Меню

При сближении источника тока

Источники питания переменного тока. Постоянный и переменный ток

Напряжение, этим термином обозначают разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи. Некоторые неправильно полагают, что напряжение — это что-то такое, что движется в цепи. Но это не так. Напряжение — это та сила, под действием которой в электрической цепи движутся электрические заряды, т.е. протекает электрический ток. Напряжение можно сравнить с ударом клюшки по шайбе. Полёт шайбы сравним с протеканием тока, но удар клюшки — это потенциальная сила, вызвавшая движение шайбы. Ток и напряжение взаимосвязаны, так как важна не только разность потенциалов сама по себе, а важен и электрический ток, обусловленный этой разностью потенциалов. Поэтому при описании работы электрических цепей ток и напряжение, как правило, фигурируют вместе.

Можно выделить две группы источников электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Напряжение между выходными полюсами источника напряжения не зависит или слабо зависит от тока, отдаваемого источником во внешнюю цепь (нагрузку). В источниках тока, напротив, выходной ток почти не зависит от напряжения на его полюсах, которое определяется нагрузкой.

Основной единицей измерения разности потенциалов является вольт (В). На практике часто применяются производные от основной единицы измерения напряжения. Единица измерения милливольт (мВ) используется для обозначения разности потенциалов, эквивалентной 1/1000 В. Микровольт (мкВ) составляет 1/1000 мВ или 1/1000 000 В. Один киловольт (КВ) равен 1000 В, а один мегавольт (МВ) — 1 000 000 В.

Различают переменное напряжение и постоянное напряжение.

Источник постоянного напряжения

Аккумуляторная батарея — это типичный источник постоянного напряжения. Для питания электронных схем применяются преимущественно источники постоянного напряжения. Напряжение измеряется между положительным и отрицательным выводами (полюсами) источника. Для того, чтобы образовать замкнутую электрическую цепь, в которой протекает постоянный ток, полюсы источника питания должны быть соединены с выводами схемы (нагрузки), потребляющей энергию от источника, или с выводами измерительного прибора. Считается, что в нагрузке, подключённой к источнику питания, ток течёт в направлении от положительного потенциала к отрицательному.

Основные требования

На сегодняшний день все источники питания должны соответствовать следующим основным требованиям:

  • иметь в наличии плавную регулировку режимов сварки во всём диапазоне;
  • иметь в наличии приборы для контроля режимов сварки;
  • обеспечивать стабильное горение дуги;
  • иметь высокие динамические характеристики;
  • соответствовать основным требованиям по электробезопасности.

Наличие плавной регулировки и приборов контроля, обеспечивает точную настройку необходимых режимов сварки.

Динамические свойства сварочного аппарата определяются временем восстановления напряжения холостого хода после короткого замыкания в процессе сварки. Чем быстрее восстанавливается напряжение, тем лучше его динамические характеристики. Восстановление не должно превышать 0,05с.

Для повышения стабильности горения дуги дополнительно могут применяться осцилляторы. Они преобразующие низкое напряжение промышленной частоты в импульсы высокого напряжения и высокой частоты. Наложение этих импульсов на дуговой промежуток повышает устойчивость горения дуги.

Источник переменного напряжения

Промышленная электросеть — типичный источник переменного напряжения. Если в цепях постоянного напряжения полярность полюсов фиксирована и один из полюсов всегда положителен, а другой отрицателен, то в источниках переменного напряжения полярность постоянно меняется. В первой половине периода один из полюсов имеет отрицательную полярность, а другой — положительную. Во второй половине полярности полюсов меняются. Быстрота смены полярности в цепях переменного тока измеряется в герцах (Гц). В нашей сети напряжение является переменным и в течение одной секунды происходит 50 циклов (периодов) смены полярности напряжения. Частота сети переменного тока (в РФ) равна 50 Гц. Для примера, в США она равна 60 Гц.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Основные источники питания для свар­ки на переменном токе — сварочные трансформаторы. Их подразделяют на две группы: трансформаторы с нормаль­ным магнитным рассеянием и дополни­тельной реактивной катушкой — дрос­селем (трансформаторы типа СТЭ сняты с производства) и трансформаторы с по­вышенным магнитным рассеянием (типа ТД). По способу регулирования индук­тивного сопротивления трансформаторы второй группы можно разделить на три основных типа; с магнитными шунтами, подвижными обмотками и витковым (сту­пенчатым) регулированием.

Читайте также:  Двигатель постоянного тока 50вт

К трансформаторам с магнитными шунтами относятся трансформаторы ти­па СТШ, которые выполнены с развитым (повышенным) магнитным рассеянием, регулируемым подвижными шунтами с помощью ходового винта. Трансформато­ры этого типа (СТШ-250, 300, 500-80) сняты с производства, но они еще имеют­ся в эксплуатации на ряде предприя­тий.

Сварочные трансформаторы с подвиж­ными обмотками (типа ТД) предназначе­ны для питания электрической дуги при ручной дуговой сварке, резке н наплавке металлов однофазным переменным током частотой 50 Гц. Трансформаторы этого типа однопостовые. Магнитное рассеяние у них регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Вторичное напряжение трансформаторов несколько зависит от расстояния между обмотками: напряжение холостого хода при сдвинутых обмотках больше, при раз­двинутых — меньше. Магннтопровод трансформатора стержневого типа. Пер­вичная обмотка неподвижна и закрепле­на у нижнего ярма, вторичная обмотка подвижная, она перемещается вверх и вниз вручную с помощью винта, проходя­щего через верхнее ярмо. Значение сва­рочного тока увеличивается при сближе­нии обмоток и уменьшается при увеличе­нии расстояния между ними. У трансфор­маторов типа ТД уменьшены масса и раз­меры, повышены технологичность конст­рукции, удобство обслуживания и надеж­ность работы. Уменьшение массы и раз­меров достигнуто благодаря применению двухдиапазонного плавного регулирова­ния тока: в диапазоне больших токов первичная и вторичная обмотки вклю­чаются попарно параллельно, в диапазо­не малых токов — последовательно. При переключении на малые токи часть вит­ков первичной обмотки отключается и на­пряжение холостого хода повышается, что обеспечивает стабильность горения дуги на малых токах. Для включения и

в первичной обмотке (при этом трансфор­матор потребует из сети большой ток и сильно нагревается).

В первом случае необходимо устранить имеющиеся перекосы в устройстве пере­мещения обмоток, а также подтянуть шпильки. Во втором случае следует разо­брать отключенный от сети трансформа­тор, устранить витковое замыкание и, если понадобится, отремонтировать или перемотать обмотку вновь. В последнем случае нужно строго следить за тем, что­бы было сохранено прежнее число витков в обмотках.

Признаком виткового замыкания во вторичной обмотке является нагрев и да­же расплавление части обмотки, замк­нувшейся накоротко. Устраняют эту не­исправность так же, как при замыкании в первичной обмотке трансформатора.

Нарушение контакта в соединениях ха­рактеризуется повышенным нагревом со­единений и поэтому требует немедленно­го устранения. Трансформатор следует отключить, разобрать поврежденное сое-

динение, зачистить контактные поверх­ности, плотно пригнать их и до отказа затянуть зажимы. Перегрев обмоток и контактов может быть вызван также не­допустимой перегрузкой трансформато­ра.

Чрезмерный нагрев магнитопровода и скрепляющих его шпилек происходит из — за нарушения изоляции его листов и изо­ляции шпилек. Необходимо восстановить изоляцию.

Повреждение изоляции между обмот­кой и корпусом (корпус оказывается под напряжением) происходит сравнительно редко. Такая неисправность особенно опасна для сварщика, если трансформа­тор не заземлен. Необходимо срочно от­ключить трансформатор от сети, снять кожух и с помощью мегаомметра отыс­кать место повреждения.

Источник

prak_elektr

1. Если конденсатор отключен от источника напряжения, то заряд на его обкладках не будет изменяться при сближении пластин, то есть q = const, а ёмкость увеличится, так как:

C = ε 0 d ε S = ε 0 x ε S .

Энергия конденсатора выражается через его заряд и ёмкость:

Видим, что при сближении пластин отключенного конденсатора его энергия уменьшается. За счет убыли энергии конденсатора совершается работа сил притяжения обкладок при их

Знак минус указывает на то, что сила направлена в сторону уменьшения х, то есть является силой притяжения.

2. Согласно условию, U = const. Поэтому воспользуемся формулой, в которой энергия конденсатора выражается через напряжение и ёмкость:

W = CU 2 2 = ε 0 ε 2 SU d 2 = ε 0 ε 2 SU x 2 .

Следовательно, при сближении пластин конденсатора, подключенного к источнику напряжения, энергия конденсатора увеличится на

Возрастание ёмкости конденсатора при постоянном напряжении означает увеличение заряда на его пластинах. Значит, при сближении пластин на них дополнительно перейдут от источника напряжения заряды q. Сообщение одной пластине положительного заряда q, а другой отрицательного заряда — q эквивалентно перемещению заряда q с одной обкладки на другую, то есть источник напряжения совершает работу:

Читайте также:  Индуктивность емкость частота электрического тока резонанс

A ист = qU = (CU)U = CU 2 .

Видим, что работа, совершаемая при сближении пластин источником напряжения, в 2 раза больше прироста энергии конденсатора. Таким образом, теперь за счет энергии источника

напряжения увеличивается энергия конденсатора

W, а также совершается работа А сил

напряжения пластин. По закону сохранения энергии:

Источник

При сближении источника тока

Свободные колебания всегда затухают из-за потерь энергии (трение, сопротивление среды, сопротивление проводников электрического тока и т. п.). Между тем и в технике и в физических опытах крайне нужны незатухающие колебания, периодичность которых сохраняется все время, пока система вообще колеблется. Как получают такие колебания? Мы знаем, что вынужденные колебания, при которых потери энергии восполняются работой периодической внешней силы, являются незатухающими. Но откуда взять внешнюю периодическую силу? Ведь она в свою очередь требует источника каких-то незатухающих колебаний.

Незатухающие колебания создаются такими устройствами, которые сами могут поддерживать свои колебания за счет некоторого постоянного источника энергии. Такие устройства называются автоколебательными системами.

На рис. 55 изображен пример электромеханического устройства такого рода. Груз висит на пружине, нижний конец которой погружается при колебаниях этого пружинного маятника в чашечку со ртутью. Один полюс батареи присоединен к пружине наверху, а другой — к чашечке со ртутью. При опускании груза электрическая цепь замыкается и по пружине проходит ток. Витки пружины благодаря магнитному полю тока начинают при этом притягиваться друг к другу, пружина сжимается, и груз получает толчок кверху. Тогда контакт разрывается, витки перестают стягиваться, груз опять опускается вниз, и весь процесс повторяется снова.

Таким образом, колебание пружинного маятника, которое само по себе затухало бы, поддерживается периодическими толчками, обусловленными самим колебанием маятника. При каждом толчке батарея отдает порцию энергии, часть которой идет на подъем груза. Система сама управляет действующей на нее силой и регулирует поступление энергии из источника — батареи. Колебания не затухают именно потому, что за каждый период от батареи отбирается как раз столько энергии, сколько расходуется за то же время на трение и другие потери. Что же касается периода этих незатухающих колебаний, то он практически совпадает с периодом собственных колебаний груза на пружине, т. е. определяется жесткостью пружины и массой груза.

Рис. 55. Автоколебания груза на пружине

Подобным же образом возникают незатухающие колебания молоточка в электрическом звонке, с той лишь разницей, что в нем периодические толчки создаются отдельным электромагнитом, притягивающим якорек, укрепленный на молоточке. Аналогичным путем можно получить автоколебания со звуковыми частотами, например возбудить незатухающие колебания камертона (рис. 56). Когда ножки камертона расходятся, замыкается контакт 1; через обмотку электромагнита 2 проходит ток, и электромагнит стягивает ножки камертона. Контакт при этом размыкается, и далее следует повторение всего цикла.

Рис. 56. Автоколебания камертона

Чрезвычайно существенна для возникновения колебаний разность фаз между колебанием и силой, которую оно регулирует. Перенесем контакт 1 с внешней стороны ножки камертона на внутреннюю. Замыкание происходит теперь не при расхождении, а при сближении ножек, т. е. момент включения электромагнита передвинут на полпериода по сравнению с предыдущим опытом. Легко видеть, что в этом случае камертон будет все время сжат непрерывно включенным электромагнитом, т. е. колебания вообще не возникнут.

Электромеханические автоколебательные системы применяются в технике очень широко, но не менее распространенными и важными являются и чисто механические автоколебательные устройства. Достаточно указать на любой часовой механизм. Незатухающие колебания маятника или балансира часов поддерживаются за счет потенциальной энергии поднятой гири или за счет упругой энергии заведенной пружины.

Рисунок 57 иллюстрирует принцип действия маятниковых часов Галилея — Гюйгенса (§ 11). На этом рисунке изображен так называемый анкерный ход. Колесо с косыми зубьями 1 (ходовое колесо) жестко скреплено с зубчатым барабаном, через который перекинута цепь с гирей 2. К маятнику 3 приделана перекладина 4 (анкер), на концах которой укреплены палетты 5 — пластинки, изогнутые по окружности с центром на оси маятника 6. Анкер не позволяет ходовому колесу свободно вращаться, а дает ему возможность провернуться только на один зуб за каждые полпериода маятника. Но и ходовое колесо действует при этом на маятник, а именно, пока зуб ходового колеса соприкасается с изогнутой поверхностью левой или правой палетты, маятник не получает толчка и только слегка тормозится из-за трения. Но в те моменты, когда зуб ходового колеса «чиркает» по торцу палетты, маятник получает толчок в направлении своего движения. Таким образом, маятник совершает незатухающие колебания, потому что он сам в определенных своих положениях дает возможность ходовому колесу подтолкнуть себя в нужном направлении. Эти толчки и восполняют расход энергии на трение. Период колебаний и в этом случае почти совпадает с периодом собственных колебаний маятника, т. е. зависит от его длины.

Читайте также:  Трансформаторы тока в петербурге

Рис. 57. Схема часового механизма

Автоколебаниями являются также колебания струны под действием смычка (в отличие от свободных колебаний струны у рояля, арфы, гитары и других несмычковых струнных инструментов, возбуждаемых однократным толчком или рывком); автоколебаниями являются звучание духовых музыкальных инструментов, движение поршня паровой машины и многие другие периодические процессы.

Характерная черта автоколебаний состоит в том, что их амплитуда определяется свойствами самой системы, а не начальным отклонением или толчком, как у свободных колебаний. Если, например, маятник часов отклонить слишком сильно, то потери на трение будут больше, чем поступление энергии от заводного механизма, и амплитуда будет уменьшаться. Наоборот, если уменьшить амплитуду, то избыток энергии, сообщаемой маятнику ходовым колесом, заставит амплитуду возрасти. Автоматически установится именно такая амплитуда, при которой расход и поступление энергии сбалансированы.

Источник



При сближении источника тока

Прототип задания 11 (№ 27980)

При сближении источника и приёмника звуковых сигналов, движущихся в некоторой среде по прямой навстречу друг другу, частота звукового сигнала, регистрируемого приёмником, не совпадает с частотой исходного сигнала \(f_0 = 150\) Гц и определяется следующим выражением: \(f =f_0 \frac\) (Гц), где c — скорость распространения сигнала в среде (в м/с), а u=10 м/с и v=15 м/с — скорости приёмника и источника относительно среды соответственно. При какой максимальной скорости c (в м/с) распространения сигнала в среде частота сигнала в приёмнике f будет не менее 160 Гц?

$$15c+150 \ge 16c — 240,$$

Максимальная скорость c = 390 м/с.

Прототип задания 11 (№ 27981)

Локатор батискафа, равномерно погружающегося вертикально вниз, испускает ультразвуковые импульсы частотой 749 МГц. Скорость погружения батискафа v вычисляется по формуле \(v = c\cdot \frac\), где c=1500 м/с — скорость звука в воде, \(f_0\) — частота испускаемых импульсов, f — частота отражённого от дна сигнала, регистрируемая приёмником (в МГц). Определите частоту отражённого сигнала в МГц, если скорость погружения батискафа равна 2 м/с.

$$750f — 750 \cdot 749 = f+749,$$

$$749f = 749 \cdot 751,$$

То есть частота отраженного сигнала равна 751 МГц.

Прототип задания 11 (№ 27982)

Автомобиль разгоняется на прямолинейном участке шоссе с постоянным ускорением a км/ч\(<>^2\). Скорость v вычисляется по формуле \(v = \sqrt <2la>\), где l — пройденный автомобилем путь. Найдите ускорение, с которым должен двигаться , чтобы, проехав один километр, приобрести скорость 100 км/ч. Ответ выразите в км/ч\(<>^2\).

Автомобиль должен двигаться с ускорением 5000 км/ч\(<>^2\).

Прототип задания 11 (№ 27983)

При движении ракеты еe видимая для неподвижного наблюдателя длина, измеряемая в метрах, сокращается по закону \(l = l_0 \sqrt <1 - \frac<><>>\), где \(l_0 = 5\) м — длина покоящейся ракеты, \(c = 3 \cdot 10^5\) км/с — скорость света, а v — скорость ракеты (в км/с). Какова должна быть минимальная скорость ракеты, чтобы еe наблюдаемая длина стала не более 4 м? Ответ выразите в км/с.

$$v^2 \ge 324 \cdot 10^8,$$

$$v \ge 18 \cdot 10^4,

v \le -18 \cdot 10^4.$$

Минимальная скорость ракеты должна быть 180000 км/с.

Источник