Файл: Филаткин К.М. Радиометрист штурманский учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
ным полем первой катушки. Эта электродвижущая си ла называется э.д.с. взаимоиндукции.
Величина э.д.с взаимоиндукции зависит от конструк ции обеих катушек и их взаимного расположения. На явлении взаимоиндукции основана работа трансформа торов и передача электроэнергии из одной цепи в дру гую.
§ 9. Электрическая емкость. Конденсаторы
Способность тел накапливать в себе электрические заряды называется электрической емкостью. Чем боль ше поверхность тела, тем больше оно будет накапли вать зарядов, т. е. емкость тела зависит от величины его поверхности. Основной единицей измерения емко сти является фарада (ф).
Фарада — это емкость такого тела, у которого за ряд в 1 кулон создает потенциал в 1 вольт. Так как эта единица емкости чрезвычайно большая, то практически емкость измеряется долями фарад, в микрофарадах (мкф) и пикофарадах (пкф).
В электротехнике и радиотехнике широкое приме нение нашли электрические емкости различных конст рукций, называемые конденсаторами. Емкость конден сатора зависит от его конструкции. Чем больше пло щадь обкладок конденсатора, тем больше он может накопить электрических зарядов. Чем ближе располага ются обкладки, тем сила взаимодействия зарядов будет больше. Сила взаимодействия зарядов также зависит от качества диэлектрика, поэтому чем выше диэлектриче ские свойства его, тем больше он накапливает зарядов. Емкость конденсатора прямо пропорциональна площа ди обкладок, диэлектрической постоянной применяемо го диэлектрика и обратно пропорциональна расстоянию
между |
обкладками. |
|
|
|
|
4 nd. |
|
где С — емкость |
конденсатора |
в сантиметрах; |
|
е — диэлектрическая постоянная; |
|||
S — площадь |
обкладок в |
квадратных сантимет |
|
я |
рах; |
|
|
— число 3,14; |
|
||
d |
— расстояние между обкладками в сантиметрах. |
42
По конструкции конденсаторы могут быть постоян ные, переменные и полупеременные. Широкое приме нение в радиотехнической аппаратуре нашли место конденсаторы постоянной емкости (бумажные, слюдя ные, керамические) и полупеременные. Типы конденса торов приведены на рис. 13.
Рис. 13. Типы конденсаторов
Для изменения емкости в цепи конденсаторы могут соединяться между собой параллельно, последователь но и смешанно. При параллельном соединении конден саторов общая емкость _равна сумме емкостей соединен ных конденсаторов. Это объясняется тем, что при па раллельном соединении общая площадь пластин увели чивается.
При последовательном соединении конденсаторов общая емкость всегда меньше наименьшей емкости из соединенных конденсаторов. Это объясняется тем, что общая толщина диэлектрика при таком соединении уве личивается, что приводит к уменьшению общей ем кости.
Смешанное соединение конденсаторов применяется для одновременного использования преимуществ обоих соединений.
43
§1 0 . Переменный ток
Вэлектротехнике и радиотехнике, кроме постоянного тока, применяются токи, и напряжения, изменяющиеся по различным законам.
Если с течением времени ток изменяет свою величи
ну и направление, то такой ток называют переменным. В электротехнике используется главным образом пере менный ток, изменяющийся по синусоидальному зако ну. Если ток, проходящий в электрической цепи в одном направлении, изменяет только свою величину, он назы вается пульсирующим.
Постоянный ток полностью характеризуется величи ной и направлением. Переменный ток величиной и на правлением охарактеризовать нельзя, так как эти ве личины все время изменяются. Для характеристики пе ременного тока пользуются такими величинами, кото рые не изменяются при изменениях величины и направ ления тока. Такими величинами являются период, ча стота, амплитуда, действующее значение и сдвиг фаз.
Периодом переменного тока называется время, в те чение которого происходит одно полное изменение то
ка. |
Период измеряется в |
секундах |
или |
микросекундах |
|||
|
|
|
и |
обозначается |
буквой |
||
|
|
|
Т (рис. 14). |
|
|||
|
|
|
|
Частотой |
перемен |
||
|
^действующее = 0,7071 щах |
ного тока |
называется |
||||
|
|
|
|||||
|
J 8 0 ° 1 |
360° |
число |
периодов |
в се |
||
|
|
|
кунду. Частота обозна |
||||
|
|
|
чается буквой / или F. |
||||
|
|
|
Единицей |
измерения |
|||
|
|
|
частоты |
является герц |
|||
Рис. |
14. Период переменного |
|
(гц). Один герц — это |
||||
|
один период в секунду. |
||||||
|
|
|
|
Частота |
и |
период |
связаны между собой. Период переменного тока числен но равен единице, деленной на частоту.
7=
/
Амплитудой переменного тока называется его мгно венное значение.
44
О величине, напряжении и э.д.с. переменного тока необходимо говорить как о максимальных, так и мгно венных. Мы знаем, что переменный ток непрерывно из меняется. Поэтому мгновенным значением переменного тока, переменной э.д.с., а также переменного напряже ния называется значение соответствующей величины в любой произвольный момент времени.
При прохождении переменного тока по проводнику последний нагревается и в нем выделяется некоторая мощность. Действующим значением переменного тока называется величина равноценного ему по мощности по стоянного тока. Когда указывают величину переменно го напряжения или тока, всегда имеют в виду действу
ющее |
значение. |
|
|
|
|
|
Угол a=a>t, пропорционально синусу которого изме |
||||||
няется переменный ток, называется электрическим, или |
||||||
фазовым. Фазовый угол позволяет |
установить |
связь |
||||
между |
угловой |
скоростью, |
периодом |
и частотой |
тока. |
|
|
а = at;с |
© = — ; |
с о = |
т |
с о nf= .2 я |
— — ; с |
|
|
t |
Т |
|
|
§11. Цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлением
Известно, что всякая электрическая цепь оказывает противодействие прохождению электрического тока. Со противление цепи постоянному току называется омиче ским сопротивлением. Сопротивление цепи переменно му току всегда больше омического и называется актив ным сопротивлением. С увеличением частоты активное сопротивление увеличивается. Причиной этому является поверхностный эффект, который возникает от действия э.д.с. самоиндукции. Переменный ток, протекая по про воднику, создает вокруг него магнитное поле, магнит ные силовые линии которого будут располагаться как вокруг проводника, так и внутри его (рис. 15,а). Когда ток уменьшается, магнитные силовые линии сжимают ся, стягиваясь к центру проводника. При этом они пе ресекают проводник и наводят в нем э.д.с. самоиндук ции. Поверхностный слой проводника пересекается толь ко внешними силовыми линиями. Центральная же часть его пересекается и внешними и внутренними силовыми
45
Линиями. Поэтому э.Д.с. самоиндукции будет наиболь шей в толще проводника и наименьшей на его поверх ности. Вследствие этого электроны будут стремиться двигаться по поверхности проводника, так как противо действие прохождению тока на поверхности проводника меньше. Чем выше частота, тем сильнее сказывается по верхностный эффект. Даже при частотах в несколько сотен килогерц поверхностный эффект действует на столько сильно, что свободные электроны перемещаются тслько по поверхностному слою. Вследствие этого пло щадь токопроводной части проводника уменьшается, поперечное сечение проводника, несущего ток, во много
меньше, поэтому актив
|
ное |
сопротивление |
будет |
||
|
значительно |
больше |
оми |
||
|
ческого. |
|
|
для |
|
|
В |
радиотехнике |
|||
|
уменьшения |
поверхност |
|||
|
ного |
эффекта |
применя |
||
Д |
ются |
провода |
особой кон- |
||
струкции. |
|
Например, |
|||
9 “о |
трубчатые или |
проводни- |
г' ки, состоящие из большо го числа тонких, изолиро-
|
•' |
ванных друг |
от |
друга |
||
Рис. 15. Цепь переменного тока с |
жил. В таком МНОГОЖИЛЬ- |
|||||
активным сопротивлением |
Н0М) специально скручен- |
|||||
|
|
ном проводнике ток течет |
||||
|
1 |
по |
поверхности |
каждой |
||
|
жилы. На рнс. 15,б,в,г изо |
|||||
|
|
бражена |
цепь переменно |
|||
|
Гго |
тока, |
развернутая и |
|||
|
ис |
векторная |
диаграммы |
|||
|
данной |
цепи. |
|
|
||
|
|
|
Из |
рис. 15,а вид |
||
|
j_I |
но, что напряжение и ток |
||||
|
совпадают по фазе. |
|||||
|
|
|
Рассмотрим цепь пере |
|||
|
|
менного тока, содержа- |
||||
тивлеиием |
го тока через катушку во- |
46
будет уменьшаться, а напряжение Uc будет стре миться поддерживать его, т. е. начнется разряд конден сатора. К моменту U потечет максимальный ток разря да конденсатора. В дальнейшем произойдет изменение полярности, а процесс будет прежний. Сопротивление конденсатора переменному току называется емкостным сопротивлением.
В радиолокационной аппаратуре встречаются цепи, имеющие активное и реактивное сопротивление. На рис. 17,а изображена цепь с активным, индуктивным и емкостным сопротивлением. Из графика (рис. 17,6) видно, что реактивная составляющая сопротивления располагается по одному из катетов, а активная — по другому.
Г л а в а II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
§ 1. Трансформаторы
Трансформаторы предназначены для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Трансформатор изобретен в 1876 г. русским электротехником П. Н. Яблочковым, а в 1882 г. усовершенствован И. Ф. Усачиным.
Трансформатор состоит из сердечника и изолирован ных друг от друга обмоток (рис. 18). Первичная обмот ка подключается к источнику тока, остальные обмотки именуются вторичными. Принцип действия трансформа тора основывается на законе взаимоиндукции. Если по первичной обмотке пропустить переменный ток, то во вторичной обмотке будет индуктироваться э.д.с. Транс форматоры могут быть понижающие и повышающие напряжение. Число, показывающее, во сколько раз тран сформатор повышает или понижает напряжение, назы вается коэффициентом трансформации.
Все трансформаторы рассчитываются на определен ную мощность. Трансформаторы большой мощности имеют большие размеры сердечника и толстый провод обмоток. Мощность каждой обмотки равна произведе нию силы проходящего тока на приложенное напряже ние. Данное произведение для каждой обмотки будет величина постоянная. Поэтому при уменьшении в не
48