46. Передача енергії від джерела до навантаження в колах синусоїдного змінного струму

Д о джерела енергії, вхідний (внутрішній) опір якого дорівнює Z₀ =R_o + j X₀ підключене навантаження

Z =R + j X (рис.1).

Рис. 1

Необхідно підібрати параметри навантаження (R, х) таким чином, щоби при заданому внутрішньому опорі джерела Z₀ забезпечити передачу максимально можливої активної потужності від джерела до приймача. Активна потужність, яка споживається навантаженням, дорівнює:

.

Спочатку будемо змінювати реактивний опір навантаження х. Очевидно, що для довільного значення опору R струм, а отже і активна потужність, досягнуть максимальних значень, якщо .

При цьому: ⇒ R = R_0.

Таким чином, умовою передачі максимальної активної потужності від джерела до приймача буде:

Z₀ = Z

47. Трансформатор і його застосування

Трансформатор — це електромагнітний статичний перетворювач з двома або більше нерухомими обмотками, які перетворюють параметри змінного струму: напругу, струм, частоту, кількість фаз. Можливе також використання трансформаторів для перетворення синусоїдального змінного струму в несинусоїдальний.

Трансформатори поділяються, в залежності від:

- кількості фаз перетворювальної напруги, на однофазні та багатофазні (як правило трифазні);

- кількості обмоток, що належать одній фазі трансформуючої напруги, на двохобмоточні та багатообмоточні;

- методу охолодження, на сухі (з повітряним охолодженням) та масляні (занурені в металічний об’єм, заповнений трансформаторним маслом).

Переважне використання в електричних пристроях отримали силові трансформатори, що перетворюють напругу змінного струму при незмінній частоті. Трансформатори для перетворення не тільки напруги змінного струму, але й для частоти, кількості фаз і т.д. називають трансформаторними пристроями спеціального призначення.

Силові трансформатори широко використовуються в енергосистемах при передачі електроенергії від електростанції до споживачів, а також в різноманітних електропристроях для отримання напруги необхідної величини.

48. Ідеальний та реальний трансформатори

Трансформатор (від лат. transformo - Перетворювати) - електричний апарат, що складається з набору індуктивно пов'язаних обмоток на якомусь магнітопроводі або без нього і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або декількох систем змінного струму в одну або декілька інших систем змінного струму без зміни частоти систем (системи) змінного струму .

Трансформатор здійснює перетворення напруги змінного струму та / або гальванічну розв'язку в самих різних областях застосування - електроенергетиці, електроніці і радіотехніці.

Конструктивно трансформатор може складатися з однієї ( автотрансформатор) або декількох ізольованих дротяних, або стрічкових обмоток (котушок), охоплюються загальним магнітним потоком, намотаних, як правило, на магнітопровід (сердечник) з феромагнітного магніто-м'якого матеріалу.

Ідеальний трансформатор - трансформатор, у якого відсутні втрати енергії на нагрів обмоток і потоки розсіювання обмоток . В ідеальному трансформаторі всі силові лінії проходять через все витки обох обмоток, і оскільки змінюється магнітне поле породжує одну і ту ж ЕРС в кожному витку, сумарна ЕРС, індукована в обмотці, пропорційна повного числа її витків . Такий трансформатор всю що надходить енергію з первинного кола трансформує в магнітне поле і, потім, в енергію вторинної ланцюга. В цьому випадку надходить енергія дорівнює перетвореної енергії:

P₁ = I₁* U₁ = P₂ = I₂ * U₂

Де

P 1 - миттєве значення надходить на трансформатор потужності, що надходить з первинної ланцюга,

P 2 - миттєве значення перетвореної трансформатором потужності, що надходить у вторинну ланцюг. Поєднавши це рівняння з відношенням напружень на кінцях обмоток, отримаємо рівняння ідеального трансформатора:

Таким чином отримуємо, що при збільшенні напруги на кінцях вторинної обмотки U 2, зменшується струм вторинної ланцюга I₂.

Для перетворення опору одного ланцюга до опору інший, потрібно помножити величину на квадрат відносини. [10] Наприклад, опір Z 2 підключено до кінців вторинної обмотки, його наведене значення до первинного кола буде .

Дане правило справедливо також і для вторинної ланцюга: .