Pretestība, kas atbilst transformatoriem

Батарейный ламповый радиоприемник "Киев Б-2" СССР 1952 г. (Aprīlis 2019).

Anonim

Pretestība, kas atbilst transformatoriem

AC elektriskās shēmas


jautājums 1

Pieņemsim, ka jums vajadzētu uzņemt 3 kW elektrisko sildītāju ar nominālo 240 VAC un pievienojiet to 120 VAC strāvas avotam. Cik daudz jaudas tas izkliedētu, ja tas ir savienots ar sprieguma avotu, kas ir vienāds ar pusi no tā vērtējuma "# 1"> Atklāj atbildi Slēpt atbildi

P = 750 W

Piezīmes:

Kopēja kļūda skolēniem ir domāt, ka, piemērojot pusi no parastā sprieguma summas pret rezistoru, rodas puse no jaudas izkliedes. Tas nav pareizi. Matemātiski var apstrīdēt apgalvojumu daudzos veidos, un es neuztraucos šeit uzskaitīt savu mīļāko. Apspriediet to ar saviem skolēniem un uzziniet, kas ir to pamatojums.

2. jautājums

Cik liela pretestība ir apkures elementam, lai izkliedētu 3 kW jaudu pie 240 VAC? Cik daudz pretestības vajadzīgs apkures elementam, lai izkliedētu tādu pašu enerģijas daudzumu (3 kW) puse no sprieguma (120 VAC)?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

R 240V = 19, 2 Ω

R 120V = 4, 8 Ω

Piezīmes:

Šis jautājums ir vingrinājums algebriskās manipulācijās. Protams, studenti varēs atrast vienādojumu risinājumu pretestībai attiecībā uz jaudu un spriegumu, bet algebras prakses dēļ viņiem vajadzētu lūgt iegūt vienādojumu no kopīgākas jaudas vienādojuma, piemēram, P = ((E 2 ) / R).

3. jautājums

Aprēķiniet visus spriegumus un strāvas šajā ķēdē, ņemot vērā komponentu vērtības un apgriezienu skaitu katrā no transformatora aptinumiem:

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

E R = 750 V

I R = 340, 9 mA

E avots = 50 V

Es avots = 5.114 A

Sekojošais jautājums: ņemot vērā strāvas avota sprieguma un strāvas rādītājus, cik daudz pretestības tas "domā", tas ir braukšanas "piezīmes paslēptas"> Piezīmes:

Šis jautājums pārbauda studentu spēju saistīt pārveidošanas koeficientu ar sprieguma un strāvas attiecību transformatora ķēdē. Simbolisms šeit ir izplatīts Eiropā, bet Amerikas Savienotajās Valstīs tas nav tik izplatīts.

4. jautājums

Aprēķiniet enerģijas daudzumu no avota katrā no šīm ķēdēm:

Ko jūs pamanāt par šīm divām ķēdēm, kas ir interesantas "viss">

Z = V avots


Es avots

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Katrā gadījumā avots izvada tādu pašu strāvas daudzumu, kas nozīmē, ka tas "redz" to pašu pretestību.

Piezīmes:

Man patīk izmantot konkrētus skaitliskus piemērus, lai ieviestu impedances pārveides jēdzienu, jo es uzskatu, ka abstraktie matemātiskie prezentācijas parasti "zaudē" daudz studentu.

5. jautājums

Katrā no šīm shēmām aprēķina slodzes pretestības lielumu, ko "novēro" sprieguma avotiem, ņemot vērā katra transformatora pagriešanas attiecību:

Padoms: "pretestība" (Z) matemātiski definēta kā sprieguma (E) attiecība pret strāvu (I).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Piezīmes:

Šīs problēmas iestatīšana var maldināt dažus studentus, atsaucoties uz impedances daudzumu, ko avots "redz". Cerams, ka antropomorfā valoda nebūs šķērslis sapratnei. Punkts ir, lai studenti saprastu, ka tāpat kā slodzei var būt spriegums vai strāva, "iespaidu" uz to, avota var būt slodze "iespaidu" uz to, kā labi. Šajā konkrētajā jautājumā jautājums ir par to, kā 1: 2 pazemināšanas transformatora attiecība ietekmē 240 VAC avota ieslodzījuma daudzumu ar 30 ohm rezistoru. Tas, ka rezistors "redz" to pašu avota spriegumu, būtu acīmredzams. Tas, ka avoti redz ļoti dažādas impedances slodzes (transformatora dēļ), ir šī jautājuma nolūks.

6. jautājums

Ja pastiprināšanas transformatoram ir pagrieziena koeficients 3: 1, aprēķiniet sekojošo:

Sprieguma attiecība (sekundāra: primārā)
Pašreizējā attiecība (sekundārā: primārā)
Tinuma indukcijas attiecība (sekundāra: primārā)
Slodzes pretestības attiecība (sekundāra: primārā)

Kādu matemātisko (-o) modeli (-s) jūs redzat starp apgriezienu koeficientu un šiem četriem rādītājiem "# 6"> Atklāj atbildi Nerādīt atbildi

Sprieguma koeficients (sekundārais: primārais) = 3: 1
Pašreizējā attiecība (sekundārā: primārā) = 1: 3
Tinuma indukcijas attiecība (sekundāra: primārā) = 9: 1
Slodzes pretestības attiecība (sekundāra: primārā) = 9: 1

Piezīmes:

Sprieguma un strāvas koeficientu noteikšanai jābūt nejaušai. Lai aprēķinātu pretestības koeficientu, visticamāk, būs jāuzstāda parauga problēma, pamatojoties uz zināmām sprieguma un strāvas vērtībām.

Svarīgākā šī jautājuma daļa ir matemātisko modeļu un tendenču identificēšana, kas attiecas uz pagriešanās attiecību pret pieprasīto attiecību. Īpaša uzmanība ir pievērsta induktivitātes un pretestības koeficientiem. Kāpēc viņi ir 9: 1 un nevis 3: 1? Jautājiet saviem skolēniem, kāda matemātiskā darbība attiecas uz numuru Nr. 3 uz numuru 9? Vajadzības gadījumā viņiem jādarbojas caur citu piemēru problēmu (ar atšķirīgu pagriešanās koeficientu), lai redzētu impedances transformācijas koeficientu tur, kā arī izrietošo attiecību starp šo attiecību un pagriešanās attiecību.

7. jautājums

Samazināmajam transformatoram ir likvidācijas pagrieziena koeficients 20: 1. Aprēķiniet impedances koeficientu no primārās uz sekundāro. Arī nosakiet impedances daudzumu, kas redzams primārajā tinumā, ja sekundārais tinums ir savienots ar 90 omi slodzi.

Pretestības koeficients = Z primārais =

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Impedances koeficients = 400: 1 Z primārais = 36 kΩ

Piezīmes:

Lielākā daļa transformatoru problēmu ir nekas vairāk kā koeficienti, bet daži studenti uzskata, ka attiecības ir grūti izpildāmas. Jautājumi, piemēram, tas ir lieliski, lai skolēni nāk klajā klāja priekšpusē un demonstrētu, kā viņi ir guvuši rezultātus. Šajā konkrētajā gadījumā risinājumam ir vairāk nekā vienkāršas attiecības, kas ir vēl viens iemesls, lai studenti parādītu savus atšķirīgos risinājuma paņēmienus!

8. jautājums

Kas notiks ar pretestības pārveidošanas koeficientu, ja īsslēgums izveidots starp dažiem apgriezieniem šī pārveidotāja 300 apgriezienā? Paskaidrojiet savu atbildi.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Impedances koeficients palielināsies.

Piezīmes:

Tas ir nedaudz "triks" jautājums, jo studenti ir pieraduši pielīdzināt "īsu" ar pretestības samazināšanos. Lai gan tas parasti ir taisnība, par to, ko mēs šeit runājam, ir pretestības koeficients, nevis tikai viens pretestība.

9. jautājums

Visiem elektroenerģijas avotiem ir iekšējā pretestība. Tas izskaidro, kāpēc sprieguma avoti "sag", kad novieto zem slodzes:

Šajā diagrammā avota iekšējā pretestība ir sadalīta vienā komponentā ar nosaukumu Z Th, Thévenin pretestība. Šī raksturīgā impedance, protams, ierobežo jaudas daudzumu, ko jebkura avota var piegādāt slodzei. Tas arī rada stāvokli, kad slodzes jauda tiek optimizēta konkrētā slodzes pretestībā.

Lai noteiktu maksimālo jaudas izkliedi, nosakiet slodzes pretestības vērtību, ja to darbina ar pastiprinātāja ķēdi ar iekšējo (Thévenin) pretestību 4 Ω.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Z slodze (ideāls) = 4 Ω

Piezīmes:

Apspriediet ar saviem skolēniem "Maksimālās jaudas pārneses teorēmu", jo tas attiecas uz šo jautājumu.

10. jautājums

Audio jaudas pastiprinātājam ar iekšējo pretestību 8 Ω nepieciešams uzstādīt skaļruņu komplektu ar kopējo pretestību 1 Ω. Mēs zinām, ka, savienojot šo skaļruņu masīvu tieši ar pastiprinātāja izeju, netiks panākta optimāla jaudas padeve impedances nesakritības dēļ.

Kāds ierosina izmantot transformatoru, lai tas atbilstu divām atšķirīgām pretestībām, bet, kāda veida pārveidojumam šis transformators ir nepieciešams, jābūt "# 10"> Atklāj atbildi Slēpt atbildi

2.83: 1 tinuma koeficients, pazeminājums.

Piezīmes:

Šajā brīdī studentiem būtu jāzina, kā aprēķināt impedances transformācijas koeficientu no transformatora vijuma attiecības. Šajā jautājumā viņiem ir apstrīdēts aprēķināt "atpakaļ", lai noteiktu likvidācijas attiecību pret pretestības koeficientu.

11. jautājums

Mehāniķis dodas uz skolu un kursē maiņstrāvas elektriskajās shēmās. Apgūstot paātrinātos un pazeminošos transformatorus, viņš izteica piezīmi, ka "Transformatori darbojas kā pārnesumu elektriskais variants ar atšķirīgām proporcijām."

Ko šis mehāniķis nozīmē ar šo paziņojumu? Kas īsti ir "pārnesumskaitlis" un kā tas ir saistīts ar impedances saskaņošanas priekšmetu?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Tieši tāpat kā sasaistes mehānismi ar dažādiem zobu skaitļiem pārveido mehānisko spēku starp dažādiem ātruma un griezes momenta līmeņiem, elektriskie transformatori pārveido spēku starp dažādiem sprieguma un strāvas līmeņiem.

Jēdziens "pretestība" ir tikpat derīgs mehāniskās sistēmās kā elektriskās sistēmās: "zemas pretestības" mehāniskajai slodzei ir nepieciešams liels ātrums un zems griezes moments, bet "augstas pretestības" slodze prasa lielu griezes momentu un zemu ātrumu. Pārnesumu sistēmas nodrošina impedances saskaņošanu starp mehāniskajiem strāvas avotiem un slodzēm tādā pašā veidā, kā transformatori nodrošina impedances saskaņošanu starp (AC) elektroenerģijas avotiem un slodzēm.

Piezīmes:

Tas ir ne tikai skaņas analoģijas, bet arī tas, ka daudzi mehāniski domājoši cilvēki ir viegli saistīti! Ja jums gadās būt kāda mehānika savā klasē, nodrošiniet viņiem iespēju izskaidrot pārnesumu koncepciju tiem studentiem, kuri nezina pārnesumu sistēmas matemātiku.

Es parasti to neuzrāda daudz atbildēs, bet šajā gadījumā es uzskatu, ka tas var būt vajadzīgs, jo tas ir diezgan kognitīvs lēciens dažiem cilvēkiem. Tomēr tas ir lēciens, kuru vērts iegādāties, jo tas savieno divas (šķietami) atšķirīgas parādības tādā veidā, kas nodrošina saprātīgu kontekstu impedances saskaņošanas jēdziena izpratnei.

12. jautājums

Viens no transformatoru praktiskajiem izmantošanas veidiem ir pielāgot iekārtas apstākļiem, kas nav paredzēti to sākotnējā dizainā. Piemēram, sildelements (kas būtībā ir nekas vairāk kā rezistors ar neparasti lielu jaudas izkliedes vērtējumu), iespējams, vajadzēs vadīt ar zemāku jaudas izkliedēšanu, nekā paredzēts.

Piemēram, pieņemsim, ka jums ir 1 kW elektriskais sildītājs ar 208 voltu darbību, kuru jūs plānojat izmantot ar samazinātu jaudas izkliedēšanu 750 vati. Aprēķiniet pareizo sprieguma daudzumu, kas jums būtu nepieciešams, lai sasniegtu šo samazināto jaudas izkliedēšanu, un paskaidrojiet, kā jūs varētu izmantot transformatoru, lai piegādātu šo samazināto spriegumu sildītājam.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Nepieciešamais spriegums, lai šo 1 kW sildītāju darbotos tikai ar 750 W, ir aptuveni 180 volti.

Piezīmes:

Daži skolēni var cīnīties, aprēķinot vajadzīgo spriegumu, jo šī problēma neprecīzi atbilst lielākajai daļai sprieguma / strāvas / jaudas aprēķina problēmu, ko viņi agrāk redzējuši. Nepieciešamais matemātisms ir gandrīz nenozīmīgs, bet "triks" piemēro zināmajiem vienādojumiem neko pazīstamam. Šī ir lieliska iespēja diskutēt par problēmu risināšanas stratēģijām, tāpēc pārliecinieties, ka studenti dalās savās idejās par to, kā atrisināt nepieciešamo spriegumu.

13. jautājums

Pieņemsim, ka jūs izmantojāt 600 vatu, 120 voltu elektrisko sildītāju, lai eļļu iepriekš sasildītu hidrauliskajā sistēmā, taču vēlāk noteica, ka šim sildītājam ir pārāk daudz siltuma. Uzdevumam būtu piemērotāks 400 vatu sildītājs, taču diemžēl citā sildītājā tas nav pieejams.

Jūs saprotat, ka šīs 600 vatu sildītāja jaudas jaudu var samazināt, piegādājot to ar mazāku spriegumu. Jūs arī saprotat, ka transformatoru var izmantot, lai samazinātu sildītājam piegādāto maiņstrāvas spriegumu, neradot lielas jaudas zudumus sprieguma samazināšanas rezistorā.

Uzdevumam var izmantot šādus transformatoru tipus:

Izveidojiet ķēdi, kurā tiek izmantots viens vai vairāki no šiem transformatoriem, lai samazinātu līnijas spriegumu (120 VAC) līdz atbilstošam līmenim tā, lai 600 vatu sildītājs ražotu tikai (aptuveni) 400 vati.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Jums vajadzēja aprēķināt sildītāja spriegumu 98 V, kas vajadzīgs, lai iegūtu 400 vati no tāda paša sildītāja, kura izejas laikā ir 600 vati pie 120 voltiem. Ir iespējams samazināt 120 voltus līdz apmēram 98 voltiem, izmantojot šeit redzamos transformatorus. Iespējams, vistiešākais risinājums ir savienot vienu no šīm vienībām ar "bucking" konfigurāciju.

Izmantojot pieejamos transformatoru veidus, ir vairāk nekā viens iespējamais šīs problēmas risinājums. Tomēr jums vajadzētu saprast, ka ir vairāk jāapsver nevis vienkārši pareizā sprieguma iegūšana. Vienlīdz svarīgs risinājums ir transformatoru spēja apstrādāt sildītāja pieprasīto strāvu.

Piezīmes:

Problēma, piemēram, tas ir ļoti reāli: jāveido praktiskas dilemmas risinājums ar ierobežotu komponentu izvēli. Ļaujiet saviem skolēniem uzzināt, ka problēmu atrisināšana reālajā dzīvē ietver radošumu tāpat, kā tas ietver matemātiskos aprēķinus un citu "slēgtas formas" (vienotas pareizas atbildes) metodes.

14. jautājums

Vienkāršs audio austiņu pāris padara ārkārtīgi jutīgu un noderīgu testa iekārtu signālu atpazīšanai dažādās ķēdēs. Pat ļoti mazu DC spriegumu var noteikt ar austiņu pāri, ja klausāties par "klikšķa" skaņu, kad kontakts tiek veidots vai sadalīts starp sprieguma avotu un austiņu testa zondēm.

Tomēr vienkārša pāra austiņas daudziem testa lietojumiem nav piemērotas divu iemeslu dēļ:

Elektriskā drošība
Zema pretestība

Parasti nav pareizi novietot ķermeni tādā stāvoklī, kurā tas var nonākt tiešā saskarē ar strāvas ķēdi, it īpaši, ja šai shēmai ir ievērojams spriegums. Tas, ka austiņas ir uzvilktas uz cilvēka galvas, ar potenciālu elektrisko kontaktu starp vienu no skaļruņa elementiem un valkātāja galvu, tas, iespējams, ir nedrošs.

Otrkārt, augstas kvalitātes austiņu komplekta pretestība parasti ir 8 omi. Lai gan tā ir kopēja audio speaker impedance, šī zemā vērtība būtu pārāk liels "slogs" daudzu veidu elektroniskās shēmas, ja tie ir tieši saistīti. Testa aprīkojumam ir vēlams, lai tas būtu 1000 Ω vai vairāk.

Paskaidrojiet, kā transformatoru var ievietot austiņu pārbaudes ķēdē tā, lai risinātu abas šīs problēmas.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Pārbaudes jautājums: kaut arī tādā veidā izmantota austiņu pāris nevar nodrošināt kvantitatīvus signālu mērījumus, ir dažas kvalitatīvas pazīmes, ko kvalificēts lietotājs var pamanīt no radītajām skaņām. Aprakstiet, kādas AC signāla īpašības var noteikt ar austiņām un kā tas salīdzina ar informāciju, kas iegūta no osciloskopa.

Piezīmes:

Šis jautājums aplūko gan impedances saskaņošanas principus, gan elektrošoka izolāciju, kā arī pakļauj studentus jaunam un lētam testēšanas aprīkojumam, ko viņi var veidot paši. Es ļoti ieteiktu padarīt vienas šīs ierīces ierīkošanu un izmantošanu laboratorijas projektu jūsu mācību programmā. Manā eksperimentā es regulāri izmantoju austiņu testu, un esmu atradis to ļoti noderīgi, lai izprastu AC fenomenu (it īpaši, ja jums nav sava osciloskopija).

Skola, kuru es ieteiku studentiem veidot, ir šāda:

1 kΩ rezistori un 1N4001 taisnojošie diodi nodrošina aizsardzību pret dzirdes bojājumiem, ierobežojot spriegumu, kas var tikt piemērots transformatora primārajai tinumā. Potenciometrs, protams, nodrošina skaļuma kontroli, bet transformators palielina austiņu pretestību un nodrošina elektrisko izolāciju. Es iesaku uzdevumu izpildīt 120 voltu strāvas transformatoru, jo tas ir novērtēts līnijas spriegumam un, protams, nodrošinās nepieciešamo izolāciju starp ķēdi un austiņām, kas vajadzīgi drošībai. Parasti 8: 1000 omi "audio pārveidotājs" nav obligāti jānorāda vienādam (augstajam) sprieguma līmenim, un tādēļ tas nenodrošina tādu pašu drošības robežu. Lai nodrošinātu vislabāko veiktspēju, izmantojiet austiņu pāri ar iespējami lielāko "jutīguma" vērtējumu (mērot dB).

15. jautājums

Tas ir interesants transformatora pielietojums:

Ar šo ķēdi maiņstrāvas slodzes barošanu var kontrolēt mainīgā rezistora iestatījums:

Aprēķiniet sērijas pretestības summu transformatora vietās slodzes strāvas ceļā, ja mainīgais rezistors ir iestatīts uz pretestību 15 omi, un tinuma attiecība ir 20: 1.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

0, 0375 Ω

Pārbaudes jautājums identificē iespējamos drošības apdraudējumus, kas saistīti ar transformatora izmantošanu šajā jaudā.

Piezīmes:

Vaicājiet saviem skolēniem domāt par praktisku pielietojumu tādai ķēdei kā šis. Arī apstrīdēt to ar šo jautājumu: ja rezistors būtu pilnībā atvērt (∞ omi), būtu pašreizējais slodze pilnībā pārtraukt "darbvirsmas paneļa panelis noklusējuma" itemscope>

16. jautājums

Šajā izkrautā izolācijas transformatorā aprēķina primāro tinumu strāvu (lielumu un fāzes leņķi) ar primāro un sekundāro induktivitāti 18 Henrys katrā:

Pieņemsim, ka likvidācijas induktori ir "tīri" (bez pretestības komponentiem).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Es primāro = 17, 68 mA ∠-90 o

Izaicinājuma jautājums: kādas izmaiņas, ja tādas ir, varētu radīt primārā pašreizējā vērtība, tas nebija izolācijas transformators, bet gan transformators, kur sekundārais induktivitāte bija kaut kas cits kā 18 H "piezīmes paslēptas"> Piezīmes:

Studentiem no atbildes jāsaprot, ka izkrautais transformators vienkārši tiek parādīts kā avota induktors.

17. jautājums

Šajā rezistīvi ielādētajā izolācijas transformatorā aprēķina primāro tinumu strāvu (magnitīvu un fāzes leņķi) ar 18 ģeneratoru un sekundāro induktivitāti:

Arī uzzīmējiet līdzvērtīgu shematisko shēmu (bez transformatora tajā), kas ilustrē maiņstrāvas avota "redzamo" pretestību. Pieņemsim, ka neviens no transformatora tinumiem nav tinuma izturības, un magnētiskais sakabes koeficients starp abiem tinumiem ir tieši 1.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Es primāro = 1.2001 A ∠-0.84 o

Pārbaudes jautājums: kāda pretestība (pārsvarā pretestības, induktīvā vai kapacitatīvā) AC avota "redzēt" šajā ķēdē "atzīmē slēptās"> Piezīmes:

Šis jautājums parāda, kā avots atspoguļo atspoguļoto slodzes pretestību un kā tas mijiedarbojas ar transformatora raksturīgo likvidācijas pretestību.

18. jautājums

Aprēķiniet šo pretestības regulējamā transformatora primāro tinumu strāvu (magnitāti un fāzes leņķi) ar primāro induktivitāti 18 Henrys un sekundāro induktivitāti 36 Henrys:

Arī uzzīmējiet līdzvērtīgu shematisko shēmu (bez transformatora tajā), kas ilustrē maiņstrāvas avota "redzamo" pretestību. Pieņemsim, ka neviens no transformatora tinumiem nav tinuma izturības, un magnētiskais sakabes koeficients starp abiem tinumiem ir tieši 1.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Es primāro = 2.4001 A ∠-0.42 o

Sekojošais jautājums: kāda ir šī transformatora "pakāpiena" attiecība un vai tā tiek pastiprināta vai pazemināta "piezīmes paslēptas"> Piezīmes:

Šis jautājums parāda, kā avots atspoguļo atspoguļoto slodzes pretestību un kā tas mijiedarbojas ar transformatora raksturīgo likvidācijas pretestību.

19. jautājums

Neizpildīts jaudas transformators no savas 240 voltu, 60 Hz avota iegūst primāro strāvu 85 mA. Novēršot jaudas zudumus, aprēķina primārās tinumu induktivitāti. Aprēķiniet arī sekundārās vītnes induktivitāti, ņemot vērā, ka pakāpju lejupejošs sprieguma koeficients ir 8: 1.

L primārā = L sekundārā =

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

L primārais = 7, 49 HL sekundārais = 117 mH

Piezīmes:

Vaicājiet saviem skolēniem aprakstīt matemātiskās attiecības starp likvidācijas pagrieziena koeficientu un induktivitātes koeficientu.

  • ← Iepriekšējā darba lapa

  • Darba lapa indekss

  • Nākamā darblapa →