• На катушке индуктивности ток отстает по фазе от напряжения на 90 градусов.
• Противодействие, оказываемое катушкой индуктивности переменному току, называется индуктивным реактивным сопротивлением. Оно обозначается XL и вычисляется по формуле
XL = 2πfL.
• Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока определяется формулами X = XC — XL или X = XL — XC.
• Полное реактивное сопротивление последовательной цепи переменного тока является либо емкостным, либо индуктивным, в зависимости от того, какая величина больше, ХC или XL.
• В параллельной цепи реактивное сопротивление определяется с помощью формул
IZ = E/Z
где Iz определяется формулой Iz2 = (IR)2 + (IX)2, а Iх вычисляется по формуле IX = IC — IL или IX = IL — IC.
• Реактивное сопротивление параллельной цепи также может быть емкостным или индуктивным, в зависимости то того, какая величина больше IC или IL.
• Полное сопротивление цепи переменного тока называется импедансом. Он обозначается символом Z. В последовательной цепи Z2 = R2 + X2. В параллельной цепи I2Z = (IR)2 + (IX)2 и
IZ = E/Z
• Получена формула для закона Ома, который можно применять для пеней переменного тока:
I = E/Z
Глава 17. САМОПРОВЕРКА
1. Чему равны значения ХС, XL, X, Z и IT для цепи, изображенной на рис. 17-7?
Рис. 17-7.Последовательная цепь RLC.
2. Чему равны значения IC, IL, IX, IR и IZ для цепи, изображенной на рис. 17-8?
Рис. 17-8. Параллельная цепь RLC.
Глава 18. Трансформаторы
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
• Описать, как работает трансформатор.
• Объяснить, в каких единицах измеряется мощность трансформатора.
• Объяснить, как трансформатор работает в цепи.
• Описать разницу между повышающим, понижающим и развязывающим трансформаторами.
• Описать, как связаны отношения напряжений, токов и числа витков в обмотках трансформатора.
• Описать применения трансформаторов.
• Перечислить различные типы трансформаторов.
Трансформаторы позволяют передавать сигнал переменного тока из одной цепи в другую. При передаче сигнала, его напряжение может повышаться, понижаться или оставаться неизменным.
18-1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Если две электрически изолированные катушки разместить рядом друг с другом и приложить к одной из них переменное напряжение, то возникнет изменяющееся магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует напряжение во второй катушке: такое явление называется электромагнитной индукцией. А описанное устройство называется трансформатором.
Обмотка трансформатора, к которой приложено переменное напряжение, называется первичной обмоткой. Другая обмотка, в которой напряжение индуцируется, называется вторичной обмоткой. Величина индуцируемого напряжения зависит от величины взаимоиндукции двух катушек.
Величина взаимоиндукции определяется коэффициентом связи. Коэффициент связи — это число от 0 до 1, где 1 соответствует такому случаю, когда все линии магнитного потока первичной обмотки пересекают вторичную обмотку, а 0 — соответствует случаю, когда ни одна линия магнитного потока первичной обмотки не пересекает вторичную обмотку.
При расчете трансформатора учитывается частота, на которой он должен работать, а также мощность и напряжение, на которые он должен быть рассчитан. Например, область применения трансформатора определяет выбор материала сердечника, на который наматываются обмотки. Для применения на низких частотах используются железные сердечники, а для применения на высоких частотах — воздушные сердечники. Воздушные сердечники — это неметаллические сердечники, используемые для уменьшения потерь на высоких частотах.
Мощность трансформаторов измеряется в вольт-амперах (ВА), а не в ваттах (Вт). Это обусловлено тем, что нагрузка является реактивной и, следовательно, мощность также будет реактивной. Если нагрузка является чисто емкостной, то малое реактивное сопротивление может быть причиной большого тока. Мощность в ваттах при этом будет небольшой, тогда как мощность в вольт-амперах будет отражать реальный ток, текущий в обмотках.
На рис. 18-1 показано схематическое обозначение трансформатора.
Рис. 18-1. Схематическое обозначение трансформатора, показывающее сдвиг фаз.
Направление первичной и вторичной обмоток на сердечнике определяет полярность индуцированного напряжения во вторичной обмотке. Приложенное переменное напряжение может быть либо в фазе с индуцированным напряжением, либо сдвинуто относительно него на 180 градусов. Точки на схематическом обозначении трансформатора используются для указания полярности.
Трансформаторы иногда наматывают с отводом на вторичной обмотке (рис. 18-2).
Рис. 18-2. Трансформатор с отводом от центра вторичной обмотки.
Вторичная обмотка с отводом посредине эквивалентна двум вторичным обмоткам, каждая из которых имеет по половине от общего числа витков.
Центральный вывод используется в блоках питания для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Трансформатор может также иметь отводы на первичной обмотке для компенсации сетевого напряжения, которое может быть слишком низким или слишком высоким.
18-1. Вопросы
1. Как работает трансформатор?
2. Что учитывается при расчете трансформатора?
3. Приведите пример того, как применение трансформатора определяет его конструкцию.
4. В каких единицах измеряется мощность трансформатора?
5. Нарисуйте схематическое обозначение трансформатора.
18-2. ВЗАИМОИНДУКЦИЯ
Когда трансформатор работает без нагрузки (рис. 18-3), по вторичной обмотке не течет ток.
Рис. 18-3. Трансформатор без нагрузки во вторичной обмотке.
