулиар дамжуулж байгаа юм. Ороомгуудын хооронд цахилгаан соронзон холбоог тогтооход ган зүрхэвч гол үүрэг гүйцэтгэнэ. ЦХХ-ний үйлчлэх утга дараах томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.
E_1=4,44 〖f 〗_1 w_(1 ) Ф_m E_2=4.44f_2 w_2 Ф_т
f_1 - трансформаторын нэгдүгээр ороомгийн гүйдлийн давтамж
Ф_m- зүрхэвчинд үүссэн соронзон орны хамгийн их утга
W_1, W_2 - ороомгуудын ороодсын тоо
Трансформаторын хоосон явалтын туршилт
Трансформаторын нэгдүгээр ороомог гүйдэл үүсгэгчтэй, хоёрдугаар ороомог хэрэглэгчгүй задгай байх тохиолдлыг хоосон явалтын горим гэнэ. Энэ нь хоёрдугаар ороомгийн эсын эргүүцэл хамгийн их, гүйдэл нь тэгтэй тэнцүү бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн хүчдэлтэйгээ тэнцүү байдаг.
Трансформаторын тооцоог хийхийн тулд орлуулгын схемийг хэрэглэдэг. Оруулгын схемд нэг, хоёрдугаар ороомог, соронзон зүрхэвчний идэвхитэй ба хуурмаг эсэргүүцлийг дүрслэн үзүүлэв.
Зураг 2. Трансформаторын хоосон явалтын орлуулгын схем
Хоосон явалтын горимын үед үүсгэвэрээс авсан чадлын нилээд хэсэг соронзон зүрхэвчинд алдагддаг учир түүнийг гангийн алдагдал гэж нэрлэдэг. Трансформатор хоосон ажиллаж байхад нэгдүгээр ороомгоор гүйх гүйдлийн хэмжээ маш бага I_0=0,02..0,15I_01 бөгөөд хүчдэл нь бараг хэвийн утгатайгаа (U_1=U_хэв) тэнцүү байдаг.
Трансформаторын хоосон явалтын үеийн параметрүүдийг тодорхойлбол:
U_1=E_1+I_01 r_01+I_01 〖ix〗_01 U_20=E_2 I_1=I_01
〖 cos〗〖φ_0=P_0/U_1 〗 I_(01 ) Z_01=U_1/I_01 r_01=Z_01 cos〖φ_0 〗
Z_01=√(r_01^2+X_01^2 ) X_01=√(Z_(01 )^2-) r_01^2
Хоосон явалтын горимын үед нэгдүгээр ороомгийн бодит , хуурмаг эсэргүүцлийн утга соронзон зүрхэвчийн идэвхтэй ба хуурмаг эсэргүүцлийн утгаас олон дахин бага учир тооцонд түүнийг тооцохгүй байж болно.
r01=r1+r0 x01=x1+x0 r01=r0 x01=x0
Энэ туршилтын дүнгээр трансформаторын трансформацлах коэффициентийг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.
K_TP=U_1/U_2 =W_1/W_2 =E_1/E_2 =I_2/I_1
Трансформаторын богино холболтын туршилт
Трансоформаторын нэгдүгээр ороомог гүйдэл үүсгэгчтэй, хоёрдугаар ороомог нь хэрэглэгчгүйгээр богино холбогдосныг богино холболтын горим гэнэ. Богино холболтын горим нь судалгааны чанартай учраас нэгдүгээр ороомогт их хүчдэл өгч болохгүй тул автотрансоформаторын тусламжтайгаар хүчдэлийг аажмаар өөрчилнө. Богино холболтын горимын үед хоёрдугаар ороомгийн эсэргүүцлийн утга бага учраас түүгээр их хэмжээний гүйдэл гүйж тоног төхөөрөмжийг эвдэх аюултай. Энэ үед чадлын алдагдал ороомогт алдагдах тул түүнийг цахилгаан алдагдал гэж нэрэлдэг. Богино холболтын үед трансформаторын ороомгуудаар гүйх гүйдлийн хэмжээ хэвийн утгатай тэнцүү байх үеийн нэгдүгээр ороомог дээрх хүчдэлийг богино холболтын хүчдэл гэдэг. Энэ хүчдэл нь процентоор илэрхийлэгддэг ба хэвийн хүчдэлийн 5..10% -ийг эзэлдэг.
Зураг 3. Трансформаторын богино холболтын орлуулгын схем
Энд : U_(бх- )богино холболтын хүчдэл
Богино холболтын үед соронзон зүрхэвчийн идэвхтэй ба хуурмаг эсэргүүцэл ороомгийнхоос олон дахин их учир түүгээр гүйдэл гүйхгүй тул тооцоонд соронзон хэлхээг тооцдоггүй.
Трансформаторын богино холболтын үеийн параметрүүдийг тодорхойлбол:
I_бх=I_бх r_бх=r_(1=) r_2 Z_TP=√(r_бх^2 )+X_бх^2 r_бх=Z_бх 〖cosp〗_бх
Z_бх =U_бх / I_1бх r_6x=P_(6x )/I_6x x_(6x )– √(Z_(6x-)^2 ) r_6x^2
Дээрх эсэргүүцлийн утгуудыг ажлыг температур (t_(1=) 〖20〗^0 C). Дээрхи томъёогоор тооцоо хийсний дараа график байгуулж болно.
Зураг 4
Тоног төхөөрөмжийн заавар
Нэг фазын трансформаторыг туршихад дараах тоног төхөөрөмж шаардагдана. Үүнд: Судлах трансформатор, нэгдүгээр ороомгийн хүчдэл гүйдлийг хэмжих вольтметр (V_1) амперметр (A_1), чадалыг хэмжих ваттметр (W_1), хүчдэлийн утгыг өөрчлөх лабораторийн автотрансформатор (ЛАТР), гүйдлийн трансформатор (ГТ) (хэмжүүрийн багажын хэмжих хязгаарыг өргөтгөх зориулалттай), автомат залгуур (АП), богино холболтын үед хоёрдугаар ороомгийн гүйдлийг хэмжих амперметр (A_2), хоосон явалтын үеийн хүчдэлийг хэмжих вольтметр (V_2) хэрэглэгдэнэ.
Туршилт явуулах цахилгаан хэлхээний схем
Туршилт явуулах заавар
Лабораторийн ажлын схемтэй танилцаж багажуудыг сонгох.
Дээрх схемийн дагуу хэлхээг холбох
ЛАТР –ын байгауулыг 0-д байрлуулж зөв эсэхийг багшаас асуух.
Хоосон явалтын туршилт явуулахдаа амперметрийн заалтын бага хэмжих хязгаартай, ваттметрийн хязгаарыг гүйдэлтэй уялдуулж сонгох ба нэгдүгээр ороомгийн вольтметрийн заалтыг 240B хүчдэлийг хэмжихээр сонгож авна.
Хоосон явалтын туршилт явуулахадаа ЛАТР-ын бариулыг аажмаар эргүүлж нэгдүгээр ороомгийн вольтметрийн заалтыг 80..240B хүртэл ахиулж 3-4 удаа хэмжилт хийж 1-р хүснэгтэнд бичих
Богино холболтын туршилт явуулахдаа амперметрийн хэмжих хязгаарыг 5А , ваттметрийн хязгаарыг гүйдэлтэй уялдуулж сонгон схемийг дахин угсарна. Туршилт явуулахдаа дээрхийн адил хоёрдугаар ороомгийн амперметрийн заалтыг 2А–аас 0.5 хэмжээгээр нэмэгдүүлж 6-7 удаа хэмжилт хийж 2-р хүснэгтэнд бичих.
Хүснэгт 1
Хэмжилтийн дүн Тооцооны дүн
U10 I10 P10 U20 Z0 r0 X0 Сosφ
[B] [A] [Bт] [B] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
Хүснэгт 2
Хэмжилтийн дүн Тооцооны дүн
U1бх I1бх P1бх U2бх Zбх Rбх Xбх Сosφ
[B] [A] [Bт] [B] [Ω] [Ω] [Ω]
1
2
3
4
Туршилтын дүнг боловсруулах
Тооцоог хийхийн өмнө багажуудын хуваарийн үнэлгээг зөв олгох.
Гүйдлийн трансформаторын коэффициентыг олж түүнтэй холбогдож байгаа амперметр, ваттметрийн бодит утгыг үржүүлэх.
Трансформаторын параметрийг олохдоо онолын хэсэгт өгсөн томъёог ашиглаж олох.
Трансформаторын коэффициентыг хоосон явалтын туршилтаар тодорхойлох.
Тооцоогоор хоосон явалт, богино холболтын график байгуулах.
Шалгах асуулт
Трансформаторын хийц бүтэц, зориулалт ажиллах зарчим
Хоосон явалтын горим туршилтыг яаж явуулах вэ?
Богино холболтын хүчдэл гэж юу вэ?
Трансформаторын ЦХХ ба коэффициентын тухай.
Автотрансформатор, хүчний болон хэмжүүрийн трансформаторын ялгааг мэдэх.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
Лабораторийн ажил 8
Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах
Ажлын зорилго
Гурван фазын гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй горимд ажиллаж байхад шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжиж тодорхойлох харьцааг тодорхойлох.
Дээрх цахилгаан хэлхээний тэгш хэмгүй горимын үеийн шугамын болон фазын хүчдэл, гүйдлийн өөрчлөлтийн ачаалал дээр хэмжиж онолын хэсэгтэй харьцуулж жиших.
Тэгш хэмтэй горимоор ажиллаж байсан цахилгаан хэлхээний нэг фаз тасрах, богино холболт болсон үеийн шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийн өөрчлөлтийг ачаалал дээр хэмжих.
Онолын товч мэдэгдэхүүн
Гурван фазын цахилгаан хэлхээ гүйдэл үүсгэх гурван фазын генератор, трансформатор, дамжуулагч, хэрэглэгчээс бүрдэнэ. Хэрэглэгчийн ачаалал хоорондоо тэнцүү бол тэгш хэмтэй эсрэг тохиолдолд тэгш хэмгүйдсистем гэдэг. Гурван фазын системийн ЦХХ-ний давтамж ба далайц нь ижил, фаз нь бие биеээсэээ 1200 градусийн харьцаатай оршдог.
Хэрэглэгчийг гурвалжин холбохдоо А фазын төгсгөлийг В фазын эхлэлтэй түүний төгсгөлийг С фазын эхлэлтэй, түүний төгсгөлийг А фазын эхлэлтэй холбоно. Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээнд ачаалалтай фазууд нь шууд шугаман дамжлагчдад холбогддог учраас фазын хүчдэлүүд нь харгалзсан шугамын хүчдэлтэйгээ тэнцүү байна.
Uш=Uф
Хоёр дамжуулагчийн хоорондын хүчдэлийг шугамын хүчдэл гэнэ. Шугамын хүчдэлийг UAB, UBC, UCA гэж тэмдэглэнэ. Ачаалал дээрх хүчдэлийн фазын хүчдэл гэх бөгөөд Uab , Ubc, Uca гэж тэмдэглэнэ. Шугамын дамжуулагчаар гүйх гүйдлийг шугамын, ачааллаар гүйх гүйдлийг фазын гэж нэрлэдэг. Эдгээр гүйдлүүдийг нэмэх чиглэлийг сонгож авахдаа шугамын генератораас хэрэглэгч рүү фазын гүйдлүүдийг ачааллын гурвалжинд цагийн зүүний дагуу эргэхээр сонгож авна.
Зураг 1
Крихгрофын 1-р хуулиар шугамын гүйдлүүд нь фазын гүйдлийн ялгавраар илэрхийлэгдэнэ.
IA= IBC - IAB IB = IBC – IAB IC = IAC –IBC
Дээрх харицааг ашиглан гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулдаг.
Зураг 2. Гүйдлийн векторын диаграмм
Гурвалжин холбогдсон цахилгаан хэлхээ тэгш хэмтэй системд шугамын гүйдэл фазын гүйдлээс √3 -аар их байна.
Iш= √3 I_Ф
Дээрх харьцааг (Iш = √3 Iф) гүйдлийн векторын диaграммаас олж болно. Векторын диаграммаас харахад шугамын (IA=IB=IC ) болон фазын (IAB= IBC=ICA)
гүйдлүүд өөр хоорондоо тэнцүү бөгөөд шугамын гүйдлийн хагас IШ/2=IФcos300 тэнцүү учир (cos300=√(3/2) ) дээрх харилцаа биелэгдэж байна. Хэрэглэгчийн ачаалал тэгш хэмгүй үед фазын гүйдлүүдийн тэгш хэм алдагдах учир шугамын гүйдэлч харилцан адилгүй утгатай болно. (зураг 2b). Энэ үед хүчдэлийн утга өөрчлөгдөхгүй. Гурвалжин холбогдсон хэлхээний аль нэг фаз тасарвал үлдсэн хоёр фаз урьдын адил шугамын хүчдэлээс тэжээгдсэн хэвээр байх тул тэр фазын ажлын горимд өөрчлөлт орохгүй харин тасарсан фазын гүйдэл 0 болно.
Шугамын дамжуулагчийн аль нэг нь тухайлбал c шугам тасарвал Zcaба Zbc эсэргүүцлүүд цуваагаар залгагдаж Zab-д ямарч өөрчлөлт гарахгүй. Энэ үед цуваа залгагдсан эсэргүүцлийн гүйдэл нь адил болно. (Зураг 2с). Гурвалжинд холбогдсон хэлхээнд фазын эсэргүүцлийг мэдсэн тохиолдолд фазын гүйдлийг Омын хуулиар олж болно.
I_BC =U_BC/Z_BC I_AB=U_AB/Z_AB I_CA=U_CA/Z_CA
Тоног төхөөрөмжийн заавар
Туршилт явуулах стенд дараах төхөөрөмжөөс бүрдэнэ. Үүнд бууруулах трансформатор Тр380/110, автомат залгуур AП-50, хэрэглэгчийг төлөөлөх улайсах чийдэн R_1, R_2 〖,R〗_3 амперметр, А1, А2, А3 вольтметр B1, B2, B3 орно.
Туршилт явуулах цахилгаан хэлхээ
Туршилт явуулах стенд гурван фазын хүчдэлээс тэжээгдэнэ. Трансформаторын ороомгууд одон холболтоор холбогдсон байх ба 2-р ороомгийг хэрэглэгчтэй дамжуулагчаар гурвалжин холбож ачааллын гүйдлийг хэмжих амперметрүүдийг залгах.
Туршилт явуулах заавар:
Туршилт явуулах стендтэй танилцах.
Цахилгаан схемийг зургийн дагуу угсрах.
Холболтын зөв бурууг багшаар шалгуулсны дараа хэлхээг хүчдэлд залгана.
Гурван фазын трансформаторын холболтыг /ү холбоно
Туршилтыг эхлээд тэгш хэмтэй горимд явуулна. Шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэлийг хэмжих 1-р хүснэгтэнд бич.
Дараа нь тэгш хэмгүй горимын 2 вариантыг сонгож 1-р хүснэгтэнд бич.
Эцэст нь аль 1 фаз буюу хэрэглэгчийг таслаж хэмжилтийг 1-р хүснэгтэнд бич.
Анхааруулга: хэлхээнд өөрчлөлт ороход хучдлийг заавал салга
Хүснэгт 1
Хэмжилт
Шугамын гүйдэл Iш Шугамын хүчдэл Uш Фазын гүйдэл Iф
IA (A) IB (A) IC (A) UAB (A) UBC UAC IAB IBC ICA
[A] [A] [A] [B] [B] [B] [A] [A] [A]
1
2
3
4
Туршилтын дүнд боловсруулах, дүгнэлт гаргах
Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын гүйдлийн векторын диаграммыг байгуулж харьцааг тодорхойлох.
Тэгш хэмгүй ачаалалтай үеийн гүйдлийг векторын диаграммыг хэмжилт бүр дээр байгуулах.
Нэг шугам буюу хэрэглэгч тасарсан богино холболт болсон үеийн хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
Тэгш хэмтэй ачаалалтай үеийн шугамын болон фазын хүчдэлийн векторын диаграммыг байгуулах.
Дүгнэлт хийж туршилтыг онолтой харьцуулах.
Шалгах асуудалт
Гурван фазын систем юунаас бүрдэх вэ?
Шугамын болон фазын гүйдэл, хүчдэл гэж юуг хэлэх вэ?
Гурван дамжуулагчтай сиситем тэгш хэмтэй, тэгш хэмгүй горимд ажиллахад шугамын болон фазын гүйдэл хүчдэл яаж өөрчлөгдөх вэ?
1 фаз тасарсан буюу богино холболт болсон үед гүйдэл, хүчдэл хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
Хүчдэл, гүйдлийн вектор диаграммыг ачааллын шинж чанараас хамааруулан яаж байгуулах вэ?
Гурвалжин холболтыг ямар үед хэрэглэх, түүний давуу, дутагдалт талууд.
Огноо Үнэлэлт Багшийн гарын үсэг Гарын үсэг
Хэмжих зөвшөөрөл
Хэмжсэн байдал
Хамгаалсан байдал
Хэмжилтийн тооцоо
№ Ажлын нэр Гүйцэтгэсэн огноо Хуудас Багшийн үнэлгээ Багшийн гарын үсэг
1 Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд Омын хуулийг шалгах
2 Цахилгаан хэлхээний чадал, энергийн тодорхойлох
3 Материалын хувийн эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл температураас хамаарахыг судлах
4 Микроамперметрийн хэмжих хязгаарыг ихэсгэх
5 Трансформаторын ашигт үйлийн коэффициент, трансформацлах коэффициентыг тодорхойлох
6 Идэвхтэй эсэргүүцэл, нөлөөмж, багтаамжийн эсэргүүцлүүд
цуваа холбогдсон цахилгаан хэлхээ
7 Нэг фазын трансформаторыг судлах
8 Гурван фазын гурвалжин холбогдсон
цахилгаан хэлхээг судлах
