116
Пропускался ток величиной 3 А, использовались частоты от 500 до 4000 Гц, все измерения производились с помощью магнитоэлектрических приборов с термопарами. Результаты измерения сведены в табл. 4.2.
Как видно из таблицы 5.1, коэффициент взаимоиндукции проводников с разными диаметрами зависит от того, какой из них является первичным, а какой вторичным.
Э.д.с. на вторичном проводе при токе в первичном проводе 3 А, длине проводников 1,7 м
Таблица 5.1
|
Диаметр первичного провода, мм |
Диаметр вторичного провода, мм |
Частота, Гц |
||||
|
500 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
||
|
0,5 |
5 |
10 мВ |
19 |
44 |
83 |
122 |
|
5 |
0,5 |
15 |
32 |
64 |
99 |
125 |
|
k2тр/k1тр |
1,5 |
1,68 |
1,45 |
1,08 |
1,025 |
|
Таким образом, зависимость коэффициента взаимоиндукции проводов от соотношения их диаметров, хотя и на качественном уровне, подтверждена. Поскольку прямой пропорциональности коэффициента взаимоиндукции от величины диаметра первичного провода не прослеживается, подобные исследования должны быть продолжены с учетом влияния электродинамической (емкостной) составляющей наводки.
Таким образом, экспериментально подтверждается возможность и целесообразность введения в электротехнику представлений о взаимоиндукции проводников, на основе которых уже можно определять и взаимоиндукцию контуров, проведя соответствующее интегрирование.
5.2. Электрический трансформатор
Как известно, электрический трансформатор — это статическое устройство, предназначенное для преобразования величины переменных ЭДС и токов. Трансформатор состоит из нескольких электрически не соединенных и неподвижных друг относительно друга обмоток, связанных между собой путем электромагнитной индукции. Одна из обмоток является первичной, она присоединяется к внешнему источнику ЭДС, остальные обмотки являются вторич-
Физическая сущность электромагнитных взаимодействий 117
ными, ЭДС в них возникает в результате пересечения их силовыми линиями магнитного поля, создаваемого током первичной обмотки. С вторичных обмоток преобразованное по величине напряжение передается потребителям энергии.
Трансформатор с железным сердечником вследствие значительного увеличения коэффициента связи между обмотками позволяет при существенно меньших габаритах, чем трансформатор без сердечника, преобразовывать значительно большие мощности.
Расчет трансформатора основывается на законе Фарадея
Е = - µµ SдB / д t, (531)
где е — эдс, возникающая на обмотке, намотанной на железном сердечнике, площадь поперечного сечения которого равна S и материал которого имеет относительную проницаемость µ; дB/дt — скорость изменения магнитной индукции в сердечнике. Обычно расчет обмоток трансформаторов производится по другой формуле, вытекающей из закона Фарадея:
2 (5.32)
е = — 2π µµ0w f I S / l ,
где е — ЭДС на обмотке, µ — относительная магнитная проницаемость железного сердечника, µ0 — маггнитная проницаемость вакуума, w — количество витков обмотки, f — частота питающего напряжения или тока, I — амплитуда переменного тока, S — площадь сечения сердечника, l — средняя длина силовой линии магнитного потока в сердечнике.
Коэффициент трансформации k при ненасыщенном сердеченике при этом определяется как отношение числа витков вторичной обмотки w1 к числу витков первичной обмотки w2 (в некоторых справочниках он определен как обратная величина):
k = w 1/w2 = U1/U2. (5.33)
Здесь U 1 и U2 — напряжения на первичной и вторичной обмотках соответственно при отсутствии нагрузки на вторичной обмотке трансформатора (режим холостого хода).
При анализе принципа работы трансформатора возникает серия вопросов:
