Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
final_1.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
688.29 Кб
Скачать

32. Трансформаторы, устройство, назначение, виды. Коэффициент трансформации. Энергия магнитного поля. Передача электрической энергии на расстояние.

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении взаимной индукции. Впервые трансформаторы были сконструированы и введены в практику русским электротехни­ком П.Н. Яблочковым (1847—1894) и русским физиком И.Ф. Усагиным (1855—1919). Первичная и вторичная катушки (обмотки), имеющие соответственно N1 и N2 витков, укреплены на замкнутом железном сердечнике. Так как концы первичной обмотки присоединены к источнику переменного напряжения с э.д.с. , то в ней возникает переменный ток I1, создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф, который практически полностью локализован в железном сердечнике и, следовательно, почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки. Изменение этого потока вызывает во вторич­ной обмотке появление э.д.с. взаимной индукции, а в первичной — э.д.с. самоиндукции.

Ток I1 первичной обмотки определяется согласно закону Ома:

где R1 сопротивление первичной обмотки. Падение напряжения I1R1 на сопротивле­нии R1 при быстропеременных полях мало по сравнению с каждой из двух э.д.с., поэтому

Э.д.с. взаимной индукции, возникающая во вторичной обмотке,

э.д.с., возникающая во вторичной обмотке,

где знак минус показывает, что э.д.с. в первичной и вторичной обмотках проти­воположны по фазе.

Отношение числа витков N2/N1, показывающее, во сколько раз э.д.с. во вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной, называется коэффициентом трансформации. Пренебрегая потерями энергии, которые в современных трансформаторах не пре­вышают 2% и связаны в основном с выделением в обмотках джоулевой теплоты и появлением вихревых токов, и применяя закон сохранения энергии, можем записать, что мощности тока в обеих обмотках трансформатора практически одинаковы: следовательно

т. е. токи в обмотках обратно пропорциональны числу витков в этих обмотках.

Если N2/N1>1, то имеем дело с повышающим трансформатором, увеличивающим переменную э.д.с. и понижающим ток (применяются, например, для передачи электро­энергии на большие расстояния, так как в данном случае потери на джоулеву теплоту, пропорциональные квадрату силы тока, снижаются); если N2/N1<1, то имеем дело с понижающим трансформатором, уменьшающим э.д.с. и повышающим ток (применя­ются, например, при электросварке, так как для нее требуется большой ток при низком напряжении).

Мы рассматривали трансформаторы, имеющие только две обмотки. Однако транс­форматоры, используемые в радиоустройствах, имеют 4—5 обмоток, обладающих разными рабочими напряжениями. Трансформатор, состоящий из одной обмотки, называется автотрансформатором. В случае повышающего автотрансформатора э.д.с. подводится к части обмотки, а вторичная э.д.с. снимается со всей обмотки. В понижа­ющем автотрансформаторе напряжение сети подается на всю обмотку, а вторичная э.д.с. снимается с части обмотки.

33. Магнитный поток. Магнитные цепи. Закон Ома и Кирхгофа для магнитной цепи. Подъемная сила электромагнита.

Магни́тный пото́кпоток как интеграл вектора магнитной индукции через конечную поверхность . Определяется через интеграл по поверхности

при этом векторный элемент площади поверхности определяется как

где единичный вектор, нормальный к поверхности.

Также магнитный поток можно рассчитать как скалярное произведение вектора магнитной индукции на вектор площади:

где α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости площади.

Магнитный поток через контур также можно выразить через циркуляцию векторного потенциала магнитного поля по этому контуру

Магнитная цепь — последовательность взаимосвязанных магнетиков, по которым проходит магнитный поток.

При расчётах магнитных цепей используется почти полная формальная аналогия с электрическими цепями.

В схожем математическом аппарате также присутствует закон Ома, правила Кирхгофа и другие термины и закономерности.

Магнитная цепь и сопутствующий математический аппарат используется для расчётов трансформаторов, электрических машин, магнитных усилителей и т. П

Закон Ома и Кирхгофа для магнитной цепи.

Первый закон Кирхгофадля магнитной цепи:Сумма магнитных потоков, сходящихся в узле магнитной цепи, равна нулю:

Второй закон Кирхгофа для магнитной цепи.

Сумма MДС магнитного контура равна сумме падений магнитных напряжений:

ЗАКОН ОМА ДЛЯ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ:Когда по катушке, состоящей из до витков, проходит ток I, то он возбуждает магнитный поток Ф, величина которого будет тем больше, чем больше будет число ампер-витков Iw. Произведение тока I на число витков w намагничивающая сила измеряется в амперах. Если взять соленоид, число витков которого равно 150, и пропустить по его обмотке ток 5 а, то число ампер-витков будет 5 x150 = 750 aw. Тот же магнитный поток можно получить, если намотать 1500 витков и пропустить по ним ток 0,5 а, так как 0,5 -1500 = 750 aw.

Это выражение можно представить в ином виде:

Ранее было получено выражение для магнитного потока соле­ноида

По своему строению эта формула напоминает формулу закона Ома для электрической цепи. Выражение, стоящее в знаменателе, называется магнитным сопротивлением и обозначается Rм.

Выражение для магнитного потока запишем теперь в следующем виде:

Таким образом, магнитный поток Ф пропорционален намагничиваю­щей силе F и обратно пропорционален магнитному сопротивлению Rм. Эту зависимость называют законом Ома для магнитной цепи.

Подъемная сила электромагнита.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]