17. 4. Вопрос

1. Чем отличаются вычисления импеданса для последова­тельной цепи переменного тока и для параллельной цепи?

РЕЗЮМЕ

• Конденсатор в цепи переменного тока оказывает проти­водействие любому изменению напряжения, так же как он это делает в цепи постоянного тока.

• Ток опережает по фазе напряжение на конденсаторе на 90 градусов.

• Противодействие, оказываемое конденсатором перемен­ному току, называется емкостным реактивным сопро­тивлением. Оно обозначается Х_с и вычисляется по фор­муле:

х_с = ¹ •

^с 2nfC

• Катушка индуктивности в цепи переменного тока про­тиводействует любому изменению тока, так же как она это делает в цепи постоянного тока.

• На катушке индуктивности ток отстает по фазе от на­пряжения на 90 градусов.

• Противодействие, оказываемое катушкой индуктивно­сти переменному току, называется индуктивным реак­тивным сопротивлением. Оно обозначается X_L и вычис­ляется по формуле

X_L = 2rtfL.

• Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока определяется формулами

10. = Х_с - X_L или X = X_L - Х_с.

• Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока является либо емкостным, либо индуктивным, в зависимости от того, какая величина больше, Х_с или X_L.

• В параллельной цепи реактивное сопротивление опре­деляется с помощью формул

где I_z определяется формулой I_z² = (I_R)² + (I_x)²,

dak Раздел 2

штттшшя—штшттшшт—ттт~тшштт~

a I_x вычисляется по формуле I_x = I_c - I_L или I = I_L - I_c.

• Реактивное сопротивление параллельной цепи также может быть емкостным или индуктивным, в зависимо­сти то того, какая величина больше 1_с или I_L.

• Полное сопротивление цепи переменного тока называ­ется импедансом. Он обозначается символом Z. В пос­ледовательной цепи Z² = R² + X². В параллельной цепи

v - (д²+(у² и

• Получена формула для закона Ома, который можно при­менять для цепей переменного тока:

Глава 17. Самопроверка

1. R = 56 Ом

   

   2. Чему равны значения I_c, I_L, I_x, I_R и I_z для цепи, изобра­женной на рис. 17-8?

   

   Х_с -270 0м

   Рис. 17-8. Па­раллельная цепь RLC.

   Чему равны значения Х_с, X_L, X, Z и 1_Т для цепи, изоб­раженной на рис. 17-7?

Глава 18. Трансформаторы

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в со­стоянии:

• Описать, как работает трансформатор.

• Объяснить, в каких единицах измеряется мощность трансформатора.

• Объяснить, как трансформатор работает в цепи.

• Описать разницу между повышающим, понижающим и развязывающим трансформаторами.

• Описать, как связаны отношения напряжений, токов и числа витков в обмотках трансформатора.

• Описать применения трансформаторов.

• Перечислить различные типы трансформаторов.

Трансформаторы позволяют передавать сигнал перемен­ного тока из одной цепи в другую. При передаче сигнала, его напряжение может повышаться, понижаться или ос­таваться неизменным.

17. 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Если две электрически изолированные катушки разме­стить рядом друг с другом и приложить к одной из них переменное напряжение, то возникнет изменяющееся маг­нитное поле. Это изменяющееся магнитное поле индуци­рует напряжение во второй катушке: такое явление назы­вается электромагнитной индукцией. А описанное устрой­ство называется трансформатором.

Обмотка трансформатора, к которой приложено перемен­ное напряжение, называется первичной обмоткой. Другая обмотка, в которой напряжение индуцируется, называется вторичной обмоткой. Величина индуцируемого напряже­ния зависит от величины взаимоиндукции двух катушек. Величина взаимоиндукции определяется коэффициентом

9. 6,

связи. Коэффициент связи — это число от 0 до 1, где 1 соответствует такому случаю, когда все линии магнитно­го потока первичной обмотки пересекают вторичную обмот­ку, а 0 — соответствует случаю, когда ни одна линия маг­нитного потока первичной обмотки не пересекает вторич­ную обмотку.

При расчете трансформатора учитывается частота, на которой он должен работать, а также мощность и напря­жение, на которые он должен быть рассчитан. Например, область применения трансформатора определяет выбор материала сердечника, на который наматываются обмот­ки. Для применения на низких частотах используются железные сердечники, а для применения на высоких час­тотах — воздушные сердечники. Воздушные сердечники — это неметаллические сердечники, используемые для умень­шения потерь на высоких частотах.

Мощность трансформаторов измеряется в вольт-ампе- рах (ВА), а не в ваттах (Вт). Это обусловлено тем, что на­грузка является реактивной и, следовательно, мощность также будет реактивной. Если нагрузка является чисто ем­костной, то малое реактивное сопротивление может быть причиной большого тока. Мощность в ваттах при этом будет небольшой, тогда как мощность в вольт-амперах будет отражать реальный ток, текущий в обмотках.

В фазе

Сдвиг по фазе на 180 градусов

Рис. 18-1. Схема­тическое обозна­чение трансфор­матора, показыва­ющее сдвиг фаз.

На рис. 18-1 показано схематическое обозначение транс­форматора. Направление первичной и вторичной обмоток на сердечнике определяет полярность индуцированного на­пряжения во вторичной обмотке. Приложенное перемен­ное напряжение может быть либо в фазе с индуцирован­

ным напряжением, либо сдвинуто относительно него на 180 градусов. Точки на схематическом обозначении трансфор­матора используются для указания полярности.

Трансформаторы иногда наматывают с отводом на вто­ричной обмотке (рис. 18-2). Вторичная обмотка с отводом посредине эквивалентна двум вторичным обмоткам, каж­дая из которых имеет по половине от общего числа витков. Центральный вывод используется в блоках питания для преобразования переменного напряжения в постоянное. Трансформатор может также иметь отводы на первичной обмотке для компенсации сетевого напряжения, которое может быть слишком низким или слишком высоким.

Рис. 18-2. Транс­форматор с отво­дом от центра вто­ричной обмотки.