Напряжение в зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 в: Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка

Содержание

Решение задач по теме «Трансформаторы». 11-й класс

Цели урока:

  • Образовательная:  закрепить принцип действия, устройство и применение трансформатора, научить рассчитывать коэффициент трансформации, число витков, силу тока и напряжение, мощность, КПД.
  • Развивающая: развивать логическое мышление, интерес к самостоятельному получению знаний, продолжить формирование умений делать выводы и обобщения.
  • Воспитательная: продолжить воспитание отношения к физике как к экспериментальной науке; учить работать коллективно, прислушиваться к мнению товарищей.

Тип урока: комбинированный урок.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие, настрой деятельности на успех.

2. Проверка домашнего задания.

1. Что такое трансформатор?

2. Каково устройство трансформатора? 3. Сколько чаще всего катушек у трансформатора?

4. На чем основан принцип работы трансформатора?

5. Трансформатор на холостом ходу.

6. Работа нагруженного трансформатора.

7. Что такое коэффициент трансформации?

8. Каким бывает численно коэффициент трансформации?

9. Какой трансформатор называют повышающим, какой понижающим?

10. Можно ли подключить трансформатор к сети постоянного напряжения?

11. Почему трансформатор гудит?

12. Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных листов железа?

13. Почему сердечник называют магнитопроводом?

14. Можно ли сердечник сделать из меди?

15. Как найти КПД трансформатора? Каких наибольших значений он достигает?

16. Какие потери энергии могут быть в трансформаторе?

17. Как избежать потерь энергии в трансформаторе?

18. Можно ли включить в сеть переменного тока напряжением 220 В первичную катушку трансформатора, снятую с сердечника?

3. Тестовый опрос по теме трансформатор.

1. Сколько витков должна иметь первичная катушка трансформатора, чтобы повысить напряжение от 10 до 50 В, если во вторичной обмотке 80 витков?

А) 10;

Б) 50;

В) 16.

2. Трансформатор является повышающим, если коэффициент трансформации его:

А) равен единице;

Б) меньше единицы;

В) больше единицы.

3. Сердечник трансформатора набран из отдельных изолированных пластин для:

А) экономии материала;

Б) уменьшения рассеяния магнитного потока;

В) уменьшения вихревых токов.

4. Каково соотношение между напряжением и числом витков в обмотках трансформатора?

А) U1/U2 = N1/N2;

Б) U1/U2 = N2/N1;

В) I1/I2 = N1/N2.

5. Первичная катушка трансформатора – это та, что:

А) соединена с потребителем;

Б) соединена с источником;

В) любая.

Правильные ответы:

1 – В, 2 – Б, 3 – В, 4 – А, 5 – Б.

4. Решение задач.

1. Понижающий трансформатор со 110 витками во вторичной обмотке понижает напряжение от 22 000 В до 110 В. Сколько витков в его первичной обмотке?

2. Первичная обмотка повышающего трансформатора содержит 100 витков, а вторичная — 1000. Напряжение в первичной цепи 120 В. Каково напряжение во вторичной цепи, если потерь энергии нет?

3. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 300 витков, включен в сеть напряжением 220 В. Во вторичную цепь трансформатора, имеющую 165 витков, включен резистор сопротивлением 50 Ом. Найдите силу тока во вторичной цепи, если падение напряжения на ней равно 50 В.

4. Понижающий трансформатор дает ток 20 А при напряжении 120 В. Первичное напряжение равно 22000 В. Чему равны ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если его КПД равен 90%?

5.  Повышающий трансформатор создает во вторичной цепи ток 2 А при напряжении 2200 В. Напряжение в первичной обмотке равно 110 В. Чему равен ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если потерь энергии в нем нет?

6. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации 8 включена в сеть напряжением 200 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, ток во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите падение напряжения на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.

5. Вопросы.

1. Почему на трансформаторной будке написано “Осторожно опасно!”. “Не влезай – убьет!”

2. Какой там трансформатор?

3. Первый трансформатор был изобретен в 1878 году. Это было 134 года тому назад. Чем он заслужил наше внимание? Чем он так хорош?

6. Подведение итогов.

Мы сегодня повторили тему “Трансформатор”. Я надеюсь, что вы поняли роль трансформатора в жизненной деятельности человека.

7. Домашнее задание. Параграф 39, задания на листе.

Домашнее задание по теме “Трансформатор”

Вариант 1

1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?

А. Магнитное действие тока.

Б. Электромагнитная индукция.

В. Тепловое действие тока.

2. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при убывании силы тока в его вторичной обмотке?

А. Увеличится.

Б. Уменьшится.

В. Не изменится.

Г. Ответ неоднозначен.

3. Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.

4. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20 В, ее сопротивление 1 Ом, ток в ней 2 А. Найдите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.

Домашнее задание по теме “Трансформатор”

Вариант 2

1. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков во вторичной обмотке. На первичную обмотку подали напряжение U. Чему равно напряжение на вторичной обмотке трансформатора?

А. 0.

Б. U / 2.

В. 2 U.

2. Во сколько раз изменяются потери энергии в линии электропередачи, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 10 кВ вместо 100 кВ при условии передачи одинаковой мощности?

А. Увеличится в 10 раз.

Б. Уменьшится в 100 раз.

В. Увеличится в 100 раз.

3. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 20. Напряжение на первичной обмотке 120 В. Определите напряжение на вторичной обмотке и число витков в ней, если первичная обмотка имеет 200 витков.

4. Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах 11 В передавать во внешнюю цепь мощность 22 Вт? Сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом. Напряжение в сети 380 В.

Домашнее задание по теме “Трансформатор”

Вариант 3

1. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при возрастании силы тока в его вторичной обмотке?

А. Увеличится.

Б. Уменьшится.

В. Не изменится.

Г. Ответ неоднозначен.

2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора?

А. Только переменный.

Б. Только постоянный.

В. Переменный и постоянный.

3. Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 1,1 кВ и содержит 700 витков в первичной обмотке. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков во вторичной обмотке? В какой обмотке провод большего сечения?

4. Первичная обмотка трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 8, включена в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, сила тока во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.

Информио

×

Неверный логин или пароль

×

Все поля являются обязательными для заполнения

×

Сервис «Комментарии» — это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.

Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:

  1. Не стоит размещать бессодержательные сообщения, не несущие смысловой нагрузки.
  2. Не разрешается публикация комментариев, написанных полностью или частично в режиме Caps Lock (Заглавными буквами). Запрещается использование нецензурных выражений и ругательств, способных оскорбить честь и достоинство, а также национальные и религиозные чувства людей (на любом языке, в любой кодировке, в любой части сообщения — заголовке, тексте, подписи и пр.)
  3. Запрещается пропаганда употребления наркотиков и спиртных напитков. Например, обсуждать преимущества употребления того или иного вида наркотиков; утверждать, что они якобы безвредны для здоровья.
  4. Запрещается обсуждать способы изготовления, а также места и способы распространения наркотиков, оружия и взрывчатых веществ.
  5. Запрещается размещение сообщений, направленных на разжигание социальной, национальной, половой и религиозной ненависти и нетерпимости в любых формах.
  6. Запрещается размещение сообщений, прямо либо косвенно призывающих к нарушению законодательства РФ. Например: не платить налоги, не служить в армии, саботировать работу городских служб и т.д.
  7. Запрещается использование в качестве аватара фотографии эротического характера, изображения с зарегистрированным товарным знаком и фотоснимки с узнаваемым изображением известных людей. Редакция оставляет за собой право удалять аватары без предупреждения и объяснения причин.
  8. Запрещается публикация комментариев, содержащих личные оскорбления собеседника по форуму, комментатора, чье мнение приводится в статье, а также журналиста.

Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес

×

Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.

×

Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.

Принцип работы понижающего трансформатора напряжения и его устройство

Большинство электрических инструментов, приборов, оборудования работает от сетевого напряжения переменного тока, равного 220 В. Но для низковольтных электропотребителей – галогенных осветительных приборов, низковольтных обогревателей, светодиодных светильников и других – его значение снижают до определенной величины. Для решения этой задачи применяются аппараты без подвижных компонентов – понижающие трансформаторы, которые понижают величину напряжения до нужного значения, оставляя частоту неизменной. Различные модели этих аппаратов могут использоваться в энергетической отрасли, промышленности, а также в быту для получения значения напряжения, безопасного для пользователя.

Устройство и принцип работы понижающего трансформатора

В состав аппарата входит ферромагнитный сердечник с двумя обмотками – первичной и вторичной. На обмотки наматываются проводники, каждый слой которых изолируется кабельной бумагой. Поперечное сечение проводника может быть круглым или прямоугольным (шина).

Первичная и вторичная обмотки между собой электрически не контактируют. Отсутствие электроконтакта обеспечивают изоляционные прокладки, изготовленные из электрокартона или других изоляторов. Большинство аппаратов со всеми компонентами заключается в защитный корпус.

Принцип действия:

  • На первичную обмотку, имеющую большее количество витков по сравнению с вторичной, поступает сетевой ток. Он образует магнитное поле, пересекающее вторичную обмотку.
  • Во вторичной обмотке образуется ЭДС, под воздействием которой генерируется выходное напряжение со значением, необходимым для электропитания электронных приборов. Отношение входного (высокого, ВН) напряжения к выходному (низкому, НН) равно отношению количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Конструкция понижающего трансформатора может предусматривать одновременное подключение нескольких низковольтных потребителей.
  • В ходе трансформации происходят потери мощности, равные примерно 3 %.


Понижающие трансформаторы не меняют частоту тока. Для ее изменения, в том числе для получения постоянного тока, в схему включают выпрямители. Чаще всего они представляют собой диодные мосты. Современные приборы могут дополняться другими полупроводниковыми и интегральными схемами, которые улучшают эксплуатационные характеристики аппаратов.

Чтобы определить, какой перед вами трансформатор – понижающий или повышающий, необходимо посмотреть маркировки обмоток. В понижающем аппарате первичной является высоковольтная обмотка, которая маркируется буквой «Н», вторичной – низковольтная обмотка, обозначаемая буквой «Х». В повышающем устройстве первичной является низковольтная обмотка «Х», вторичной – высоковольтная «Н».

Виды понижающих трансформаторов

В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия выделяют следующие типы устройств:

  • Стержневые. Эти модели, в которых обмотки располагаются вокруг сердечников магнитопровода, обладают средней или высокой мощностью. Стержневые понижающие трансформаторы имеют простую конструкцию, их обмотки легко изолировать, обслуживать и осуществлять ремонт. Их разновидность – броневые аппараты, в которых обмотки «броней» охватывают магнитопровод. Это простой и дешевый аппарат, но его трудно обслуживать и ремонтировать.
  • Тороидальные. Сердечник в таких аппаратах имеет форму тора. Тороидальные модели применяются в маломощных радиоэлектронных устройствах. Они легкие, имеют небольшие размеры, позволяют достигать высокой плотности тока. Ток намагничивания – минимальный. Аппараты могут выдерживать достаточно высокие температуры.
  • Многообмоточные. Имеют две или более вторичных обмоток. Позволяют получать несколько значений выходного напряжения, то есть обеспечивают питание нескольких потребителей.

По роду тока, с которым работают трансформаторы, их разделяют на:

  • Однофазные. Наиболее распространенный тип, имеющий профессиональное и бытовое применение. Фазный и нулевой провода электропроводки подсоединяются к первичной обмотке.
  • Трехфазные. Востребованы в энергетике, на производственных предприятиях, реже – в бытовых условиях. Служат для трансформации трехфазного напряжения.


Для чего нужен понижающий трансформатор

Разнообразие конструкций, имеющихся в продаже, позволяет выбрать оптимальную модель для конкретной области применения:

  • В энергетической индустрии используют понижающие аппараты высокой мощности – до 1000 МВА. Выпускаемые модели – 765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/110 кВ.
  • Для адаптации высокого напряжения к параметрам бытовой электросети используют малые распределительные трансформаторы, мощность которых достигает 1-5 МВА. На стороне высокого напряжения могут быть предусмотрены значения 10, 20, 35 кВ, на низкой – 400 или 230 В.
  • Для бытовой техники обычно применяют трансформаторы, изменяющие напряжение с 220-230 В до 42, 36, 12 В. Конкретная величина Uвых определяется требованиями потребителя.

При подборе оптимальных устройств учитывают суммарную мощность потребителей, напряжение на входе и выходе, необходимость (или ее отсутствие) изменения частоты, габариты и массу.


Число — витки — вторичная обмотка

Число — витки — вторичная обмотка

Cтраница 4

Следует обратить внимание на то, что здесь взято отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.  [46]

Поскольку в положении переключателя 60, 600, и 6000 меняется число витков вторичной обмотки, изменяется, конечно, и выходное напряжение, величина которого отсчитывается в окне согласно стрелочным указателям для различных положений переключателя. При работе генератора на очень большие сопротивления нагрузки ( значительно больше 6000 ом) следует включать внутреннюю нагрузку RH, что обеспечит нормальную работу аттенюатора.  [47]

Коэффициент трансформации таких трансформаторов не зависит от первичного тока, поэтому число витков вторичной обмотки подбирают так, чтобы можно было получить наибольшую чувствительность.  [49]

Третья вторичная обмотка, связанная с R7, содержит 8 % числа витков верхней вторичной обмотки.  [50]

Основные преимущества ТИП состоят в значительно меньшем небалансе и возможности подбора чисел витков вторичной обмотки по наибольшей чувствительности защиты без каких-либо ограничений по нагрузке. Вследствие этого ТИП обеспечивает действие защиты при первичных токах 3 — 5 А.  [51]

Число витков каждой из них определяют умножением величины, указанной в графе Число витков вторичной обмотки на 1 в табл. 32 — 4 или 32 — 5, на требуемое напряжение обмотки.  [53]

Трансформатор, предназначенный для повышения ( понижения) напряжения, должен иметь число витков вторичной обмотки больше ( меньше) числа витков первичной обмотки во столько раз, во сколько получаемое напряжение должно быть больше ( меньше) трансформируемого. Ток во вторичной обмотке при этом уменьшается ( увеличивается) во столько же раз.  [54]

Однако, согласно (3.89), при заданной индукции сечение сердечника обратно пропорционально числу витков вторичной обмотки, а значит и длине магнитной силовой линии. Таким образом, объем сердечника ( произведение сечения на длину магнитной силовой линии) постоянен при заданных условиях.  [55]

Определить коэффициент трансформации п трансформатора, число витков w первичной обмотки при числе витков вторичной обмотки ш2 40, а также номинальные токи Лион и / гном в обмотках однофазного трансформатора с номинальной мощностью 51шш ЗкВ — А, подключенного к питающей сети с напряжением Ui ном 127 В, напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе 1 / ао 60 В.  [56]

Фр — магнитный поток, замыкающийся через сердечник ферромагнитного конденсора; Wy — число витков вторичной обмотки, уложенное на единицу длины; X — перемещение конденсора вдоль вторичной измерительной обмотки.  [57]

Фр — магнитный поток, замыкающийся через сердечник ферромагнитного конденсора; Wy — число витков вторичной обмотки, уложенное на единицу длины; х — путь перемещения конденсора вдоль вторичной измерительной обмотки.  [58]

Пренебрегая активным падением напряжения и рассеянием, определить ток холостого хода трансформатора — число витков вторичной обмотки Wt, коэффициент мощности cosg и построить векторную диаграмму трансформатора ври холостом ходе.  [59]

Страницы:      1    2    3    4

Задачи на тему «Трансформатор» с решением

Трансформатор – устройство для изменения напряжения или тока. В сегодняшней статье рассмотрим несколько простых задач на расчет трансформаторов.

Подписывайтесь на нас в телеграме, чтобы не пропустить ничего важного. А если хотите получить скидку – загляните на наш второй канал с акциями и бонусами для клиентов.

Задачи на расчет трансформаторов

Специально для тех, кто не знает, как подступиться к задачам по физике, мы подготовили памятку и собрали вместе более 40 формул по разным темам.

Задача на трансформатор №1

Условие

Определите напряжение на концах первичной обмотки трансформатора,имеющей N1=2000 витков, если напряжение на концах вторичной обмотки, содержащей N2=5000 витков, равно 50 В. Активными сопротивлениями обмоток трансформатора можно пренебречь.

Решение

Применим форулу для коэффициента трансформации:

k=N1N2=U1U2

Из данной формулы следует, что:

U1=U2·N1N2

Подставим значения и вычислим:

U1=50·20005000=20 В

Ответ: 20 В.

Задача на трансформатор №2

Условие

Первичная обмотка трансформатора находится под напряжением 220 В, по ней проходит ток 0,5 А. На вторичной обмотке напряжение составляет 9,5 В, а сила тока равна 11 А. Определите коэффициент полезного действия трансформатора.

Решение

Формула для коэффициента полезного действия трансформатора:

η=P2P1·100%

Здесь P=UI –  мощность тока в обмотке.

Возьмем данные из условия и применим указанную формулу:

η=U2I2U1I1·100%η=9,5·11220·0,5·100%=95%

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №3

Условие

Напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора 220 В, мощность 44 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если отношения числа витков обмоток равно 5. Потерями энергии можно пренебречь

Решение

Напряжение на вторичной обмотке будет равно:

U2=U1kU2=2205=44 В

Если считать, что потерь энергии нет, то мощность во вторичной обмотке будет такая же, как и в первичной:

I2=P2U2=44 Вт44 В=1 А

Ответ:

При решении задач не забывайте проверять размерности величин!

Задача на трансформатор №4

Условие

Понижающий трансформатор включен в сеть с напряжением 1000 В и потребляет от сети мощность, равную 400 Вт. Каков КПД трансформатора, если во вторичной обмотке течет ток 3,8 А, а коэффициент трансформации равен 10?

Решение

Сначала определим напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

U2=U1k=100010=100 В

Запишем формулу для КПД трансформатора и рассчитаем:

η=P2P1·100%=U2I2P1·100%η=100·3,8400·100%=95%

Ответ: 95%

Задача на трансформатор №5

Условие

Вторичная обмотка трансформатора, имеющая 95 витков, пронизывается магнитным потоком, изменяющимся со временем через один виток по закону Ф=0,01sin100πt. Напишите формулу, выражающую зависимость ЭДС во вторичной обмотке от времени.

Решение

По закону электромагнитной индукции:

ε=-NdФdt

Продифференцируем магнитный поток по времени:

dФdt=d(0,01sin100πt)dt=0,01·100π·cos100πt=πcos100πt

Подставим результат в формулу для ЭДС:

ε=-Nπcos(100πt)

От минуса в данном выражении можно избавиться с помощью формул тригонометрии. Сделаем это и запишем окончательный результат:

ε=Nπsin(100πt-π2)=95πsin(100πt-π2)

Ответ: 95πsin(100πt-π2)

Вопросы на тему «Трансформаторы»

Вопрос 1. Что такое трансформатор?

Ответ. Трансформатор – статическое устройство, имеющее две или более связанные обмотки на магнитопроводе. Трансформатор предназначен для преобразования одной величины напряжения и тока в другое без изменения частоты посредством электромагнитной индукции.

Основное назначение трансформаторов: изменять напряжение переменного тока.

Вопрос 2. Где используются трансформаторы?

Ответ. Трансформатор – очень распространенное устройство в электронике и электротехнике. Трансформаторы используются:

  1. В сетях передачи электроэнергии.
  2. В радиоэлектронных приборах (услилители низкой частоты и т.д.)
  3. В источниках электропитания практически всех бытовых приборов.

Вопрос 3. Какие бывают трансформаторы?

Ответ. Трансформаторы делятся на:

  • силовые;
  • сварочные;
  • измерительные;
  • импульсные;
  • разделительные;
  • согласующие и т.д.

Помимо этого трансформаторы разделяют по числу фаз: однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Вопрос 4. Из чего состоит простейший трансформатор?

Ответ. Основными элементами любого трансформатора являются изолированные обмотки, намотанные на сердечник.

Вопрос 5. Когда изобрели трансформатор?

Ответ.  Прообразом трансформатора считается индукционная катушка француза Г. Румкорфа, представленная в 1848-м. В 1876 году русский электротехник П. Н. Яблочков запатентовал трансформатор переменного тока с разомкнутым сердечником. Затем английские братья Гопкинсон, а также румыны К. Циперановский и О. Блати доработали устройство, добавив  замкнутый магнитопровод. В таком виде конструкция трансформатора остается актуальной и по сей день.

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем.

Проблемы с учебой? Обращайтесь в сервис помощи студентам в любое время!

Контрольная работа по теме: «Переменный Электрический ток» | Методическая разработка по физике (11 класс) на тему:

 «Переменный электрический ток». Вариант № 1 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,1 sin 100πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 100 с.             амплитуда силы тока 100 А.            частота 50 Гц.             циклическая частота 0,1 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 ток в такой цепи не может существовать.

3. Передача электрической энергии из первичной во вторичную обмотку трансформатора осуществляется с помощью…

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 проводников, соединяющих обмотки трансформатора.

 электромагнитных волн, излучаемых трансформатором

 переменного магнитного поля пронизывающего обе обмотки.

 среди предложенных вариантов правильного ответа нет.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____

                 б) период                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на резисторе, включенном в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону: u = 220 cos 100πt.

Сопротивление резистора  22 Ом. Напишите уравнение зависимости силы тока в резисторе от времени.

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Двухпроводная линия длиной   800 м.  от понижающего трансформатора выполнена медным проводом сечением   20 мм2.  Приёмники энергии потребляют   2,58 кВт  при напряжении  215 В.. Определите напряжение на зажимах трансформатора.

 ___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 2 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,5 sin 200πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 0,01 с.            амплитуда силы тока 200 А.           частота 0,5 Гц.           циклическая частота 0,5 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и конденсатора. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на конденсаторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

3. В первичной обмотке трансформатора 100 витков, во вторичной 20 витков.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является понижающим.

 коэффициент трансформации равен  0,2

 коэффициент трансформации равен  5

 среди предложенных вариантов правильного ответа нет.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____    

                 б) период                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону   i = 0,01 cos 1000πt.  Найти индуктивность контура, если    ёмкость конденсатора 20 мкФ.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах  11 В  передавать во внешнюю цепь мощность  22 Вт?   Сопротивление вторичной обмотки  0,2 Ом. Напряжение в сети, к которой подключен трансформатор,  380 В.

 ___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 3 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 311 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен  311 с.           действующее значение напряжения ≈ 220 В.           частота 0,5 Гц.           ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  20 мкФ  и  катушки индуктивностью  2  мГн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период колебаний  0,0004π  с.

 циклическая частота  0,25 . 10 4 с -1.

 в контуре могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период                                = _____

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                         __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Значение ЭДС от времени задано уравнением  е = 50 sin 5πt. Определить значение ЭДС через  0, 0025 с, считая от начала периода.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону  u = 50cos104πt. Ёмкость конденсатора 0,9 мкФ.  Найти индуктивность контура и длину волны, на которую настроен контур.

 ___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 4 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 311 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 100 с.           действующее значение напряжения 311 В.           частота 50 Гц.           ω = 311 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности, изготовленной из толстого медного провода. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 активное сопротивление катушки очень велико.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 катушка не оказывает влияние на ток в цепи.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 5 Ф  и  катушки индуктивностью  0,002 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт постоянный ток.

 частота  0,25 . 10 4 с -1.

 в контуре  могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 период колебаний  4 . 10 — 4 π  с.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) частоту колебаний         = _____        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Мгновенное значение ЭДС переменного тока для фазы 600 равно 120 В. Какова амплитуда ЭДС ?

 __________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону  u = 100cos104πt. Ёмкость конденсатора 0,9 мкФ.  Найти максимальное значение энергии магнитного поля катушки.

__________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 5 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением  i = 10 sin 1000πt  .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 1000 с.           амплитуда силы тока 10 А .           частота 10 Гц.           ω = 10 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 катушка обладает индуктивным сопротивлением.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 5 Ф  и  катушки индуктивностью  0,002 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток.

 ω = 0,5 . 10 4 с -1

 в контуре  могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 Т =  4 . 10 — 4 π  с.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период                                = _____                        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

                          __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Мгновенное значение силы переменного тока частотой 50 Гц  равно 2 А   для фазы π ∕ 4 . Какова амплитуда силы тока ?

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Понижающий трансформатор с  k = 10 , включен в сеть  напряжением 220 В.  Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки  0,2 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 2 Ом.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 6 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 0,1 мкФ  и катушки индуктивностью 1 мГн  . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 2 . 10 – 5 π с.              циклическая частота 0,1 с-1           частота 1000 Гц.              верного ответа нет.  

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 верного ответа нет.   

3. Сила тока в первичной обмотке трансформатора  2 А, напряжение на ней 120 В. Напряжение во вторичной обмотке  30 В.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является понижающим.

 сила тока во вторичной обмотке 8 А.

 частота переменного тока  остаётся неизменной при трансформации.

   k = 4.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

       а) действ. значение силы тока = _____

       б) период                                      = _____        

        в) циклическую частоту         = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на катушке индуктивности, включенной в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону:       u = 200 cos 100πt.  Индуктивность катушки  2 Гн. Напишите уравнение зависимости силы тока в катушке от времени.

___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Первичная обмотка трансформатора имеющего k = 8, включена в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление вторичной обмотки  2 Ом, сила тока во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями пренебречь.

___________________________________________________________________________________________________________

 «Переменный электрический ток». Вариант № 7 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,01 sin 100πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 1 с.             амплитуда силы тока 0,01 А.           частота 100 Гц.           циклическая частота 0,01 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 на резисторе электрическая энергия преобразуется в тепловую.

 ток в такой цепи не может существовать.

3. Трансформатор изменяет напряжение от 200 В до 1000 В.  В первичной обмотке 20 витков. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является повышающим.

  k = 5

 во вторичной обмотке 100 витков.

 k = 0,2

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____

                 б) частоту                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на конденсаторе, включенном в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону:                         u = 220 cos 100πt.  Емкость конденсатора  2 мкФ. Напишите уравнение зависимости силы тока в цепи от времени.

 

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Двухпроводная линия длиной   800 м.  от понижающего трансформатора к приёмникам энергии выполнена медным проводом сечением   20 мм2.  Приёмники энергии потребляют   2,58 кВт  при напряжении  215 В.. Определите потерю мощности на подводящей линии.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 8 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,5 sin 200πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 0,5 с.            амплитуда силы тока 200 А.           частота 100 Гц.           циклическая частота 0,5 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и конденсатора. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 цепь потребляет энергию, поступающую от генератора.

 колебания напряжения на конденсаторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

3. В первичной обмотке трансформатора 1000 витков, во вторичной 200 витков. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является понижающим.

 коэффициент трансформации равен  0,2

 трансформатор является повышающим.

 коэффициент трансформации равен  5

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____    

                 б) период                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону   i = 0,01 cos 1000πt.  Найти ёмкость конденсатора, если  индуктивность катушки  20 мГн.

 __________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

В колебательном контуре зависимость силы тока от времени описывается уравнением  i = 0,06 sin 10 6 πt . Определить индуктивность катушки, если максимальная энергия магнитного поля  1,8 . 10 – 4  Дж.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 9 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 14.1 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 14,1 с.           действующее значение напряжения ≈ 10 В.           частота 0,05 Гц.           ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  20 мкФ  и  катушки индуктивностью  2  мГн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

  Т =  0,0004π  с.

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

  ω =  0,25 . 10 4 с -1.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период                                = _____

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                         __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи  40А . Первичная обмотка включена в цепь с напряжением  240 В.  Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Зависимость силы тока от времени в колебательном контуре определяется уравнением   i = 0,02 sin 500 πt . Индуктивность контура 0,1 Гн. Определить максимальную энергию электрического поля конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 10 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 220 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 ν = 50 Гц.               действующее значение напряжения 220 В.             период равен 100 с.            ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

 сопротивление катушки переменному току зависит от частоты изменения тока.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 катушка не оказывает влияние на ток в цепи.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 5 Ф  и  катушки индуктивностью  0,002 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 в контуре  могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 ν =  0,25 . 10 4 с -1.

 Т =  4 . 10 — 4 π  с.

 заряд на конденсаторе изменяется по гармоническому закону.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

        

                 б) частоту колебаний         = _____        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Колебания силы тока в цепи описываются уравнением  i = 0,5 sin 200πt.  Чему равно индуктивное сопротивление катушки, включенной в цепь, если её индуктивность 0,1 Гн.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Зависимость силы тока от времени в колебательном контуре определяется уравнением   i = 0,02 sin 500 πt . Индуктивность контура 0,4 Гн. Определить максимальную энергию магнитного поля катушки.

 ___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 11 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением  i = 2 sin 100πt  .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 Т = 2 с.                           амплитуда силы тока 2 А .                            частота 100 Гц.                         ω = 100 с -1.

2.   Первичная обмотка трансформатора включена в сеть с напряжением  20 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки  — 200 В.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 трансформатор понижающий.

 коэффициент трансформации равен 10.

 k = 0,1

 верного ответа нет.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 4 Ф  и  катушки индуктивностью  0,02 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 если контур идеальный, то полная энергия контура остаётся неизменной.

 Т =  4 . 10 — 4 π  с

 ω = 0,5 . 10 4 с -1 

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) частоту колебаний          = _____                        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

                          __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Трансформатор содержащий в первичной обмотке 840 витков, изменяет напряжение с 220 В  до  660 В. Сколько витков содержит вторичная обмотка трансформатора?

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Заряд на конденсаторе колебательного контура изменяется по закону   q = 3. 10 – 7 cos 800πt . Индуктивность контура  2 Гн.

Пренебрегая активным сопротивлением, найти электроёмкость конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 12 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 1 . 10 -6 Ф  и катушки индуктивностью 0,1 мГн  . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 ω = 0,01 с – 1.                      циклическая частота 0,1 с-1                          частота 100 Гц.                     Т =  2 . 10 – 5 π с

2. Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 постоянный ток в такой цепи  может существовать.

3. Электрическая цепь состоит из  активного сопротивления, конденсатора и катушки индуктивности. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 переменный ток в такой цепи может существовать.

 в такой цепи возможен электрический резонанс.

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

 среди  предложенных вариантов,  верного ответа нет. 

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

       а) действ. значение силы тока = _____

       б) период  колебаний                = _____        

        

        в) циклическую частоту         = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Сила тока в первичной обмотке трансформатора  0,5 А, напряжение на её концах 220 В. Коэффициент трансформации       равен  5.  Сила тока во вторичной обмотке  2,4 А. Определите КПД трансформатора.

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Заряд на конденсаторе колебательного контура изменяется по закону   q = 3. 10 – 7 cos 800πt . Индуктивность контура  2 Гн.

Пренебрегая активным сопротивлением, найти амплитудное значение энергии электрического поля конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

 «Переменный электрический ток». Вариант № 13 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,1 sin 50πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 100 с.             амплитуда силы тока 0,1 А.            частота 50 Гц.             циклическая частота 0,1 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 ток в такой цепи не может существовать.

3. Передача электрической энергии из первичной во вторичную обмотку трансформатора осуществляется с помощью…

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 проводников, соединяющих обмотки трансформатора.

 переменного магнитного поля пронизывающего обе обмотки.

 стационарного электрического поля, возникающего вокруг первичной обмотки.

 среди предложенных вариантов правильного ответа нет.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____

                 б) частоту                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на резисторе, включенном в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону: u = 110 cos 100πt.

Сопротивление резистора  11 Ом. Напишите уравнение зависимости силы тока в резисторе от времени.

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Двухпроводная линия длиной   850 м.  от понижающего трансформатора выполнена медным проводом сечением   20 мм2.  Приёмники энергии потребляют   2,58 кВт  при напряжении  214 В.. Определите напряжение на зажимах трансформатора.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 14 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,2 sin 200πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 0,01 с.            амплитуда силы тока 0,02 А.           частота 0,5 Гц.           циклическая частота 0,2 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и конденсатора. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на конденсаторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

3. В первичной обмотке трансформатора 200 витков, во вторичной 40 витков.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является понижающим.

 коэффициент трансформации равен  0,2

 коэффициент трансформации равен  5

 среди предложенных вариантов правильного ответа нет.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

            а) амплитуду силы тока   = _____    

           б) действ. значение силы тока = _____

            в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону   i = 0,01 cos 400πt.  Найти индуктивность контура, если    ёмкость конденсатора 2 мкФ.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах  13 В  передавать во внешнюю цепь мощность  24 Вт?   Сопротивление вторичной обмотки  0,25 Ом. Напряжение в сети, к которой подключен трансформатор,  380 В.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 15 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 311 sin 1000πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен  311 с.           действующее значение напряжения ≈ 220 В.           частота 0,05 Гц.           ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  20 мкФ  и  катушки индуктивностью  2  мГн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 Т =  0,0004π  с.

 циклическая частота  0,25 . 10 4 с -1.

 в контуре не могут  происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период колебаний           = _____

                  в) частоту колебаний        = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                         __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Значение ЭДС от времени задано уравнением  е = 500 sin 2πt. Определить значение ЭДС через  0, 25 с, считая от начала периода.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону  u = 50cos104πt. Ёмкость конденсатора 0,9 мкФ.  Найти индуктивность контура и длину волны, на которую настроен контур.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 16 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 311 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 311 с.           действующее значение напряжения 311 В.           частота 0,05 к Гц.           ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности, изготовленной из толстого медного провода. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 постоянный ток в такой цепи существовать не может.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

  активное сопротивление катушки очень велико.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 5 Ф  и  катушки индуктивностью  0,002 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток.

 ν =  0,25 . 10 4 с -1.

 в контуре не могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 период колебаний  4 . 10 — 4 π  с.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период  колебаний         = _____        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Мгновенное значение ЭДС переменного тока для фазы π ∕ 3 равно 12 В. Какова амплитуда ЭДС ?

 __________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Напряжение на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется по закону  u = 100cos104πt. Ёмкость конденсатора 0,9 мкФ.  Найти максимальное значение энергии магнитного поля катушки.

__________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 17___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением  i = 100 sin 100πt  .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 100 с.           амплитуда силы тока 100 А .           частота 100 Гц.           ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи  может существовать.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от  колебаний силы тока.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 катушка не обладает индуктивным сопротивлением.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  20 . 10 – 6 Ф  и  катушки индуктивностью  2 мГн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток.

 ω = 0,5 . 10 4 с -1

 в контуре  могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 период колебаний в контуре  4 . 10 — 4 π  с.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) частоту                               = _____                        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

                          __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Мгновенное значение силы переменного тока частотой 100 Гц  равно 0,2 А   для фазы π ∕ 4 . Какова амплитуда силы тока ?

_________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Понижающий трансформатор с  k = 5 , включен в сеть  напряжением 220 В.  Каково напряжение на выходе трансформатора, если сопротивление вторичной обмотки  0,2 Ом, а сопротивление полезной нагрузки 2 Ом.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 18 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 0,1 мкФ  и катушки индуктивностью 0,001 Гн  . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 2 . 10 – 5 π с.              циклическая частота 0,1 с-1           частота 1000 Гц.              верного ответа нет.  

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 верного ответа нет.   

3. Сила тока в первичной обмотке трансформатора  2 А, напряжение на ней 120 В. Напряжение во вторичной обмотке  40 В.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является повышающим.

 сила тока во вторичной обмотке 6 А.

 частота переменного тока  остаётся неизменной при трансформации.

  мощность в первичной обмотке 240 Вт .

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

       а) действ. значение силы тока = _____

       б) частоту колебаний                = _____        

        в) циклическую частоту         = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на катушке индуктивности, включенной в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону:       u = 50 cos 100πt.  Индуктивность катушки  1 Гн. Напишите уравнение зависимости силы тока в катушке от времени.

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Первичная обмотка трансформатора имеющего k = 10, включена в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление вторичной обмотки  2 Ом, сила тока во вторичной обмотке трансформатора 4 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями пренебречь.

___________________________________________________________________________________________________________

 «Переменный электрический ток». Вариант № 19 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,01 сos 100πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 0,01 с.             амплитуда силы тока 0,01 А.           частота 100 Гц.         циклическая частота 100 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 колебания напряжения на резисторе совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 на резисторе электрическая энергия не преобразуется в тепловую.

 ток в такой цепи не может существовать.

3. Трансформатор изменяет напряжение от 100 В до 1000 В.  В первичной обмотке 20 витков. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является повышающим.

  k = 10

 во вторичной обмотке 200 витков.

 k = 0,1

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

        а) амплитуду силы тока   = _____

       б) действ. значение силы тока = _____

        в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на конденсаторе, включенном в цепь переменного тока, изменяется с течением времени по закону:                         u = 120 cos 100πt.  Емкость конденсатора  1 мкФ. Напишите уравнение зависимости силы тока в цепи от времени.

 

 ___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Двухпроводная линия длиной   800 м.  от понижающего трансформатора к приёмникам энергии выполнена медным проводом сечением   20 мм2.  Приёмники энергии потребляют   2,58 кВт  при напряжении  215 В.. Определите потерю мощности на подводящей линии.

________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 20 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением   i = 0,5 sin 200πt . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 200 с.            амплитуда силы тока 200 А.           частота 100 Гц.           циклическая частота 0,5 с-1

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и конденсатора. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 цепь потребляет энергию, поступающую от генератора.

 колебания напряжения на конденсаторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на конденсаторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

3. В первичной обмотке трансформатора 800 витков, во вторичной 200 витков. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 трансформатор является понижающим.

 k =  0,25

 трансформатор является повышающим.

 коэффициент трансформации равен  4

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду силы тока   = _____    

                 б) частоту                             = _____

                  в) циклическую частоту = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Ток в колебательном контуре изменяется со временем по закону   i = 0,1 sin 1000πt.  Найти ёмкость конденсатора, если  индуктивность катушки  0,2 Гн.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

В колебательном контуре зависимость силы тока от времени описывается уравнением  i = 0,06 sin 10 6 πt . Определить индуктивность катушки, если максимальная энергия магнитного поля  1,8 . 10 – 4  Дж.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 21___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 14.1 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 период равен 100 с.           действующее значение напряжения ≈ 100 В.          частота 14,1 Гц.           ω = 100π с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности. Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на катушке опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на катушке отстают по фазе от колебаний силы тока.

 верного высказывания нет.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  20 мкФ  и  катушки индуктивностью  2  мГн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

  Т =  0,0004π  с.

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

  ω =  0,25 . 10 4 с -1.

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) частоту                               = _____

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                         __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи  20А . Первичная обмотка включена в цепь с напряжением  300 В.  Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Зависимость силы тока от времени в колебательном контуре определяется уравнением   i = 0,2 sin 100 πt . Индуктивность контура 0,1 Гн. Определить максимальную энергию электрического поля конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 22 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение напряжения  в сети переменного тока от времени задано уравнением   u = 220 sin 100πt .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 ν = 0,05 к Гц.                  действующее значение напряжения ≈ 220 В.                 Т = 220 с.                ω = 100 с -1.

2.   Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и катушки индуктивности.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 активное сопротивление катушки очень велико.

 сопротивление катушки переменному току зависит от частоты изменения тока.

 колебания напряжения на катушке совпадают по фазе с колебаниями силы тока.

 катушка не оказывает влияние на ток в цепи.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 5 Ф  и  катушки индуктивностью  0,002 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 в контуре  могут происходить электромагнитные колебания по гармоническому закону.

 ω =  0,25 . 10 4 с -1.

 Т =  4 . 10 — 4 π  с.

 заряд на конденсаторе изменяется по гармоническому закону.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

        

                 б) период колебаний         = _____        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

 

                        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Колебания силы тока в цепи описываются уравнением  i = 0,01 sin 200πt.  Чему равно индуктивное сопротивление катушки, включенной в цепь, если её индуктивность 0,4 Гн.

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Зависимость силы тока от времени в колебательном контуре определяется уравнением   i = 0,05 sin 200 πt . Индуктивность контура 0,4 Гн. Определить максимальную энергию магнитного поля катушки.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 23 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Значение силы переменного тока от времени задано уравнением  i = 2 sin 100πt  .  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 Т = 100 с.                           Im  = 2 А .                            частота 100 Гц.                         ω = 2 с -1.

2.   Первичная обмотка трансформатора включена в сеть с напряжением  20 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки  — 200 В.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 трансформатор понижающий.

 U2 = 20 В.

  k = 10

 трансформатор повышающий.

3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью  2 . 10 – 4 Ф  и  катушки индуктивностью  0,02 Гн.

Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 если контур идеальный, то полная энергия контура остаётся неизменной.

 ν =  4 . 10 — 4 π  Гц

 ω = 0,5 . 10 4 с -1 

 через катушку контура, при колебаниях, течёт переменный ток.

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

                 а) амплитуду напряжения  = _____    

                 б) период колебаний          = _____                        

                  в) циклическую частоту   = _____

г) напишите уравнение зависимости напряжения от    времени 

                          __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Трансформатор содержащий в первичной обмотке 440 витков, изменяет напряжение с 120 В  до  360 В. Сколько витков содержит вторичная обмотка трансформатора?

__________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Заряд на конденсаторе колебательного контура изменяется по закону   q = 3. 10 – 7 cos 400πt . Индуктивность контура 0,1 Гн.

Пренебрегая активным сопротивлением, найти электроёмкость конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

«Переменный электрический ток». Вариант № 24 ___________________________________ 11 ____ класс.

                                                                                                                                                        ф.и. учащегося

I. Начальный уровень. 

1. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 1  мкФ  и катушки индуктивностью 1 . 10 — 4 Гн  . Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 ω = 0,01 с – 1.                      циклическая частота 0,1 с-1                          частота 100 Гц.                     Т =  2 . 10 – 5 π с

2. Электрическая цепь состоит из генератора переменного тока и активного сопротивления.  Выберите верное высказывание и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке. 

 переменный ток в такой цепи не может существовать.

 колебания напряжения на резисторе опережают по фазе  колебания силы тока.

 колебания напряжения на резисторе отстают по фазе от колебаний силы тока.

 верного высказывания, среди предложенных, нет.

3. Электрическая цепь состоит из  активного сопротивления, конденсатора и катушки индуктивности. Выберите верные высказывания и отметьте знаком  ×  в соответствующей клетке.

 переменный ток в такой цепи может существовать.

 в такой цепи возможен электрический резонанс.

 постоянный ток в такой цепи не может существовать.

 среди  предложенных вариантов,  верного ответа нет. 

II. Средний уровень.

По графику, изображённому на рисунке, определить:

       а) действ. значение силы тока = _____

       б) частоту  колебаний                = _____        

        

        в) циклическую частоту         = _____

                  г) напишите уравнение зависимости силы тока от времени 

                 

        __________________________________________________

III. Достаточный уровень.

Сила тока в первичной обмотке трансформатора  0,5 А, напряжение на её концах 220 В. Коэффициент трансформации       равен  10.  Сила тока во вторичной обмотке  4,75 А. Определите КПД трансформатора.

___________________________________________________________________________________________________________

IV. Высокий уровень.

Заряд на конденсаторе колебательного контура изменяется по закону   q = 3. 10 – 7 cos 100πt . Индуктивность контура 0,2 Гн.

Пренебрегая активным сопротивлением, найти амплитудное значение энергии электрического поля конденсатора.

___________________________________________________________________________________________________________

[PDF] Карточки ФИЗИКА — Free Download PDF

Download Карточки ФИЗИКА…

Карточки по физике 7 класс _________________________________________________________________________

Физические величины

Физические величины

_________________________________________________________________________

Физические величины

Строение вещества

_________________________________________________________________________

Строение вещества

Взаимодействие тел

_________________________________________________________________________

Механическое движение

Механическое движение

______________________________________________________________________________________

Механическое движение

Механическое движение

____________________________________________________________________________________

Механическое движение

Инерция

______________________________________________ Масса тел

Плотность вещества

______________________________________________________________________________________

Плотность вещества

Плотность вещества

______________________________________________________________________________________

Сила тяжести

Сила упругости. Вес тела.

______________________________________________________________________________________

Сила тяжести. Вес тела.

Равнодействующая сил

_____________________________________________________________________________________

Сила трения

Давление жидкостей, газов и твердых тел

____________________________________________________________________________

Давление жидкостей, газов и твердых тел

Архимедова сила. Плавание тел.

__________________________________________________________________________________

Архимедова сила. Плавание тел.

Работа, мощность, энергия

_____________________________________________________________________________________

Работа, мощность, энергия

Энергия. Закон сохранения энергии.

_____________________________________________________________________________________

Энергия. Закон сохранения энергии.

Карточки по физике 8 класс ____________________________________________________________________________________

Тепловые явления

Количество теплоты

_________________________________________________________________________________

Количество теплоты

Плавление и отвердевание

___________________________________________________________________________________

Испарение и кипение

Влажность воздуха

___________________________________________________________________________________

Тепловые двигатели

Электрические явления

________________________________________________________________________________________________________________

Сила тока. Напряжение.

Сопротивление проводников

_________________________________________________________________________________________________________________________

Закон Ома для участка цепи

Последовательное соединение проводников

______________________________________________________________________________________________________________________________

Параллельное соединение проводников

Работа и мощность тока

________________________________________________________________________________________________________________

Работа и мощность тока

Электромагнитные явления

________________________________________________________________________________________________________________________________

Световые явления

Световые явления

_____________________________________________________________________________________________________________________________

Световые явления

Карточки по физике 9 класс _________________________________________________________________________________________________________________________________

Равномерное движение

Равномерное движение

____________________________________________ Движение по окружности

Законы Ньютона

____________________________________________ Свободное падение тел

Неравномерное движение

____________________________________________ Закон всемирного тяготения

Закон сохранения импульса

______________________________________________ Механические колебания

Электромагнитные явления

______________________________________________ Электромагнитная индукция

ние индукции магнитного поля, если он перпендикулярен проводнику.

Электромагнитные волны

_________________________________________________________

Строение атомного ядра

Строение атомного ядра

____________________________________________ Строение атомного ядра

Законы Ньютона

______________________________________________ Законы Ньютона

Равноускоренное движение

______________________________________________ Равноускоренное движение

Карточки по физике 10 класс ___________________________________________ Основы МКТ

Тепловое движение молекул

__________________________________________ Уравнение состояния идеального газа

Изопроцессы

____________________________________________ Насыщенный и ненасыщенный пар

Капиллярные явления

______________________________________________ Механические свойства твердых тел

Основы термодинамики

______________________________________________ Внутренняя энергия

Тепловые двигатели

______________________________________________ Электрическое поле

Напряженность и потенциал

____________________________________________ Конденсаторы

Конденсаторы

______________________________________________ Законы постоянного тока

Законы постоянного тока

_____________________________________________ Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи 1. К источнику с ЭДС 12В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника. 2. ЭДС батарейки карманного фонарика равна 3,7 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Батарейка замкнута на сопротивление 11,7 Ом. Каково напряжение на зажимах батарейки? 3. Определите силу тока при коротком замыкании батарейки с ЭДС 9В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление 3 Ом ток в цепи равен 2 А. 4. Проводник какого сопротивления надо включить во внешнюю цепь генератора с ЭДС 220 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом, чтобы на его зажимах напряжение оказалось равным 210 В? 5. Источник тока с ЭДС 2В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом замкнут никелиновой проволокой длиной 2,1 м и сечением 0,21 мм2. Определите напряжение на зажимах источника тока. 6. Напряжение на зажимах генератора 36 В, а сопротивление внешней цепи в 9 раз больше внутреннего сопротивления. Какова ЭДС генератора? ______________________________________________________________

Работа и мощность постоянного тока 1. На цоколе лампочки карманного фонарика написано: 3,5 В, 0,28 А. Найти сопротивление в рабочем режиме и потребляемую мощность. 2. Лампа, рассчитанная на напряжение 127 В, потребляет мощность 50 Вт. Какое дополнительное сопротивление нужно присоединить к лампе, чтобы включить ее в сеть с напряжением 220 В? 3. Две лампы мощностью 90Вт и 40 Вт включены параллельно в сеть с напряжением 220 В. Определите сопротивление каждой лампы и ток, протекающий через каждую лампу. 4. Во сколько раз сопротивление лампы, рассчитанной на напряжение 220 В, должно быть больше сопротивления лампы такой же мощности, рассчитанной на 127 В? 5. В школе одновременно включены 20 ламп по 60 Вт и 10 ламп по 40 Вт. Определите ток в общей части цепи для напряжения 220 В. 6. Какую работу совершает двигатель полотера за 30 минут, если он потребляет в цепи с напряжением 220 В ток силой 1,25 А, а его КПД равен 80 %?

Карточки по физике 11 класс _________________________________________________________________________

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция

___________________________________________ Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания

___________________________________________ Электромагнитные колебания

Переменный ток

____________________________________________ Переменный ток

Электромагнитные волны

__________________________________________ Электромагнитные волны

Световые волны

______________________________________________ Элементы СТО

Элементы СТО

________________________________________ Фотоэффект

Закон радиоактивного распада

______________________________________________ Энергия связи атомных ядер

Ядерные реакции

___________________________________________ Ядерные реакции

Электрический ток в различных средах

______________________________________________ Электрический ток в различных средах

Интерференция и дифракция света 1a). В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с геометрической разностью хода 1,2 мкм, длина волны которых в вакууме — 600 нм. Определить, что происходит в этой точке вследствие интерференции, когда лучи проходят в скипидаре. 3а). дифракционная решётка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения с длиной волны 400 нм? 5с). На дифракционную решётку с периодом 2 мкм падает нормально свет с длиной волны 500 нм. За решёткой расположена собирающая линза с фокусным расстоянием 50 см. Где нужно разместить экран, чтобы получить на нём чёткий дифракционный спектр? Каково расстояние на экране между спектром третьего порядка и центральным максимумом?

______________________________________________ Закон взаимосвязи массы и энергии 1. Какому изменению массы соответствует изменение энергии на 4,19 Дж? 2. Найти изменение энергии, соответствующее изменению массы на 1 а.е.м. 3. Солнце излучает в пространство ежесекундно около 3,75 • 1026 Дж энергии. На сколько каждую секунду уменьшается масса Солнца? 4. Масса покоя поезда 2000 т. На сколько увеличится его масса при движении со скоростью 15 м/с ? 5. Найти, во сколько раз увеличивается масса электрона при прохождении им разности потенциалов 1 MB. Масса покоя электрона 9,1 • 10~31 кг, его заряд 1,6 • 10~19 Кл. 6. Найдите кинетическую энергию электрона, движущегося со скоростью 0,6 с.

Единицы физических величин а) 0,25 кДж = … Дж; б) 2ּ105Дж = … кДж; в) 4ּ103 т = … кг; г) 35ּ105 т = … кг; д) 285 л = … м3; е) 3,5ּ102 л = … м3. а) 108 км/ч = … м/с; б) 120 м/мин = … м/с; в) 15 м/с = … км/ч.

____________________________________________

Вычислить: 10 3  10 7  10 8  1012 ; б) 10 5  1016  10 2 25  10 8  15  10 3 10 8 ; б) 14  10 5  25  10 4 10 7

а) а)

125  10 6  24  10 2 625  10 4  12  10 3  1015  10 3  10 2 .  1016  10 7  10 0

а) 550000 + 2,5ּ105 – 0,3ּ106; б) 7,4ּ103 – 22ּ102 + 0,8ּ104; в) 7,5  10 3  4  10 4 ; 7

г)

2

2,5  10  6  10 6,4  1015  4  10 3 80  1012  16  10 5

.

а) 3ּ105 + 40000 – 0,2ּ106; б) 40ּ107 – 0,5ּ108 + 300ּ106; в) г)

4  10 7  15  10 3 ; 12  10 4  5  10 5 125  1015  6  10 8 . 625  10 8  12  10 7

.

Давление света б) Какое давление производит световое излучение на 1мм2 черной поверхности, которая получает с излучением 500 Дж энергии каждую секунду? 6. а) Когда свет падает на поглощающую его поверхность, фотоны перестают существовать. Не противоречит ли это закону сохранения импульса? б) Пучок света с длиной волны 0,49 мкм, падая перпендикулярно поверхности, производит на нее давление 5 мкПа. Сколько фотонов падает ежесекундно на 1 м2 этой поверхности? Коэффициент отражения света от данной поверхности 0,25. 7. а) Земля непрестанно находится в лучистом потоке Солнца. Может ли давление солнечного света оказать какое-нибудь влияние на будущее Земли? б) На поверхность площадью 100 см2 ежеминутно падает 63 Дж световой энергии. Найти световое давление в случаях, когда поверхность полностью отражает и полностью поглощает все излучение. 8. а) Известно, что хвосты комет направлены от Солнца. Как можно объяснить появление у некоторых комет менее ярких и коротких хвостов, направленных к Солнцу? б) Найти давление света на стенки колбы электрической лампы мощностью 100 Вт. Колба лампы — сфера радиусом 5 см, стенки которой отражают 10% падающего на них света. Считать, что вся потребляемая лампой мощность идет на излучение. ___________________________________________________________________

Трансформатор 1. Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора. 2. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 20. Напряжение на первичной обмотке 120 В. Определите напряжение на вторичной обмотке и число витков в ней, если первичная обмотка имеет 200 витков. 3. Сила тока в первичной обмотке трансформатора 0,5 А, напряжение на ее концах 220 В. Сила тока во вторичной обмотке 9 А, а напряжение на ее концах 10 В. Определите КПД трансформатора. 5. Первичная обмотка силового трансформатора для питания цепей радиоприемника имеет 1200 витков. Какое количество витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора для питания кенотрона (необходимое напряжение 3,5 В)? Напряжение в сети 120 В. 6. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации 5 включена в сеть с напряжением 220 В. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки.

Трансформеры — Университетская физика Том 2

Цели обучения

По окончании раздела вы сможете:

  • Объяснить, почему электростанции передают электричество при высоком напряжении и низком токе и как они это делают
  • Разработка взаимосвязей между током, напряжением и количеством обмоток в повышающих и понижающих трансформаторах

Хотя электроэнергия переменного тока производится при относительно низком напряжении, она передается по линиям электропередачи при очень высоком напряжении (до 500 кВ).Одна и та же мощность может передаваться при различных напряжениях, потому что мощность является произведением (для простоты мы игнорируем фазовый коэффициент. Таким образом, конкретное требование мощности может быть удовлетворено при низком напряжении и высоком токе или при высоком напряжении и низком токе). Преимущество выбора высокого напряжения/слабого тока заключается в том, что это приводит к более низким омическим потерям в линиях передачи, которые могут быть значительными на линиях протяженностью в несколько километров ((Рисунок)).

Среднеквадратичное напряжение электростанции в конечном итоге должно быть снижено с 12 кВ до 240 В, чтобы его можно было безопасно ввести в дом.Высоковольтная линия электропередачи позволяет передавать слабый ток через подстанцию ​​на большие расстояния.

Обычно переменная ЭДС, создаваемая на электростанциях, «усиливается» до очень высокого напряжения перед передачей по линиям электропередач; затем их необходимо «понизить» до относительно безопасных значений (110 или 220 В, среднеквадратичное значение), прежде чем они будут введены в дома. Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции, называется трансформатором ((рисунок)).

Трансформаторы

используются для понижения высокого напряжения в линиях электропередачи до 110–220 В, используемого в домах. (кредит: модификация работы «Fortyseven»/Flickr)

Как показано на рисунке, трансформатор в основном состоит из двух отдельных катушек или обмоток, намотанных на сердечник из мягкого железа. Первичная обмотка имеет петли, или витки, и подключена к переменному напряжению. Вторичная обмотка имеет витки и подключена к нагрузочному резистору. Предположим, что все силовые линии магнитного поля ограничены сердечником, так что один и тот же магнитный поток пронизывает каждый виток как первичной, так и вторичной обмоток.Также пренебрегаем потерями энергии на магнитный гистерезис, на омический нагрев в обмотках и на омический нагрев наведенных вихревых токов в сердечнике. Хороший трансформатор может иметь потери всего 1% от передаваемой мощности, так что это неплохое предположение.

Повышающий трансформатор (во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной). Две обмотки намотаны на сердечник из мягкого железа.

Для анализа схемы трансформатора сначала рассмотрим первичную обмотку.Входное напряжение равно разности потенциалов, индуцированной на первичной обмотке. По закону Фарадея наведенная разность потенциалов равна где поток через один виток первичной обмотки. Таким образом,

Аналогично, выходное напряжение, подаваемое на нагрузочный резистор, должно равняться разности потенциалов, индуцированной на вторичной обмотке. Так как трансформатор идеальный, поток через каждый виток вторичной обмотки также и

Объединив последние два уравнения, мы получим

Следовательно, при соответствующих значениях входного напряжения может быть «повышено» или «понижено» () выходное напряжение.Это часто сокращается как уравнение трансформатора,

, который показывает, что отношение вторичных и первичных напряжений в трансформаторе равно отношению числа витков в их обмотках. Для повышающего трансформатора, повышающего напряжение и уменьшающего ток, это отношение больше единицы; для понижающего трансформатора, уменьшающего напряжение и увеличивающего ток, это отношение меньше единицы.

По закону сохранения энергии мощность, вводимая в любой момент времени в первичную обмотку, должна быть равна мощности, рассеиваемой на резисторе вторичной цепи; таким образом,

В сочетании с (Рисунок) это дает

Если напряжение увеличивается, ток уменьшается, и наоборот.

Наконец, мы можем использовать вместе с (Рисунок) и (Рисунок), чтобы получить

, что говорит нам о том, что входное напряжение «видит» не сопротивление, а скорее сопротивление

Наш анализ основан на мгновенных значениях напряжения и тока. Однако полученные уравнения не ограничиваются мгновенными значениями; они справедливы также для максимальных и среднеквадратичных значений.

Проверьте свое понимание Трансформатор понижает линейное напряжение со 110 до 9.0 В, чтобы к дверному звонку можно было подать ток 0,50 А. а) Каково соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток? б) Какова сила тока в первичной обмотке? в) Каково сопротивление источника 110 В?

а. 12:1; б. 0,042 А; в.

Резюме

  • Электростанции передают высокое напряжение при малом токе для снижения омических потерь в многокилометровых линиях электропередачи.
  • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
  • Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток, а понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Концептуальные вопросы

Почему линии электропередачи работают при очень высоком напряжении, в то время как бытовые цепи работают при довольно низком напряжении?

Тепловые потери меньше, если линии передачи работают при малых токах и высоких напряжениях.

Как отличить первичную обмотку от вторичной в повышающем трансформаторе?

Аккумуляторы в некоторых электронных устройствах заряжаются с помощью адаптера, подключенного к сетевой розетке. Подумайте о назначении адаптера.

Адаптер имеет понижающий трансформатор для более низкого напряжения и, возможно, более высокого тока, при котором устройство может работать.

Будет ли работать трансформатор, если на вход подается постоянное напряжение?

Почему первичная и вторичная обмотки трансформатора намотаны на одну и ту же замкнутую железную петлю?

, так что каждый контур может подвергаться одному и тому же изменяющемуся магнитному потоку

Проблемы

Повышающий трансформатор сконструирован так, что выходное напряжение его вторичной обмотки составляет 2000 В (среднеквадратичное значение) при подключении первичной обмотки к линейному напряжению 110 В (среднеквадратичное значение).а) Если в первичной обмотке 100 витков, то сколько витков во вторичной обмотке? б) Если резистор, подключенный к вторичной обмотке, потребляет среднеквадратичное значение тока 0,75 А, какова сила тока в первичной обмотке?

Повышающий трансформатор, подключенный к линии 110 В, используется для питания газоразрядной трубки водорода напряжением 5,0 кВ (среднеквадратичное значение). Лампа рассеивает 75 Вт мощности. а) Каково отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки? б) Каковы среднеквадратичные значения тока в первичной и вторичной обмотках? в) Каково эффективное сопротивление источника 110 В?

а.45:1; б. 0,68 А, 0,015 А; в.

Источник ЭДС переменного тока обеспечивает мощность 5,0 мВт при среднеквадратичном токе 2,0 мА, когда он подключен к первичной обмотке трансформатора. Среднеквадратичное значение напряжения на вторичной обмотке равно 20 В. а) Чему равны напряжение на первичной обмотке и сила тока во вторичной обмотке? б) Каково соотношение вторичных и первичных витков трансформатора?

Трансформатор используется для понижения напряжения 110 В от настенной розетки до 9,0 В для радиоприемника. а) Если в первичной обмотке 500 витков, то сколько витков во вторичной обмотке? б) Если радиоприемник работает при токе 500 мА, каков ток через первичную обмотку?

Трансформатор используется для питания модели поезда на 12 В от сетевой розетки на 110 В.Поезд работает с мощностью 50 Вт. а) Чему равно среднеквадратичное значение тока во вторичной обмотке трансформатора? б) Чему равно среднеквадратичное значение тока в первичной обмотке? в) Каково отношение числа первичных и вторичных витков? г) Чему равно сопротивление поезда? д) Каково сопротивление источника 110 В?

Дополнительные проблемы

Конденсатор емкостью 700 пФ подключен к источнику переменного тока с амплитудой напряжения 160 В и частотой 20 кГц. а) Определите емкостное сопротивление конденсатора и амплитуду выходного тока источника.(б) Если частоту изменить на 60 Гц при сохранении амплитуды напряжения на уровне 160 В, каковы емкостное реактивное сопротивление и амплитуда тока?

Катушка индуктивности 20 мГн подключена к источнику переменного тока с переменной частотой и постоянной амплитудой напряжения 9,0 В. (a) Определите реактивное сопротивление цепи и максимальный ток через катушку индуктивности при установленной частоте 20 кГц. . (b) Проведите те же расчеты для частоты 60 Гц.

а. ; б.

Конденсатор подключен к источнику переменного тока частотой 60 Гц, амплитуда напряжения которого составляет 50 В.а) Чему равен максимальный заряд конденсатора? б) Чему равен максимальный ток конденсатора? в) Каково фазовое соотношение между зарядом конденсатора и током в цепи?

Катушка индуктивности 7,0 мГн подключена к источнику переменного тока частотой 60 Гц с амплитудой напряжения 50 В. (а) Каков максимальный ток через катушку индуктивности? (b) Каково фазовое соотношение между током через катушку индуктивности и разностью потенциалов?

а. 19 А; б. индуктор ведет на

Каково сопротивление цепи серии RLC на резонансной частоте?

Чему равно сопротивление R в цепи, показанной ниже, если амплитуда переменного тока через индуктор равна 4.24 А?

Источник переменного тока с амплитудой напряжения 100 В и частотой 1,0 кГц питает цепь серии RLC с , , и . а) Определите среднеквадратичное значение тока в цепи. б) Каковы среднеквадратичные напряжения на трех элементах? в) Чему равен фазовый угол между ЭДС и током? г) Какова выходная мощность источника? д) Какова мощность, рассеиваемая на резисторе?

Генератор электростанции выдает 100 А при 15 кВ (среднеквадратичное значение).Трансформатор используется для повышения напряжения линии электропередачи до 150 кВ (среднеквадратичное значение). а) Чему равно среднеквадратичное значение тока в линии передачи? б) Если сопротивление на единицу длины линии равно, каковы потери мощности на метр линии? (c) Каковы были бы потери мощности на метр, если бы линейное напряжение было 15 кВ (среднеквадратичное значение)?

Рассмотрим электростанцию, расположенную в 25 км от города и поставляющую в город 50 МВт электроэнергии. Линии электропередач выполнены из алюминиевых тросов с площадью поперечного сечения.Найти потери мощности в линиях электропередачи, если она передается при 200 кВ (среднеквадратичное значение) (а) и 120 В (среднеквадратичное значение) (б).

а. ; б.

Для работы неоновых вывесок требуется напряжение 12 кВ. Трансформатор должен использоваться для изменения напряжения с 220 В (среднеквадратичное значение) переменного тока на 12 кВ (среднеквадратичное значение) переменного тока. Каким должно быть отношение витков вторичной обмотки к виткам первичной обмотки? б) Какой максимальный среднеквадратичный ток могут потреблять неоновые лампы, если предохранитель в первичной обмотке перегорает при токе 0,5 А? в) Сколько энергии потребляет неоновая вывеска, когда она потребляет максимальный ток, допустимый предохранителем в первичной обмотке?

Задачи-вызовы

Электроэнергия переменного тока напряжением 335 кВ от линии электропередачи подается в первичную обмотку трансформатора.Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки равно . а) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

а. 335 МВ; б. результат слишком высок, намного превышает напряжение пробоя воздуха на разумных расстояниях; в. входное напряжение слишком высокое

Резистор и катушка индуктивности 30 мГн соединены последовательно, как показано ниже, к источнику питания переменного тока 120 В (среднеквадратичное значение), колеблющегося с частотой 60 Гц.а) Найдите силу тока в цепи. б) Найдите падение напряжения на резисторе и катушке индуктивности. в) Найдите полное сопротивление цепи. г) Найдите мощность, рассеиваемую на резисторе. д) Найдите мощность, рассеиваемую в катушке индуктивности. (е) Найдите мощность, производимую источником.

Найдите реактивные сопротивления следующих конденсаторов и катушек индуктивности в цепях переменного тока с данными частотами в каждом случае: а) катушки индуктивности 2 мГн при частоте сети переменного тока 60 Гц; б — дроссель 2 мГн при частоте сети переменного тока 600 Гц; в — индуктор 20 мГн при частоте сети переменного тока 6 Гц; г — индуктор 20 мГн при частоте сети переменного тока 60 Гц; д) конденсатор емкостью 2 мФ при частоте сети переменного тока 60 Гц; е) конденсатор емкостью 2 мФ на частоту 600 Гц цепи переменного тока.

Выходной импеданс аудиоусилителя имеет импеданс громкоговорителя с низким импедансом и не соответствует ему. Вас попросят вставить соответствующий трансформатор для согласования сопротивлений. Какое соотношение оборотов вы будете использовать и почему? Используйте упрощенную схему, показанную ниже.

Покажите, что единицей измерения емкостного сопротивления в системе СИ является ом. Покажите, что единицей СИ для индуктивного сопротивления также является ом.

Единицы, указанные для индуктивного сопротивления (рисунок), равны .Радианы можно игнорировать в модульном анализе. Генри можно определить как . Их объединение дает единицу реактивного сопротивления.

Катушка с собственной индуктивностью 16 мГн и сопротивлением подключена к источнику переменного тока, частота которого может изменяться. При какой частоте напряжение на катушке будет опережать ток через катушку на

Цепь серии RLC состоит из резистора, конденсатора и катушки индуктивности 120 мГн, катушка которой имеет сопротивление .Источник для цепи имеет среднеквадратичное значение ЭДС 240 В при частоте 60 Гц. Рассчитайте среднеквадратичное напряжение на резисторе (а), конденсаторе (б) и катушке индуктивности (в).

а. 156 В; б. 42 В; в. 154 В

Цепь серии RLC состоит из резистора, конденсатора и катушки индуктивности 50 мГн. Через комбинацию подключен источник переменной частоты 110 В (среднеквадратичное значение). Какова выходная мощность источника, если его частота равна половине резонансной частоты контура?

Глоссарий

понижающий трансформатор
трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток
повышающий трансформатор
трансформатор, увеличивающий напряжение и уменьшающий ток
трансформатор
устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора
уравнение, показывающее, что отношение вторичных и первичных напряжений в трансформаторе равно отношению числа витков в их обмотках

Трансформеры | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как работает трансформатор.
  • Расчет напряжения, тока и/или количества витков с учетом других величин.

Трансформаторы делают то, что следует из их названия — они преобразуют напряжение из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, поскольку трансформаторы имеют внутреннее сопротивление). Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие бытовые приборы имеют трансформатор, встроенный в сменный блок (как на рис. 1), который преобразует переменное напряжение 120 или 240 В в любое напряжение, используемое устройством.Трансформаторы также используются в нескольких точках в системах распределения электроэнергии, например, как показано на рис. 2. Энергия передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для заданной мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее. Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому для получения более низкого напряжения в месте нахождения пользователя используются трансформаторы.

Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более популярным в связи с распространением электронных устройств, работающих от напряжения, отличного от обычных 120 В переменного тока.Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: магазин Xtreme)

Рис. 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжении более 200 кВ, иногда до 700 кВ, для ограничения потерь энергии. Местное распределение электроэнергии в районы или предприятия проходит через подстанцию ​​и передается на короткие расстояния при напряжении от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для обеспечения безопасности на объекте отдельного пользователя.

Тип трансформатора, рассматриваемого в этом тексте (см. рис. 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на аппарат Фарадея, используемый для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Две катушки называются первичной обмоткой и вторичной обмоткой . При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная создает преобразованное выходное напряжение. Железный сердечник не только улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, но и увеличивает его намагниченность.Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток направляется на вторичную обмотку, индуцируя ее выходное напряжение переменного тока.

Рис. 3. Типичная конструкция простого трансформатора состоит из двух катушек, намотанных на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и усиливается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке индуцирует ток во вторичной.

Для простого трансформатора, показанного на рисунке 3, выходное напряжение В с почти полностью зависит от входного напряжения В p и соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.Закон индукции Фарадея для вторичной катушки дает ее индуцированное выходное напряжение В с равным

[латекс] {V}_{\text{s}}=-{N}_{\text{s}}\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\\[/latex],

, где N s — число витков вторичной обмотки, а Δ Φ t — скорость изменения магнитного потока. Обратите внимание, что выходное напряжение равно ЭДС индукции (90 213 В 90 120 90 235 с 90 236 = ЭДС 90 235 с 90 236), при условии, что сопротивление катушки мало (разумное предположение для трансформаторов).Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому Δ Φ / Δ t одинаково с обеих сторон. Входное первичное напряжение В p также связано с изменением потока на

[латекс] {V}_{p}=-{N}_{\text{p}}\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\\[/latex].

Причина этого немного сложнее. Закон Ленца говорит нам, что первичная катушка сопротивляется изменению потока, вызванному входным напряжением В p , отсюда и знак минус подробности в последующих разделах).Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, петлевое правило Кирхгофа говорит нам, что ЭДС индукции точно равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:

[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N}_{\text{p}}}\\[/латекс]

Это известно как уравнение трансформатора , и оно просто утверждает, что отношение вторичных и первичных напряжений в трансформаторе равно отношению числа витков в их катушках.Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества витков в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменную мощность, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение. Предполагая, как и мы, что сопротивление пренебрежимо мало, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной мощности.На практике это почти так — КПД трансформатора часто превышает 99%. Приравнивание входной и выходной мощности,

P P = I = I P V P = I S V S = P S .

Перестановка терминов дает

[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{I} _ {\ text {p}}} {{ I}_{\text{s}}}\\[/латекс].

В сочетании с [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}} }{{N}_{\text{p}}}\\[/latex], мы находим, что

[латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{p}}}{{ N}_{\text{s}}}\\[/латекс]

— это соотношение между выходным и входным токами трансформатора.Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Пример 1. Расчет характеристик повышающего трансформатора

Портативный рентгеновский аппарат оснащен повышающим трансформатором, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 витков и при использовании потребляет ток 10,00 А. а) Сколько петель во вторичном? (b) Найдите текущий выход вторичной обмотки.

Стратегия и решение для (а)

Решаем [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}} {{N}_{\text{p}}}\\[/latex] для [латекса]{N}_{\text{s}}\\[/latex] для N s , номер циклов во вторичном и введите известные значения.{4}\end{массив}\\[/латекс].

Обсуждение для (а)

Для получения такого большого напряжения требуется большое количество витков во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это верно для трансформаторов неоновых вывесок и тех, которые обеспечивают высокое напряжение внутри телевизоров и ЭЛТ.

Стратегия и решение для (b)

Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N }_{\text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex] для [латекса]{I}_{\text{s}}\\[/latex] для I s и ввод известных значений.{4}}=12,0\text{ мА}\end{массив}\\[/latex].

Обсуждение для (б)

Как и ожидалось, выходной ток значительно меньше входного. В некоторых впечатляющих демонстрациях для создания длинных дуг используются очень большие напряжения, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь равна P p = I p В p = (10,00 A)(120 В) = 1.20 кВт. Это равно выходной мощности P p = I с В с = (12,0 мА)(100 кВ) = 1,20 кВт, как мы предполагали при выводе используемых уравнений.

Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, проясняет, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если первичное напряжение не меняется, то и вторичное напряжение не индуцируется. Одна из возможностей состоит в том, чтобы подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель.Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка создает напряжение, подобное изображенному на рис. 4. На самом деле это непрактичная альтернатива, и переменный ток широко используется везде, где необходимо повысить или понизить напряжение.

Рис. 4. Трансформаторы не работают при чистом входном напряжении постоянного тока, но если его включать и выключать, как на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как на нижнем графике. Это не синусоидальный переменный ток, необходимый большинству приборов переменного тока.

Пример 2. Расчет характеристик понижающего трансформатора

Зарядное устройство, предназначенное для последовательного соединения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (суммарная ЭДС 12.5 В постоянного тока) должен иметь выход 15,0 В для зарядки аккумуляторов. В нем используется понижающий трансформатор с 200-контурной первичной обмоткой и входным напряжением 120 В. а) Сколько витков должно быть во вторичной обмотке? (б) Если зарядный ток равен 16,0 А, каков входной ток?

Стратегия и решение для (а)

Вы ожидаете, что вторичный узел будет иметь небольшое количество циклов. Решение [латекс]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{ N}_{\text{p}}}\\[/latex] для [латекса]{N}_{\text{s}}\\[/latex] для N s и ввод известных значений дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {N} _ {\ text {s}} & =& {N} _ {\ text {p}} \ frac {{V} _ {\ text {s} }}{{V}_{\text{p}}}\\ & =& \left(\text{200}\right)\frac{15.0 \text{V}}{120 \text{V}}=25\end{массив}\\[/latex]

Стратегия и решение для (b)

Текущие входные данные можно получить, решив [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\text{p}}}=\frac{{N}_{\ text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex] для I p и ввод известных значений. Это дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {I} _ {\ text {p}} & = & {I} _ {\ text {s}} \ frac {{N} _ {\ text {s} }}{{N}_{\text{p}}}\\ & =& \left(16.0\text{A}\right)\frac{25}{200}=2.00\текст{ А}\конец{массив}\\[/латекс]

Обсуждение

Количество витков во вторичной обмотке мало, как и положено для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток создает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для работы с большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи. Еще раз отметим, что это решение основано на допущении о 100% КПД — или выходная мощность равна входной мощности ( P p = P s ) — приемлемо для хороших трансформаторов.В этом случае первичная и вторичная мощность составляет 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки стабильности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые аккумуляторы необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный. Это делается с помощью чего-то, называемого выпрямителем, в котором используются устройства, называемые диодами, которые пропускают ток только в одном направлении.

Трансформаторы имеют множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в книге «Электробезопасность: системы и устройства».

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этого явления, исследуя магниты и то, как вы можете использовать их, чтобы зажечь лампочку.

Нажмите, чтобы загрузить симуляцию. Запуск с использованием Java.

Резюме раздела

  • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением

    [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N}_{\text{p}}}\\[/латекс],

    , где V p  и V s  напряжения между первичной и вторичной обмотками, имеющими N p  и N s виток.

  • Токи I p  и I s в первичной и вторичной обмотках связаны соотношением [латекс]\frac{{I}_{\text{s}}}{{I}_{\ text{p}}}=\frac{{N}_{\text{p}}}{{N}_{\text{s}}}\\[/latex].
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток, а понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, что вызывает физические вибрации в трансформаторах, частота которых в два раза превышает частоту переменного тока.

Задачи и упражнения

1. Подключаемый трансформатор, подобный изображенному на рис. 4, подает напряжение 9,00 В на игровую систему. а) Сколько витков во вторичной обмотке, если входное напряжение 120 В, а в первичной обмотке 400 витков? (б) Каков его входной ток, когда его выходной ток равен 1,30 А?

2. Путешественница из США в Новой Зеландии носит с собой трансформатор для преобразования стандартного новозеландского напряжения 240 В в 120 В, чтобы в поездке она могла пользоваться небольшими бытовыми приборами.а) Каково соотношение витков в первичной и вторичной обмотках ее трансформатора? б) Каково отношение входного тока к выходному? (c) Как новозеландка, путешествующая по Соединенным Штатам, могла использовать этот же трансформатор для питания своих приборов на 240 В от 120 В?

3. В кассетном магнитофоне используется съемный трансформатор для преобразования 120 В в 12,0 В с максимальным выходным током 200 мА. а) Каков текущий вход? б) Какова потребляемая мощность? (c) Разумно ли такое количество энергии для небольшого электроприбора?

4.а) Каково выходное напряжение трансформатора, используемого для аккумуляторных батарей для фонарей, если его первичная обмотка имеет 500 витков, вторичная — 4 витка, а входное напряжение составляет 120 В? (b) Какой входной ток необходим для получения выходного тока 4,00 А? в) Какова потребляемая мощность?

5. (a) Подключаемый трансформатор для портативного компьютера выдает 7,50 В и может обеспечивать максимальный ток 2,00 А. Каков максимальный входной ток, если входное напряжение составляет 240 В? Предположим, что эффективность 100%. (b) Если фактический КПД меньше 100%, должен ли входной ток быть больше или меньше? Объяснять.

6. Многоцелевой трансформатор имеет вторичную обмотку с несколькими точками, в которых может сниматься напряжение, что дает выходное напряжение 5,60, 12,0 и 480 В. (a) Входное напряжение составляет 240 В для первичной обмотки из 280 витков. Какое количество витков в частях вторичной обмотки используется для создания выходных напряжений? (b) Если максимальный входной ток равен 5,00 А, каковы максимальные выходные токи (каждый из которых используется отдельно)?

7. Крупная электростанция вырабатывает электроэнергию напряжением 12,0 кВ.Его старый трансформатор когда-то преобразовывал напряжение в 335 кВ. Вторичная часть этого трансформатора заменяется, чтобы его мощность могла составлять 750 кВ для более эффективной передачи по пересеченной местности по модернизированным линиям электропередачи. а) Каково соотношение витков в новой вторичной обмотке по сравнению со старой вторичной обмоткой? (б) Каково отношение новой мощности по току к старой мощности (на 335 кВ) для той же мощности? (c) Если модернизированные линии электропередачи имеют одинаковое сопротивление, каково отношение потерь мощности в новой линии к потерям мощности в старой?

8.Если выходная мощность в предыдущей задаче равна 1000 МВт, а сопротивление линии равно 2,00 Ом, каковы были потери в старой и новой линии?

9. Необоснованные результаты  Электричество переменного тока напряжением 335 кВ от линии электропередачи подается на первичную обмотку трансформатора. Отношение числа витков во вторичной обмотке к числу витков в первичной равно N с / N p = 1000. а) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка являются ответственными?

10. Создайте свою собственную задачу Рассмотрим двойной трансформатор, который будет использоваться для создания очень больших напряжений. Устройство состоит из двух ступеней. Первый — это трансформатор, который выдает гораздо большее выходное напряжение, чем его входное. Выход первого трансформатора используется как вход для второго трансформатора, который дополнительно увеличивает напряжение. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете выходное напряжение конечного каскада на основе входного напряжения первого каскада и количества витков или петель в обеих частях обоих трансформаторов (всего четыре катушки).Также рассчитайте максимальный выходной ток конечной ступени на основе входного тока. Обсудите возможность потерь мощности в устройствах и их влияние на выходной ток и мощность.

Глоссарий

Трансформатор:
устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора:
уравнение, показывающее, что отношение вторичных и первичных напряжений в трансформаторе равно отношению числа витков в их обмотках;[latex]\frac{{V}_{\text{s}}}{{V} _{\text{p}}}=\frac{{N}_{\text{s}}}{{N}_{\text{p}}}\\[/latex]
Повышающий трансформатор:
трансформатор повышающий напряжение
понижающий трансформатор:
трансформатор, понижающий напряжение

Избранные решения задач и упражнений

1.(а) 30,0 (б) 9,75 × 10 −2 А

3. (a) 20,0 мА (b) 2,40 Вт (c) Да, такая мощность вполне приемлема для небольшого устройства.

5. (a) 0,063 А (b) Требуется больший входной ток.

7. (а) 2,2 (б) 0,45 (в) 0,20 или 20,0%

9. (a) 335 МВ (b) слишком высокое, намного превышающее напряжение пробоя воздуха на разумных расстояниях (c) слишком высокое входное напряжение

 

Понимание того, как работают трансформаторы

 

Как работают трансформаторы

 

Там есть много размеров, форм и конфигураций трансформаторов от крошечных до гигантских, как те используется в силовой передаче.Некоторые поставляются с заглушенными проводами, другие с винтами или плоские клеммы, некоторые из которых предназначены для монтажа на печатных платах, другие для привинчивания или болтового соединения вниз.

 

Трансформаторы состоят из многослойного железного сердечника. с одной или несколькими обмотками провода. Их называют трансформерами, потому что они трансформируют напряжение и ток с одного уровня на другой. Переменный ток, протекающий через одна катушка провода, первичная, индуцирует напряжение в одной или нескольких других катушках проволоки, вторичные катушки.Это изменяющееся напряжение переменного тока, которое индуцирует напряжение в другие катушки через изменяющееся магнитное поле. Напряжение постоянного тока, например, от батареи или постоянного тока блок питания не будет работать в трансформаторе. Только переменный ток заставляет трансформатор работать. Магнитное поле проходит через железный сердечник. Чем быстрее меняется напряжение, тем выше частота.

 

Чем ниже частота, тем больше железа требуется для ядро для эффективной передачи энергии.В США частота линии 60 Герц с номинальным напряжением 110 вольт. В других странах используется 50 Гц, 220 вольт. Трансформаторы, рассчитанные на 50 Гц, должны быть немного тяжелее трансформаторов, рассчитанных на 60 Гц, потому что у них должно быть больше железа в ядре. Напряжение в сети может немного варьироваться и обычно составляет от 110 до 120 вольт или от 220 до 240 вольт в зависимости от страны или мощности связи. В дом в США поступает 220 вольт, но он разделен на две ноги. 110 В путем заземления центрального ответвления (см. раздел конфигурации ниже)

 

Отношение входного напряжения к выходному напряжению равно к отношению витков провода вокруг сердечника на входной стороне к выходной стороне.А катушка провода на входе называется первичной, а на выходе называется вторичный. Первичных и вторичных катушек может быть несколько. Коэффициент текущей ликвидности противоположно соотношению напряжений. Когда выходное напряжение ниже входного напряжение, выходной ток будет выше, чем входной ток. Если есть 10 количество витков провода на первичной обмотке больше, чем на вторичной, и вы подаете 120 вольт. на первичке будет 12 вольт на вторичной.Если вытащить 2 ампера из вторичный, вы будете использовать только 0,2 ампера или 200 миллиампер для первичного.

 

Трансформаторы могут быть построены таким образом, чтобы их количество было одинаковым. обмоток на первичной и вторичной обмотках или разное количество обмоток на каждой. Если они одинаковы, входное и выходное напряжение одинаковы, а трансформатор используется только для изоляция, поэтому нет прямого электрического соединения (они связаны только через общее магнитное поле).Если на первичной обмотке больше витков, чем на вторичная сторона, то это понижающий трансформатор. Если витков больше вторая сторона, то это повышающий трансформатор.

 

Трансформатор можно использовать в обратном направлении, и он работать нормально. Например, если у вас есть повышающий трансформатор, рассчитанный на преобразование 120 вольт до 240 вольт, так же можно использовать для понижающего трансформатора поставив 240 вольт во вторичную сторону, и вы получите 120 вольт на первичной стороне.Эффективно, вторичное становится первичным и наоборот.

 

Номинальная мощность трансформатора

 

Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в ампер, а единицей измерения мощности является ватт. Ватты равны вольтам, умноженным на усилители. В трансформаторе есть небольшая потеря мощности из-за комбинации сопротивление и реактивность. Реактивное сопротивление аналогично сопротивлению, за исключением того, что сопротивление переменному току или, более технически, сопротивление изменению изменения текущий из-за изменения в созданном поле.Это тепло ограничивает количество тока или мощности, с которыми может справиться трансформатор. Чем выше ток, тем больше тепла произведено. Когда провода сильно нагреваются, изоляция разрушается и происходит короткое замыкание. соседние провода, что вызывает больше тепла, что в конечном итоге плавит провода и разрушает трансформатор.

 

Базовый трансформатор не имеет дополнительных компонентов, поэтому ничто не защитит его от перегрузки. Если бы вы соединили два выходных провода непосредственно вместе, это создаст короткое замыкание и вызовет слишком большой ток для протекать как по первичной, так и по вторичной обмотке, и вы сожжете трансформатор.в таким же образом, если вы используете трансформатор для питания резака для пены с горячей проволокой, и вы используете провод со слишком маленьким сопротивлением для вашего пенореза, вы сожжете свой трансформатор, если у вас нет защиты с помощью предохранителя или прерывателя надлежащего номинала. Вы должны убедиться что сопротивление провода, другими словами, калибр или диаметр и длина соответствуют ограничить величину тока ниже номинала трансформатора.

 

Чем выше ток, тем длиннее должны быть провода которые несут этот ток.Когда провода больше, сопротивление меньше и поэтому меньше тепла. Мощность, которая преобразуется в тепло и теряется, может быть рассчитана как P=I 2 Р. Это означает, что если вы удвоите ток, мощность, теряемая на тепло, увеличится в четыре раза. Если трансформатор понижающий, то ток на выходе будет больше. и поэтому провод во вторичной обмотке будет тяжелее первичной. То обратное верно для повышающего трансформатора.

 

Номинальные значения трансформатора могут быть выражены в амперах, вольт-амперах (ВА) или Вт (Вт). Для малых трансформаторов ВА и Ватты — это одно и то же для всех практических целей. В больших промышленных трансформаторах участвуют коэффициенты мощности, и они могут будь другим. Если номинал трансформатора указан в амперах, обычно указывается X ампер при X вольт. и оценивается на выходе или вторичной стороне. Трансформатор на 120 В с выходным напряжением 24 В, рассчитанным на 2 ампера означает, что вы можете безопасно тянуть только 2 ампера со вторичной стороны.Ты сможешь Найдите номинальную мощность трансформатора, умножив номинальный ток на выходную мощность. напряжение, поэтому 2 х 24 = 48 Вт.

 

Если мощность трансформатора указана в ВА или ваттах, вы можете рассчитайте максимально допустимый выходной ток, разделив ВА или ватты на выходную мощность Напряжение. Таким образом, если трансформатор рассчитан на 48 ВА с выходным напряжением 24 В, допустимая выходной ток 48 / 24 = 2 ампера.

 

Конфигурации трансформатора

 

А Трансформатор на 120 вольт с двумя входными и двумя выходными проводами очень прост.Вы подключить два провода на первичной стороне, стороне 120 В, к розетке и вашему выходному напряжению находится на двух проводах, идущих от вторичной стороны.

 

Когда трансформатор показан в электронной схеме, это показано в виде диаграммы, как показано здесь. Параллельные линии представляют собой ламинированные железный сердечник, изогнутые линии обозначают первичную и вторичную обмотки, кружки представляют собой окончания, будь то клеммы или короткие провода.

 

Центральный кран

 

Распространенной конфигурацией является центральный отвод или ТТ. То вторичная сторона имеет три провода. Средний провод на выходной стороне присоединен к вторичная катушка, обычно в середине. Если коэффициент намотки 5 к 1, то при 120 В, вы получите 24 В на выходе на двух внешних проводах, но если вы подключите внешний провод и центральный провод, вы получаете 12 вольт, потому что вы используете только половину вторичная обмотка, обеспечивающая соотношение 10 к 1.Если трансформатор рассчитан на при 2 амперах вы по-прежнему можете использовать только 2 ампера на выходе, независимо от того, используете ли вы 12 вольт или 24 вольта. Часто центральный ответвитель заземлен, поэтому у вас есть два источника на 12 В, которые можно использовать для сделать + и — 12В постоянного тока после прохождения через преобразователь (выпрямитель и фильтр).

 

Двойной выход

 

То конфигурация с двумя выходами похожа на центральный ответвитель, за исключением того, что вместо подключения провод к центру катушки, катушка разделена на две отдельные катушки с проводами с клеммами или проводами, выходящими с обоих концов обеих катушек, так что четыре провода выходят из вторичная сторона вместо трех.

 

Если трансформатор представляет собой вход 110 В с двумя входами 12 В выходы, вы можете соединить две вторичные катушки последовательно, чтобы получить 24 вольта, или вы можете соедините их параллельно, чтобы получить 12В. Вы должны быть осторожны, чтобы правильно подключить концы двух вторичных катушек как при последовательном, так и при параллельном соединении. Если вы поменяете местами соединения, вы получите 0 вольт, потому что два напряжения аннулируются друг друга.

 

Если трансформатор рассчитан на 48 ВА, то можно использовать до 2 ампер для 24-вольтового соединения, которое ничем не отличается от центрального крана или конфигурация с одним выходом 24В. Однако при параллельном соединении получается 12 вольт выход, но удвойте доступный выходной ток, чтобы вы могли получить 4 ампера. Вы получаете полный выход 48 ВА, где с выходом 12 В с центральным отводом вы можете получить только половину номинального выход или 24 ВА.Это преимущество резаков для пенопласта с горячей проволокой, потому что у вас более широкий диапазон диаметров и длин проводов в зависимости от того, подключаете ли вы выходы параллельно или серия. Последовательное и параллельное соединения показаны ниже.

 

 

Двойной вход

 

То Трансформатор с двойным входом часто используется, чтобы трансформатор можно было использовать как в страны с линейным напряжением 120 В и линейным напряжением 240 В.Первичный разделяется на две отдельные обмотки с клеммами на каждом конце обеих обмоток, так что есть четыре провода или терминалы на первичной стороне.

 

Чтобы использовать его с входом 110 вольт, два первичных обмотки соединены параллельно, как на левой схеме ниже. Необходимо соблюдать осторожность соедините правильные концы вместе. Если они перевернуты, поля отменяют друг друга out, потому что поля, генерируемые каждым разделом первичного, противоположны. Обычно клеммы маркируются цифрами или буквами, а на клеммах имеется схема. трансформатора или в сопроводительном техпаспорте, показывающем, как должны быть выполнены соединения для 110В и 220В.

 

Если трансформатор должен быть подключен к сети 220 В, затем две катушки соединяются последовательно, и снова необходимо позаботиться о подключении правильное окончание вместе. Параллельное соединение для 110 В и последовательное соединение для 220В показано ниже.

 

 

Двойной вход и выход

 

И, конечно же, вы можете иметь как двойной вход, так и двойной выход, поэтому у вас есть четыре входа и четыре выхода, что дает еще большую гибкость к использованию трансформатора.

 

Некоторые специализированные трансформаторы могут иметь несколько вторичные ответвления или несколько вторичных обмоток для обеспечения различных напряжений, и они не должны быть четными числами.Трансформатор может иметь выход 3 В, 5 В, 12 В и 24 В для пример.

 

 

Автотрансформаторы (вариак)

 

Автотрансформатор часто называют Variac что на самом деле является торговой маркой автотрансформатора одной компании. Оно имеет непрерывное выходное напряжение от нуля до значения, немного превышающего входное значение. Он работает аналогично к потенциометру или реостату, за исключением того, что изменение напряжения происходит из-за изменения поля а не сопротивление.Еще одно отличие состоит в том, что потенциометр или реостат очень неэффективен, потому что он преобразует ток, протекающий через него, в тепло (Ватт = Ампер X вольт). Как и во всех трансформаторах, сопротивление низкое, поэтому количество выделяемого тепла намного меньше и намного эффективнее при преобразовании напряжения

 

 

Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая обслуживает как первичная, так и вторичная обмотка.Потому что обмотка всего одна. нет гальванической развязки между входом и выходом, но если изоляция не требуется, то он обеспечивает альтернативу многообмоточным трансформаторам в некоторых ситуации.

 

У этого трансформатора входные провода подключены к одному конец обмотки и другой немного пути от другого конца. Вторичный это подключен к той же точке, что и входная сторона, которая находится на конце.Другой вторичный подключение к грязесъемнику, который едет поверх обмоток, где была изоляция удалены, чтобы грязесъемник мог соприкасаться с обмотками в любой точке одной поверхности. Стеклоочиститель подключен к ручке в верхней части автотрансформатора, чтобы человек мог включить ручку, чтобы получить напряжение, которое они хотят. Поскольку один первичный провод подключен далеко от конец обмотки, движок может пройти мимо этой точки и, таким образом, обеспечить более высокое напряжение чем на входе, обычно выходное напряжение 110 В может достигать примерно 130 В на вторичной стороне.

 

 

Поскольку автотрансформатор имеет только одну обмотку, есть только один размер провода, поэтому максимальный входной ток также является максимальным выходным ток. Если автотрансформатор на 110 вольт рассчитан на 10 ампер, то максимальная выходная мощность ток 10 ампер независимо от напряжения. Если он измеряется в ваттах или ВА, то Ампер рассчитывается путем деления Вт или ВА на номинальное входное напряжение.

 

Автотрансформатор — хорошая альтернатива ступени понижающий трансформатор, когда диапазон требуемых напряжений находится на верхнем уровне или весь диапазон напряжение необходимо, но становится дороже, если диапазон находится на нижнем уровне, потому что вы иметь много неиспользуемых обмоток. Понижающий трансформатор более экономичен.

 

Для резки пенопласта горячей проволокой автотрансформатор намного дороже, чем понижающие трансформаторы в большинстве приложений.Если напряжение требуется более 24 вольт, тогда можно рассмотреть автотрансформатор.

 

 
Фазы и соединение нескольких обмоток

 

Для простоты я не упомянул фазу, но при соединении двух и более обмоток вместе фаза становится очень важной. переменный ток ток представляет собой синусоиду, а напряжение изменяется от положительного к отрицательному и обратно в синусоидальный ритм несколько раз в секунду.Как часто меняется напряжение, называется частота и раньше называлась циклами в секунду, но теперь называется герцами (сокращенно Гц). Бытовой ток в США и некоторых других странах 60 Гц, в других странах 50 Гц. Когда речь идет о двух формах волны, таких как две обмотки, связь между две синусоиды — это фаза. Если синусоидальные волны совпадают, они находятся в фазе, если положительный пик одной волны совпадает с отрицательным пиком другой волны, две волны на 180 не совпадают по фазе.Фаза между одним концом катушки и другим также равна 180 не в фазе. Когда один конец находится на положительном пике, другой конец будет на противоположный пик. Так как должна быть разница в напряжении между двумя точками для ток течет, два конца обмотки должны иметь противоположное напряжение в любой момент времени.

 

Разность фаз между двумя обмотками зависит от направление обмоток и способ их соединения, поэтому на электрических схемах точка у один конец обмотки указывает начало этой обмотки.Для простоты, Я оставил точки на схемах в этой статье. Однако при соединении двух катушки вместе, очень важно правильно их соединить.

 

Для последовательного соединения необходимо соединить конец одна обмотка к началу другой обмотки (обмотки для нескольких катушек всегда наматываются в том же направлении). Если соединить начало одной обмотки с концом другая обмотка в последовательном соединении, поля аннулируются, и вы получите ноль выход.Это не повредит трансформатору, но вы не получите выходного напряжения.

 

Когда соединяя две обмотки параллельно, необходимо соединить начало одной обмотки с началом другой обмотки и два конца обмоток вместе. Параллельно подключение, подключение проводов в обратном порядке сожжет ваш трансформатор , если нет должным образом защищены (надлежащий номинальный ток) предохранителем или автоматическим выключателем.Быть очень осторожно при соединении двух катушек вместе.

 

Дальнейшее чтение

 

По сути, это был всего лишь обзор мирянин. Хотя физически трансформатор представляет собой довольно простое устройство с небольшим количеством деталей, как это на самом деле работает, довольно сложно. Я рекомендую превосходную книгу Рода Эллиота. статьи, если вы хотите лучше их понять:

Трансформеры — Основы (Раздел 1), (раздел 2), (Раздел 3)
 

У него также есть много других статей по электронике включая блоки питания.

 

Federal Pacific Transformer University – Federal Pacific

Глава 7 – Специальное применение

Энергоэффективный повышающий трансформатор на 80°C и 115°C

Эти типы вентилируемых трансформаторов обладают теми же характеристиками, что и трансформаторы общего назначения, но имеют те же характеристики, что и трансформаторы общего назначения. что они по-разному справляются с температурой. В частности, в энергоэффективных трансформаторах используется система изоляции на 220°C, и они рассчитаны на нормальную работу при пониженном повышении температуры на 80°C или 115°C вместо обычного подъема на 150°C.Это достигается за счет увеличения размера проводников катушки, что приводит к снижению эксплуатационных расходов (экономии энергии) и увеличению ожидаемого срока службы, поскольку изоляция при температуре 220°C подвергается более низким рабочим температурам. Эти агрегаты также будут иметь непрерывную перегрузочную способность 15% для агрегатов с температурой подъема 115°C и 30% для агрегатов с температурой подъема 80°C при работе при температуре подъема 150°C. Опять же, поскольку система изоляции рассчитана на температуру 220°C, такая работа с перегрузкой не уменьшит нормальный срок службы трансформаторов.Поскольку работа в условиях перегрузки приводит к более высоким температурам и более высоким потерям, эффективность в этих условиях снижается.

Эти типы вентилируемых трансформаторов имеют те же характеристики, что и трансформаторы общего назначения. Однако трансформаторы с электростатическим экраном могут ослаблять (уменьшать) нежелательные высокочастотные сигналы. Высокочастотные сигналы можно рассматривать как статические в радио. Эти сигналы (шум) обычно создаются некоторыми типами освещения, коммутационными перенапряжениями, двигателями и тиристорами, которые возвращают этот статический заряд обратно в линии электропередач.Линии электропередач передают это статическое электричество на все нагрузки и особенно на определенные нагрузки, которые управляют чувствительным электрическим оборудованием (что может привести к неисправности некоторого оборудования). Трансформатор с электростатическим экраном включает один виток фольги, помещенный между первичной и вторичной обмотками одной заземленный. Затем экран ослабит (уменьшит) шум, тем самым подавляя его влияние на чувствительные нагрузки. (Для получения более подробной информации см. каталог FPT.)

Типичное использование экранированных изолирующих трансформаторов включает:

Подавление переходных процессов или шума при перемещении от его источника к чувствительному нагрузочному оборудованию.

Подавление шума и переходных процессов в точке или в месте возникновения переходных процессов, что предотвращает их обратную передачу от источника к фидерам.

Преобразование одного уровня напряжения в другой.

Изоляция одной цепи от другой.

Сухие трансформаторы и нелинейные нагрузки

Как правило, на работу трансформатора не влияет тип нагрузки, которую он обслуживает. Однако в последние годы достижения в разработке источников питания для различных типов офисного оборудования (в частности, для персональных компьютеров) и приводов SCR привели к появлению некоторых необычных проблем.В частности, перегрев стандартных трансформаторов сухого типа, даже когда измерения силы тока показывают, что ток находится в пределах номинального значения. В основном проблема возникает, когда нагрузка трансформатора искажает синусоидальную форму волны тока. Говорят, что эти искаженные (нелинейные) формы сигналов тока содержат гармонические искажения. (См. примечание) Поскольку способность трансформатора справляться с этими нелинейными/гармоническими нагрузками определяется его рейтингом К-фактора. К-фактор — это простое числовое значение, которое можно использовать для определения трансформаторов для нелинейных/гармонических нагрузок.Как правило, заказчик или инженер-консультант при необходимости указывает рейтинг К-фактора для определенных трансформаторов в распределительной системе. (Дополнительную информацию см. в каталоге FPT).

Примечание: Гармоники кратны основной частоте (обычно 60 Гц). Следовательно, 3-я гармоника равна 60 х 7 или 420 герц и так далее.

Изолирующие трансформаторы электропривода типа FH

Изолирующие трансформаторы электропривода типа FH разработаны в соответствии с требованиями электроприводов с регулируемой скоростью, управляемых SCR.Они специально сконструированы так, чтобы выдерживать механические нагрузки, связанные с рабочими циклами SCR, и изолировать линию от большинства пиков напряжения, генерируемых SCR, и переходной обратной связи. Точно так же конструкция с двумя обмотками также помогает уменьшить некоторые типы переходных процессов в сети, которые могут вызывать пропуски зажигания тиристоров. Блоки внесены в список UL и включают в себя все характеристики линейки трансформаторов FH. Трансформатор также может поставляться с сердечником и катушкой с сертификатом UL. Конструкции треугольник-звезда доступны для всех обычно используемых первичных и вторичных напряжений.Все блоки включают первичное и вторичное напряжения. Все устройства включают первичные отводы, состоящие из одного 5% FCAN и одного 5% FCBN. (Дополнительную информацию см. в каталоге FPT.) Изолирующий и повышающе-понижающий трансформатор типа FB имеет четыре отдельные обмотки, две обмотки в первичной обмотке и две обмотки во вторичной обмотке. Устройство предназначено для использования в качестве разделительного трансформатора или автотрансформатора. В качестве автотрансформатора устройство может быть подключено к понижающему (понижающему) или повышающему (увеличивающему) напряжению питания. При подключении в режиме Buck или Boost блок больше не является изолирующим трансформатором, а является автотрансформатором.Автотрансформаторы более экономичны и физически меньше, чем эквивалентные двухобмоточные трансформаторы, рассчитанные на ту же нагрузку. Они будут выполнять ту же функцию, что и двухобмоточные трансформаторы, за исключением изоляции или изоляции двух цепей. Поскольку автотрансформаторы могут напрямую передавать помехи в линии, они могут быть запрещены в некоторых регионах местными строительными нормами. Перед их применением следует убедиться, что они приемлемы в соответствии с местными нормами.

Примечание. Автотрансформаторы не используются в замкнутых соединениях треугольником, поскольку они вносят фазовый сдвиг в цепь.

В качестве изолирующих трансформаторов эти блоки могут выдерживать высокое напряжение 120 x 240 вольт или 240 x 480 вольт. Для блоков с двумя вторичными 12-вольтовыми цепями выход низкого напряжения может быть 12-вольтовым, 24-вольтовым или 3-проводным 12/24-вольтовым. вольт. Для блоков с двумя вторичными цепями на 16 В эти выходные напряжения могут быть 16 В, 32 В или 3-проводные 16/32 В. Для блоков с двумя вторичными цепями на 24 В эти выходные напряжения могут быть 24 В, 48 В или 3-проводные 24/28 В. Устройство имеет номинальную мощность (кВА), как и любой обычный трансформатор.

Электрическое и электронное оборудование предназначено для работы от стандартного напряжения питания. Когда напряжение питания постоянно слишком высокое или слишком низкое (обычно выше (5%), оборудование не может работать с максимальной эффективностью. Трансформатор Buck-Boost является простым и экономичным средством коррекции этого нестандартного напряжения. до 20%.Однако трансформатор Buck-Boost НЕ стабилизирует флуктуирующее напряжение.Трансформаторы Buck Boost подходят для использования в составе трехфазной группы автотрансформаторов в любом направлении для питания 3-проводных нагрузок.Они не подходят для использования в трехфазной группе автотрансформаторов для питания 4-проводной несимметричной нагрузки, когда источником является 3-проводная цепь.

Эксплуатация

Чтобы выбрать правильный трансформатор для приложений Buck-Boost, определите:

1. Напряжение входной линии – напряжение, которое вы хотите уменьшить (уменьшить) или повысить (увеличить). Это можно узнать, измерив напряжение питающей сети вольтметром.

2. Напряжение нагрузки – напряжение, на которое рассчитано ваше оборудование.Это указано на паспортной табличке нагрузочного оборудования.

3. Нагрузка кВА или нагрузка в амперах – вам не нужно знать оба значения. Одного или другого достаточно для целей выбора. Обычно эту информацию можно найти на паспортной табличке оборудования, которым вы хотите управлять.

4. Количество фаз – однофазная или трехфазная линия и нагрузка должны быть одинаковыми, поскольку трансформатор не может преобразовать однофазную сеть в трехфазную. Однако обычным применением является подключение однофазного трансформатора к трехфазному источнику питания с использованием одной ветви трехфазного источника питания.Это особенно верно в случае повышающе-понижающего трансформатора, потому что источник питания должен обеспечивать нагрузку кВА, а не только паспортную мощность повышающе-понижающего трансформатора.

5. Частота – частота питающей сети должна совпадать с частотой работающего оборудования; 50 или 60 циклов.

Выбор из шести шагов
1. Выберите таблицу выбора с правильным количеством фаз. Таблицы I, III и V для однофазных приложений и Таблицы II, IV и VI для трехфазных приложений.Таблицы I и II относятся к 120 x 240–12/24 В: Таблицы III, IV относятся к 120 x 240–16/32 В; и Таблицы V и VI для 240 x 480-24/48 вольт. (См. каталог FPT)

2. Комбинации напряжения сети/нагрузки перечислены в верхней части таблицы выбора. Выберите комбинацию напряжения сети/нагрузки, наиболее подходящую для вашего приложения.

3. Следуйте по выбранному столбцу вниз, пока не найдете либо кВА нагрузки, либо ток нагрузки вашего приложения. Если вы не найдете точного значения, перейдите к следующему наивысшему рейтингу.

4. Следуйте по таблице до крайней левой стороны, чтобы найти номинальную мощность нужного вам трансформатора.

5. Следуйте колонке с напряжением сети/нагрузки вниз, чтобы найти схему подключения для этого приложения. Примечание. На схемах подключения показаны клеммы подключения низкого и высокого напряжения. Любой из них может быть вводом или выводом в зависимости от приложения Buck или Boost.

6. В случае трехфазных нагрузок требуются либо два, либо три однофазных трансформатора, как указано в строке «требуемое количество» в нижней части Таблицы II, IV или VI. требуется три трансформатора с нейтралью, или может подойти открытый блок из двух трансформаторов, соединенных треугольником, для нагрузки, соединенной треугольником.

 

Руководство по изучению пяти типов трансформаторов

Рожденные в индустриальную эпоху, трансформаторы являются одним из самых полезных изобретений электротехники. Они используются во всех типах электрооборудования, начиная от систем отопления, вентиляции и кондиционирования, водяных насосов, бассейнов и спа, общественного питания и электроники. Независимо от типа трансформатора, их общее назначение одинаково — преобразовывать электроэнергию из одного типа в другой.
Принцип работы трансформаторов

Трансформатор — это пассивное электрическое устройство, предназначенное для преобразования одного напряжения переменного тока в другое за счет магнитной индукции.Они могут «повышать» или «понижать» напряжение, чтобы согласовать входящее напряжение сети с напряжением, требуемым конечным продуктом пользователя.

Существует множество типов трансформаторов различных форм и размеров, каждый из которых подразделяется на классы, основанные на таких аспектах, как уровни напряжения, расположение обмоток или использование. Индивидуальные конфигурации трансформатора распространены для приложений, которым требуется трансформатор с одной специализированной функцией, такой как постоянное напряжение или постоянный ток.

Вот руководство по 5 различным типам трансформаторов:

Изолирующий трансформатор

Формально трансформатор с соотношением витков 1:1, изолирующие трансформаторы в основном используются для предотвращения поражения электрическим током. Они имеют отдельные первичную и вторичную обмотки для целью изоляции цепи от источника питания. В этом случае трансформатор может обеспечить защиту от скачков напряжения в случае выхода из строя электронной схемы. Общие области применения включают медицинское, телекоммуникационное оборудование и оборудование для дистанционного управления.

Автотрансформатор

Автотрансформаторы имеют только одну обмотку, которая является общей для первичной и вторичной цепей. Хотя они не обеспечивают изоляцию, они обеспечивают существенную экономию при использовании для получения небольших приращений напряжения выше или ниже входного напряжения. Они идеально подходят для пускателей асинхронных двигателей и приложений с низким напряжением.

Трансформатор класса II

Трансформатор класса II используется для питания цепей класса II, обычно используемых в системах управления HVACR.Обычно предлагаемое максимальное значение ВА (вольт-ампер) составляет 75 (Hartland предлагает трансформаторы класса II мощностью до 100 ВА), а наиболее распространенное вторичное напряжение составляет 24 В переменного тока. Все трансформаторы класса II имеют внутреннее или внешнее ограничение, что означает, что максимальный выходной ток ограничен либо внутренним сопротивлением катушки, либо предохранителем или автоматическим выключателем. Стоит отметить, что мы предлагаем трансформаторы до 150 ВА, а также у нас есть возможность настроить трансформаторы от 3 ВА до 200 ВА.

Трансформатор общего назначения

Как следует из названия, трансформаторы общего назначения обычно используются для общего освещения и других низковольтных устройств.Эти трансформаторы включают любую номинальную мощность ВА, а также первичное и вторичное напряжение до 600 В переменного тока. Обычно предохранитель не требуется, но можно использовать внутренний предохранитель.

Трансформатор управления

Тип разделительного трансформатора. Трансформаторы управления предназначены для обеспечения номинального выходного напряжения при полной мощности ВА. При уменьшении нагрузки выходное напряжение будет расти. И наоборот, если нагрузка увеличивается, это приводит к снижению выходного напряжения. Обеспечивая отличное регулирование напряжения, управляющие трансформаторы обычно используются в промышленности.

Узнайте больше о предложениях Hartland Control по трансформаторам здесь.

[PDF] лекция3 — WordPress.com — Скачать PDF бесплатно

Скачать лекцию3 — WordPress.com…

Механические и электрические системы SKAA 2032

Трансформаторы Доктор Асрул Изам Азми Факультет электротехники Технологический университет Малайзии

Трансформаторы • Трансформатор представляет собой статическую машину, которая изменяет напряжение: повышая или понижая его. • Отсутствует электромеханическое преобразование энергии. • Передача энергии происходит через магнитное поле, а все токи и напряжения переменные • Трансформаторы можно разделить на: Идеальные трансформаторы Практические трансформаторы Специальные трансформаторы Трехфазные трансформаторы

Трансформаторы

Трансформаторы

Трансформаторы

Применение трансформатора • Типичная энергосистема состоит из генерации, передачи и распределения • Электроэнергия от электростанции/станции вырабатывается около 11-1320-30 кВ (в зависимости от производителя и спроса)

• Это напряжение передается на расстояние досягаемости для использования через систему линий электропередач с помощью повышающего трансформатора на различных уровнях напряжения в зависимости от расстояния и потерь • Распределение осуществляется через понижающий трансформатор в соответствии с требованиями потребителя.

Функции трансформатора • Повышение или понижение напряжения или тока в цепи переменного тока. • Изолирование цепей друг от друга. заводы

Трансформатор является одним из самых полезных электрических устройств, когда-либо изобретенных

Принципы работы трансформатора

• Трансформатор состоит из двух электрических цепей, называемых первичной и вторичной • Магнитная цепь обеспечивает связь между первичной и вторичной обмотками

Принципы работы трансформатора Основная идея: • В первичную цепь подается переменное напряжение, в первичную цепь протекает переменный ток Ip.• Ip создает изменяющийся во времени магнитный поток Ф в сердечнике • Во вторичной цепи индуцируется переменное напряжение Vs по закону Фарадея

Типы сердечников трансформатора • Магнитный (железный) сердечник изготовлен из тонколистовой листовой стали лист. Причина использования многослойной стали заключается в минимизации потерь на вихревые токи за счет уменьшения толщины • Существуют два распространенных сечения сердечника: квадратное или (прямоугольное) для небольших трансформаторов и круглое (ступенчатое) для больших и трехфазных трансформаторов.

Конфигурация однофазной первичной обмотки

Многослойный пластинчатый железный сердечник

Вторичная обмотка

h2 h3

X1 X2 Клеммы обмотки

Трехфазный трансформатор Железный сердечник трехфазного трансформатора имеет три опоры каждая опора

Конструкция трансформатора • Тип сердечника (U/I): Изготовлен из пакета U- и I-образных пластин. В трансформаторе с сердечником первичная и вторичная обмотки намотаны на двух разных ветвях сердечника

• Тип корпуса: Изготовлен из пакета пластин в форме буквы E и I.В оболочечном трансформаторе первичная и вторичная обмотки намотаны на одну ветвь сердечника, как концентрические обмотки, одна поверх другой.

Строительство трансформатора • Core и Shell Tresic Transformer

Тип оболочки Ядро Тип

Строительство малого трансформатора

Железный Ядро

Изоляция Вторичная обмотка

Клеммы

Трансформатор с системой охлаждения

Высоковольтная втулка

Масло бак

Ввод

Низковольтный ввод Стальной бак

Железный сердечник за стальным стержнем

Радиаторы охлаждения

Обмотка

Изоляция

Радиатор

Мы предполагаем, что трансформатор без потока • Идеальный трансформатор без потерь.

Идеальный трансформатор • Первичная и вторичная обмотки имеют N1 и N2 витков соответственно • Первичная обмотка подключена к синусоидальному источнику Например • Ток намагничивания Im создает поток Фм

Идеальный транс sformer • Поток полностью связан первичной и вторичной обмотками – взаимный поток • Поток меняется синусоидально и достигает пикового значения Φm

Идеальный трансформатор • Трансформатор с большим количеством витков в первичной обмотке, чем во вторичной обмотке, снижает напряжение и называется понижающим трансформатором • Трансформатор с большим количеством витков во вторичной обмотке, чем в первичной, называется повышающим трансформатором

Идеальный трансформатор • Синусоидальный ток Im создает синусоидальную МДС (магнитодвижущую силу) = NIm, которая, в свою очередь, создает синусоидальную поток.Поток индуцирует действующее напряжение E на клеммах катушки Индуцируемые напряжения: • Эффективная ЭДС индукции в первичной обмотке равна

E1  4,44 fN1m • Где N1 — число витков первичной обмотки, Фm максимальное ( пик) потока и f – частота питающего напряжения

Идеальный трансформатор • Это уравнение показывает, что для заданной частоты и заданного числа витков Фm ​​изменяется пропорционально приложенному напряжению, Eg • Это означает, что если Eg равно поддерживается постоянным, пиковый поток должен оставаться постоянным • Аналогично, эффективная ЭДС индукции во вторичной обмотке:

E2  4.44 fN2m

Идеальный трансформатор — без нагрузки

E1 N1  a E2 N 2 a = Коэффициент трансформации E1 = Напряжение на первичной обмотке [В] E2 = Напряжение на вторичной обмотке [В] N1 = Число витков первичной обмотки N = количество витков первичной обмотки 2

Пример задачи Трансформатор имеет 500 витков первичной обмотки и 3000 витков вторичной обмотки. Если первичное напряжение равно 240 В, определите вторичное напряжение, приняв идеальный трансформатор N1=500, N2=3000, V1=240 В. Для идеального трансформатора V1=E1 и V2=E2

E1 V1 N1   E2 V2 N 2

240 500  В2 3000 В2  1440 В

Идеальный трансформатор под нагрузкой: коэффициент тока Подключим нагрузку Z ко вторичной обмотке идеального трансформатора.Немедленно потечет вторичный ток I2. 1) В идеальном трансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны взаимным потоком Фm, следовательно, отношение напряжений будет таким же, как и при холостом ходе

2) Если напряжение питания Eg сохраняется постоянным, то первичное наведенное напряжение E1 остаются фиксированными. Следовательно, Фm также остается фиксированным. Из этого следует, что E2 также остается фиксированным. Мы заключаем, что E2 остается фиксированным независимо от того, подключена нагрузка или нет.

Идеальный трансформатор под нагрузкой: соотношение токов • Давайте теперь рассмотрим МДС, создаваемую первичной и вторичной обмотками.Во-первых, ток I2 создает вторичную МДС N2I2. Если бы она действовала одна, то МДС произвела бы глубокое изменение Фм. Но мы только что видели, что Фm не меняется под нагрузкой. • Мы заключаем, что поток Фm может оставаться постоянным только в том случае, если первичная обмотка развивает МДС, точно уравновешивающую N2I2 в каждый момент времени. Таким образом, первичный ток I1 должен протекать таким образом, чтобы

N1 I1  N 2 I 2

Идеальный трансформатор под нагрузкой: отношение токов

(a) Идеальный трансформатор под нагрузкой

(b) Соотношение векторов под нагрузкой

Идеальный трансформатор под нагрузкой: коэффициент тока I1

I 2 N1  a I1 N 2

I2

0 Первичный

I 1 = первичный ток [A]

Однофазный трансформатор

I 2 = вторичный ток [A] N1 N2

= количество витков на первичной обмотке = количество витков на вторичной обмотке ВДОХНОВЛЯЯ ТВОРЧЕСКИЕ И ИННОВАЦИОННЫЕ УМЫ

Полное сопротивление трансформатора

ZL’ 

VP IP

Первичное сопротивление: Первичное сопротивление в единицах ZL’  a 2 ZL Вторичное сопротивление: VP  aVS Первичное напряжение: II  Первичный ток: a S

P

5 IN

SPIRING CREATIVE AND INNOVATIVE MINDS

Пример задачи Идеальный трансформатор имеет соотношение витков 8:1 и первичный ток 3 А при напряжении 240 В.Рассчитайте вторичное напряжение и ток.

E1 V1 N1   E2 V2 N 2

N2 V2  V1 N1 1 V2  240   30В 8

Пример задачи N1 I 2   N 2 I1  3   24 A N2 1

Пример задачи Катушка трансформатора имеет 4000 витков и связывает поток переменного тока с пиковым значением 2 мВб. Если частота равна 60 Гц, рассчитайте действующее значение индуцированного напряжения E. источник 120 В, 60 Гц.Если действующее значение тока намагничивания составляет 4 А, рассчитайте следующее: a. Пиковое значение потока b. Пиковое значение МДС c. Индуктивное сопротивление катушки d. Индуктивность катушки.

Реальный поток утечки трансформатора: не весь поток, создаваемый первичным током, связывает обмотку, но есть утечка некоторого потока в воздух, окружающий первичную обмотку. Точно так же не весь поток, создаваемый вторичным током (током нагрузки), связывает вторичную обмотку, скорее происходит потеря потока из-за утечки.Эти эффекты моделируются как реактивное сопротивление рассеяния в представлении эквивалентной схемы.

Регулирование напряжения • Регулирование напряжения определяется как изменение величины вторичного напряжения при изменении тока нагрузки от холостого хода до полной нагрузки • Первичное напряжение всегда регулируется в соответствии с изменениями нагрузки; Отсюда V’s и VS сохраняются постоянные VNL  VFL% VR  100 VNL

 VP  AVS  AVS 100

 VP  VS ‘VS’ 100

Эффективность трансформатора • Как всегда, КПД определяется как отношение выходной мощности к входной мощности.Потерь вращения нет.

Пример Задача Не совсем идеальный трансформатор, имеющий 90 витков на первичной обмотке и 2250 витков на вторичной обмотке, подключен к источнику 120 В, 60 Гц. Связь между первичной и вторичной обмотками идеальна, но ток намагничивания равен 4 А. Рассчитайте: a. Действующее напряжение на клеммах вторичной обмотки b. Пиковое напряжение на вторичных клеммах. в. Мгновенное напряжение на вторичной обмотке при мгновенном напряжении на первичной равно 37 В.Ответ: 3000 В, 4242 В, 925 В.

Пример Задача Идеальный трансформатор, имеющий 90 витков на первичной обмотке и 2250 витков на вторичной обмотке, подключен к источнику 200 В, 50 Гц. Нагрузка через вторичную обмотку потребляет ток 2 А при коэффициенте мощности 80% отставания. Рассчитайте: • Действующее значение первичного тока • Мгновенный ток в первичной обмотке, если мгновенный ток во вторичной обмотке равен 100 мА. • Пиковый поток связан вторичной обмоткой. Ответ: 50 А, 2,5 А, 10 мВт

Пример задачи Трансформатор мощностью 125 кВА имеет 500 витков на первичной обмотке и 80 витков на вторичной обмотке.Первичное и вторичное сопротивления составляют 0,5 Ом и 0,025 Ом соответственно, а соответствующие реактивные сопротивления рассеяния равны 2,5 Ом и 0,025 Ом соответственно. Напряжение питания 2,2 кВ. Рассчитайте стабилизацию напряжения и вторичное напряжение на клеммах для полной нагрузки с коэффициентом мощности 0,85 с отставанием

Пример Задача Первичная и вторичная обмотки трансформатора мощностью 400 кВА имеют сопротивление 0,3 Ом и 0,0015 Ом соответственно. Первичное и вторичное напряжения составляют 15 кВ и 0,4 кВ соответственно.Если потери в сердечнике составляют 2,5 кВт, а коэффициент мощности нагрузки равен 0,80, рассчитайте КПД трансформатора при полной нагрузке.

Резюме В конце этой темы вы должны знать: • Функции трансформатора в системе распределения электроэнергии • Принципы работы трансформатора • Отношения напряжения и тока • Разница между идеальным и реальным трансформатором

Принципы электротехники Руководство: Однофазные трансформаторы




ГОЛОВ:

• обсудить различные типы трансформаторов.

• расчет значений напряжения, тока и витков для однофазных трансформаторов используя формулы.

• расчет значений напряжения, тока и витков для однофазных трансформаторов используя соотношение оборотов.

• подключите трансформатор и проверьте выходное напряжение различных обмоток.

• Обсудите маркировку полярности на принципиальной схеме.

• проверьте трансформатор, чтобы определить правильную полярность.

ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ ДЛЯ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

  • автотрансформатор — трансформатор, в котором используется только одна обмотка для обоих первичный и вторичный
  • Трансформатор управления
  • — распространенный тип трансформатора, используемый в управлении двигателем. цепи для снижения номинального линейного напряжения до величины, необходимой для работы компоненты управления
  • распределительный трансформатор — трансформатор, который обычно используется для понизить напряжение в сети энергокомпании до значения, необходимого для жилых домов или промышленные предприятия
  • ток возбуждения — величина тока, протекающего в первичной обмотке. обмотка трансформатора при отсутствии нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке
  • утечка потока — количество линий магнитного потока, которые излучаются в воздух
  • пусковой ток — величина тока, протекающего при включении питания. впервые применяется к трансформатору
  • разделительные трансформаторы — трансформаторы, имеющие первичную и вторичные обмотки электрически отделены друг от друга
  • ламинированный — процесс укладки тонких листов металла вместе. для формирования материала сердечника трансформатора
  • нейтральный проводник — проводник, как правило, заземлен и является общим подключение к другим частям цепи
  • первичная обмотка — обмотка трансформатора, к которой подключена мощность
  • вторичная обмотка: обмотка трансформатора, к которой подключена нагрузка. подключен
  • понижающий трансформатор — трансформатор, производящий младшую вторичную обмотку. напряжение, чем первичное напряжение
  • повышающий трансформатор — трансформатор, который производит высшую вторичную обмотку. напряжение, чем первичное напряжение
  • ленточный сердечник — тип сердечника трансформатора, изготовленный путем намотки длинного непрерывный металлический лист круглой или округло-прямоугольной формы
  • тороидальный сердечник — сердечник трансформатора тороидальной формы, обычно круглая с отверстием в центре, похожая на пончик
  • трансформатор — электрическая машина, используемая для изменения значений напряжения, ток и импеданс
  • витков — отношение числа витков провода в первичной обмотке. обмотки по сравнению с числом витков вторичной обмотки
  • отношение вольт на виток — метод определения значений напряжения в трансформатора делением числа витков провода в первичной обмотке по приложенному напряжению

Трансформаторы являются одними из наиболее распространенных устройств, используемых в электротехнике. поле.Их размер варьируется от менее одного кубического дюйма до размера железнодорожные вагоны. Их номиналы могут варьироваться от мВА (милливольт-ампер) до ГВА (гигавольт-ампер). Крайне важно, чтобы любой, кто работает в области электротехники, понимал типов трансформаторов и соединений. В этом разделе будут представлены трансформеры предназначены для использования в однофазных установках. Два основных типа напряжения трансформаторы, разделительные трансформаторы и автотрансформаторы.

ОДНОФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформатор — это машина с магнитным приводом, которая может изменять значения напряжения, тока и импеданса без изменения частоты.Трансформеры являются наиболее эффективными из известных машин.

Их КПД обычно составляет от 90% до 99% при полной нагрузке. Трансформеры можно разделить на три классификации:

  1. Изолирующий трансформатор.
  2. Автотрансформатор.
  3. Трансформатор тока.

Все характеристики трансформатора пропорциональны коэффициенту его трансформации. Этот не означает, что точное число витков провода на каждой обмотке должно известно, чтобы определить различные значения напряжения и тока для трансформатора.Что нужно знать, так это соотношение витков. Например, возьмем трансформатор имеет две обмотки. Одна обмотка, первичная, имеет 1000 витков провода, и другой, вторичный, имеет 250 витков провода (рис. 1). Коэффициент поворота этого трансформатора 4 к 1, или 4:1 (1000/250 = 4), т.к. четыре витка провода на первичной обмотке на каждый виток провода на вторичной обмотке.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ФОРМУЛЫ

Для определения значений напряжения и тока можно использовать различные формулы. для трансформатора.Ниже приведен список стандартных формул, где

NP = количество витков в первичной обмотке NS = количество витков во вторичной обмотке EP = напряжение первичной обмотки ES = напряжение вторичной обмотки IP = ток в первичном IS = ток во вторичном

ЭП ЕС

= НП НС ЭП ЭС

= ИС ИП НП НС

= ИС IP или EP _ NS = ES _ NP EP _ IP = ES _ IS NP _ IP = NS _ IS

Первичная обмотка трансформатора является входной обмоткой питания.Его обмотка, которая подключена к входящему источнику питания. вторичный обмотка — это нагрузочная обмотка или выходная обмотка. Это сторона трансформатора который подключен к ведомой нагрузке (РИС. 2).

ПЕРВИЧНЫЙ 1000 ОБОРОТОВ; ВТОРИЧНЫЙ 250 ОБОРОТ


РИС. 1 Все значения трансформатора пропорциональны коэффициенту его витков.

НАГРУЗКА ВТОРИЧНАЯ ПЕРВИЧНАЯ


РИС. 2 Разделительный трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки электрически отделены друг от друга.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Трансформаторы, показанные на рисунках 1 и 2, являются изолирующими трансформаторами. Это означает, что вторичная обмотка физически и электрически изолирована. от первичной обмотки, поэтому нет электрического соединения между первичная и вторичная обмотка. Трансформатор имеет магнитную связь, не связаны электрически. Эта изоляция линии часто очень желательна. характеристика. Поскольку нет электрического соединения между нагрузкой и питания, трансформатор становится фильтром между ними.

Изолирующий трансформатор значительно снизит любые скачки напряжения, возникают на стороне подачи до того, как они передаются на сторону нагрузки. Некоторые изолирующие трансформаторы имеют соотношение витков 1:1. трансформатор этого типа будет иметь одинаковое входное и выходное напряжение и используется для только изоляция.

Изолирующий трансформатор может значительно снизить скачки напряжения до они достигают вторичной обмотки из-за времени нарастания тока через индуктор.Напомним из раздела 10, что ток в катушке индуктивности возрастает с экспоненциальной скоростью (фиг. 3). По мере увеличения значения тока расширяющееся магнитное поле прорезает проводники катушки и индуцирует напряжение, противоположное приложенному напряжению. Количество индуцированных напряжение пропорционально скорости изменения тока.

Это просто означает, что чем быстрее ток пытается увеличиться, тем больше сопротивление этому увеличению будет.Пиковые напряжения и токи как правило, имеют очень короткую продолжительность, что означает, что они увеличиваются в значение очень быстро (фиг. 4).

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНАЯ КРИВАЯ ВРЕМЯ ПИЧ ТОКА НАПРЯЖЕНИЕ СИНУСОЛОНА НАПРЯЖЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ВЫБРОСА НАПРЯЖЕНИЯ


(слева) РИС. 3 Ток через индуктор растет экспоненциально. (правильно) ИНЖИР. 4 Всплески напряжения обычно очень короткие.

Это быстрое изменение стоимости вызывает усиление противодействия изменению так же быстро.К тому времени, когда спайк был переведен на вторичный обмотка трансформатора, она устранена или сильно уменьшена ( ИНЖИР. 5).

Базовая конструкция разделительного трансформатора показана на РИС. 6. Металлический сердечник используется для обеспечения хорошей магнитной связи между двумя обмотки. Сердцевина обычно состоит из пластин, сложенных вместе. Ламинирование сердечник помогает уменьшить потери мощности, вызванные индукцией вихревых токов.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

На фиг.7 подключена одна обмотка разделительного трансформатора к источнику переменного тока, а другая обмотка подключена к нагрузке. По мере того, как ток увеличивается от нуля до своего максимального положительного значения, магнитное поле распространяется наружу вокруг катушки. Когда ток уменьшается от его пиковой положительной точки к нулю магнитное поле схлопывается. Когда ток увеличивается до своего отрицательного пика, магнитное поле снова расширяется, но с противоположной полярностью.

Поле снова разрушается, когда ток уменьшается от его отрицательного значения. пик к нулю.

Это постоянно расширяющееся и сжимающееся магнитное поле разрезает обмотки. первичной обмотки и наводит на нее напряжение. Это индуцированное напряжение противодействует приложенное напряжение и ограничивает ток первичной обмотки. Когда катушка наводит на себя напряжение, это известно как самоиндукция.

ТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ

Всегда будет некоторый ток в первичной обмотке любого трансформатор напряжения, независимо от типа или размера, даже если нет нагрузки подключен к вторичке.Этот ток называется возбуждением ток трансформатора.

Ток возбуждения – это величина тока, необходимая для намагничивания сердечник трансформатора.

Ток возбуждения остается постоянным от холостого хода до полной нагрузки. Так как общее правило, ток возбуждения составляет такую ​​малую часть полного ток нагрузки, который часто не учитывают при расчетах.

ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ

Поскольку вторичные обмотки разделительного трансформатора намотаны на тот же сердечник, что и первичный, магнитное поле, создаваемое первичным обмотка разрезает также обмотки вторичной обмотки (рис.8). Это постоянно изменение магнитного поля индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

Способность одной катушки индуцировать напряжение в другой катушке называется взаимная индукция. Величина напряжения, наведенного во вторичной обмотке, определяется отношением числа витков провода во вторичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Главная.

Например, предположим, что первичная обмотка имеет 240 витков провода и подключена до 120 В переменного тока. Это дает трансформатору отношение вольт на виток, равное 0.5 (120 В/240 витков = 0,5 вольта на виток). Теперь предположим, что вторичная обмотка содержит 100 витков провода.

Поскольку трансформатор имеет отношение вольт/виток 0,5, вторичная напряжение будет 50 В (100 _ 0,5 = 50).


РИС. 5 Разделительный трансформатор значительно снижает скачки напряжения. НАЧАЛЬНЫЙ ВТОРИЧНАЯ НАГРУЗКА


РИС. 6 Базовая конструкция разделительного трансформатора. ЖЕЛЕЗНЫЙ СЕРДЕЧНИК ОБМОТКИ ОБМОТКА


РИС.7 Магнитное поле, создаваемое переменным током. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ


РИС. 8 Магнитное поле первичной обмотки индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

РАСЧЕТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

В следующих примерах значения напряжения, тока и витков для будут рассчитаны различные трансформаторы.

Предположим, что изолирующий трансформатор, показанный на РИС. 2 имеет 240 витков провода на первичке и 60 витков провода на вторичке.это соотношение 4:1 (240/60 = 4). Теперь предположим, что к первичке подключено 120 В. обмотка. Какое напряжение вторичной обмотки?

ЭП ЕС

= НП НС 120 ЕС

= 240 60 240 ES = 7200 ES = 30 В

Трансформатор в этом примере известен как понижающий трансформатор, потому что он имеет более низкое вторичное напряжение, чем первичное напряжение.

Теперь предположим, что нагрузка, подключенная к вторичной обмотке, имеет импеданс из 5 Ом.Следующая задача состоит в том, чтобы рассчитать текущий поток во вторичном и первичные обмотки. Текущий поток вторичного может быть рассчитан по закону Ома, так как напряжение и импеданс известны.

I = E Z I = 30 5 I = 6A

Теперь, когда количество тока во вторичном известно, первичный ток можно рассчитать по формуле EP ES

= ИС IP 120 30

= 60 IP 120 IP = 180 IP = 1:5A

Обратите внимание, что первичное напряжение выше чем вторичное напряжение, но первичный ток намного меньше, чем вторичный ток.Хорошее правило для любого типа трансформатора состоит в том, что мощность на входе должна равняться мощности на выходе. Если первичное напряжение и ток умножить вместе, произведение должно равняться произведению напряжения и тока вторичного.

Первичный Вторичный 120 _ 1:5 = 180 ВА 30 _ 6 = 180 ВА

В этом примере Предположим, что первичная обмотка содержит 240 витков провода, а вторичная содержит 1200 витков провода. Это соотношение оборотов 1:5 (1200/240 = 5).Теперь предположим, что к первичной обмотке подключено напряжение 120 В. Вычислить выходное напряжение вторичной обмотки.

ЭП ЕС

= НП НС 120 ЕС

= 240 1200 240 ЭС = 144 000 ЭС = 600 В

Обратите внимание, что вторичное напряжение этого трансформатора выше, чем первичное напряжение. это известно как повышающий трансформатор.

Теперь предположим, что нагрузка, подключенная к вторичной обмотке, имеет импеданс 2400 О.Найдите величину тока, протекающего по первичной и вторичной обмоткам. Ток во вторичной обмотке можно рассчитать по закону Ома.

I = E Z I = 600 2400 I = 0:25 А

Теперь, когда количество текущего потока в вторичный ток известен, первичный ток можно вычислить с помощью формула EP ES

= искробезопасный IP 120 600 = 0:25 IP 120 IP = 150 IP = 1:25 A

Обратите внимание, что количество потребляемой мощности равняется количеству выходной мощности.

Первичное Среднее

120 _ 1:25 = 150 ВА 600 _ 0:25 = 150 ВА

РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЙ ИЗОЛЯЦИОННОГО ТРАНСФОРМАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ОБОРОТОВ

Как показано в предыдущих примерах, значения трансформатора напряжения, ток, а обороты можно вычислить по формулам. Также можно вычислить эти значения, используя соотношение оборотов. Для выполнения расчетов с помощью соотношение оборотов, устанавливается соотношение, сравнивающее некоторое число с 1, или 1 к некоторому числу.Например, предположим, что первичный номинал трансформатора на 240 В и вторичной на 96 В (рис. 9). Отношение оборотов может быть вычисляется путем деления более высокого напряжения на более низкое напряжение.

Соотношение = 240 96

Соотношение = 2:5:1


РИС. 9 Расчет значений трансформатора с использованием коэффициента трансформации.


РИС. 10 Расчет номиналов трансформаторов.

Это соотношение указывает на то, что в первичной обмотке 2,5 витка провода на каждый виток провода во вторичке.Со стороны трансформатора с наименьшим напряжением всегда будет иметь наименьшее число (1) отношения.

Теперь предположим, что к вторичной обмотке подключено сопротивление 24 Ом. Величину вторичного тока можно найти по закону Ома.

IS = 96 24 IS = 4A

Первичный ток можно определить по соотношению витков. Напомним, что вольт-ампер первичной обмотки должен равняться вольт-ампер вторичной обмотки.

Поскольку первичное напряжение больше, первичный ток должен быть меньше вторичного тока.

IP = коэффициент искробезопасности IP = 4 2:5 IP = 1:6A

Чтобы проверить ответ, найдите вольт-ампер первичной и вторичной обмотки.

Первичный Вторичный 240 _ 1:6 = 384 ВА 96 _ 4 = 384 ВА

Теперь предположим, что вторичная обмотка содержит 150 витков провода. То первичные витки также можно найти, используя соотношение витков. Поскольку первичный напряжение выше, чем вторичное напряжение, первичное должно иметь больше витки провода.

NP = NS _ передаточное отношение NP = 150 _ 2:5 NP = 375 витков

В следующем примере предположим, что изолирующий трансформатор имеет первичное напряжение 120 В и вторичное напряжение 500 В.Вторичная имеет импеданс нагрузки 1200 Ом. Вторичная обмотка содержит 800 витков провода (рис. 10).

Соотношение витков можно найти, разделив большее напряжение на меньшее. Напряжение.

Соотношение = 500 120 Соотношение = 1:4:17

Вторичный ток можно найти с помощью Закон Ома.

IS = 500 1200 IS = 0:417 A

В этом примере первичное напряжение ниже вторичного. Следовательно, первичный ток должен быть выше.

IP = IS _ передаточное отношение IP = 0:417 _ 4:17 IP = 1:74A

Чтобы проверить этот ответ, вычислите вольт-ампер обеих обмоток.

Первичное Среднее

120_1:74 = 208:8 ВА 500_0:417 = 208:5 ВА

Небольшая разница в ответах вызвана округлением значений.

Поскольку первичное напряжение меньше вторичного, витки провода в первичке тоже будет меньше.

NP = соотношение витков NS NP = 800 4:17 NP = 192 витка РИС.11 показан трансформатор со всеми заполненными значениями.


РИС. 11 Трансформатор с заполненными значениями.


РИС. 13 Вторичная обмотка трансформатора с несколькими ответвлениями.


РИС. 12 Трансформатор с многоотводной первичной обмоткой.


РИС. 14 Трансформатор с несколькими вторичными обмотками.

ОБМОТКИ С НЕСКОЛЬКИМИ ОТВОДАМИ

Нередко изолирующие трансформаторы имеют обмотку. которые имеют более одного набора отведений, подключенных к первичной или вторичной обмотке.

Это так называемые многоотводные обмотки. Трансформатор, показанный на фиг. 12 содержит вторичную обмотку на 24 В. Первичная обмотка содержит однако несколько нажатий. Один из проводов первичного отведения помечен буквой C и общий для остальных отведений.

Остальные выводы имеют маркировку 120, 208 и 240. Этот трансформатор разработан чтобы его можно было подключать к разным первичным напряжениям без изменения значение вторичного напряжения.В этом примере предполагается, что вторичная обмотка имеет всего 120 витков провода. Для поддержания правильное соотношение витков, первичная обмотка будет иметь 600 витков провода между C и 120 1040 витков между C и 208 и 1200 витков между C и 240.

Изолирующий трансформатор, показанный на РИС. 13 содержит одну первичную обмотку. Вторичная обмотка, однако, имеет отводы в нескольких точках. Один проводов вторичных отведений помечен буквой C и является общим с другим отведением провода.При подаче номинального напряжения на первичку напряжения 12, 24, и 48 В можно получить на вторичной обмотке. Следует отметить также, что такое расположение отводов позволяет использовать трансформатор в качестве ответвления посередине. трансформатор на два напряжения.

Если к проводам с маркировкой C и 24 приложена нагрузка, провод с маркировкой 12 становится центральным краном. Если нагрузка помещена через C и 48 отведений, 24 отведения становятся центральным отводом.

В этом примере предполагается, что первичная обмотка имеет 300 витков провод. Для получения правильного соотношения витков потребуется 30 витков провода. между С и 12, 60 витков провода между С и 24 и 120 витков провода между C и 48.

Изолирующий трансформатор, показанный на РИС. 14 похож на трансформатор на фиг. 13. Тот, что на фиг. 14, однако, имеет несколько вторичных обмоток вместо одной вторичной обмотки с несколькими ответвлениями.Преимущество заключается в том, что вторичные обмотки электрически изолированы друг от друга. Эти вторичные обмотки могут быть как повышающими, так и понижающими в зависимости от Применение трансформатора.

РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С НЕСКОЛЬКИМИ ВТОРИЧНЫМИ ОБОРУДОВАНИЯМИ

При вычислении значений изолирующего трансформатора с несколькими вторичными обмотки, каждая вторичная обмотка должна рассматриваться как отдельный трансформатор.

Например, трансформатор на РИС.15 содержит одну первичную обмотку и три вторичные обмотки. Первичный подключен к 120 В переменного тока и имеет 300 витков провода. Одна вторичная имеет выходное напряжение 560 В и нагрузку импеданс 1000 Ом. Вторая вторичная обмотка имеет выходное напряжение 208 В. В и сопротивление нагрузки 400 Ом, а третья вторичка имеет выход напряжением 24 В и сопротивлением нагрузки 6 Ом. Ток, витки провода, и коэффициент для каждой вторичной обмотки, и будет найден ток первичной обмотки.

Первым шагом будет вычисление коэффициента трансформации первой вторичной обмотки. Это можно сделать, разделив меньшее напряжение на большее.

Соотношение = ES1 Соотношение EP = 560 120 Соотношение = 1:4:67

Течение тока в первой вторичной обмотке можно рассчитать с помощью закона Ома.

IS1 = 560 1000 IS1 = 0,56 А Количество витков провода в первой вторичной обмотке обмотка будет найдена с помощью отношения витков.

Поскольку эта вторичная обмотка имеет более высокое напряжение, чем первичная, она должна больше витков провода.

NS1 = NP/коэффициент оборотов

NS1 = 300 _ 4:67

NS1 = 1401 витков

Величина первичного тока, необходимая для питания этой вторичной обмотки можно найти и по соотношению оборотов. Так как первичка имеет меньшее напряжение, это потребует большего тока.

IP (ПЕРВЫЙ ВТОРИЧНЫЙ) = IS1 _ Коэффициент поворота IP (ПЕРВЫЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 0:56 _ 4:67 IP (ПЕРВЫЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 2:61 A

Коэффициент витков второй вторичной обмотки обмотка находится путем деления большего напряжения на меньшее.

Соотношение = 208 120 Соотношение = 1:1:73

Величина текущего потока в этом вторичном можно определить по закону Ома.

IS2 = 208 400 IS2 = 0:52 А

Так как напряжение этой вторичной обмотки больше чем первичный, в нем будет больше витков провода, чем в первичном. То витки этой вторичной обмотки будут найдены с использованием коэффициента витков.

NS2 = NP _ передаточное отношение NS2 = 300 _ 1:73 NS2 = 519 витков


РИС.15 Расчет значений для трансформатора с несколькими вторичными обмотками.

Напряжение первичной обмотки меньше вторичной. Первичная воля, следовательно, требуется большее количество тока. Необходимое количество тока для работы этой вторичной обмотки будет вычисляться с использованием соотношения витков.

IP (ВТОРОЙ ВТОРИЧНЫЙ) = IS2 _ Коэффициент поворота IP (ВТОРОЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 0:52 _ 1:732 IP (ВТОРОЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 0:9A

Коэффициент витков третьего вторичного обмотка будет рассчитываться так же, как и две другие.

Большее напряжение будет делиться на меньшее.

Соотношение = 120 24 Соотношение = 5:1 Первичный ток будет найден с помощью Ома. закон.

IS3 = 24 6 IS3 = 4A

Выходное напряжение третьей вторичной обмотки меньше чем первичный. Следовательно, число витков провода будет меньше. чем первичные витки.

NS3 = коэффициент витков NP NS3 = 300 5 NS3 = 60 витков

Первичный имеет более высокий напряжение, чем эта вторичная.Следовательно, первичный ток будет меньше на величину коэффициента оборотов.

IP (ТРЕТИЙ ВТОРИЧНЫЙ) = IS3/отношение оборотов

ИП (ТРЕТИЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 4/5

IP (ТРЕТИЙ ВТОРИЧНЫЙ) = 0:8A

Первичная обмотка должна подавать ток на каждую из трех вторичных обмоток. Следовательно, общая величина первичного тока будет суммой токов требуется для питания каждой вторичной обмотки.

IP (ВСЕГО) = IP1) IP2) IP3 IP (ВСЕГО) = 2:61) 0:9) 0:8 IP (ВСЕГО) ) = 4:31 А

Трансформатор со всеми вычисленными значениями показан на РИС.16.

Ч


РИС. 16 Трансформатор со всеми вычисленными значениями.


РИС. 17 Распределительный трансформатор.


РИС. 18 Напряжение от любой из линий к нейтрали составляет 120 В. Напряжение по всей вторичной обмотке 240 В.


РИС. 19 Напряжения на вторичной обмотке совпадают по фазе друг с другом.


РИС. 20 нагрузок 240 В подключаются непосредственно через вторичную обмотку.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Распространенным типом разделительного трансформатора является распределительный трансформатор, ИНЖИР.17. Этот трансформатор изменяет высокое напряжение распределительной компании. линии к общей сети 240/120 В, которая питает большинство домов и многие предприятия. В этом примере предполагается, что первичный подключен к линии 7200-В. Вторичная 240 В с отводом посередине. Центр отвод заземляется и становится нейтральным проводником или общим проводником. Если напряжение измеряется на всей вторичной обмотке, напряжение 240 В будет видно. Если напряжение измеряется от любой линии до центрального ответвления, будет видна половина вторичного напряжения, или 120 В (рис.18). Этот происходит потому, что заземленный нейтральный проводник становится центральной точкой двух синфазных напряжений. Векторная диаграмма, нарисованная для иллюстрации этого условия, показывает, что заземленный нейтральный проводник подключен к центральной точке двух синфазных напряжений (рис. 19). Нагрузки, предназначенные для работы на 240 В, такие как водонагреватели, электрические нагреватели сопротивления и центральные кондиционеры подключаются непосредственно через линии вторичный (фиг.20).

Нагрузки, предназначенные для работы от сети 120 В, подключаются от центрального ответвления, или нейтральный, к одной из второстепенных линий. Функция нейтрали должен нести разницу в токе между двумя вторичными линиями и поддерживать сбалансированное напряжение.

На фиг. 21, по одной из вторичных линий протекает ток 30 А и другой имеет ток 24 А. Нейтраль проводит сумму несбалансированная нагрузка. В этом примере ток нейтрали будет 6 А (30 _ 24 = 6).


РИС. 21 Нейтраль несет сумму несбалансированной нагрузки.


РИС. 23 Трансформатор управления подключен для работы на 240 В.


РИС. 22 Трансформатор управления с предохранителем, добавленным к вторичной обмотке обмотка.


РИС. 24 Трансформатор управления подключен для работы на 480 В.

ТРАНСФОРМАТОРЫ УПРАВЛЕНИЯ

Еще один распространенный тип разделительного трансформатора, используемый в промышленности. управляющий трансформатор (фиг.22). Управляющий трансформатор уменьшает линейное напряжение до значения, необходимого для работы цепей управления. Большинство обычный тип управляющего трансформатора содержит две первичные обмотки и одну вторичный. Первичные обмотки обычно рассчитаны на 240 В каждая, а вторичка на 120 В.

Такое расположение обеспечивает соотношение витков 2:1 между каждым из первичных обмотки и вторички. Например, предположим, что каждый из основных обмотки содержит 200 витков провода.Вторичная будет содержать 100 витков провода.

Одна из первичных обмоток на фиг. 23 помечен как h2 и h3. Другой помечен h4 и h5.

Вторичная обмотка имеет маркировку Х1 и Х2. Если первичная обмотка трансформатора должен быть подключен к 240 В, две первичные обмотки будут подключены параллельно, соединив h2 и h4 вместе, а h3 и h5 вместе. Когда первичные обмотки соединены параллельно, приложено одинаковое напряжение по обеим обмоткам.Это имеет тот же эффект, что и использование одной первичной обмотки. всего 200 витков провода. Соотношение оборотов 2:1 сохраняется, а вторичное напряжение 120 В.

Если трансформатор должен быть подключен к сети 480 В, две первичные обмотки будут соединены последовательно, соединив вместе h3 и h4 (рис. 24). Входящая сила связана с h2 и h5.

Последовательное соединение первичных обмоток увеличивает количество витков в первичный до 400.Это дает передаточное отношение 4:1. При подключении 480 В к первичке, вторичное напряжение остается на уровне 120.

Первичные выводы управляющего трансформатора обычно имеют перекрестное соединение, как показано на фиг. 25, поэтому для соединения первичного для работы на 240 или 480 В. Если первичка должна быть подключена к 240-В во время работы металлические звенья соединяются винтами, как показано на фиг. 26.

Обратите внимание, что выводы h2 и h4 соединены вместе, а выводы h3 и h5 соединены вместе.

Сравните это соединение с соединением, показанным на РИС. 23.

Если трансформатор должен быть подключен для работы на 480 В, клеммы h3 и h4 соединены, как показано на фиг. 27. Сравните эту связь с соединение, показанное на фиг. 24.


РИС. 25 Первичные обмотки управляющего трансформатора перекрещены.


РИС. 26 металлических звеньев соединяют трансформатор для работы от сети 240 В.


РИС. 27 Трансформатор управления подключен для работы на 480 В.


РИС. 28 Сердечник трехфазного трансформатора
мощностью 600 МВА. В Хьюстон Лайтнинг энд Пауэр.


РИС. 29 Трансформатор с сердечником.


РИС. Тороидальный трансформатор на 32 А.


РИС. Трансформатор корпусного типа на 30 А.


РИС. Трансформатор на 31 А с сердечником типа Н.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ СЕРДЕЧНИКИ ТИПЫ

В конструкции используются несколько типов сердечников трансформаторов.Большинство сердечников изготавливаются из тонких стальных штамповок, ламинированных вместе, чтобы сформировать твердое металлическое ядро. Ядро для 600-МВА (мегавольт-ампер) трехфазный трансформатор показан на фиг. 28. Предпочтительны ламинированные сердечники. потому что на поверхности каждого ламината образуется тонкий слой оксида и действует как изолятор, чтобы уменьшить образование вихревых токов внутри основной материал. Количество основного материала, необходимого для конкретного трансформатора определяется номинальной мощностью трансформатора, но должно быть достаточно для предотвращения насыщения при полной нагрузке.

Тип и форма сердечника обычно определяют величину магнитного поля. связь между обмотками и в некоторой степени КПД трансформатор.

Трансформатор, показанный на РИС. 29 известен как трансформатор с сердечником. Обмотки размещены вокруг каждого конца материала сердечника.

Трансформатор оболочкового типа сконструирован так же, как и сердечник. тип, за исключением того, что тип оболочки имеет металлический сердечник через середину окна (фиг.30). Первичная и вторичная обмотки намотаны вокруг центральной части сердечника с ближайшей обмоткой низкого напряжения к металлическому сердечнику. Такое расположение позволяет окружить трансформатор сердечником и обеспечивает отличную магнитную связь. Когда трансформатор во время работы весь магнитный поток должен проходить через центральный сердечник кусок. Затем он разделяется на две внешние части ядра.

Сердечник типа Н, показанный на РИС. 31 похож на сердечник оболочкового типа в что он имеет железный стержень через свой центр, вокруг которого первичный и вторичные обмотки намотаны.Сердечник H, однако, окружает обмотки с четырех сторон вместо двух. Этот дополнительный металл помогает уменьшить случайную утечку поток и повысить эффективность трансформатора.

Сердечник типа H часто используется в высоковольтных распределительных трансформаторах.

Ленточный сердечник или тороидальный сердечник (РИС. 32) изготовлен из наматывание одной длинной непрерывной ленты из кремнистой стали в спираль. Кассета может быть или не быть размещенным в пластиковом контейнере, в зависимости от применения.Этот тип сердечника не требует стальных перфораций, ламинированных вместе. Поскольку сердечник представляет собой один непрерывный отрезок металла, утечка флюса сохраняется. до минимума. Утечка потока — это линии магнитного потока, которые не следуют металлический сердечник и теряются в окружающем воздухе. Лента намотанная сердцевина является одним из наиболее эффективных доступных конструкций сердечника.


РИС. 32

БРОСОК ТОКА ТРАНСФОРМАТОРА

Реактор — это катушка индуктивности, используемая для добавления индуктивности в цепь.Несмотря на то что трансформаторы и реакторы являются индуктивными устройствами, существует большое разница в их эксплуатационных характеристиках. Реакторы часто подключаются последовательно с низкоимпедансной нагрузкой для предотвращения пускового тока (количество тока, протекающего при первоначальной подаче питания на цепь) от становится чрезмерным (РИС. 33). Трансформаторы, однако, могут производить чрезвычайно высокие пусковые токи при первом включении первичной обмотки. Тип сердечника, используемый при изготовлении катушек индуктивности и трансформаторов, в первую очередь обуславливает эту разницу в характеристиках.


РИС. 33 дросселя помогают предотвратить чрезмерное увеличение пускового тока при первом включении питания.


РИС. 34 Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая используется для обоих первичный и вторичный.

АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

Автотрансформаторы — однообмоточные трансформаторы.

Они используют одну и ту же обмотку как для первичной, так и для вторичной обмотки. Главная обмотка на фиг. 34 находится между точками B и N и имеет напряжение 120 В. применяется к нему.Между точками B и N 120 витков провода. Сейчас предположим, что селекторный переключатель установлен в положение D. Теперь нагрузка подключена между точками D и N. Вторичная обмотка этого трансформатора содержит 40 витков провода. Если необходимо рассчитать величину напряжения, приложенного к нагрузке, можно использовать следующую формулу.

ЭП ЕС

= НП НС 120 ЕС

= 120 40 120 ES = 4800 ES = 40 В

Предположим, что нагрузка, подключенная к вторичной обмотке, имеет импеданс 10 Ом.Величину тока во вторичном контуре можно рассчитать по формуле

I = E Z I = 40 10 I = 4A

Первичный ток можно рассчитать по той же формуле, которая использовалась вычислить первичный ток для трансформатора с изоляцией.

ЭП ЕС

= ИС IP 120 40

= 4 IP 120 IP = 160 IP = 1:333 A

Количество входной и выходной мощности для автотрансформатора должно быть такие же, как и в разделительном трансформаторе.

Первичное Среднее

120 _ 1:333 = 160 ВА 40 _ 4 = 160 ВА Теперь предположим, что поворотный переключатель подключен к точке A. Теперь нагрузка подключена к 160 виткам провода. Напряжение, подаваемое на нагрузку, можно вычислить по формуле

.

ЭП ЕС

= НП НС 120 ЕС

= 120 160 120 ES = 19 200 ES = 160 В

===

ВАЛ ЩЕТОДЕРЖАТЕЛЬ УГОЛЬНАЯ ЩЕТКА POWERKOTE COIL CORE ОСНОВА ПОДШИПНИКИ ВАЛА КОНЦЕВЫЕ ФОРМЫ РАДИАТОР ПОЗОЛОЧЕННЫЙ КОММУТАТОР КЛЕММНАЯ БОЛТ


РИС.35 Powerstat, вид в разрезе.

===

Обратите внимание, что автотрансформатор, как и разделительный трансформатор, может либо повышающий, либо понижающий трансформатор.

Если поворотный переключатель, показанный на РИС. 34 были удалены и заменены на скользящий отвод, контактирующий непосредственно с обмоткой трансформатора, соотношение оборотов может регулироваться непрерывно.

Этот тип трансформатора обычно называют Variac или Powerstat. в зависимости от производителя.Вид в разрезе переменного автотрансформатора показан на фиг. 35. Обмотки намотаны на тороид с ленточной обмоткой. сердцевина в пластиковом корпусе. Вершины обмоток фрезерованы предоставить коммутатор. Угольная щетка соприкасается с обмотками.

Автотрансформаторы часто используются энергетическими компаниями для обеспечения повышать или понижать до сетевого напряжения. Они помогают обеспечить регулирование напряжения к крупным ЛЭП. Трехфазный автотрансформатор показан на фиг.36. Этот трансформатор находится в корпусе, заполненном трансформаторным маслом. который действует как охлаждающая жидкость и предотвращает образование влаги в обмотках.

Автотрансформатор имеет один недостаток. Так как нагрузка подключена с одной стороны линии электропередач, нет изоляции линии между входящими мощность и нагрузка. Это может вызвать проблемы с некоторыми типами оборудования. и должны учитываться при проектировании энергосистемы.

ПОЛЯРНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА

Чтобы понять полярность трансформатора, напряжение, создаваемое на обмотке необходимо рассматривать в какой-то момент времени.В цепи переменного тока частотой 60 Гц напряжение меняет полярность 60 раз в секунду. При обсуждении трансформатора полярности, необходимо учитывать взаимосвязь между различными обмотки в один и тот же момент времени. Поэтому будет считаться, что это момент времени, когда создается пиковое положительное напряжение по обмотке.


РИС. 36 Трехфазный автотрансформатор.


РИС. 37 точек полярности трансформатора.


РИС.38 знаков полярности для нескольких вторичных элементов.


РИС. 39 Соединение вторичной и первичной обмоток образует автотрансформатор.


РИС. 40 Перерисовка соединения.

МАРКИРОВКА ПОЛЯРНОСТИ НА СХЕМАХ

Когда трансформатор показан на принципиальной схеме, это обычная практика. чтобы указать полярность обмоток трансформатора, поставив точку рядом один конец каждой обмотки, как показано на фиг. 37.

Эти точки означают, что полярность одинакова в данный момент времени для каждой обмотки.Например, предположим, что напряжение, подаваемое на первичную обмотка имеет максимальное положительное значение на клемме, обозначенной значком точка. Напряжение на пунктирном выводе вторичной обмотки будет максимально положительное значение одновременно.

Такой же тип обозначения полярности используется для трансформаторов с более одной первичной или вторичной обмотки. Пример трансформатора. с мультивторичным показан на фиг. 38.


РИС. 41 Размещение точек полярности для обозначения аддитивной полярности.


РИС. 43 Стрелки помогают указать расположение точек полярности.


РИС. 42 точки полярности указывают на вычитающую полярность.


РИС. 44 Значения стрелок добавляются, чтобы указать аддитивную полярность связь).

АДДИТИВНЫЕ И СУБТРАКТИВНЫЕ ПОЛЯРНОСТИ

Полярность обмоток трансформатора можно определить, подключив их в качестве автотрансформатора и тестирование на аддитивную или вычитающую полярность, часто упоминается как повышающее или понижающее соединение.

Это делается путем подключения одного провода вторичной обмотки к одному проводу вторичной обмотки. первичной обмотки и измерения напряжения на обеих обмотках (рис. 39). То Показанный в примере трансформатор имеет номинальное первичное напряжение 120 В. и номинальное вторичное напряжение 24 В. Эта же схема была перерисована на фиг. 40, чтобы более четко показать связь. Обратите внимание, что вторичное обмотка включена последовательно с первичной обмоткой.

Трансформатор теперь содержит только одну обмотку и поэтому является автотрансформатором.При подаче на первичную обмотку напряжения 120 В подключенный вольтметр на вторичной обмотке будет указывать либо сумму двух напряжений, либо разница между двумя напряжениями. Если этот вольтметр показывает 144 V (120 ) 24 = 144) обмотки соединены аддитивно (повышающе) и полярно точки могут быть размещены, как показано на фиг. 41. Заметьте в этой связи, что вторичное напряжение добавляется к первичному напряжению.

Если вольтметр, подключенный к вторичной обмотке, показывает напряжение 96 В (120 _ 24 = 96) обмотки соединены вычитающим (баксом), и точки полярности расположены, как показано на фиг.42.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТРЕЛОК ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ТОЧЕК

Чтобы помочь в понимании аддитивной и вычитательной полярности, стрелки может использоваться для указания направления большего или меньшего значения. На фиг. 43 добавлены стрелки, указывающие направление, в котором нужно поставить точку.

В этом примере трансформатор подключен добавочный или повышающий, и обе стрелки указывают в одном направлении. Обратите внимание, что стрелка указывает до точки.На фиг. 44 видно, что значения двух стрелок складываются в производить 144 В.

На фиг. 45 к вычитательному или понижающему соединению добавлены стрелки. В этом случае стрелки указывают в противоположных направлениях, а напряжение одного пытается отменить напряжение другого. Результат состоит в том, что меньшее значение исключается, а большее значение уменьшается, как показано на ИНЖИР. 46. ​​


РИС. 47 На холостом ходу первичный ток отстает от напряжения на 90°.


РИС. 46 Стрелки помогают указать вычитающую полярность.


РИС. 45 Значения стрелок вычесть (обратное соединение).


РИС. 48 Вторичное напряжение отстает от первичного тока на 90°.

ВЗАИМОСВЯЗИ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА В ТРАНСФОРМАТОРЕ

Когда первичная обмотка трансформатора подключена к источнику питания, но нет нагрузка подключена к вторичной обмотке, ток ограничен индуктивным сопротивлением первичного.В настоящее время трансформатор по существу представляет собой индуктор, и ток возбуждения отстает от приложенного напряжения на 90° (фиг. 47). Первичный ток индуцирует напряжение во вторичной.

Это индуцированное напряжение пропорционально скорости изменения тока. Вторичное напряжение будет максимальным в периоды, когда первичное ток меняется больше всего (0°, 180° и 360°), и он будет равен нулю при неизменном первичном токе (90° и 270°).Сюжет первичный ток и вторичное напряжение показывают, что вторичное напряжение отстает от первичного тока на 90° (рис. 48). Поскольку вторичное напряжение отстает от первичного тока на 90°, а приложенное напряжение опережает первичный тока на 90°, вторичное напряжение сдвинуто по фазе на 180° с приложенным напряжения и в фазе с наведенным напряжением в первичной обмотке.

ДОБАВЛЕНИЕ НАГРУЗКИ НА ВТОРИЧНУЮ

При подключении нагрузки к вторичной обмотке начинает течь ток.Потому что трансформатор является индуктивным устройством, вторичный ток отстает от вторичное напряжение на 90°. Поскольку вторичное напряжение отстает от первичного ток на 90°, вторичный ток на 180° не совпадает по фазе с первичным ток ( РИС. 49).

Ток вторичной обмотки индуцирует встречное напряжение во вторичной обмотке. обмотки, которая находится в оппозиции к противодействующему напряжению, наведенному в первичной обмотке.

Противонапряжение вторичной обмотки ослабляет напряжение первичной обмотки и позволяет больше первичного тока.По мере увеличения вторичного тока первичный ток пропорционально увеличивается.

Поскольку вторичный ток вызывает уменьшение создаваемого противодействующего напряжения в первичке ток первички меньше ограничен индуктивным реактивное сопротивление и больше сопротивлением обмоток при добавлении нагрузки к вторичное. Ваттметр, подключенный к первичной обмотке, покажет, что истинная мощность увеличивается по мере добавления нагрузки на вторичную обмотку.

===

ПРИЛОЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ВТОРИЧНЫЙ ТОК ПЕРВИЧНЫЙ ТОК ВТОРИЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ


РИС.49 Соотношение напряжения и тока первичной и вторичной обмотки обмотки.

===


РИС. 50 Проверка трансформатора омметром.

===

ПРОВЕРКА ТРАНСФОРМАТОРА

Можно провести несколько тестов для определения состояния трансформатора. Простой тест на заземление, короткое замыкание или обрыв можно выполнить с помощью омметра. (РИС. 50). Омметр А подключен к одному проводу первичной обмотки и лидирует второстепенный.

Этот тест проверяет наличие короткозамкнутых обмоток между первичной и вторичной обмотками. Омметр должен показывать бесконечность. Если имеется более одного основного или вторичной обмотки, все изолированные обмотки должны быть проверены на короткое замыкание. Омметр B иллюстрирует проверку обмоток на наличие заземления. Один вывод из омметр подключается к корпусу трансформатора, а другой подключен к обмотке. Все обмотки должны быть проверены на заземление, и омметр должен показывать бесконечность для каждой обмотки.Омметр C показывает проверка обмоток на целостность. Сопротивление провода обмотки должен показывать омметр.

Если трансформатор в хорошем состоянии после омметра тест, затем его следует проверить на короткое замыкание и заземление с помощью мегомметра. МЕГГЕР выявит проблемы с пробоем изоляции, которые омметр не будет. Состояние диэлектрического масла в крупных маслонаполненных трансформаторах следует проверять через определенные промежутки времени.Это предполагает взятие образца масло и проведение испытаний на диэлектрическую прочность и загрязнение.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Большинство трансформаторов имеют заводскую табличку с информацией о трансформаторе. Перечисленная информация обычно определяется размером, типом и производителем. Почти на всех паспортных табличках указано первичное напряжение, вторичное напряжение и KVA (киловольт-ампер) мощность. Трансформаторы рассчитаны на киловольт-ампер и не киловатты потому что истинная мощность определяется коэффициентом мощности нагрузки.Другая информация, которая может быть указана или не указана, это частота, повышение температуры в C°, импеданс, тип изоляционного масла, галлоны изоляционного масло, серийный номер, номер типа, номер модели, и является ли трансформатор бывает однофазным или трехфазным.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА

На паспортной табличке не указан текущий номинал обмоток. С входная мощность должна равняться выходной мощности, номинальный ток обмотки можно определить путем деления номинальной мощности в кВА на напряжение обмотки.Для Например, предположим, что трансформатор имеет номинальную мощность 0,5 кВА, первичное напряжение 480 В, а вторичное напряжение 120 В. Для определения максимального тока которые могут быть обеспечены вторичным, разделите рейтинг KVA на вторичный Напряжение.

IS = кВА ES IS = 500 120 IS = 4:16 A

Таким же образом можно рассчитать первичный ток.

IP = кВА EP IP = 500 480 IP = 1:04 A

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками обычно имеют ток рейтинг указан с номинальным напряжением.

++++++++++

ПРИМЕР 1

Предположим, что трансформатор, показанный на РИС. 51 — 2400/480 вольт 15 кВА трансформатор. Чтобы определить импеданс трансформатора, сначала вычислите номинальный ток полной нагрузки вторичной обмотки.

I5 ВА E I5 15 000 480 I531:25 А

Далее увеличить напряжение источника, подключенного к высоковольтной обмотке пока в обмотке низкого напряжения не потечет ток 31,25 ампер.Предполагать что значение напряжения составляет 138 вольт. Наконец, определите процент приложенного напряжения по сравнению с номинальным напряжением.

%Z5 номинальное напряжение источника 3100

%Z5 138 2400 3100

%Z50:05753100

%Z55:75 Полное сопротивление этого трансформатора составляет 5,75%.

Полное сопротивление трансформатора является основным фактором, определяющим величину напряжения. падение трансформатора будет проявляться между холостым ходом и полной нагрузкой и при определении величина тока, протекающего в условиях короткого замыкания.Короткое замыкание ток можно рассчитать по формуле (одна фаза) ISC 5 ВА E3%Z Формула определения тока в однофазной цепи I5 ВА E Предыдущую формулу для определения тока короткого замыкания можно изменить. чтобы показать, что ток короткого замыкания можно вычислить, разделив номинальный вторичный ток на %Z.

ISC 5 I Рейтинг %Z

++++++++++

ПРИМЕР 2

Однофазный трансформатор мощностью 50 кВА с вторичным напряжением от 240 вольт.Паспортная табличка показывает, что трансформатор имеет внутреннюю импеданс (%IZ) 2,5%. Какой ток короткого замыкания у этого трансформатора? I Вторичный 5 50 000 240 I Вторичный 5208:3 ампер I Короткое замыкание 5 208:3

%Z I Короткое замыкание 5 208:3

0:025 I Короткое замыкание 58 333:3 ампер Иногда необходимо вычислить величина тока короткого замыкания при определении правильного номинала предохранителя для цепи. Предохранитель должен иметь достаточно высокий номинал «прерывания». для сброса неисправности в случае короткого замыкания.

++++++++++

===

ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВОЛЬТМЕТР ОБМОТКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОБМОТКА НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ АМПЕРМЕТР КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ


РИС. 51 Определение импеданса трансформатора.

===

СОПРОТИВЛЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА

Полное сопротивление трансформатора определяется физической конструкцией трансформатор. Такие факторы, как количество и тип материала сердечника, проволока размер, используемый для изготовления обмоток, число витков и степень магнитного поля. Связь между обмотками сильно влияет на импеданс трансформатора.

Полное сопротивление выражается в процентах (%Z или %IZ) и измеряется подключением короткое замыкание по низковольтной обмотке трансформатора и затем подключение источника переменного напряжения к обмотке высокого напряжения, фиг. 51. Затем переменное напряжение увеличивают до тех пор, пока в низковольтная обмотка. Полное сопротивление трансформатора определяется путем расчета процент переменного напряжения по сравнению с номинальным напряжением обмотка высокого напряжения.

ОБЗОР

• Все значения напряжения, тока и импеданса в трансформаторе пропорциональны к соотношению оборотов.

• Трансформаторы могут изменять значения напряжения, тока и импеданса, но не может изменить частоту.

• Первичная обмотка трансформатора подключена к линии электропередачи.

• Вторичная обмотка подключена к нагрузке.

• Трансформатор с более низким вторичным напряжением, чем первичное напряжение. является понижающим трансформатором.

• Трансформатор с более высоким вторичным напряжением, чем первичное напряжение является повышающим трансформатором.

• Изолирующий трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, электрически и механически отделены друг от друга.

• Когда катушка наводит на себя напряжение, это называется самоиндукцией.

• Когда катушка наводит напряжение на другую катушку, это называется взаимным индукция.

• Трансформаторы могут иметь очень высокий пусковой ток при первом подключении к линии электропередач из-за магнитных доменов в материале сердечника.

• Катушки индуктивности обеспечивают воздушный зазор в материале их сердечника, который вызывает магнитные домены для сброса в нейтральное положение.

• Автотрансформаторы имеют только одну обмотку, которая используется как первичная и вторичное.

• Недостаток автотрансформаторов в том, что они не имеют изоляции линии. между первичной и вторичной обмоткой.

• Разделительные трансформаторы помогают фильтровать скачки напряжения и тока между первичную и вторичную сторону.

• Точки полярности часто добавляются на принципиальные схемы для обозначения трансформатора. полярность.

• Трансформаторы можно подключать как с аддитивной, так и с вычитающей полярностью.

ТЕСТ:

1. Что такое трансформатор?

2. Каков общий КПД трансформаторов?

3. Что такое разделительный трансформатор?

4. Все значения трансформатора пропорциональны его .

5. Что такое автотрансформатор?

6.В чем недостаток автотрансформатора?

7. Объясните разницу между повышающим и понижающим трансформатором.

8. Трансформатор имеет первичное напряжение 240 В и вторичное напряжение 48 В. Какое отношение витков у этого трансформатора?

9. Трансформатор мощностью 750 ВА. Первичное напряжение 120 В. Какой первичный ток?

10. Трансформатор имеет соотношение витков 1:6. Первичный ток 18 А.Какой вторичный ток?

11. Что означают точки рядом с клеммами трансформатора? представить на схеме? 12. Трансформатор имеет номинальное первичное напряжение 240 В и номинальное вторичное напряжение 80 В. Если бы обмотки были соединены вычитание, какое напряжение появится на всем соединении?

12 должны были быть подключены дополнительно, какое напряжение появится на вся обмотка?

13. Если обмотки рассматриваемого трансформатора

14.Первичные выводы трансформатора обозначены цифрами 1 и 2. Вторичные провода помечены цифрами 3 и 4. Если рядом с выводами 1 и 4, какой вторичный провод будет подключен к клемме 2, чтобы выполнить соединение добавка?

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ


См. РИС. 52, чтобы ответить на следующие вопросы. Найдите все пропавшие значения.

1.

EP 120 ES 24 IP IS NP 300 NS Отношение Z = 3 Ом 2.

EP 240 ES 320 IP IS NP NS 280 Коэффициент Z = 500 Ом 3.

EP ES 160 IP IS NP NS 80 Соотношение 1:2,5 Z = 12 Ом 4.

EP 48 ES 240 IP IS NP 220 NS Отношение Z = 360 Ом 5.

EP ES IP 16,5 IS 3,25 NP NS 450 Коэффициент Z = 56 Ом 6.

EP 480 ES IP IS NP 275 NS 525 Сопротивление Z = 1,2 кОм.

См. РИС. 53, чтобы ответить на следующие вопросы. Найдите все пропавшие значения.

7.

EP 208 ES1 320 ES2 120 ES3 24 IP IS1 IS2 IS3 NP 800 NS1 NS2 NS3 Соотношение 1: Соотношение 2: Соотношение 3:

R1 12 кОм, R2 6 О R3 8 О 8.

EP 277 ES1 480 ES2 208 ES3 120 IP IS1 IS2 IS3 NP 350 NS1 NS2 NS3 Соотношение 1: Соотношение 2: Соотношение 3:

R1 200 О R2 60 О R3 24 О


РИС. 52 Практические проблемы с изолирующим трансформатором.


РИС. 53 Однофазный трансформатор с несколькими вторичными обмотками.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

1. Вы работаете на промышленном предприятии. Необходимо установить однофазный трансформатор. На паспортной табличке трансформатора указана следующая информация:

Первичное напряжение — 13 800 Вторичное напряжение — 240 Ом Импеданс — 5% кВА — 150 Вторичный предохранитель имеет номинал перегорания 800 А и номинал прерывания. 10 000 А.Достаточно ли мощности прерывания для этой установки?

2. Вы работаете на промышленном предприятии.

Мостовой кран питается от сети 480 В переменного тока. Электрический тормоз на подъемнике работает от сети 240 В.