darblapas

Uzlabots elektromagnētisms un elektromagnētiskā indukcija

Псориаз. Лечение псориаза народными средствами? Как вылечить псориаз в домашних условиях? (Decembris 2018).

Anonim

Uzlabots elektromagnētisms un elektromagnētiskā indukcija

AC elektriskās shēmas


jautājums 1


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Elektroniskās strāvas pārveidošanas shēmas, kas pazīstamas kā invertori, pārvērš DC uz AC, izmantojot tranzistora komutācijas elementus, lai periodiski mainītu līdzstrāvas sprieguma polaritāti. Parasti invertori arī palielina ieejas jaudas sprieguma līmeni, pielietojot ieslēgtā līdzstrāvas spriegumu uz pastiprinātāja transformatora primāro tinumu. Varat domāt par invertora komutācijas elektroniku, kas ir līdzīga dubultapam, dubultplāksnes slēdzi pagriež atpakaļ un atpakaļ daudzas reizes sekundē:

Pirmie komerciāli pieejamie invertori ražoja vienkāršu kvadrātveida viļņu jaudu:

Tomēr tas radīja problēmas lielākajai daļai spēka transformatoru, kas paredzēti darbam ar sinusoidālo maiņstrāvas avotu. Ja to darbina šāds invertora kvadrātveida viļņu izeja, lielākā daļa transformatoru varētu piesātināties pārāk lielā magnētiskā plūsmā, kas akumulējas kodolā noteiktos vilnim cikla punktos. Lai to aprakstītu visvienkāršākajā izteiksmē, kvadrātveida viļņam ir lielāks volt-otrais produkts nekā sinusa vilnim ar tādu pašu maksimālo amplitūdu un pamatfrekvenci.

Šo problēmu varētu novērst, samazinot kvadrātveida vilnim maksimālo spriegumu, taču dažiem energoapgādes iekārtu veidiem ir grūtības sakarā ar nepietiekamu (maksimālo) spriegumu:

Veiksmīgs šīs dilemmas risinājums izrādījās modificēts kvadrātveida vilnis:

Aprēķina pusi cikla daļu, kurai šis modificētais kvadrātveida vilnis ir "ieslēgts", lai vienam un tam pašam otrajam produktam būtu viens un tas pats sinusais vilnis (no 0 līdz π radianiem):

Padoms. Problēma ir aprēķināt attiecīgās zonas zem katras viļņu formas puscirces domēnā.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Fraction = (2 / (π)) ≈ 0.637

Izaicinājuma jautājums: pierādīt, ka kvadrātveida vilnim vajadzīgā cikla frakcija ir tāda pati RMS vērtība kā sinusa vilnis ir tieši 1/2. Padoms: abām viļņu formām ir jābūt vienādam, ja to RMS vērtībām ir vienāds!

Piezīmes:

Šī problēma ir lielisks piemērs tam, kā integrācija tiek izmantota ļoti praktiskā nozīmē. Pat ja jūsu skolēni nav pazīstami ar kalkulāciju, viņiem vajadzētu vismaz uztvert vienādu voltu sekundes produktu koncepciju abām viļņu formām un jāspēj to saistīt ar magnijas plūsmas daudzumu, kas uzkrājas transformatora kodolā visa cikla laikā .

2. jautājums

Elektriskā loka metinātājs ir strāvas pārveidošanas ierīce, ko izmanto, lai pakāpeniski pārveidotu jaudas spriegumu (parasti 240 vai 480 voltu AC) līdz zemam spriegumam un, otrādi, pastiprinātu strāvu (līdz 100 ampēriem vai vairāk), lai radītu ļoti karstu loka metāla gabalu metināšanai kopā:

Loka metinātāja vienkāršākais dizains ir nekas vairāk kā liels slēdzis transformators. Lai sasniegtu dažādas jaudas intensitātes dažāda metāla biezuma metināšanai, daži no šiem loka metinātājiem ir aprīkoti ar sekundārā tinuma krāniem:

Daži loka metinātāja modeļi nodrošina nepārtrauktu mainīgumu, pārvietojot magnētisko ßhuntu "transformatora korpusa struktūrā un ārpus tā:

Paskaidrojiet, kā tas darbojas. Kādā veidā to vajadzētu pārvietot, lai palielinātu metināšanas loka intensitāti "# 2"> Atklāj atbildi Nerādīt atbildi

Kad šunta tiek izvilkta tālāk no dziļuma (augšpusē, attēlā), palielinās metināšanas loku intensitāte.

Izaicinājuma jautājums: kāpēc nebūtu laba ideja sasniegt tādu pašu pastāvīgi maināmu loka kontroli, mainot transformatora magnētiskās ķēdes neitralitāti (ℜ), piemēram, šo?

Piezīmes:

Šis jautājums ilustrē sakabes (k) faktora pielietojumu starp savstarpēji induktoriem. Šādā veidā ir dažas priekšrocības, kā kontrolēt loka metinātāja izvadi, salīdzinot ar tinumu krānu izmantošanu, tāpēc noteikti apspriediet to ar saviem skolēniem.

Runājot par problēmu, šādā veidā kontrolēot transformatora izeju, tas arī ietekmētu primārās tinumu magnetizējošo induktivitāti, kam būtu kaitīgas sekas zemā stāvoklī (kas notiktu ar primārās tinuma "ierosmes" strāvu, jo tā induktivitāte samazinās "darbvirsmas panelis paneļa paneļa noklusējums" itemscope>

3. jautājums

Neizkrautā transformatora izstarotā skaņu lielākā daļa ir saistīta ar efektu, kas pazīstams kā magnetostrikcija . Kāda ir šī ietekme, tieši tā?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

"Magnetostrikcija" ir materiāla fiziskā celma (kontrakcijas vai paplašināšanās), kas pakļauta magnētiskajam laukam.

Piezīmes:

Jautājiet saviem skolēniem, vai viņi atklāja, vai magnetostriktīvie materiāli parasti tiek saslēgti vai paplašināti, pielietojot magnētisko lauku. Atbilde uz šo jautājumu ir diezgan pārsteidzoša!

4. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Kas notiks ar magnētisko plūsmu gaisa strāvas induktorā, kas izgatavots no supravadīts stieplēm (vispār nav elektriskās pretestības), ja uz šo spoli būtu piestiprināts pastāvīgs spriegums? Atcerieties, ka tas ir ideāls scenārijs, kurā vienīgā matemātiskā funkcija, kas apraksta iegūto plūsmu, ir tā, kas attiecas uz magnētisko plūsmu uz spriegumu un laiku!

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Ideālā gadījumā plūsma laika gaitā palielināsies no nulles lineāri.

Sekojošais jautājums: kas notiks ar dzelzs stieņa induktoru ar to pašu supravadītspēju (nulles pretestības) stiepli?

Piezīmes:

Apspriediet ar saviem skolēniem, kāpēc straume palielinās lineāri, kā aprakstīts Faraday likumā par elektromagnētisko indukciju. Apspriežot dzelzs kodols scenāriju, noteikti atzīmējiet magnētisko piesātinājumu, ja jūsu studenti to neuzskata!

5. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Magnētiskās plūsmas (Φ) izvietojums ideālā transformatora kodolā laika gaitā, ņemot vērā kvadrātveida viļņu spriegumu, kas tiek piemērots primārajai tinumā:

Padoms. Izvades spriegums (mērīts sekundārajā tinumā) būs arī kvadrātveida vilnis, kas pilnīgi atrodas fāzē ar avota (primāro) spriegumu.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Piezīmes:

Vai studenti salīdzina šo problēmu ar vienādojumu E L = N ((d φ) / dt), apspriežot plūsmas viļņu formu, ņemot vērā mainīgo lielumu laika gaitā.

6. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Magnētiskās plūsmas (Φ) izvietojums ideālā transformatora kodolā laika gaitā, ņemot vērā kvadrātveida viļņu spriegumu, kas tiek piemērots primārajai tinumā:

Padoms. Izvades spriegums (mērīts sekundārajā tinumā) būs arī kvadrātveida vilnis, kas pilnīgi atrodas fāzē ar avota (primāro) spriegumu.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Piezīmes:

Vai studenti salīdzina šo problēmu ar vienādojumu E L = N ((d φ) / dt), apspriežot plūsmas viļņu formu, ņemot vērā mainīgo lielumu laika gaitā.

7. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Magnētiskās plūsmas (Φ) izvietojums ideālā transformatora kodolā laika gaitā, ņemot vērā kvadrātveida viļņu spriegumu, kas tiek piemērots primārajai tinumā:

Svarīgi: ņemiet vērā laiku, kad kvadrātveida viļņu avots ir aktivizēts. Pirmais primārā tinuma sprieguma impulss nav pilna garuma!

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Pārbaudes jautājums: paskaidrojiet, kāpēc šajā konkrētajā scenārijā plūsmas viļņu forma ir simetriska attiecībā pret nulles līniju (pilnīgi līdzsvarota starp pozitīviem un negatīviem puscikliem). Kā šī situācija atšķirsies, ja kvadrātveida viļņu sprieguma avots tiktu aktivizēts nedaudz citādā laika brīdī "atzīmē paslēptas"> Piezīmes:

Vai studenti salīdzina šo problēmu ar vienādojumu E L = N ((d φ) / dt), apspriežot plūsmas viļņu formu, ņemot vērā mainīgo lielumu laika gaitā.

8. jautājums

Jaudas transformatori var "pārsprāgt", sākotnēji pievienojot maiņstrāvas avotam, īsā laika posmā vairākas reizes sastādot nominālo primāro strāvu. Parasti šis skaņas signāls ir dzirdams, it īpaši, ja transformators ir liela jaudas sadales bloks, un tev gadās stāvēt blakus tam!

Sākumā šī parādība var šķist pretrunīga, balstoties uz jūsu zināšanām par to, kā indukcijas attiecīgi reaģē uz pārejošu līdzstrāvas spriegumu (sākotnēji ir nulles strāva, tad pašreizējais uzliek asimptotiski maksimālo vērtību). Patiešām, pat ar AC, induktivitāte ir pretrunā ar strāvu, samazinot spriegumu (ražojot pret-EMF ). Tātad, kāpēc neizkrautais transformators izveido lielu ieslēgšanas strāvu, kad tas sākotnēji ir pievienots sprieguma avotam?

Padoms. Transformators ne vienmēr palielinās, kad tas pirmo reizi tiek pievienots sprieguma avotam. Patiesībā, ja atverat un aizverat atvienošanas slēdzi, barojot strāvas transformatora primāro tinumu, sprieguma parādība būtu gandrīz nejauša: dažreiz slēdža aizvēršanas laikā nebūs pārsprieguma, un citreiz būs pārspriegums (dažādās pakāpēs), kad slēdzis ir aizvērts.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Transformators visvairāk palielinās, ja slēdzis tiks aizvērts precīzā brīdī, kad maiņstrāvas sprieguma signāls šķērso nulles voltus. Tas nepalielinās, ja slēdzis tieši aizveries pie viena no maiņstrāvas sprieguma pīķiem (pozitīvs vai negatīvs).

Piezīmes:

Šis ir sarežģīts jautājums, uz kuru jāatbild. Pilns paskaidrojums par "pārsprieguma efektu" prasa izmantot kalkulāciju (integrējot sprieguma viļņu formu laika gaitā), lai izskaidrotu magnētiskās plūsmas lielumu transformatora kodolā un kā tas sasniedz piesātinājumu pārsprieguma laikā.

Neskatoties uz jautājumu ļoti matemātisko raksturu, tas ir ļoti praktisks. Ja un kad jūsu studenti izveido maiņstrāvas-līdzstrāvas barošanas avotus, viņi var uzzināt, ka barošanas avota sērijā ar transformatora primāro tinumu dažreiz pūš, pat ja strāvas padeve tajā laikā tiek izkrauta, un neskatoties uz to, ka Drošinātājs neplīst, kad strāvas padeve ir pilnībā uzlādēta. Kas izraisa šo nejaušo drošinātāju pūšanu? Transformatora pārspriegums!

9. jautājums

Pieņemsim, ka jūs izmēģinājāt šo pazemināto transformatoru, pārvietojot selektora slēdzi starp dažādām pozīcijām un mērot transformatora izejas spriegumu katrā slēdža pozīcijā:

Jūs pamanāt kaut ko dīvainu: ja slēdzis tiek pārvietots uz pozīciju, kas ražo vislielāko izejas spriegumu, transformators dzirdams "buzz". Tas nerada ievērojamu troksni nevienā citā slēdža pozīcijā. Kāpēc tas notiek "# 9"> Atklāj atbildi Slēpt atbildi

Transformatora kodols ir piesātināts, kad slēdzis atrodas vienā pozīcijā. Tas attiecas gan uz troksni, gan apkuri.

Piezīmes:

Apspriediet ar saviem skolēniem, kāpēc transformatora kodols piesātina tikai vienā pozīcijā. Kāpēc ne kādā no citām slēdžu pozīcijām?

Kāds nosacījums (-i) noved pie piesātinājuma kodolam, ja kāds nosacījums (-i) neizraisa transformatoru? Kā tas ir saistīts ar scenāriju, kas parādīts šeit, ar tapped transformatoru?

Ideālā gadījumā strāvas transformatoru ķēdes jāveido tā, lai izvairītos no kodinātāja piesātinājuma, bet tas ne vienmēr ir lēts dizains. Es reiz saskārusies ar tapped transformatoru, kas līdzīgi kā attēlā parādīts diagrammā, no automobiļa akumulatora lādētāja, kas darbojās kā šis. Tas bija lielisks piemērs, lai mani skolēni varētu sajust un dzirdēt magnētisko piesātinājumu.

10. jautājums

Tas ir zināms fakts, ka feromagnētiskā materiāla BH līknes nelinearitāte izraisīs induktora strāvu, kas nav sinusoidāla, pat ja spriegums, kas iespaido pāri induktoram, ir pilnīgi sinusoidāls:

Ja spoles pretestība nav būtiska, laika gaitā strāvas avota svars (φ) būs tikpat sinusējošs kā sprieguma vilnim, jo ​​bez pretestības krituma spriegumam sakarība starp spriegumu un plūsmu ir e = N ((dφ) / dt), perfekta sinusa vilnis, kas ir perfekts kosinusa viļņu maiņas ātrums.

Zinot, ka kodola plūsmas viļņu forma būs sinusoidāla, mēs varam iegūt induktīvās strāvas viļņu no BH līknes, izmantojot grafisko "triku": izmantojot BH līkni, lai laika gaitā korelētu momentālas plūsmas vērtības ar momentānām spoles strāvas vērtībām. Tādā veidā BH līkne tiek saukta par nodošanas raksturlielumu, jo to izmanto kā karti, lai "pārsūtītu" punktus vienā viļņu formā uz punktiem citā viļņu formā. Mēs zinām, ka φ ir tieši proporcionāls B, jo B = ((Φ) / A), un kodols ir nemainīgs. Mēs arī zinām, ka es tieši proporcionāls H, jo

F = NI un H = (( F

) / l), un stieples pagriešanās garums un skaits ir nemainīgs:

Ievērojiet, ka plūsmas viļņu forma ir jauka un sinusoidāla, bet pašreizējā vilnim nav.

Balstoties uz to, ko jūs redzat šeit, aprakstiet, kā induktors dizainers var samazināt pašreizējo deformācijas induktors. Kādi apstākļi uzlabo šo traucējumus un kādi apstākļi to pasliktina? "# 10"> Atklāj atbildi Slēpt atbildi

Galvenais, lai samazinātu strāvas deformācijas, ir saglabāt kodola plūsmas amplitūdas taisnās kodola BH līknes daļās. Jebkas, kas izraisa plūsmu, lai sasniegtu lielākas amplitūdas un tuvotos "B" līknes "piesātinātajai" daļai, radīs lielāku pašreizējā viļņu formas izkropļojumu.

Piezīmes:

Es uzrakstīju šo jautājumu, lai iepazīstinātu skolēnus ar tehniku, kas parasti ir sastopama vecākajās mācību grāmatās, bet nav tikusi tik bieži sastopama jaunākajās mācību grāmatās: gramatiski izveidojot diagrammu, salīdzinot vienu viļņu formu pret statisku funkciju, šajā gadījumā salīdzinot plūsmas viļņu forma pret BH līkni. Ne tikai šī metode palīdz analizēt magnētiskās nelineārās īpašības, bet arī labi analizē pusvadītāju ķēdes nelineārās īpašības.

11. jautājums


∫f (x) dx aprēķinu brīdinājums!


Faraday elektromagnētiskās indukcijas likums nosaka, ka inducētais spriegums visā stieples spolē ir vienāds ar "apgriezienu" skaitu spolē, kas reizināts ar magnētiskā plūsmas izmaiņu ātrumu laika gaitā:

v = N


dt

Bieži vien jūs redzēsiet negatīvu zīmi, kas atrodas pirms vienādojuma labās puses, lai pareizi apzīmētu inducētā sprieguma polaritāti. Šī ir Lenca likuma matemātiskā izpausme. Tomēr šajā vienādojumā negatīvā zīme tiek izlaista, un mēs pievēršam uzmanību tikai inducētā sprieguma absolūtājai vērtībai.

Izmantojiet aprēķinu metodes, lai izteiktu φ kā funkciju v, lai mums varētu būt vienādojums, kas ir noderīgs, lai prognozētu magnētiskās plūsmas daudzumu, kas uzkrāts induktors vai transformators, ņemot vērā spriegumu pāri tam (v) un uzkrāšanās laiku (T) . Padoms: jūs varat uzskatīt šo kā diferenciālo vienādojumu ar atdalāmiem mainīgajiem lielumiem.

Tiem, kas nav pazīstami ar kalkulāciju, jūs joprojām varat atbildēt uz šo jautājumu, kaut arī vienkāršākā veidā: uzrakstiet vienādojumu, kurā aprakstītas izmaiņas magnētiskajā plūsmā spolē (ΔΦ), ņemot vērā vienmērīgu spriegumu visā spolē (V) un noteikts laiks (t).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

φ = 1


N

╚╩ T 0 v dt

Ja spriegums ir nemainīgs (V), plūsmas izmaiņas var aprēķināt, izmantojot šo vienkāršo vienādojumu:

ΔΦ = V t


N

Piezīmes:

Pat tad, ja studenti vispār nav pazīstami ar diferenciālvienādojumiem, viņiem jāspēj sasniegt otro (algebrisko) vienādojumu, ja viņi pienācīgi saprot, kā plūsmas ātruma izmaiņas ir saistītas ar inducēto spriegumu.

  • ← Iepriekšējā darba lapa

  • Darba lapa indekss

  • Nākamā darblapa →