Трансформатор. Общие сведенья. Принцип работы.

Трансформатор – это статический (без вращающихся частей) электромагнитный аппарат, осуществляющий преобразование электрической энергии переменного тока с одним значением напряжения (тока) в электрическую энергию с другим значением напряжения (тока) при сохранении неизменной частоты переменного тока. Устройство трансформатора: на магнитопроводе (сердечнике) собранном из покрытых с двух сторон тонким слоем изоляции листов электротехнической стали, помещают обмотки, имеющие w₁ и w₂ витков соответственно. Первичная обмотка подключена к источнику электрической энергии переменного тока, а вторичная – к приемнику электрической энергии (нагрузке трансформатора). Обмотку, имеющую большее число витков, называют обмоткой высокого напряжения, а меньшее число витков – обмоткой низкого напряжения. Отношение n=w_вн/w_нн числа витков обмотки высшего напряжения w_вн к числу витков низшего напряжения w_нн называют коэффициентом трансформации. М.д.с. обеих обмоток создают магнитные потоки, замыкающиеся через стальной магнитопровод и воздух. Основной поток замыкается по магнитопроводу и сцеплен с обеими обмотками. Магнитные потоки рассеяния, замыкающиеся частично по воздуху, сцеплены только с одной обмоткой. Номинальными параметрами трансформатора называют параметры, указанные заводом изготовителем. Режимы работы трансформатора: режим холостого хода, когда цепь вторичной обмотки разомкнута, а к первичной обмотке подведено номинальное напряжение; режим работы под нагрузкой, когда вторичная обмотка нагружена на сопротивление потребителя энергии; режим короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко. Короткое замыкание – аварийный режим, приводящий к порче трансформатора. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими напряжения. А так же разделительные – согласующие.

Расчет трансформатора. При изготовлении источника питания требуется трансформатор, у которого должны быть конкретные значения: напряжение, ток, количество витков обмоток, диаметр провода. Мощность трансформатора связана с площадью сечения пластин. Расчет начинается с определения тока вторичной обмотки , ток вторичной обмотки равен: I=1.5*I_нмакс

Далее расчет мощности вторичной обмотки : Р= I₂*U_{2 ,} мощность рассчитывается для каждой обмотки, далее рассчитывается общая мощность трансформатора Ртр = 1,25 * Р_{2 ,} затем площадь сечения сердечника Sсерд = 1,3 * √ Ртр , затем считается количество витков обмоток: ω = 50*U/S ω₂ = 55 * U₂/S₂

вычисляется диаметр провода d = 0.02 * √I _обм

Электрическая цепь постоянного тока.

В электрической цепи постоянного тока, ток течет в одном направлении, без изменения величины тока и напряжения. На внешнем участке цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Перемещение зарядов внутри проводника не приводит к выравниванию потенциалов всех точек проводника, так как в каждый момент времени источник тока доставляет к одному концу электрической цепи точно такое же число заряженных частиц. Какое из него перешло к другому концу внешней электрической цепи. Поэтому сохраняется неизменным напряжение между началом и концом внешнего участка электрической цепи; напряженность электрического поля внутри проводников в этой цепи отлична от нуля и постоянна во времени. Отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная: U/I=R = const

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника.

сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению участка цепи. Математически закон Ома для участка цепи выражен формулой: I = U/R

Полупроводниковый диод. Принцип работы. Условное обозначение.

Прибор для преобразования переменного тока в постоянный. Он проводит ток только в одном направлении. При изготовлении полупроводникового диода используют германий и кремний, диоды используются в тех участках цепи, где требуется из переменного тока получить постоянный. Разновидностью диода является стабилитрон. Диод предназначен для стабилизации тока и выходного напряжения в электрической цепи в зависимости от нагрузки.

Измерительные приборы. Виды. Измеряемые параметры.

Электроизмерительные приборы представляют собой устройства, предназначенные для непосредственного измерения электрических величин. К основным электроизмерительным приборам относятся: амперметр – для измерения силы тока, вольтметр – для измерения напряжения, ваттметр – для измерения электрической мощности, счетчик для измерения электрической энергии, а так же омметр – для измерения сопротивления. Действие измерительных приборов основано на различных явлениях, вызываемых электрическим током и магнитным полем. По принципу действия различают следующие основные системы измерительных приборов:

1. магнитоэлектрическая система – основанная на взаимодействии между током в проводнике и магнитным полем постоянного магнита;

2. электромагнитная система – на притяжении стального сердечника магнитным полем, созданным током в катушке;

3. электродинамическая система – на взаимодействующих двух катушек с током;

4. тепловая система – на удлинении проволоки при нагревании ее электрическим током;

5. индукционная система – взаимодействие тока, индуктированного движущимся магнитным полем, и самого магнитного поля.

Наиболее распространен комбинированный прибор – тестер (мультиметр), (основанный на магнитоэлектрической системе), этим прибором измеряют ток, напряжение, сопротивление, емкость, индуктивность. Измерение различных частот производят частотомером или измерительным генератором, а формы электрических сигналов при помощи осциллографа.

Порядок работы с тестером:

Измерение напряжения – 1) установить переключатель постоянного или переменного тока в нужное положение; 2) установить переключатель параметров на измерение U; 3) установить переключатель режима в нужную величину. Предел измерений устанавливается всегда больше измеряемой величины на 50-100%. Для измерения --- U переключатель нужно поставить в положение ---.

Измерение сопротивления – для проверки исправности элементов цепи или проводников устанавливается предел измерения *1.