RADIOFUN.RU

сайт для радиолюбителей

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Переменный ток

Индуктивно связанные цепи

При влиянии магнит­ного поля одной катушки на другую говорят о наличии индуктивной связи между этими катушками. Индуктивная связь широко применяется для трансформации напряжения переменного тока, для согласования сопротивлений и для связи различных цепей в радиоаппаратуре. В радио­приемниках и телевизорах часто приходится сталкиваться с паразитной индуктивной связью, создающей помехи нормальной работе аппарата.

Для оценки величины индуктивной связи пользуются двумя связанными между собой характеристиками: взаимной индуктивностью (М) и коэффициентом связи (k).

Если весь создаваемый одной катушкой магнитный поток пересекает все витки второй катушки, то коэффициент связи считается равным единице (k = 1), а взаимная индуктивность, которая равна:

(3-48)

в данном случае равняется квадратному корню из L1L2. Здесь L1 и L2 обозна­чают индуктивности первой и второй катушек.

К такой сильной связи всегда стремятся в силовых и низкочастотных трансформаторах, чтобы избежать потерь энергии. Для увеличения связи применяют сердечники из материалов с высокой магнитной проницаемостью и в особо ответственных случаях катушки разбивают на ряд секций, располагая секции одной обмотки между секциями другой. При этом удается получать коэффициент связи,  весьма близкий к единице, например, у лучших выходных трансформаторов k достигает 0,998.

Для практического определения коэффициента связи измеряют общую индуктивность  двух катушек при согласованном и при встречном включении их витков (рис. 3.18). В первом случае общая индуктивность равняется

 Lос= L1 + L2 + 2М,    а во втором   Lов = L1 + L2 - 2М    

Из этих формул можно получить выражение для взаимной индуктивности:

М= (Lос-Lов)/4    

Зная, кроме того, индуктивность каждой катушки L1 и L2, с помощью формулы (3-48) можно определить коэффициент связи:

Величина (1- k2) называется коэффициентом рассеяния. Она характеризует наличие у каждой катушки магнитных потоков, не пересекающих другую катушку и рассеиваемых в окружающем пространстве. Пользуются также понятием «индуктивность рассеяния», которая определяется как

Ls = (1 - k2) L1 


Трансформатор низкой частоты

У низкочастотных трансформаторов со стальными сердечниками коэффи­циент связи весьма близок к единице, поэтому практи­чески все витки каждой обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, а это значит, что в каждом витке трансформатора индуктируется одинаковая ЭДС и напряжения на концах обмоток пропорциональны числам витков в них;

U1/U2= W1/W2         (3-51)

где n  - отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной - назы­вают коэффициентом трансформации;

U1 и U2 - напряжения первичной и вторичной обмо­ток;

W1 и W2 - числа витков в них

Если n меньше единицы (W1 < W2), трансформатор называется повышающим, так как вторичное напряжение больше первичного. Если же n больше еди­ницы (W1 > W2), трансформатор понижает напряжение и называется понижающим.  Одновременно с трансформацией напряжения происходит трансформация токов,  причем отношение токов обратно пропорционально отношению напряжений:

I1/I2= U2/U1= n        (3-52)

Сопротивление, оказываемое первичной обмоткой трансформатора источнику переменного тока, зависит от нагрузки, присоединенной ко вторичной обмотке. Если вторичная обмотка не нагружена, то первичная обмотка проявляет свойства катушки индуктивности и по ней проходит только небольшой намагничивающий сердечник ток, отстающий по фазе от напряжения источ­ника почти на 900. Если же ко вторичной обмотке подключено сопротивление Rн, то первичная обмотка ока­зывает первичному току сопротивление

R= n2   (3-53)

Если вместо активного сопротивления присоединить ко вторичной обмотке конденсатор С или индуктивность L  то и первичная обмотка проявит свойства конденсатора или индуктивности соответственно, причем величина экви­валентной емкости или индуктивности определяется следующими соотношениями:

C= Cн/n2

L= n2Lн  

Z= n2Zн  

Возможностью преобразования величины сопротивле­ния с помощью трансформатора широко пользуются в радиотехнике в целях обеспечения наилучших режимов работы различных приборов (ламп, транзисторов, микро­фонов и т. п.).

Реальные трансформаторы обладают КПД меньшим единицы (ТJ < 1), а потому вторичное напряжение, особенно под нагрузкой, оказывается несколько ниже рассчитанного по упрощенной формуле (3-51), а ток, потребляемый первичной обмоткой, несколько больше, чем следует из формулы (3-52). Обычно эти отступления укладываются в пределы 5-10%, и когда требуется особенно точный расчет, например, для накальных обмоток силовых трансформаторов, число витков этих обмоток увеличи­вают на 5-10% против значения получаемого по упро­щенным формулам без учета КПД.

В случаях, когда требуется иметь небольшой коэф­фициент трансформации (в пределах 1/2-2) и не нужна электрическая изоляция вторичной цепи от первичной, выгодно применять вместо трансформатора автотрансформатор (рис. 3-19, б)

     

Теория устанавливает, что индуктированный (вторичный) ток I2 сдвинут на 1800 относительно индуктирующего (первичного) тока I1 т. е. имеет в каждый момент вре­мени противоположное ему направление, поэтому через витки автотрансформатора, входящие и в первичную и вторичную цепи, проходит ток, равный разности токов I1 и I2, следовательно, эти витки могут быть намотаны более тонким проводом, чем соответствующая обмотка обычного трансформатора. Кроме того, это обстоятельство позволяет уменьшить сечение стального сердечника, который должен обеспечить лишь преобразование мощности:

Pат= U1(I1-I2)

где Рат - расчетная мощность автотрансформатора;

U1 - напряжение на меньшей секции;

I1 - ток в цепи меньшей секции;

I2 - ток в цепи, содержащей большее число витков.

В то же время вся передаваемая от источника в на· грузку мощность, как и у трансформатора, равна U1I1.

 

Поиск по сайту