34. Трансформатор. Коэффициент трансформации

Трансформатор тока — устройство, применяемое в сильноточной электротехнике для целей измерений, защиты и безопасности.

Т рансформаторы тока  – это трансформаторы малой мощ­ности, с помощью  которых осуществляется экономичное и безопас­ное измерение тока в электроустановках среднего и высокого на­пряжения (рис. 197).

P1, Р2 — присоединительные зажи­мы первичной обмотки;

S1, S2 — присоединительные зажимы вто­ричной обмотки

В распространяющихся на трансформаторы тока стандартах нормируются погрешности коэффициента трансфор­мации и сдвига фазы, прочность изоляции, нагрузочная способность вторичной цепи (полное сопротивление нагрузки) и обозначение клемм.

Для трансформаторов тока необходимо соблюдать

правила под­ключения измерительного трансформатора.

Основное и главное правило:  вторичная цепь трансформатора тока не должна работать в режиме холостого хода.

Таким образом, возможны два варианта:

либо номинальное полное сопротивление нагрузки,

либо короткое замыкание вторичной обмотки.

Поэтому устройства защиты во вторичную цепь не включа­ются!

Коэффициент трансформации трансформатора тока равен отношению первичного тока ко вторичному току.

В расчетах трансформаторов тока применяются две величины: действительный коэффициент трансформации п и номинальный коэффициент трансформации п _н . Под действительным коэффициентом трансформации п понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номинальным коэффициентом трансформации п_н понимается отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Номинальный коэффициент трансформации определяется через параметры первичной (индекс «п») и вторичной (индекс «в») цепей — номинальные токи I и число витков N:

35. Генерация электромагнитных волн в пространстве

ЭЛЕКТРОМАГНИ́ТНЫЕ ВО́ЛНЫ, электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. Электромагнитной волной называют распространяющееся электромагнитное поле.

Возможность существования электромагнитных волн предсказывал еще Майкл Фарадей в 1832 г., обобщая известные к тому времени данные по изучению электричества и магнетизма. Теоретически обосновал это предположение Дж. Максвелл.

Из теории Максвелла следует, что изменяющееся электрическое поле порождает в пустом пространстве магнитное поле. Изменяющееся магнитное поле приводит, в свою очередь, к появлению изменяющегося электрического поля и т.д. Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к заключению, что конечным итогом подобной связи изменяющихся полей будет появление волны, которая содержит электрическое и магнитное поля и способна распространяться в пустом пространстве.

      Впервые электромагнитные волны были обнаружены в 1887 г. Генрихом Герцем, который в качестве источника электромагнитных колебаний использовал колебательный контур.

В колебательном контуре, образованном конденсатором С и катушкой L (рис. 6.1, а), электрическое поле сосредоточено в зазоре между обкладками, а магнитное – внутри катушки.

а	б	в
Рис. 6.1

      В окружающем конденсатор и катушку пространстве поля практически равны нулю, поэтому заметного излучения электромагнитных волн не происходит. Для того чтобы контур излучал волны, необходимо увеличить расстояние между обкладками конденсатора и между витками катушки. В пределе мы придем к прибору, названному впоследствии вибратором Герца. В процессе видоизменений, изображенных на рис. 6.1, б, в, сильно уменьшается емкость и индуктивность контура, что также выгодно, так как приводит к увеличению частоты колебаний, а следовательно к уменьшению длины волны. С волнами меньшей длины легче экспериментировать. В своих исследованиях Герц достиг частот порядка 10⁸ Гц и получил волны, длина которых составляла от 10 до 0,6 м.

      Вибратор Герца имел несколько модификаций. В одной из них (рис. 6.2) он состоял из двух одинаковых металлических стержней V – V, разделенных регулируемым искровым промежутком R и соединенных через дроссели D  с  индуктором - источником высокого напряжения.

      Когда напряжение на искровом промежутке достигало пробойного значения, он пробивался электрической искрой, замыкающей обе половины вибратора. В вибраторе возникали затухающие электрические колебания высокой частоты. Максимальной интенсивностью обладали колебания с пучностью тока посередине вибратора и с длиной волны, равной примерно удвоенному расстоянию между концами вибратора (полуволновой вибратор). Уходу колебаний в индуктор препятствовали дроссели, соединяющие элементы вибратора с индуктором.

Рис. 6.2

      Для обнаружения электромагнитных волн Герц использовал резонаторы в виде проволочной рамки и иных форм. Наиболее простым являлся резонатор А – А (рис. 6.2), по форме повторяющий излучающий вибратор, а поэтому имеющий те же собственные частоты колебаний.

      Когда электромагнитная волна достигает резонатора, она возбуждает в нем токи. Появление этих токов сопровождается проскакиванием искры в маленьком зазоре в центре резонатора или возбуждением свечения в небольшой газоразрядной трубке Т, подключенной к обеим половинкам резонатора.

      ЭМВ распространяются в пространстве, удаляясь от вибратора во все стороны, а не только вправо, как показано на рис. 6.3.

           Рис. 6.3

      Рисунок 6.3, наглядно показывающий способ распространения ЭМВ, помогает сделать несколько выводов.

       ·     Во-первых, в любой точке векторы напряженности электрического  и магнитного полей взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения .

       ·     Во-вторых, поля изменяют свое направление в пространстве: в одних точках вектор  направлен к плоскости страницы, в других – от нее; аналогично ведет себя и вектор .

       ·     В-третьих, электрическое и магнитное поля находятся в фазе, т.е. они достигают максимума и обращаются в нуль в одних и тех же точках.

      Если ЭДС генератора изменяется по синусоидальному закону, то и напряженность электрического поля и магнитного поля будет изменяться по синусоидальному закону. Строго говоря, это справедливо в точках, достаточно удаленных от источника (в волновой зоне, когда ).

      Электромагнитные волны представляют собой поперечные волны и аналогичны другим типам волн. Однако в ЭМВ происходят колебания полей, а не вещества, как в случае волн на воде или в натянутом шнуре.

      Таким образом, ЭВМ генерируются колеблющимися, т.е. движущимися с ускорением, электрическими зарядами. Справедливо и такое утверждение: движущийся с ускорением электрический заряд испускает электромагнитные волны.