MÖVZU: SİNUSOİDAL CƏRƏYANLI ELEKRİK DÖVRƏLƏRİ Dəyişən cərəyanlar

1. AZƏRBAYCAN DÖVLƏT AQRAR UNİVERSİTETİ MÜHƏNDİSLİK FAKÜLTƏSİ ENERGETİKA KADEDRASI MÖVZU:SİNUSOİDAL CƏRƏYANLI ELEKRİK DÖVRƏLƏRİDəyişən cərəyanlar FƏNN: ELEKTROTEXNİKANIN NƏZƏRİ ƏSASLARI Mühazirəçi: Dos. Məmmədov S.Z. Gəncə~2010

2. Ə D Ə B İ Y Y A T 1. Kazimzadə Z. “Elektrotexnikanın nəzəri əsasları”. Bakı, Maarif, 1966. 2. Волынский Б.А. “Elektrotexnika” .Москва, энергоатомиздат, 1987. 3. Блажкина А.Т. Общая электротехника. Ленинград энергоиздат. Ленинградское отделение, 1988. 4. Нейман Л.Р. Теоретические основы электротехники: в 2-х томах. Ленинград. Энергоиздат, 1988. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

3. P L A N • SİNUSOİDAL E.H.Q.GƏRGİNLİK VƏ CƏRƏYAN • DƏYİŞƏN CƏRƏYANIN PERİODU VƏ TEZLİYİ • BAŞLANĞIC FAZA VƏ FAZA FƏRQİ. SİNUSOİDAL CƏRƏYANIN TƏSİREDİCİ VƏ ORTA QİYMƏTLƏRİ SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

4. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏR Dəyişən cərəyanlar Zamandan asılı olaraq periodik dəyişən cərəyanlardan, gərginlik və e.h.q.-lərindən müasir texnikada geniş istifadə edilir. Müasir elektroenerge- tik sinus qanunu ilə dəyi.ən cərəyanlar geniş tətbiq olunur. Belə cərəyanlara sinusoidal cərəyanlar deyilir. Bəzi quruluşlarda periodik olaraq yalnız qiymətini dəyişən cərəyanlardan istifadə edilir. Bunlara döyü- nən cərəyanlar deyilir. Bir sıra üstünlüklərə malik olduqları üçün sinusoudal cərəyanlar geniş yayılmışdır. Tətbiq edilmiş gərginlik sinusoidaldırsa, gərginliyi transformatorla alçalt- dıqda və ya yüksəltdikdə onun şəkli dəyişmir. E.h.q. sinusoidaldırsa, xətti dövrələrdə gərginlik və cərəyanlar da sinisoidal olur. E.h.q. gərginlik və cərəyanlar qeyri-sinusoidaldırsa, o zaman elektrotexniki qurğularda əlavə itkilər yaranır. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

5. Sinusoidal e.h.q. və cərəyanlı dövrələrin riyazi analizi nisbətən sadədir. Dəyişən e.h.q., gərginlik, cərəyan və gücün ixtiyari anındakı (t) qiymətlərinə ani qiymətlər deyilir və e, u, i, p kimi işarə edilir.Sabit cərəyan dövrələri üçün təyin edilmiş elektrik kəmiyyətləri arasındakı əsas münasibətlər dəyişən cərəyan dövrələrində də həmin kəmiyyətlərin ani qiymətləri üçün öz gücündə qalır: Kirxhofun ikinci qanununu tətbiq etdikdə e.h.q.-lərin cəbri cəmində nəinki bəsləyici mənbələrin (generatorların) e.h.q.-lərini, həm də özünəinduk- siya eL vəqarşılıqlı induksiya em e.h.q.-lərini nəzərə almaq lazımdır. Gərginliklərin cəbri cəminə müqavimətlərdəki gərginlik düşgüləri ilə birlikdə kondensatorlardakı gərginliklər də daxil edilməlidir. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

6. SİNUSOİDAL E.H.Q.-nin ALINMASI Müasir elektrik stansiyalarında elektrik enerjisini mexaniki mühərriklərlə (əsasən buxar və hidravlik turbinlərlə) hərəkətə gətirilən dəyişən cərəyan generatorlarından alırlar. Generatorların iş prinsipi elektromaqnit induksiya və elektromaqnit qüvvələri qanunlarına əsaslanmışdır. Dəyişən cərəyan generatoru iki əsas hissədən ibarətdir: fırlanan rotordan və tərpənməz statordan . Şəkil 1. Sinusoidal cərəyan generatorunun quruluş sxemi. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

7. Rotorda qütblər, yəni eleketromaqnit yerləşdirilmişdir. Elektromaqnitin dola- ğı kiçik güclü sabit cərəyan mənbəyindən bəslənir. Qütblər maşının maqnit se- lini yaradır. Silindrik statorun içərisində açılmış pazlarda (yuvalarda) generato- run əsas dolağı yerləşdirilir. Bu dolaqda dəyişən e.h.q. Induksiyalanır. Sadə olmaq üçün şəkildə rotor dolağı çəkilməyərək, yalnız N və S qütbləri, statorda isə dolağın bir sarğısının iki məftiri ( a və b) göstərilmişdir.Stator və rotor polad- dan hazırlanır. Maşının maqnit dövrəsi şəkildə aydın görünür. Rotor sabit bucaq sürəti ( ) ilə fırlandıqda məftillərin hər birində elektromaqnit induksiya qanununa görə e= BL qədər e.h.q. induksiyalanır. (hava aralığında maqnit xətləri radial istiqamətdə olduğuna görə və arasındakı bucaq 90 °-dir). Generatorun iş prosesi zamanı məftilin aktiv uzunluğu L və maqnit selinin yerdəyişmə xətti sürəti sabit qalır. E.h.q.-nin dəyişmə xarakteri hava aralığın- da maqnit induksiyasının paylanması qanunundan asılıdır. Sinusoidal e.h.q. almaq üçün qütblərin statora tərəf olan üzünə elə forma verirlər ki, hava aralığı qütbün mərkəzində kiçilsin, kənarlara getdikcə böyüsün. Nəticədə hava aralı- ğının müxtəlif hissələrində maqnit müqavimətləri müxtəlif olur. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

8. Hava aralığı kiçik olan yerdə - qütbün mərkəzində maqnit induksiyası maksimal qiymətə malikdir, kənarlara getdikcə maqnit induksiyası sıfıra qədər azalır. T=0 qiymətində rotorun üfüqi vəziyyətdə olduğunu qəbul edək. Məftillərin (a və b) yerləşdiyi yerdə maqnit induksiyası B=0; buna görə e=0 olur. Şəkil 2. Maqnit induksiyasının hava Şəkil 3. İnduksiya e.h.q.-nin aralığında paylanması rotorun vəziyyətindən asılılığı. Zamanın istənilən t anında rotor bucağı qədər dönəcək, a və b məftillərinin qoyulduğu yerdə maqnit induksiyası olacaqdır. Bu məftillərdə qiymətcə bərabər e.h.q.-ləri yaranacaq SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

9. E.h.q. maksimal qiymətini olduqda alacaqdır: Sağ əl qaydası tətbiq etsək, görərik ki, məftillərdə induksiyalanan e.h.q.-ləri eyni istiqamətdə təsir edir. Ona görə sarğının ümumi e.h.q. belə olar: Bu ifadələrdə olduğunu nəzərə alsaq, yaza bilərik: Şəkil 4. Sinusoidal e.h.q. Bir sarğıdan induksiyalanmış e.h.q. nisbətən kiçikdir. Odur ki, böyük e.h.q.-ləri almaq üçün stator dolağını ardıcıl birləşmiş çoxlu sayda sarğılardan təşkil edirlər. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

10. SİNUSOİDAL E.H.Q. GƏRGİNLİK VƏ CƏRƏYAN Sinusoidal e.h.q., cərəyan və ya gərginliyin ən böyük qiymətlərinə maksi- mal və yaxud amplituda qiymətləri deyilir və uyğun olaraq Em, Im, Um ilə işarə edilir. Sinusoidal kəmiyyətlər e.h.q., gərginlik və cərəyan üçün şərti müsbət istiqamət qəbul olunur. Müsbət istiqamətlər uyğun sinusoid ordinatlarının müsbət qiymətlərinə uyğun gəlir. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

11. DƏYİŞƏN CƏRƏYANIN PERİODU VƏ TEZLİYİ Sinusoidal kəmiyyətin bir tam dəyişməsinə sərf olunan zamana period (T),bir saniyədəki periodların sayına isə tezlik ( ) deyilir . və T kəmiyyət- ləri arasında sadə asılılıq vardır: Tezliyin vahidi Herts (hs) adlanır. Avropa ölkələrində sənaye cərəyanı üçün standart tezlik qəbul edilmişdir (ABŞ-da 60 Hs). Elektrik rabitə texnikasında və radiotexnikada çox yüksək tezliklərdən istifadə olunur.Radiotexnikada tezlik milyard Herts və daha çox ola bilər.Elektro- termik qurğularda yüksəktezlikli (103 –106 Hs) cərəyanlardan istifadə edilir. Yüksəktezlikli cərəyan alınmasında elektromaşın generatorlarından deyil, elektron generatorlarından da istifadə edilir, çünki birincilərin sürəti 3000 dövr/dəq-dən artıq olmur. İkiqütblü elektron maşın generatorunda rotorun bir dövrünə induksiya- lanmış e.h.q.-nin bir periodu uyğun gəlir. Standart sənaye tezliyi almaq üçün rotor 50 dövr/san, yəni Sürəti ilə fırlandırılmalıdır. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

12. almaq üçün çoxqütblü generatorlar tətbiq edilməlidir. (4-6 şəkildə 1 kitab, səh.56) dördqütblü generatorau kəsiyi göstərilmişdir. Burada rotor bir tam dövr etdikdə hər məftilin qarşısından 2 dəfə şimal, N və 2 dəfə cənub S qütbü keçdiyinə görə induksiyalanmış e.h.q. iki period dəyişir. Deməli, induksiya e.h.q.-nin tezliyi rotorun sürətindən (n) başqa, cüt qütblərin (p) sayından da asılıdır: Yavaş fırlanan mühərriklər işlədildikdə tezliyi Şəkil. 1. Dörd qütblü sinusoidal cərəyan generatoru. olduqda dördqütblü generatorun sürəti dövr/dəq, altıqütblü generatorun (p=3) sürəti isə 1000 dövr/dəq-ə çatır. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

13. BAŞLANĞIC FAZA VƏ FAZA FƏRQİ Qəbul etdiyimiz t=0 anında rotor üfüqi vəziyyət almaya da bilərdi və bu anda e.h.q. sıfır olmazdı. Ona görə də ümumi halda induksiyalanmış sinu- soidal e.h.q. üçün analitik ifadəni belə yaza bilərik: Sinusoidal e.h.q.-nin t=0 başlanğıc anında ani qiymətini təyin edən kəmiyyətinə başlanğıc faza deyilir. Şəkil 2. Başlanğıc faza. Qrafikdə kəmiyyəti sinusoidin koordinat başlanğıcına (0) görə yerdəyişməsi ilə təyin edilir. Iki sinusoidal kəmiyyətin başlanğıc fazaları arasındakı fərqə faza fərqi deyilir: SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

14. faza fərqi . Sinusoidal kəmiyyətin amplituda qiymətini, tezliyini və başlanğıc fazasını bilib, bu kəmiyyətin istənilən andakı qiymətini tapmaq olar. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

15. SİNUSOİDAL CƏRƏYANIN TƏSİREDİCİ VƏ ORTA QİYMƏTLƏRİ Periodik dəyişən cərəyanın energetik effekti, məsələn, istilik təsiri (çox hallarda mexaniki qüvvələrin qiyməti) cərəyanın kvadratı ilə mütənasibdir. 1 Om-luq müqavimətdə dəyişən cərəyanın ayırdığı istiliyi qrafikdə əyani göstərmək olar. 7-ci şəkildə bərabər amplitudalı sinusoidal (a) və qeyri- sinusoidal (b) cərəyanların i(t) qrafikləri göstərilmişdir. Sonra qrafiki və sahə- si üfüqi oxla qrafiki arasındakı sahəyə bərabər ştrixlənmiş düzbucaqlılar qurulmuşdur. Düzbucaqlıların sahəsi ayrılan istilikləri müəyyən edir. Ştrixlənmiş sahələrdə maksimal qiymətlərinin eyni olmasına baxmayaraq, müqayisə edilən periodik cərəyanların energetik effektləri müxtəlifdir. Buna görə dəyişən cərəyanları qiymətləndirmək üçün dəyişən cərəyanın təsiredici qiymətindən istifadə olunur: SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

16. Şəkil 7. Sinusoidal (a) və qeyri-sinusoidal (b) cərəyanların təsiredici qiymətləri. Sinusoidal cərəyanın təsiredici qiymətini onun amplituda qiyməti vasitəsilə ifadə etmək olar. Əgər onda: Analoji olaraq gərginlik və e.h.q. üçün təsiredici qiymətlər: SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

17. Amplituda qiymətinin təsiredici qiymətə olan nisbətinə amplituda əmsalı deyilir. Sinusoid üçün bu əmsal -yə bərabərdir. Bəzi hallarda elektrik maşınlarını, düzləndirici qurğuları və s. öyrəndikdə sinusoidal e.h.q.-nin orta qiymətindən istifadə etmək məqsədəuyğundur. Orta qiymət yarım period üçün hesablanır: Analoji olaraq Təsiredici qiymətin orta qiymətə plan nisbətinə əyrinin forma əmsalı Kф deyilir. Sinusoid üçün SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI

18. Tərtib etdi: Elektrotexnika və elektrik təchizatı kafedrasının texniki Lətifova G.O. SINUSOIDAL CƏRƏYANLI ELEKRIK DÖVRƏLƏRI