Содержание

Шаговое напряжение | Полезные статьи

Если коротко, то шаговое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли, находящимися друг от друга примерно на расстоянии шага. Соответственно, зона шагового напряжения возникает не сама по себе, а в результате технологических нарушений в электроустановках, когда происходит повреждение изоляции токоведущих частей с замыканием на землю. 

К сожалению, нет документа, однозначно определяющего зону шагового напряжения. В соответствии с отраслевыми Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, когда возникает шаговое напряжение радиус опасной зоны от места замыкания в электроустановках свыше 1000 В составляет не менее 4 метров в помещении и не менее 8 метров на открытой местности. Оказаться в закрытой электроустановке обычный прохожий конечно не сможет. А вот попасть под шаговое напряжение во время прогулок на природе при неблагоприятном стечении обстоятельств незначительная вероятность, но есть. Можно даже не сразу заметить лежащий на земле оголенный проводник воздушной линии электропередач. ВЛЭП проходят как в ненаселенной местности, так и в населенной. При этом замыкание на землю может длительно существовать, ведь в сетях свыше 1000 В с изолированной нейтралью допускается их работа с однофазным замыканием на землю. То есть эти линии не отключаются сразу же от действия автоматики. От момента, когда на рабочее место дежурного персонала поступит сигнал о возникновении замыкания, до принятия решения об обесточивании линии электропередач и до обнаружения места повреждения при осмотре может пройти некоторое время. 

Поэтому при визуальном контакте с лежащим на земле проводом высоковольтной линии независимо от класса напряжения, следует без паники оценить ориентировочно расстояние до него. При этом необходимо по умолчанию считать, что воздушная линия под напряжением, ведь нет никаких визуальных признаков, что это не так. Уж точно не стоит убегать из этого места. Дело в том, что чем больше ширина шага, тем больше разность потенциала между точками – ногами человека. В электроустановках свыше 1000 В эта разность потенциалов может доходить до нескольких киловольт. 

При попадании под шаговое напряжение через тело человека начинает протекать электрический ток, величина которого зависит от многих факторов, в том числе от сопротивления земли, обуви, тела человека, расстояния между точками опоры. 

Каким образом передвигаться в зоне шагового напряжения? Чтобы уменьшить шаговое напряжение расстояние между точками опоры должно быть минимальным или отсутствующим вовсе. Самый простой и безопасный способ передвижения – «гусиным шагом». Если следовать этому способу, то перемещаться следует, при каждом шаге поочерёдно касаясь пяткой одной ноги носка другой и не отрывая их от земли. У обеих ног при этом будет одинаковый потенциал. Также при выходе из опасной зоны ни в коем случае не стоит касаться других предметов и людей.

Но как быть, если другой человек попал под действие шагового напряжения? Ведь в такой момент дорога каждая минута, так при длительном протекании тока шансов на спасение человека остается все меньше. По существующим инструкциям освобождение пострадавшего от действия электрического тока в электроустановках свыше 1000 В необходимо выполнять с использованием средств защиты (диэлектрические перчатки, боты, изолирующие штанги) и только после отключения электроустановки на ПС или методом наброса, создав искусственное межфазное короткое замыкание. К сожалению, оказание самостоятельной помощи человеку, оказавшемуся в беде, для случайного прохожего будет опасной затеей, не имея вышеперечисленной оснастки и соответствующих навыков. Тем более класс напряжения ВЛ прохожий визуально оценить не сможет. Самым лучшим будет решение о вызове на место происшествия соответствующих спасательных служб. При этом до их прибытия необходимо ограничить приближение к месту замыкания других людей.

Что такое шаговое напряжение и как защитить себя от непреднамеренного попадания под действие электрического тока? | ЭлектроАС

Дата: 3 сентября, 2009 | Рубрика: Статьи
Метки: Техника безопасности, Электробезопасность

Этот материал подготовлен специалистами компании “ЭлектроАС”.
Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Электричество имеет такую особенность, как отсутствие привычных для человека факторов вызывающих тревогу или опасения у человека о возможной опасности. Если приближающийся транспорт, падающий предмет, наличие запаха газа или другие осязаемые опасности могут «предупредить» человека о возможности получения травмы, то электричество никаких признаков присутствия опасности не проявляет – нет ни запаха, ни видимых причин для беспокойства, ни каких-либо других проявлений, которые могли бы вызвать тревогу или беспокойство. Поэтому человек узнает о том, что попал в зону воздействия электрического тока только тогда, когда уже слишком поздно. Электрический ток поражает внезапно, когда человек оказывается включенным в электрическую цепь прохождения тока. Возможностью прохождения электрического тока через тело человека могут послужить непреднамеренное прикосновение к неизолированному проводу (или с поврежденной изоляцией), корпуса устройства или прибора с неисправной изоляцией и любого металлического предмета, случайно оказавшегося под напряжением, а с другой стороны – прикосновении к заземленным предметам, земли и т.д.

Кроме того существует опасность поражения током при попадании под «шаговое напряжение» — это напряжение возникающее при обрыве и падении провода на землю действующей линии электропередач 0,4 кВ и выше. Путь протекания тока не прекращается, если линия электропередач не была отключена. Земля является проводником электрического тока и становится как бы продолжением провода электропередачи. Любая точка на поверхности земли, находящаяся в точке растекания получает определенный потенциал, который уменьшается по мере удаления от точки соприкосновения провода с землей. Попадание под действие электрического тока происходит в момент, когда ноги человека касаются двух точек земли, имеющих разные электрические потенциалы. Поэтому шаговое напряжение – это разница потенциалов между двумя точками соприкосновения с землей, чем шире шаг – тем больше разница потенциалов и тем вероятнее поражение электрическим током.

Если вы увидите лежащий на земле провод – ни в коем случае нельзя к нему приближаться, опасная зона может быть от 5-8 метров вокруг точки соприкосновения провода с землей и больше, в зависимости от класса напряжения линии и состояния земли (мокрая земля увеличивает пространство растекания электрического тока).

В энергетике существует такой термин как «Техника безопасности» — он появился не просто так, каждая строчка этого свода правил безопасности на действующих и отключенных электроустановках имеет свою историю, которая закончилась плачевно. Поэтому не стоит пренебрегать этими простыми советами, чтобы не попасть под действие электрического тока совершенно неожиданно для себя.

Прочая и полезная информация

Прочая и полезная информация

Анализ опасности поражения электрическим током в различных сетях. Напряжение шага

Напряжение шага – это напряжение между двумя точками земли в зоне растекания тока, расположенными не на одной эквипотенциальной окружности и находящимися на расстоянии шага. Величина напряжения шага Uш в общем случае зависит от силы тока замыкания на землю I3, удельного сопротивления грунта и от места нахождения человека в зоне растекания тока. Из рис. 8.5 видно, что по мере удаления от места замыкания величина Uш (в отличие от Unp) снижается и практически равна нулю на расстоянии, превышающем 20 м.


Рис. 8.5. Шаговое напряжение при одиночном заземлителе. Пояснения в тексте (х – расстояние до измеряемой точки в зоне растекания тока): а – длина человеческого шага)


Так же как и для напряжения прикосновения, в общем случае шаговое напряжение определяется следующей формулой (в В):

Uш = ф3в1в2, (8.8)

где в1 – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой, в1 = (фх – фх+а)/ф3 < 1; в2 — коэффициент, учитывающий сопротивление опорной поверхности ног, обуви.

Расчет коэффициентов а1 и в1 для заземлителей другой конфигурации и особенно для групповых заземлителей в значительной степени осложняется, поэтому для упрощения расчетов Unp и Uш значения а1 и в1 найденные из опыта или расчета, приведены в справочной литературе.

В трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью, проводимость изоляции и емкостная проводимость фазных проводов которых относительно земли малы (по сравнению с проводимостью заземления нейтрали) и ими можно пренебречь, сила тока, проходящего через тело человека, при нормальной работе сети (рис. 8.6, а) составит (в А)

Iч = Uф/(Rч + R0), (8.9)

где R0 – сопротивление заземления нейтрали (рабочее заземление), Ом.

В сетях напряжением 660, 380 и 220 В величина R0 < 8 Ом, поэтому при сопротивлении Rч = 1000 Ом, принимаемом в расчетах, без большой ошибки R0 можно пренебречь. Тогда выражение (9.9) принимает следующий вид:


, (8.10)

Сравнивая формулу (8.10) с формулой (8.4), можно отметить, что прикосновение человека к фазе такой сети или к корпусу электрооборудования, у которого пробита фаза, в период нормальной работы более опасно, чем прикосновение в сети с изолированной нейтралью, но менее опасно, чем контакт с фазой или корпусом электрооборудования в сети с изолированной нейтралью в аварийной ситуации.

При аварийном режиме (см. рис. 8.6, б) силу тока, проходящего через тело человека, можно определить из уравнения (в А)


, (8.11)

Если Rзм = 0, a R0 не равно 0, как и для сети с изолированной нейтралью, то человек окажется под линейным напряжением. Если R0 = 0, a Rзм не равно 0, то человек окажется под фазным напряжением.


В реальных условиях ни Rзм, ни R0 не равны нулю, поэтому напряжение, под которым будет находиться человек, прикоснувшийся к фазному проводу или электроустановке при аварийной ситуации, так же как и в сети с изолированной нейтралью, будет значительно меньше Uл, но больше Uф. Следует отметить, что этот случай менее опасен, чем случай прикосновения к фазе или корпусу электроустановки с изолированной нейтралью в аварийный период, поскольку, как правило, R0 <<Rзм

Величина R0 для установок с напряжением до 1000 В нормируется ГОСТ 12.1.030-81 “Защитное заземление, зануление”: она не должна превышать 2,4 Ом при межфазном напряжении 660, 380 или 220 В трехфазного источника питания и 8,0 Ом при напряжении 380 и 220 или 127 В однофазного источника питания.

При удельном электрическом сопротивлении земли (грунта) ргр выше 100 Ом • м допускается увеличение указанных норм в ргр/100 раз.

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима работы нейтрали для реального производства осуществляют, исходя из рабочего напряжения, протяженности сети, числа подключенных потребителей и других технологических требований с обязательным учетом условий безопасности.

Для установок, работающих при напряжении 1000 В и получивших наибольшее распространение в производстве и быту, по технологическим соображениям предпочтение отдается четырехпроводной трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, поскольку она позволяет использовать два рабочих напряжения: Uл и Uф.

Если не исключена возможность контакта с токоведущими частями электрооборудования, то при нормальной работе более безопасна сеть с изолированной нейтралью, а при аварийной ситуации – сеть с глухозаземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью следует использовать только в тех случаях, когда они мало разветвлены, и лишь для сухих беспыльных помещений без агрессивной среды, в которых сохраняются высокий уровень изоляции и малая емкость относительно земли. Такие сети должны находиться под постоянным контролем квалифицированного персонала.

Электроустановки с рабочим напряжением выше 1000 В представляют значительную опасность при прикосновении к фазе независимо от режима нейтрали. Поэтому для предотвращения поражения током необходимо исключить возможность не только касания, но и приближения на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением, поскольку может возникнуть искровой разряд, переходящий затем в электрическую дугу.

В электроустановках напряжением до 35 кВ нейтраль или совсем не заземляют (при малой силе тока замыкания на землю), или заземляют через реактивную (дутогасящую) катушку, что обусловлено надежностью и экономичностью эксплуатации; при напряжении выше 35 кВ применяют только глухозаземленную нейтраль, что также обусловлено технологическими соображениями.

Меры электробезопасности | СНТ “Горки-Р”

Утвержден Общим собранием
членов СНТ «Горки-Р» от «___»_________2016 г.

Информационный лист по мерам электробезопасности для СНТ «Горки-Р»

1.Общие положения.
2. Меры по обеспечению электробезопасности.
3. Воздействие электрического тока на человеческий организм.
4. Оказание первой помощи при поражении электрическим током.
5. Поражение молнией.
6. Шаговое напряжение.
7. Условия внешней среды.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Обычно угроза несчастного случая сопровождается признаками, на которые могут среагировать органы чувств человека. Например: вид движущегося транспорта, падающего предмета, запах газа предупреждает человека об опасности и дает возможность ему принять необходимые меры предосторожности.
Коварная особенность электрической энергии заключается в том, что она невидима, не имеет запаха и цвета.
Электрический ток поражает внезапно, когда человек оказывается включенным в цепь прохождения тока. Поражение может наступить и через дуговой контакт, при приближении на недопустимо близкое, опасное расстояние к токоведущему проводу высокого напряжения, а также при попадании под шаговое напряжение, возникающее при обрыве и падении на землю провода действующей воздушной линии 380 В и выше.
.. По частоте смертельных исходов электротравматизм в 15-16 раз превосходит другие виды травм.
Первая медицинская помощь должна быть оказана в первые, четыре-пять минут после поражения электрическим током. Применяя современные методы оживления в первые, две минуты после наступления клинической смерти, можно спасти до 92 % пострадавших, а в течение от трех до 4 минут – только 50 %.
Некоторые виды электротравм, особенно при напряжении более 1000 В, характеризуются термическим действием электрического тока. Пострадавший может получить тяжелые ожоги наружных, и глубоко расположенных тканей, что приводит к не совместным с жизнью нарушением органов и систем.
Главной причиной смерти при поражении человека электрическим током является периферический циркулярный коллапс после фибрилляции желудочного сердца. Он непременно разовьется, если не делать массаж сердца одновременно с проведением искусственного дыхания «изо рта в рот».
Периферические сосудистые нарушения могут обнаружиться через неделю после травмы. Отмечены случаи, когда спустя несколько месяцев развивалась катаракта.
Исследования показали, что больные и ослабленные, а также лица, находящиеся в состоянии депрессии, нервного возбуждения или опьянения, более чувствительны к воздействию электрического тока.

2. МЕРЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОССТИ .

Каждый собственник участка несет ответственность за электробезопасность и исправность электрооборудования в границе своего участка.

Соблюдать правила безопасности при использовании электричества не так уж и трудно, их просто необходимо знать и применять на практике. И помнить, что от этого зависит ваша жизнь и жизнь близких.

Электроприборы
В каждом доме довольно много электрических приборов – начиная от часов и микроволновой печи и заканчивая декоративными гирляндами новогодних лампочек. Правила, приведенные ниже, помогут вам пользоваться электроприборами безопасно:
Обязательно выключайте из сети приборы, которыми вы не пользуетесь. Выключая, не забудьте аккуратно сложить провод, так, чтобы до него не могли добраться ни дети, ни домашние животные.
Некоторые электроприборы могут нагреваться во время работы. Для того, чтобы избежать пожара, необходимо обеспечить хорошую циркуляцию воздуха вокруг таких предметов, не придвигать электроприбор вплотную к стене или какой-либо другой поверхности. Это правило относится и к осветительным приборам. Никогда не вешайте на лампу платки, тем самым приглушая яркость освещения – это может привести к пожару. По этой причине также опасно сушить вещи на электрических обогревателях, все легковоспламеняющиеся материалы (одежда, игрушки, занавески) должны находиться примерно в метре от электро-обогревателей.
Если Вы не уверены в своих силах, не чините самостоятельно электроприборы. Это не безопасно.
Храните электроприборы вдали от источников воды – в доме это ванна и раковина.
Никогда не прикасайтесь к электроприборам мокрыми руками, также нельзя пользоваться электроприборами стоя в воде.

Электрические шнуры
Каждый электро-прибор имеет шнур, во многих домах из-за нехватки электрических розеток используются тройники и удлинители. Эти предметы тоже представляют потенциальный риск и для их использования существует набор правил безопасности.
Обязательно регулярно проверяйте все электрические шнуры на предмет повреждений.
Электрический шнур удлинителя – не игрушка, не позволяйте детям использовать его в качестве скакалки и т.д. Шнур может использоваться только по назначению, и дети должны об этом знать.
Электрический шнур и штепсель должны плотно держаться в электрической розетке. Если штепсель свободно достается из розетки – значит она не подходит этому типу штепселя, обязательно используйте более подходящую розетку.
Никогда не прикрепляйте электрический шнур к стене или полу гвоздями или степлером. Вместо этого можно использовать скотч или специальный короб, который крепится к поверхности и скрывает шнур.
Никогда не протягивайте электрический шнур под ковром. Вы не сможете заметить повреждений шнура, а кроме этого шнур может сильно нагреваться под ковром, что в свою очередь, может привести к возгоранию.
Никогда не модифицируйте штепсель. Его нельзя подрезать потому что он не входит в розетку.
Удлинитель – это временное решение проблемы и его нельзя использовать на постоянной основе.
При выключении электроприбора никогда не тяните за шнур – только за штепсель.

Электрическая розетка
Маленькие дети всегда интересуются электрическими розетками. Когда вы объясняете ребенку, что к розетке подходить нельзя и нельзя ее трогать, не наказывайте его – это приведет только к тому, что ребенок будет думать, что опасность в данном случае исходит от взрослых, а не от электрической розетки, и тайком от вас будет продолжать пробовать что-нибудь засунуть в розетку. Такие игры приводят к короткому замыканию и электрическому шоку.
Обязательно закрывайте розетки, которые вы не используете специальными “детскими заглушками”.
Не увеличивайте нагрузку на одну розетку путем подключения нескольких удлинителей и тройников. Перераспределите нагрузку.
Никогда и ничего не вставляйте в электрическую розетку, кроме подходящего по размеру штепселя.
Регулярно проверяйте электрические розетки во всем доме на предмет повреждений. Обязательно вызовите электрика, если Вам кажется, что розетка неплотно закреплена в стене или если розетка повреждена.

Если во время работы обнаружиться неисправность электрооборудования или Вы почувствует хотя бы слабое действие тока, работа должна быть немедленно прекращена и неисправное оборудование должно быть сдано для проверки или ремонта;
Также Вы должны знать, где в доме находятся пробки, автоматические выключатели и как выключить электричество в доме.
Обязательно поговорите с детьми о том, что такое правила безопасности при использовании электро-приборов.
А если у вас маленький ребенок – уберите провода и шнуры, обязательно закройте все розетки «детскими заглушками”.

Заземление корпусов электрооборудования. В нормальных рабочих условиях никакой ток не течет через заземленные соединения. При аварийном состоянии цепи величина электрического тока (через заземленные соединения с низким сопротивлением) достаточно высока для того, чтобы расплавить предохранитель или вызвать действие защиты, которая снимет электрическое питание с электрооборудования.

Применение двойной изоляции. Ручные электрические машины с двойной изоляцией не требуется заземлять. На корпусе такой машины должен иметься специальный знак (квадрат в квадрате).
Применение светильников с заниженным напряжением в помещениях с повышенной опасностью. Переносные светильники должны иметь напряжение не выше 12 В…
Применение устройств защитного отключения (УЗО). Данное устройство реагирует на ухудшение изоляции электрических проводов: когда ток утечки повыситься до предельной величины 30 мА, происходит отключение электрических проводов в течение 30 микросекунд. УЗО применяется для защиты внутри домовых электрических проводов, для безопасности работы с ручными электрическими машинками и при проведении электросварочных работ, а также для работ на приусадебном участке.

3.ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ
Электрический ток оказывает на человеческий организм биологическое, электролитическое и термическое воздействие.
Биологическое выражается в раздражении и возбуждении живых клеток организма, что приводит к непроизвольным судорожным сокращениям мышц, нарушению нервной системы, органов дыхания и кровообращения. При этом могут наблюдаться обмороки, потеря сознания, расстройство речи, судороги, нарушения дыхания (вплоть до остановки). При тяжелой электротравме смерть может наступить мгновенно.
Электролитическое воздействие проявляется в разложении плазмы крови и других органических жидкостей, что может привести к нарушению их физико-химического состава.
Термическое воздействие сопровождается ожогами участков тела и перегревом отдельных внутренних органов, вызывая в них различные, функциональные расстройства.
Возникающая электрическая дуга вызывает местные повреждения тканей и органов человека.
На исход электрической травмы влияет множество факторов. Рассмотрим их ниже.
1) Сила тока. От её величины зависит общая реакция организма. Предельно допустимая величина переменного тока 0,3 мА. При увеличении силы тока до 0,6-1,6 мА человек начинает ощущать его воздействие, происходит легкое дрожание рук. При силе тока 8-10 мА сокращаются мышцы рук (в которой зажат проводник), человек не в состоянии освободиться от действия тока. Значение переменного тока 50-200 мА и более вызывает фибриляцию сердца, что может привести к его остановке.
2) Род тока. Предельно допустимое значение постоянного тока в 3-4 раза выше допустимого значения переменного, но это – при напряжении не выше 260-300 В. при больших величинах он более опасен для человека ввиду его электролитического воздействия.
3) Сопротивление тела человека. Тело человека проводит электричество. Электризация происходит тогда, когда существует разность потенциалов между двумя точками в данном организме. Важно подчеркнуть, что опасность несчастных случаев с электричеством возникает не от простого контакта с проводом. Находящимся под напряжением, а одновременного контакта с проводом под напряжением и другим предметом при разнице потенциалов.
Сопротивление тела человека слагается из трех составляющих: сопротивлений кожи (в местах контактов), внутренних органов и емкости человеческого кожного покрова.
Основную величину сопротивления составляет поверхностный кожный покров (толщиной до 0,2 мм) при увлажнении и повреждении кожи в местах контакта с токоведущими частями её сопротивление резко падает. Сопротивление кожного покрова сильно снижается при увеличении плотности и площади соприкосновения с токоведущими частями. При напряжении 200-300 В наступает электрический прорыв верхнего слоя кожи.
4) Продолжительность воздействия тока. Тяжесть поражения зависит от продолжительности воздействия электрического тока.
Время прохождения электрического тока имеет решающее значение для определения степени телесного повреждения. Например, угри и скаты производят чрезвычайно неприятные разряды, способные вызвать потерю сознания. Тем не менее, несмотря на напряжение в 600 В, силу тока 1 А и сопротивление примерно в 600 Ом, эти рыбы не способны вызвать смертельный шок, поскольку продолжительность разряда слишком мала – порядка несколько десятков микросекунд.
При длительном воздействии электрического тока снижается сопротивление кожи (из-за потоотделения) в местах контактов, повышается вероятность прохождение тока в особенно опасный период сердечного цикла. Человек может выдержать смертельно опасные значение переменного тока 100 мА, если продолжительность воздействия тока не превысит 0,5 с.
Разработаны устройства защитного отключения (УЗО), которые обеспечивают отключение электроустановки не более чем за 30 микросекунд при однофазном (однополюсном) прикосновении.
5) Путь электрического тока через тело человека. Наиболее опасно, когда ток проходит через жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг.
При поражении человека по пути «правая рука – ноги» через сердце человека проходит 6,7 % общей величины электрического тока. При пути «нога – нога» через сердце человека проходит только 0,4 % общей величины тока.
С медицинской точки зрения прохождение тока через тело является основным травмирующим фактором.
6) Частота электрического тока. Принятая в энергетики частота электрического тока (50 Гц) представляет большую опасность возникновения судорог и фибрилляции желудочков. Фибрилляция не является мускульной реакцией, она вызывается повторяющейся стимуляцией с максимальной чувствительностью при 10 Гц. Поэтому переменный ток (с частотой 50 Гц) считается, в три-пять раз более опасным, чем постоянный ток, – он воздействует на сердечную деятельность человека.
4. ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
При поражении электрическим током необходимо быстро освободить пострадавшего от действия тока – немедленно отключить ту часть электроустановки, которой касается пострадавший.
Когда невозможно отключить электроустановку. Следует принять иные меры по освобождению пострадавшего, соблюдая надлежащую предосторожность.
Для отделения пострадавшего от токоведущих частей или провода напряжением до 1000 В следует воспользоваться канатом, палкой, доской или каким-либо другим сухим предметом, не проводящим электрический ток. Можно оттянуть пострадавшего за одежду (если она сухая и отстает от тела), избегая при этом прикосновения к окружающим металлическим предметам и частям тела пострадавшего, не прикрытым одеждой.
Для изоляции своих рук следует воспользоваться диэлектрическими перчатками или обмотать руку шарфом, надеть на неё суконную фуражку, натянуть на руку рукав пиджака или пальто, накинуть на пострадавшего сухую материю.
Действовать рекомендуется одной рукой, другая должна находиться в кармане или за спиной.
На линии электропередачи, когда невозможно быстро отключить её на пунктах питания, можно произвести замыкание проводов накоротко, набросив на них неизолированный провод достаточного сечения, заземленный за металлическую опору, заземляющий спуск и т.д.
Для удобства на свободный конец проводника прикрепляют груз. Если пострадавший касается одного провода, то достаточно заземлить только один провод.
Все, о чем говорилось выше относиться к установкам напряжением до 1000 В.
Для отделения пострадавшего от токоведущих частей, находящимся под напряжением выше 1000 В, следует применять диэлектрические боты, перчатки и изолирующие штанги, рассчитанные на соответствующее напряжение. Такие действия может произвести только обученный персонал.
После освобождения пострадавшего от действия электрического тока или атмосферного электричества (удара молнии) необходимо провести полный объём реанимации. Пострадавшему обеспечить полный покой, не разрешать двигаться или продолжать работу, так как возможно ухудшение состояния из-за ожогов внутренних органов и тканей по ходу протекания электрического тока. Последствия внутренних ожогов могут проявиться в течение первых суток или ближайшей недели.
Прежде чем приступить к реанимации, проверяют состояние пострадавшего (пульс, состояние зрачков). Если зрачки расширенны, на свет не реагируют, отсутствует пульсация на сонных артериях, то необходимо приступить к реанимации.
Пострадавший должен находиться на жестком основании – на полу, на земле (грунте), на досках и пр. грудь и живот освобождают от стесняющей одежды, проверяют, нет ли перелома шейных позвонков, повреждения черепа (затылочной части).
Реанимация начинается с восстановления проходимости дыхательных путей, затем проводиться искусственное дыхание методом «изо рта в рот» или «изо рта в нос».
Второй важной составной частью реанимационных действий является наружный массаж сердца, который обеспечивает искусственное сокращение мышц сердца и восстановления кровообращения.
Проведением искусственного дыхания следует заниматься людям. Которые обучены приемам оказания экстренной реанимационной, первой медицинской помощи. Неумелое оказание первой помощи может привести к ухудшению состояния пострадавшего.
5. ПОРАЖЕНИЕ МОЛНИЕЙ.
При грозе нельзя начинать или продолжать работы на установках, находящихся на открытом воздухе и напрямую подсоединенных к воздушным линиям электропередач.
В грозовых разрядах присутствует много электричества: одна из каждых трех жертв грозовых разрядов погибает. Последствия ударов молнии – ожоги и клиническая смерть – сравнимы с последствиями производственных поражений электричеством.
При поражении молнией выражены более отчетливо, а пострадавший может выглядеть «как мертвый».
Поражения молнией можно избежать, если во время грозы не выходить на открытые участки местности, лечь на землю, избегать приближения к мачтам, опорам, деревьям, расположенным на открытой местности. При приближении грозового фронта необходимо быстро покинуть воду (озеро, море) и удалиться от берега как можно дальше.
6. ШАГОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.
При обрыве провода электролинии и падении его на землю, происходит однофазное замыкание и растекание электрического тока по поверхности земли. Если человек будет стоять на земле в зоне растекания электрического тока, то на длине шага возникает напряжение, и через его тело будет проходить электрический ток. Величина этого напряжения, называется шаговым, зависит от ширины шага и места расположения человека. Чем ближе человек стоит к месту замыкания, тем больше величина шагового напряжения.
Величина опасной зоны шаговых напряжений зависит от величины напряжения электролинии. Чем выше напряжение ВЛ, тем больше опасная зона. Считается, что на расстоянии 8 м от места замыкания электрического провода напряжением выше 1000 В опасная зона шагового напряжения отсутствует. При напряжении электрического провода ниже 1000 В величина зоны шагового напряжения составляет 5 м.
Чтобы избежать поражения электрическим током, человек должен выходить из зоны шагового напряжения короткими шажками, не отрывая одной ноги от другой.
При наличии защитных средств из диэлектрической резины (боты, галоши) можно воспользоваться ими для выхода из зоны шагового напряжения.
Запрещается выпрыгивать из зоны шагового напряжения на одной ноге. В случае падения человека (на руки) значительно увеличиться величина шагового напряжения, а следовательно, и величина электрического тока, который будет проходить через его тело и через жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг.
7. УСЛОВИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ.
Риск, связанный с электрическими установками увеличивается, если оборудование попадает в суровые эксплуатационные условия, чаще всего связанные с опасностью влажной или мокрой среды.
Тонкие проводящие слои жидкости, которые образуются на металлических и изолирующих поверхностях во влажной или мокрой среде, создают новые причудливые и опасные траектории тока. Просачивание воды ухудшает качество изоляции, и, если вода проникает в неё, возможны утечки тока и короткие замыкания, что не только влечет за собой порчу электрических установок, но и значительно увеличивает опасность для людей. поэтому разработаны специальные правила работы в трудных условиях: на открытых площадках, сельскохозяйственных установках, строительных площадках, в подвалах
Существует оборудование, обеспечивающее необходимую защиту от дождя, боковых брызг или полных погружений в воду. В идеале оборудование должно быть закрытым, изолированным и устойчивым к коррозии. Металлические части должны быть заземлены.
Мелкая пыль, которая проникает в машины и электрическое оборудование, вызывает стирание (абразию), особенно движущихся частей. Токопроводящая пыль может также вызвать короткие замыкания, а изолирующая пыль может прерывать поток электрического тока и увеличивать контактное сопротивление. Сухая пыль является тепловым изолятором, уменьшающим рассеивание тепла и увеличивающим локальную температуру. Она может нарушать электрические цепи и вызывать пожары и взрывы.
На промышленных сельскохозяйственных производственных площадках, где осуществляются процессы, связанные с пылеобразованием, должны устанавливаться водозащитные и безопасные системы от взрывов.
Взрывы, в том числе в средах, содержащих взрывоопасные газы и пыль, могут быть вызваны включением или выключением электрических цепей, находящихся под током, или каким-либо другим кратковременным процессом, способным вызвать искры достаточной энергии.
Там, где есть подобная опасность, количество электрических цепей и оборудования должно быть сокращенно до минимума, например, за счет удаления электрических моторов, и трансформаторов или их замены на пневматическое оборудование, если существует вероятность взрыва, необходимо использовать электрооборудование во взрывозащищенном исполнении и применять пожаробезопасные электрические кабели..

Защита животных от поражения электричеством НПФ “Янтарь”

Одна из проблем развития животноводства — обеспечение электробезопасности животных как на неболь­ших молочнотоварных фермах, так и в огромных агропро­мышленных комплексах. С далеких времен известно, что молния поражает живот­ных. В литературе описаны случаи, когда во время одной грозы погибло 2000 овец, а во время другой — около 1000 овец. От ударов молнии гибнут лошади и коровы. При одной из гроз из стада в 152 коровы погибло 126.

В первые годы создания сетей напряжением 110 В и выше начали появляться сведения о том, что животных в поле поражает электрический ток. Обычно поражение происходит в зоне оборвавшегося провода линии электропередачи высо­кого напряжения. Источником гибели в этих случаях явля­ются шаговые напряжения. Они могут быть опасными в зоне сотни метров от упавшего провода, значение напряжения которого относительно земли составляет 50 кВ и более. Зарегистрированы поражения животных при коротких замы­каниях вблизи плохо выполненных заземлений. Значительное повышение требований по надежности эксплуатации линий электропередачи, использование более совершенных грозо­защитных мероприятий привели к заметному сокращению числа обрывов проводов, а следовательно, и к уменьшению числа поражений животных шаговым напряжением. Защитные мероприятия на открытых подстанциях для человека рассчи­тываются по значению максимально допустимого шагового напряжения 150 В- Для животных поражение этим напряже­нием во многих случаях приводит к гибели.

Широкая электрификация сопровождается внедрением электроэнергии во все звенья сельского хозяйства. Особенно интенсивно идет электрификация животноводческих и птице­водческих ферм, превращающихся в производственные цехи со сложным электротехническим оборудованием.

Развитие сельскохозяйственной энергетики опережает, с одной стороны, темпы подготовки эксплуатационного персонала и, с другой — темпы развития производства спе­циализированного электротехнического оборудования и кабе­лей, которых требует сельскохозяйственная электроэнерге­тика. Дело в том, что электротехническое оборудование на животноводческих и птицеводческих фермах устанавли­вается в сырых помещениях, полы в этих помещениях, как правило, проводящие. Напряжение относительно земли составляет 220 В.

Обеспечить надежную эксплуатацию электроустановок на фермах значительно сложнее, чем в производственных цехах промышленного предприятия. Зарегистрирован ряд аварий электроустановок на фермах, при которых одновре­менно погибало свыше 10 животных. Как правило, животные гибнут при обстоятельствах, при которых возникают элек­тротравмы и у людей. Вот почему анализ электротравматизма животных поучителен.

Проводимые после каждого происшествия защитные организационно-технические мероприятия по улучшению устройства и эксплуатации сетей и электроустановок в сель­ском хозяйстве повышают надежность их обслуживания, уменьшая вероятность поражения людей. Но это надо делать, и не ожидая несчастных случаев с животными.

Интересный и очень полезный анализ электротравматизма животных выполнил В. П. Сакулин. Поражение животных электричеством отличается от поражения людей. Механизм действия электрического тока здесь проще, и это помогает уточнению представлений об опасном действии электриче­ского тока на человека. В чем же отличие? Первое и, пожалуй, главное состоит в следующем. Существует практически всего три варианта электрической цепи через тело животного: нога — нога, ноги — ноги, носовое зеркало — ноги. Для скота, находящегося в помещении на привязи с помощью желез­ной цепи, появляется дополнительная цепь — через шею животного. Однако шерсть животного обладает неплохими изолирующими свойствами, ограничивает электрический ток через эту дополнительную цепь и, как показывают расследова­ния, опасности эта цепь не увеличивает. Второй особенностью поражения животных электрическим током является воз­можность поражения при меньшем удельном шаговом напря­жении (шаговое напряжение, приходящееся на один метр). Объясняется это тем, что шаг человека почти в два раза меньше   расстояния   между   ногами  крупного   животного. И, наконец, третья особенность — поражение животного всегда происходит на воздухе или в неотапливаемых, как правило, помещениях, где животные стоят на проводящем полу.

Рис. 1. Схема поражения при пробое изоляции провода при большом сопротивлении повторного заземлителя К->   –  сопротивление основного  заземлителя;   Л3>п — сопротивление повторного заземлителя

На рис. 1 приведена одна из схем поражения животного на ферме, взятая из материалов анализа, проведенного В.П.Са-кулиным. На рисунке представлен случай поражения при пробое изоляции фазного провода при относительно большом сопротивлении повторного заземлителя. Это бывает нередко. В производственных помещениях естественных заземлите-лей (к ним относятся любые металлические конструкции, трубопроводы, водопроводные трубы) много, в сельскохо­зяйственных помещениях их гораздо меньше.

Приведем два типичных примера возможных поражений животных. На животноводческих фермах широко применя­ются автоматически действующие системы подачи воды для питья животных. Эти системы снабжены электродвигателями, и к ним подводят провода. При некачественном монтаже и недостаточном контроле за состоянием изоляции возникают повреждения последней. Трубопровод, по которому подается вода, оказывается под напряжением, а следовательно, и вода, являясь проводником, тоже оказывается под напряжением. Через корову или какое-либо другое животное, когда оно касается воды, возникает электрическая цепь, и животное погибает. На некоторых фермах были случаи, когда при подобных обстоятельствах погибало до 30 животных.

Второй пример. Эксплуатационный персонал недостаточно следит за изоляцией проводов и кабелей в местах прокладки их через стены. По тем или иным причинам возможны ее повреждения. Обычно повреждению предшествует тот или иной дефект изоляции провода, образовавшийся при мон­таже. Развитие его приводит к тому, что стена, через которую проходит провод, оказывается под напряжением. Вследствие этого могут быть под напряжением и кормовые лотки. Жи­вотное, касаясь лотка, попадает под это напряжение и погибает.

Каковы мероприятия по устранению поражений животных? Они несложны: качественный монтаж всех электроустановок, периодический контроль за состоянием изоляции мегом­метром (прибор для измерения сопротивления изоляции) и замена участков сети или электроустановок, у которых обнаружено   снижение   значения   сопротивления   изоляции.

Анализ электротравм у животных с тяжелым исходом дал неожиданно новые результаты для понимания механизма поражения животного электрическим током. Данные отече­ственных и зарубежных авторов о значении поражающего тока для животных однозначны и не противоречивы в отличие от подобных оценок для человека. Так, для телят 0,2—0,3 А, для коров 0,3—0,4 А, для овец и свиней 0,15—0,20 А. Поража­ющее напряжение — от 30 до 40 В. Единообразие этих данных объясняется тем, что механизм поражения животных преиму­щественно фибрилляционный, т. е. электрический ток дей­ствует непосредственно на сердце, в то время как у людей механизм поражения в той или иной степени связан с серьез­ными нарушениями мозгового кровообращения.

Эксплуатация электрифицированного сельскохозяйствен­ного оборудования требует серьезного внимания. Нужны специальные электроустановки и электроприводы для сель­скохозяйственных электросетей. Необходимо широко разъяс­нять населению особенности действия электричества и основ­ные защитные мероприятия. Электротравматизм животных, так же как и электротравматизм людей, в сельскохозяйствен­ном производстве может и должен быть устранен.

НПФ “Янтарь” (www.ionization.ru)
Полное или частичное цитирование данной статьи запрещено

77006 Как работают ступенчатые регуляторы напряжения

% PDF-1.6 % 58 0 объект > эндобдж 75 0 объект > поток application / pdf

  • ступенчатый регулятор напряжения
  • регулятор напряжения
  • Регулятор напряжения 32 ступени
  • автобустерный регулятор напряжения
  • автоусилитель
  • 32 ступени
  • регуляторы
  • 2010-12-07T09: 04: 43.908-05: 00
  • EPSON Perfection 4990
  • 77006 Как работают регуляторы ступенчатого напряжения
  • 2009-05-08T16: 19: 30-04: 002009-05-08T16: 19: 30-04: 002009-05-08T15: 50: 49-04: 00EPSON Perfection 49

    0-12-07T09: 04: 39.908-05: 00PDFScanLib v1.2.2 в Adobe Acrobat 7.0.8 ступенчатый регулятор напряжения регулятор напряжения 32-ступенчатый регулятор напряжения автоматический регулятор напряжения автоусилитель 32-ступенчатый регуляторы PDFScanLib v1.2.2 в Adobe Acrobat 7.0.8uuid: b8ca1a96-043b-435b-9637-f3c9daabad05uuid: d3f88c43-1f6e-44a2-bb3f-70f9aa5cd6b7 конечный поток эндобдж 54 0 объект > эндобдж 59 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 1 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект >>> / Повернуть 0 / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект [35 0 R 36 0 R 37 0 R 38 0 R 39 0 R 40 0 ​​R] эндобдж 41 0 объект > поток HDL 3EǡwfM 4 & m6m2PYcž6 & ި_ * 53! H [Wj ⼐] v

    23.7 трансформаторов – физика колледжа: OpenStax

    Цели обучения

    • Объясните, как работает трансформатор.
    • Рассчитайте напряжение, ток и / или количество витков с учетом других величин.

    Трансформаторы делают то, что подразумевает их название – они преобразуют напряжения из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, потому что трансформаторы имеют внутреннее сопротивление). Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие приборы имеют встроенный трансформатор (как на рисунке 1), который преобразует 120 В или 240 В переменного тока в любое напряжение, используемое устройством.Трансформаторы также используются в нескольких точках систем распределения электроэнергии, таких как показано на рисунке 2. Мощность передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для данного количества мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее. Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому трансформаторы используются для получения более низкого напряжения в месте нахождения пользователя.

    Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более популярным в связи с увеличением количества электронных устройств, которые работают от напряжений, отличных от обычных 120 В переменного тока.Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: Shop Xtreme) Рис. 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках в системе распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжениях более 200 кВ, а иногда и до 700 кВ, чтобы ограничить потери энергии. Местное распределение электроэнергии по районам или промышленным предприятиям проходит через подстанцию ​​и передается на короткие расстояния с напряжением от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для безопасности на месте отдельного пользователя.

    Тип трансформатора, рассматриваемый в этом тексте (см. Рисунок 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на устройство Фарадея, которое использовалось для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Две катушки называются первичной и вторичной . При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная обмотка создает преобразованное выходное напряжение. Мало того, что железный сердечник улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, его намагниченность увеличивает напряженность поля.Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток направляется во вторичную обмотку, вызывая ее выходное переменное напряжение.

    Рис. 3. Типичная конструкция простого трансформатора имеет две катушки, намотанные на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов. Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и увеличивается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке вызывает ток во вторичной обмотке.

    Для простого трансформатора, показанного на рисунке 3, выходное напряжение [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {s}}} [/ latex] почти полностью зависит от входного напряжения [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf { p}}} [/ latex] и соотношение количества витков в первичной и вторичной катушках.Согласно закону индукции Фарадея для вторичной катушки индуцированное выходное напряжение [латекс] \ boldsymbol {V_s} [/ latex] равно

    [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {s}} = -N _ {\ textbf {s}}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ phi} {\ Delta t}} , [/ латекс]

    где [латекс] \ boldsymbol {N _ {\ textbf {s}}} [/ latex] – это количество витков во вторичной катушке, а [латекс] \ boldsymbol {\ Delta \ phi / \; \ Delta t} [/ латекс] – скорость изменения магнитного потока. Обратите внимание, что выходное напряжение равно индуцированной ЭДС ([latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {s}} = emf _ {\ textbf {s}}} [/ latex]), при условии, что сопротивление катушки невелико (разумное предположение для трансформаторы).Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому [latex] \ boldsymbol {\ Delta \ phi / \; \ Delta t} [/ latex] одинаковы на обеих сторонах. боковая сторона. Входное первичное напряжение [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {p}}} [/ latex] также связано с изменением магнитного потока на

    [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {p}} = -N _ {\ textbf {p}}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {\ Delta \ phi} {\ Delta t}} . [/ латекс]

    Причина этого немного более тонкая. Закон Ленца говорит нам, что первичная катушка противодействует изменению магнитного потока, вызванному входным напряжением [латекс] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {p}}} [/ latex], следовательно, знак минус (это пример самоиндуктивность , тема будет более подробно исследована в следующих разделах).Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, правило петли Кирхгофа говорит нам, что наведенная ЭДС точно равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:

    [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}}}} [/ latex].

    Это известно как уравнение трансформатора , и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества контуров в их катушках.

    Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества витков в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменный выход, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор – это тот, который увеличивает напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение. Если предположить, что сопротивление незначительно, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной.На практике это почти верно – КПД трансформатора часто превышает 99%. Уравнивание входной и выходной мощности,

    [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {p}} = I _ {\ textbf {p}} V _ {\ textbf {p}} = I _ {\ textbf {s}} V _ {\ textbf {s}} = P _ {\ textbf {s}}}. [/ Latex]

    Перестановка условий дает

    [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {I _ {\ textbf {p}}} {I _ {\ textbf {s}}}} [/ latex].

    В сочетании с [латексом] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}}}} [/ latex], мы находим, что

    [латекс] \ boldsymbol {\ frac {I _ {\ textbf {s}}} {I _ {\ textbf {p}}}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {N _ {\ textbf {p}}} {N _ {\ textbf {s}}}} [/ latex]

    – это соотношение между выходным и входным токами трансформатора.Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

    Пример 1: Расчет характеристик повышающего трансформатора

    Портативный рентгеновский аппарат имеет повышающий трансформатор, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 петель и потребляет ток 10,00 А. а) Какое количество петель во вторичной обмотке? (b) Найдите текущий выходной сигнал вторичной обмотки.

    Стратегия и решение для (а)

    Решаем [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf { p}}}} [/ latex] для [latex] \ boldsymbol {N _ {\ textbf {s}}} [/ latex], количество петель во вторичном, и введите известные значения.4}. \ end {array} [/ latex]

    Обсуждение для (а)

    Для создания такого большого напряжения требуется большое количество контуров во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это справедливо для трансформаторов с неоновой вывеской и трансформаторов, подающих высокое напряжение внутри телевизоров и электронно-лучевых трубок.

    Стратегия и решение для (b)

    Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [latex] \ boldsymbol {\ frac {I _ {\ textbf {s}}} {I _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf { p}}} {N _ {\ textbf {s}}}} [/ latex] для [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {s}}} [/ latex] и ввод известных значений.4} = 12.0 \; \ textbf {mA}} \ end {array} [/ latex].

    Обсуждение для (б)

    Как и ожидалось, текущий выход значительно меньше входного. В некоторых зрелищных демонстрациях используются очень большие напряжения для получения длинных дуг, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {p}} = I _ {\ textbf {p}} V _ {\ textbf {p}} = (10.00 \; \ textbf {A}) ( 120 \; \ textbf {V}) = 1.20 \; \ textbf {кВт}} [/ латекс]. Это равно выходной мощности [латекс] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {p}} = I _ {\ textbf {s}} V _ {\ textbf {s}} = (12.0 \; \ textbf {mA}) (100 \ ; \ textbf {kV}) = 1.20 \; \ textbf {kW}} [/ latex], как мы предполагали при выводе используемых уравнений.

    Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, проясняет, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если нет изменений в первичном напряжении, то во вторичной обмотке нет индуцированного напряжения. Одна из возможностей – подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель.Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка вырабатывает напряжение, подобное показанному на рисунке 4. На самом деле это не практичная альтернатива, и переменный ток обычно используется везде, где необходимо увеличивать или уменьшать напряжения.

    Рис. 4. Трансформаторы не работают с чистым входным напряжением постоянного тока, но если он включается и выключается, как показано на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как показано на нижнем графике. Это не тот синусоидальный переменный ток, который нужен большинству устройств переменного тока.

    Пример 2: Расчет характеристик понижающего трансформатора

    Зарядное устройство, предназначенное для последовательного подключения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (суммарная ЭДС 12.5 В постоянного тока) должен иметь выход 15,0 В для зарядки аккумуляторов. В нем используется понижающий трансформатор с первичной обмоткой на 200 контуров и входным напряжением 120 В. (а) Сколько витков должно быть во вторичной катушке? (b) Если ток зарядки составляет 16,0 А, каков ток на входе?

    Стратегия и решение для (а)

    Можно ожидать, что вторичный узел будет иметь небольшое количество петель. Решение [latex] \ boldsymbol {\ frac {V_s} {V _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}}}} [/ latex] а ввод известных значений дает

    [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ boldsymbol {N _ {\ textbf {s}}} & \ boldsymbol {N _ {\ textbf {p}} \ frac {V_ { \ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}}} \\ [1em] & \ boldsymbol {(200) \ frac {15.0 \; \ textbf {V}} {120 \; \ textbf {V}} = 25}. \ end {array} [/ latex]

    Стратегия и решение для (b)

    Текущий ввод может быть получен путем решения [latex] \ boldsymbol {\ frac {I _ {\ textbf {s}}} {I _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {p}}} {N _ {\ textbf {s}}}} [/ latex] для [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {p}}} [/ latex] и ввод известных значений. Это дает

    [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ boldsymbol {I _ {\ textbf {p}}} & \ boldsymbol {I _ {\ textbf {s}} \ frac {N_ { \ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}}}} \\ [1em] & \ boldsymbol {(16.0 \; \ textbf {A}) \ frac {25} {200} = 2,00 \; \ textbf {A}}. \ end {array} [/ latex]

    Обсуждение

    Количество петель во вторичной обмотке невелико, как и ожидалось для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток дает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для управления большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи.Еще раз обратите внимание, что это решение основано на предположении о 100% эффективности – или отключенная мощность равна мощности в ([latex] \ boldsymbol {P _ {\ textbf {p}} = P _ {\ textbf {s}}} [/ latex] ) – разумно для хороших трансформаторов. В этом случае первичная и вторичная мощность составляют 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки согласованности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный ток. Это делается с помощью так называемого выпрямителя, в котором используются устройства, называемые диодами, которые пропускают только односторонний ток.

    Трансформаторы

    находят множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в главе 23.7 Электробезопасность: системы и устройства.

    Исследования PhET: Генератор

    Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

    Рисунок 5. Генератор
    • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
    • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением

      [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}}}}, [/ latex]

      где [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {p}}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {V _ {\ textbf {s}}} [/ latex] – напряжения на первичной и вторичной катушках, имеющих [латекс] \ boldsymbol {N _ {\ textbf {p}}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {N _ {\ textbf {s}}} [/ latex] витков.

    • Токи [латекс] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {p}}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {I _ {\ textbf {s}}} [/ latex] в первичной и вторичной катушках связаны автор: [latex] \ boldsymbol {\ frac {I _ {\ textbf {s}}} {I _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {p}}} {N _ {\ textbf {s} }}} [/ latex]
    • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

    Концептуальные вопросы

    1: Объясните, что вызывает физические вибрации трансформаторов с частотой, вдвое превышающей используемую мощность переменного тока.

    Задачи и упражнения

    1: Подключаемый трансформатор, показанный на рисунке 4, подает 9,00 В в систему видеоигр. (a) Сколько витков во вторичной обмотке, если ее входное напряжение составляет 120 В, а первичная обмотка имеет 400 витков? (б) Какой у него входной ток, когда его выход 1,30 А?

    2: Американская путешественница в Новой Зеландии несет трансформатор для преобразования стандартных 240 В в Новой Зеландии в 120 В, чтобы она могла использовать в поездке небольшие электроприборы.а) Каково соотношение витков первичной и вторичной обмоток ее трансформатора? (б) Каково отношение входного тока к выходному? (c) Как новозеландец, путешествующий по Соединенным Штатам, мог использовать этот же трансформатор для питания своих устройств на 240 В от 120 В?

    3: В кассетном магнитофоне используется подключаемый трансформатор для преобразования 120 В в 12,0 В с максимальным выходным током 200 мА. (а) Каков текущий ввод? б) Какая потребляемая мощность? (c) Является ли такое количество мощности приемлемым для небольшого прибора?

    4: (a) Каково выходное напряжение трансформатора, используемого для аккумуляторных батарей фонарика, если его первичная обмотка имеет 500 витков, вторичная – 4 витка, а входное напряжение составляет 120 В? (b) Какой входной ток требуется для создания 4.00 Выход? (c) Какая потребляемая мощность?

    5: (a) Подключаемый трансформатор для портативного компьютера выдает 7,50 В и может обеспечивать максимальный ток 2,00 А. Каков максимальный входной ток, если входное напряжение составляет 240 В? Предположим 100% эффективность. (b) Если фактический КПД меньше 100%, потребуется ли входной ток больше или меньше? Объяснять.

    6: Многоцелевой трансформатор имеет вторичную обмотку с несколькими точками, в которых может быть снято напряжение, что дает 5 выходов.60, 12,0 и 480 В. (a) Входное напряжение 240 В на первичную катушку на 280 витков. Какое количество витков в частях вторичной обмотки используется для создания выходного напряжения? (b) Если максимальный входной ток составляет 5,00 А, каковы максимальные выходные токи (каждый из которых используется отдельно)?

    7: Крупная электростанция вырабатывает электроэнергию напряжением 12,0 кВ. Его старый трансформатор когда-то преобразовывал напряжение до 335 кВ. Вторичная обмотка этого трансформатора заменяется, так что его выходная мощность может составлять 750 кВ для более эффективной передачи по пересеченной местности на модернизированных линиях электропередачи.(а) Каково соотношение оборотов в новой вторичной системе по сравнению со старой? (b) Каково отношение нового текущего выхода к старому выходу (при 335 кВ) при той же мощности? (c) Если модернизированные линии передачи имеют одинаковое сопротивление, каково отношение потерь мощности в новых линиях к старым?

    8: Если выходная мощность в предыдущей задаче составляет 1000 МВт, а сопротивление линии составляет [латекс] \ boldsymbol {2.00 \; \ Omega} [/ latex], каковы были потери в старой и новой линии?

    9: Необоснованные результаты

    Электроэнергия 335 кВ переменного тока от линии электропередачи подается в первичную обмотку трансформатора.Отношение количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной обмотки равно [latex] \ boldsymbol {N _ {\ textbf {s}} / N _ {\ textbf {p}} = 1000} [/ latex]. (а) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

    10: Создайте свою проблему

    Рассмотрим двойной трансформатор, который будет использоваться для создания очень больших напряжений. Устройство состоит из двух этапов. Первый – это трансформатор, который выдает намного большее выходное напряжение, чем его входное.Выход первого трансформатора используется как вход для второго трансформатора, который дополнительно увеличивает напряжение. Постройте задачу, в которой вы вычисляете выходное напряжение последней ступени на основе входного напряжения первой ступени и количества витков или петель в обеих частях обоих трансформаторов (всего четыре катушки). Также рассчитайте максимальный выходной ток последней ступени на основе входного тока. Обсудите возможность потерь мощности в устройствах и их влияние на выходной ток и мощность.

    Глоссарий

    трансформатор
    Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
    уравнение трансформатора
    уравнение, показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества петель в их катушках; [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V _ {\ textbf {s}}} {V _ {\ textbf {p}}} = \ frac {N _ {\ textbf {s}}} {N _ {\ textbf {p}} }} [/ latex]
    повышающий трансформатор
    трансформатор, повышающий напряжение
    понижающий трансформатор
    трансформатор, понижающий напряжение

    Решения

    Задачи и упражнения

    1: (а) 30.{-2} \; \ textbf {A}} [/ latex]

    3: (а) 20,0 мА

    (б) 2,40 Вт

    (c) Да, такое количество энергии вполне разумно для небольшого прибора.

    5: (а) 0,063 А

    (b) Требуется больший входной ток.

    7: (а) 2,2

    (б) 0,45

    (в) 0,20, или 20,0%

    9: (а) 335 МВ

    (b) слишком высокое, намного выше напряжения пробоя воздуха на разумных расстояниях

    (c) входное напряжение слишком высокое

    Как работают повышающие и понижающие трансформаторы?

    Что такое электромагнитная индукция?

    Если магнетизм может быть произведен из электричества, Фарадей выдвинул гипотезу, что электричество может быть произведено с помощью магнетизма.Фарадей использовал аппарат, состоящий из сердечника из мягкого железа, подобного показанному ниже. Катушка слева была подключена к батарее, а катушка справа – к гальванометру. Когда ток течет через левую катушку, подключенную к батарее, создается магнитное поле. Сила магнитного поля увеличивается за счет железного сердечника. Хотя Фарадей не мог создать ток в левом проводе, но, как ни странно, он заметил, что ток возникает при изменении тока.Фарадей пришел к выводу, что, хотя постоянное магнитное поле не производит электрического тока, изменение магнитного поля действительно вызывает ток. Такой ток называется индуцированным током . Процесс, при котором ток возникает при изменении магнитных полей, называется электромагнитной индукцией.

    Примечание: Электромагнитная индукция была независимо открыта Майклом Фарадеем и Джозефом Генри в 1831 году. Связь между электродвижущей силой, ЭДС (напряжением) и магнитным потоком была формализована в уравнении, которое теперь называется Закон индукции Фарадея

    Как работают трансформаторы

    Трансформатор – это устройство, повышающее или понижающее напряжение переменного тока.Ток в одной катушке индуцирует ток в другой катушке.

    Трансформатор состоит из двух катушек (одна катушка является первичной, а другая – вторичной), намотанных на металлический сердечник. (см. изображения —) Когда переменный ток проходит через первичную катушку и индуцируется магнитное поле, электромагнитная индукция вызывает ток во вторичной катушке. Если количество витков провода одинаково в обеих катушках, индуцированное напряжение во вторичной катушке будет одинаковым.Если количество витков во вторичной катушке больше, чем в первичной катушке, напряжение во вторичной катушке будет больше. Это пример повышающего трансформатора.

    Как количество петель влияет на напряжение?

    Если количество витков во вторичной катушке меньше, чем в первичной, то напряжение будет меньше. Это называется понижающим трансформатором.

    СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАЦИЯ 10 КАТУШЕК В 2 КАТУШКИ 5: 1 НАПРЯЖЕНИЕ

    Если количество витков вторичной катушки больше, чем первичной, то напряжение будет больше.Это называется повышающим трансформатором.

    СТУПЕНЧАТЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 2 КАТУШКИ НА 10 КАТУШЕК 1: 5 ВОЛЬТ

    Почему трансформаторы важны для передачи электроэнергии.

    Повышающие трансформаторы используются компаниями при передаче электроэнергии по линиям электропередачи. Затем компании используют понижающие трансформаторы для создания 120 В, используемых в домах.Повышающие трансформаторы также используются в домашних телевизорах, где требуется высокое напряжение. Понижающие трансформаторы также используются в радиоприемниках, компьютерах и калькуляторах


    Проверьте свой Понимание:

    Как работают электрические трансформаторы?

    Как работают электрические трансформаторы? – Объясни это Рекламное объявление

    Могучие линии электропередач, которые пересекаются наша сельская местность или незаметное шевеление под улицами города несут электричество при очень высоких напряжениях от источника питания растения в наши дома. Для линии электропередачи нет ничего необычного в рейтинге. от 300 000 до 750 000 вольт, а некоторые линии работают при еще более высоком напряжении. [1] Но бытовая техника в наших домах использует напряжение в тысячи раз меньшее – обычно всего от 110 до 250 вольт. Если вы пытались включить тостер или телевизор от опоры электричества, мгновенно взорваться! (Даже не думайте пытаться, потому что электричество в воздушных линиях почти наверняка убьет вас.) Так что должно быть каким-то образом снизить потребление электроэнергии высокого напряжения от электростанций до электричество более низкого напряжения, используемое фабриками, офисами и домами. Устройство, которое это делает, гудит от электромагнитных волн. энергия, как она идет, называется трансформатором. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!

    Фото: Взрыв из прошлого: Трансформатор странной формы на плотине Чикамауга недалеко от Чаттануги, Теннесси. Сфотографировано в 1942 году Альфредом Т. Палмером, Управление военного управления, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

    Почему мы используем высокое напряжение?

    Ваш первый вопрос, вероятно, такой: если наши дома и офисы с помощью копировальных аппаратов, компьютеры стиральные машины и электробритвы рассчитаны на 110–250 вольт, почему бы электростанциям просто не передавать электричество при таком напряжении? Почему они используют такое высокое напряжение? К Объясните это, нам нужно немного узнать о том, как распространяется электричество.

    Как электричество течет по металлу проволока, электроны, которые несут свою энергию покачиваться сквозь металлическую конструкцию, ударяясь и разбиваясь о обычно тратит энергию как непослушный школьники бегут по коридору.Вот почему провода нагреваются, когда через них течет электричество (что очень полезно в электрических тостерах и других приборы, использующие ТЭНы). Оказывается, что чем выше напряжение электричества, которое вы используете, и тем ниже ток, тем меньше энергии тратится таким образом. Итак, электричество, которое приходит от электростанций передается по проводам под очень высоким напряжением в экономия энергии.

    Фото: Спуск: эта старая подстанция (понижающий трансформатор) снабжает энергией небольшую английскую деревню, где я живу.Его высота составляет около 1,5 м (5 футов), и его задача – преобразовывать несколько тысяч вольт входящей электроэнергии в сотни вольт, которые мы используем в наших домах.

    Но есть и другая причина. Промышленные предприятия имеют огромные фабрики машины, которые намного больше и более энергоемкие, чем все, что вы есть дома. Энергия, которую использует прибор, напрямую связана (пропорциональна) к используемому напряжению. Таким образом, вместо того, чтобы работать от 110–250 вольт, энергоемкие машины могут использовать 10 000–30 000 вольт. Небольшим предприятиям и механическим цехам могут потребоваться источники питания на 400 вольт или около того.Другими словами, разное электричество пользователям нужны разные напряжения. Имеет смысл отгружать высоковольтные электричество от электростанции, а затем преобразовать его в более низкое напряжение при достижении различных пунктов назначения. (Даже в этом случае централизованные электростанции по-прежнему очень неэффективны. Около двух третей энергии, поступающей на электростанцию, в виде сырого топлива, тратится на самом заводе и по пути к вам домой.)

    На фото: изготовление больших электрических трансформаторов на заводе Westinghouse во время Второй мировой войны.Фото Альфреда Т. Палмера, Управление военного управления, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

    Рекламные ссылки

    Как работает трансформатор?

    Трансформатор основан на очень простом факте об электричестве: когда колеблющийся электрический ток течет по проводу, он создает магнитное поле (невидимый образец магнетизма) или «магнитный поток» все вокруг него. Сила магнетизма (которая имеет довольно техническое название плотности магнитного потока) непосредственно связанный с величина электрического тока.Так что чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. Теперь есть еще один интересный факт о электричество тоже. Когда магнитное поле колеблется вокруг провод, он генерирует электрический ток в проводе. Итак, если мы поставим вторая катушка проволоки рядом с первой, и посылает колеблющийся электрический ток в первую катушку, мы создадим электрический ток во втором проводе. Ток в первой катушке обычно называется первичным током, а ток во втором проводе это (сюрприз, сюрприз) вторичный ток.Что мы сделали вот пропустить электрический ток через пустое пространство от одной катушки провод к другому. Это называется электромагнитным индукция, потому что ток в первой катушке вызывает (или “индуцирует”) ток во второй катушке. Мы можем сделать так, чтобы электрическая энергия передавалась более эффективно от одной катушки к другой, обернув их вокруг стержня из мягкого железа (иногда называемого сердечником):

    Чтобы сделать катушку из проволоки, мы просто скручиваем проволоку в петли или («повороты», как их любят называть физики).Если вторая катушка имеет такое же количество витков, что и первая катушка, электрический ток в вторая катушка будет практически такого же размера, как и первая. катушка. Но (и вот что самое интересное), если у нас будет больше или меньше ходов во второй катушке мы можем сделать вторичный ток и напряжение больше или меньше, чем первичный ток и напряжение.

    Важно отметить, что этот трюк работает, только если электрический ток каким-то образом колеблется. Другими словами, у вас есть использовать тип постоянно меняющегося электричества, называемый переменным ток (переменный ток) с трансформатором.Трансформаторы не работают с постоянным током (DC), где постоянный ток постоянно течет в одном и том же направление.

    Трансформаторы понижающие

    Если у первой катушки больше витков, чем у второй, вторичная напряжение меньше, чем первичное напряжение:

    Это называется понижающей трансформатор. Если вторая катушка имеет половину столько витков, сколько первая катушка, вторичное напряжение будет вдвое меньше величина первичного напряжения; если во второй катушке на одну десятую меньше поворачивает, он имеет одну десятую напряжения.Всего:

    Вторичное напряжение ÷ Первичное напряжение = Количество витков во вторичной обмотке ÷ Количество витков в начальной

    Ток преобразуется в обратную сторону – увеличивается в размере – в понижающий трансформатор:

    Вторичный ток ÷ Первичный ток = Количество витков в первичный ÷ Число витков вторичной обмотки

    Так понижающий трансформатор со 100 витками в первичной обмотке и 10 катушки во вторичной обмотке снизят напряжение в 10 раз, но одновременно умножьте ток в 10 раз.Сила в электрический ток равен току, умноженному на напряжение (Вт = вольт x ампер – один из способов запомнить это), поэтому вы можете увидеть мощность в вторичная катушка теоретически такая же, как мощность в первичная обмотка. (На самом деле между первичный и вторичный, потому что часть «магнитного потока» просачивается наружу. сердечника часть энергии теряется из-за его нагрева и т. д.)

    Трансформаторы повышающие

    Изменяя ситуацию, мы можем сделать шаг вперед трансформатор, который увеличивает низкое напряжение в высокое:

    На этот раз у нас больше витков на вторичной катушка, чем первичная.Это все еще правда, что:

    Вторичное напряжение ÷ Первичное напряжение = Количество витков в вторичный ÷ Количество витков первичной обмотки

    и

    Вторичный ток ÷ Первичный ток = Количество витков в первичный ÷ Число витков вторичной обмотки

    В повышающем трансформаторе мы используем больше витков во вторичной обмотке, чем в первичный, чтобы получить большее вторичное напряжение и меньшее вторичное Текущий.

    Рассматривая как понижающие, так и повышающие трансформаторы, вы можете видеть, что это общее правило: катушка с наибольшим числом витков имеет наибольшее напряжение, а катушка с наименьшим числом витков имеет самый высокий ток.

    Трансформаторы в вашем доме

    Фото: Типичные домашние трансформаторы. Против часовой стрелки слева вверху: модем-трансформер, белый трансформер в iPod. зарядное устройство и зарядное устройство для мобильного телефона.

    Как мы уже видели, в городах много огромных трансформаторов. и города, где подведена высоковольтная электроэнергия от входящих линий электропередач. преобразуется в более низкое напряжение. Но есть много трансформаторов в Ваш дом тоже. Большие электрические приборы, такие как стиральные и посудомоечные машины, используют относительно высокое напряжение. 110–240 вольт, но электронные устройства, такие как портативные компьютеры и зарядные устройства для MP3-плееров и мобильных телефонов, используют относительно крошечные напряжения: ноутбуку нужно около 15 вольт, зарядному устройству iPod – 12 вольт, а мобильному телефону обычно требуется менее 6 вольт, когда вы зарядить его аккумулятор.Таким образом, электронные устройства, подобные этим, имеют небольшие размеры. встроенные в них трансформаторы (часто устанавливаются в конце силового свинец) для преобразования 110–240 вольт бытовой питание на меньшее напряжение, которое они могут использовать. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у таких вещей, как мобильные телефоны, есть большие толстые короткие шнуры питания, потому что они содержат трансформаторы!

    Фотографии: электрическая зубная щетка, стоящая на зарядном устройстве. Батарея в щетке заряжается за счет индукции: нет прямого электрического контакта между пластиковой щеткой и пластиковым зарядным устройством в основании.Индукционное зарядное устройство – это особый вид трансформатора, разделенный на две части: одна в основании, а другая – в щетке. Невидимое магнитное поле связывает две части трансформатора вместе.

    Индукционные зарядные устройства

    Многие домашние трансформаторы (например, те, что используются в iPod и сотовые телефоны) предназначены для зарядки аккумуляторных батарей. Вы можете точно увидеть, как они работают: течет электричество в трансформатор из розетки на стене, попадает преобразуется в более низкое напряжение и перетекает в аккумулятор в вашем iPod или телефон.Но что происходит с чем-то вроде электрической зубной щетки, у которой нет кабель питания? Он заряжается немного другим типом трансформатор, одна из катушек которого находится в основании щетки, и другой в зарядном устройстве, на котором стоит щетка. Вы можете узнать О том, как работают подобные трансформаторы, читайте в нашей статье об индукционных зарядных устройствах.

    Трансформаторы на практике

    Если у вас есть дома некоторые из этих зарядных устройств для трансформаторов (обычные или индукционные), вы заметите, что они нагреваются после того, как пробыли какое-то время.Поскольку все трансформаторы выделяют некоторое количество отработанного тепла, ни один из них не является полностью эффективным: вторичная обмотка вырабатывает меньше электроэнергии, чем мы подаем в первичную, и именно отработанное тепло составляет большую часть разницы. На небольшом домашнем зарядном устройстве для мобильного телефона потери тепла довольно минимальны (меньше, чем у старомодной лампы накаливания), и обычно не о чем беспокоиться. Но чем больше трансформатор, тем больший ток он несет и тем больше тепла он производит.Для трансформатора подстанции, подобного изображенному на нашей фотографии выше, который имеет ширину примерно с небольшой автомобиль, отходящее тепло может быть действительно значительным: оно может повредить изоляцию трансформатора, серьезно сократить срок его службы и сделать его гораздо менее надежным ( не будем забывать, что сотни или даже тысячи людей могут зависеть от мощности одного трансформатора, который должен надежно работать не только изо дня в день, но из года в год). Вот почему вероятное повышение температуры трансформатора во время работы является очень важным фактором в его конструкции.Необходимо учитывать типичную «нагрузку» (насколько интенсивно он используется), сезонный диапазон наружных (окружающих) температур и даже высота (которая снижает плотность воздуха и, следовательно, эффективность его охлаждения) – все это необходимо учитывать. выяснить, насколько эффективно будет работать наружный трансформатор.

    На практике большинство больших трансформаторов имеют встроенные системы охлаждения, использующие воздух, жидкость (масло или вода) или и то, и другое для отвода отходящего тепла. Обычно основная часть трансформатора (сердечник, первичная и вторичная обмотки) погружается в масляный бак с теплообменником. насос и охлаждающие ребра прикреплены.Горячее масло перекачивается из верхней части трансформатора через теплообменник (который охлаждает его) и обратно в нижнюю часть, чтобы повторить цикл. Иногда масло перемещается по охлаждающему контуру только за счет конвекции без использования отдельного насоса. Некоторые трансформаторы имеют электрические вентиляторы, которые обдувают охлаждающие ребра теплообменника воздухом для более эффективного рассеивания тепла.

    Изображение: Большие трансформаторы имеют встроенную систему охлаждения. В этом случае сердечник и катушка трансформатора (красный) находятся внутри большого масляного бака (серый).Горячее масло, взятое из верхней части резервуара, циркулирует через один или несколько теплообменников, которые отводят отработанное тепло с помощью охлаждающих ребер (зеленые), прежде чем возвращать масло в тот же резервуар внизу. Иллюстрация из патента США 4 413 674: Конструкция охлаждения трансформатора Рэндалла Н. Эйвери и др., Westinghouse Electric Corp., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

    Что такое твердотельные трансформаторы?

    Из того, что было сказано выше, вы могли понять, что трансформаторы могут быть очень большими, очень неуклюжими, а иногда и очень неэффективными.С середины 20 века всевозможные аккуратные электрические трюки, которые раньше выполнялись крупными (а иногда и механическими) компоненты были сделаны электронным способом, с использованием так называемой «твердотельной» технологии. Так, например, поменяли местами переключающее и усилительное реле. для транзисторов, в то время как магнитные жесткие диски все чаще заменяются флэш-памятью (в таких вещах, как твердотельные накопители, твердотельные накопители и карты памяти USB).

    В течение последних нескольких десятилетий инженеры-электронщики работали над разработкой так называемых твердотельных трансформаторов (SST).По сути, это компактные высокомощные высокочастотные полупроводниковые схемы, которые повышают или понижают напряжение с большей надежностью и КПД по сравнению с традиционными трансформаторами; они также намного более управляемы, поэтому больше реагировать на изменения спроса и предложения. «Умные сети» (будущие системы передачи электроэнергии, питаемые от прерывистых источников возобновляемые источники энергии, такие как ветряные турбины и солнечные фермы), поэтому будут основным приложением. Несмотря на огромный интерес, SST технологии по-прежнему используются относительно мало, но, вероятно, будут самая захватывающая область проектирования трансформаторов будущего.

    Рекламные ссылки

    Узнать больше

    На этом сайте

    На других сайтах

    Книги

    Для читателей постарше
    • Конструкция и применение трансформаторов Роберт М. Дель Веккио и др. CRC Press, 2018. Подробное руководство по трансформаторам питания.
    • «Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов», составленный полковником Уильямом Т. Маклайманом. CRC Press, 2011. Подробное практическое руководство по проектированию электрических машин с использованием индуктивности.
    • «Электрические трансформаторы и силовое оборудование» Энтони Дж. Пансини. Fairmont Press, 1999. Объясняет теорию, конструкцию, установку и техническое обслуживание трансформаторов и различных типов трансформаторов перед тем, как перейти к описанию соответствующих силовых устройств, таких как автоматические выключатели, предохранители и защитные реле.
    • Трансформеры и моторы Джорджа Патрика Шульца. Newnes, 1997. Эта книга гораздо более практическая, чем некоторые другие книги, перечисленные здесь; он предназначен больше для электриков и людей, которым приходится работать с трансформаторами, чем для тех, кто хочет их проектировать.
    Книги общего характера для младших читателей
    • Д.К. Свидетель: Электричество Стива Паркера. Дорлинг Киндерсли, 2005. Исторический взгляд на электричество и то, как люди применяют его на практике.
    • Сила и энергия Криса Вудфорда. Факты в файле, 2004. Одна из моих собственных книг описывает, как люди использовали энергию (включая электричество) на протяжении всей истории.

    Патенты

    Существуют сотни патентов на электрические трансформаторы различных типов.Вот несколько особенно интересных (ранних) из базы данных Управления по патентам и товарным знакам США:

    • Патент США 351 589: Система распределения электроэнергии Люсьена Голарда и Джона Гиббса, 26 октября 1886 г. Голлард и Гиббс описывают, как можно использовать трансформаторы для повышения и понижения напряжения для эффективного распределения энергии – основы современного электроснабжения. система по всему миру.
    • Патент США 433702: Электрический трансформатор или индукционное устройство, Никола Тесла, 5 августа 1890 г.Тесла описывает трансформатор со сдвигом фаз (такой, который может создавать разность фаз между первичным и вторичным токами).
    • Патент США 497113: Трансформаторный двигатель, автор Отто Титус Блати, 9 мая 1893 г. Комбинированный трансформатор и двигатель, произведенный одним из изобретателей трансформатора.
    • Патент США 1422653: Электрический трансформатор для регулирования или изменения напряжения подаваемого тока, Эдмунд Берри, 11 июля 1922 г. Трансформатор с круговой шкалой, позволяющей регулировать выходное напряжение.

    Новостные статьи

    • Вацлав Смил «Трансформеры: супергерои электротехнических изобретений». IEEE Spectrum. 25 июля 2017 года. На планете миллиарды трансформаторов – в вашем смартфоне, ноутбуке, зубной щетке и других местах; не пора ли нам оценить их немного больше? Включает в себя горшечную историю.
    • Интеллектуальные трансформаторы
    • сделают сеть более чистой и гибкой, Субхашиш Бхаттачарья, IEEE Spectrum, 29 июня 2017 г. Взгляд в будущее, основанное на твердотельных трансформаторах.
    • Мэттью Л. Уолд, «Упражнение по замене важных трансформеров (не голливудского)». Нью-Йорк Таймс. 14 марта 2012 г. Если трансформаторы являются неотъемлемой частью электросети, как их можно удалить во время технического обслуживания или отказа компонентов?
    • Next for the Grid: Solid State Transformers Майкл Канеллос, Green Tech Media, 15 марта 2011 г. Обзор того, как твердотельные трансформаторы могут революционизировать наши электрические сети.

    Список литературы

    1. ↑ Напряжение передачи варьируется от страны к стране в зависимости от расстояния, на которое необходимо передать электроэнергию, но обычно находится в диапазоне примерно 45 000–750 000 вольт. (45–750 кВ).Однако некоторые линии дальней связи работают при напряжении более 1 миллиона вольт (1 000 000 вольт или 1000 кв). См. «Технологии защиты систем передачи переменного тока сверхвысокого напряжения» Бин Ли и др. Elsevier, 2020, стр. 1–5. Линии высокого напряжения классифицируются как 45–300 кВ; диапазон сверхвысокого напряжения от 300 кВ до 750 кВ; а сверхвысокие напряжения обычно превышают 800 кВ, согласно данным «Воздушные линии электропередачи: планирование, проектирование, строительство» Фридриха Кисслинга и др., Springer, 2003/2014, стр.6.

    Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

    статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

    Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

    Подписывайтесь на нас

    Сохранить или поделиться этой страницей

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

    Цитировать эту страницу

    Вудфорд, Крис.(2007/2021) Трансформаторы электрические. Получено с https://www.explainthatstuff.com/transformers.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

    Больше на нашем сайте …

    Что такое ступенчатый и касательный потенциал и снижение сопротивления заземлению?

    Шаг потенциала

    Шаговый потенциал – это ступенчатое напряжение между ногами человека, стоящего рядом с заземленным объектом под напряжением. Он равен разнице в напряжении, определяемой кривой распределения напряжения, между двумя точками, находящимися на разном расстоянии от электрода.Человек может получить травму во время неисправности, просто стоя рядом с точкой заземления.

    Сенсорный потенциал

    Потенциал прикосновения – это напряжение прикосновения между объектом под напряжением и ступнями человека, контактирующего с объектом. Он равен разнице в напряжении между объектом и точкой на некотором расстоянии. Потенциал прикосновения или напряжение прикосновения может быть почти полным напряжением на заземленном объекте, если этот объект заземлен в точке, удаленной от места, где с ним контактирует человек.Например, кран, который был заземлен на нейтраль системы и который контактировал с линией под напряжением, подвергнет любого человека, контактирующего с краном или его неизолированной линией нагрузки, потенциалом прикосновения, почти равным полному напряжению короткого замыкания.

    Шаг потенциала

    Когда происходит короткое замыкание на опоре или подстанции, ток проходит через землю. На основе распределения переменного удельного сопротивления в грунте (обычно предполагается горизонтально-слоистый грунт) будет возникать соответствующее распределение напряжения.Падение напряжения в почве вокруг системы заземления может представлять опасность для персонала, находящегося поблизости от системы заземления. Персонал, «ступающий» в направлении градиента напряжения, может подвергнуться воздействию опасного напряжения.

    Шаг и потенциал прикосновения

    В случае ступенчатого потенциала или ступенчатого напряжения, электричество будет течь, если существует разница потенциалов между двумя ногами человека. Необходимо выполнить расчеты, которые определяют, насколько велики допустимые ступенчатые потенциалы, а затем сравнивают эти результаты со ступенчатыми напряжениями, ожидаемыми на месте.

    Опасные скачки напряжения или скачки напряжения могут возникать на значительном расстоянии от любого заданного места. Чем больше тока закачивается в землю, тем выше опасность. Удельное сопротивление почвы и наслоение играют важную роль в том, насколько опасным может быть разлом, возникающий на конкретном участке. Высокое удельное сопротивление почвы ведет к увеличению ступенчатого потенциала. Верхний слой с высоким удельным сопротивлением и нижний слой с низким удельным сопротивлением имеют тенденцию приводить к самым высоким ступенчатым напряжениям вблизи заземляющего электрода: нижний слой с низким удельным сопротивлением отводит больше тока от электрода через слой с высоким удельным сопротивлением, что приводит к большим перепадам напряжения около электрода. .Далее от заземляющего электрода наихудший сценарий имеет место, когда почва имеет проводящие верхние слои и резистивные нижние слои: в этом случае ток короткого замыкания остается в проводящем верхнем слое на гораздо больших расстояниях от электрода.

    Время устранения неисправности также является важным фактором. Чем больше времени потребуется электроэнергетической компании для устранения неисправности, тем больше вероятность того, что данный уровень тока вызовет фибрилляцию сердца человека.

    Важно помнить, что большинство энергетических компаний используют автоматические переключающие устройства.В случае неисправности питание отключается, а затем автоматически включается. Это делается в том случае, если неисправность произошла из-за несчастной птицы, которая сделала неправильный выбор места для отдыха, или из-за пыли, которая могла быть сожжена во время первоначальной неисправности. Некоторые инженеры считают, что ток фибрилляции для ступенчатых потенциалов должен быть намного больше, чем потенциалы прикосновения, поскольку в первом случае ток не пройдет через какие-либо жизненно важные органы. Это не всегда верно, поскольку персонал, получивший шок из-за ступенчатых потенциалов, может упасть на землю только для того, чтобы снова получить удар, прежде чем они смогут подняться, когда сработают автоматические повторные закрыватели.

    Сенсорный потенциал

    При возникновении неисправности на опоре или подстанции ток пройдет через любой металлический объект и войдет в землю. Персонал, «дотрагивающийся» до объекта в непосредственной близости от георадара, будет подвергаться воздействию напряжения прикосновения, которое может быть опасным.

    Потенциал прикосновения

    Например, если человек случайно коснется ножки высоковольтной опоры при возникновении неисправности, электричество будет проходить по опоре опоры в руку человека и через жизненно важные органы тела.Затем он продолжит свой путь и выйдет через ноги в землю. Требуется тщательный анализ для определения допустимых токов фибрилляции, которые может выдержать организм в случае возникновения неисправности.

    В технических стандартах

    для расчета потенциалов прикосновения используется расстояние в один метр (3,28 фута). Расстояние в два метра (6,54 фута) используется, когда два или более объекта находятся внутри зоны события георадара. Например, человек может протягивать обе руки и одновременно касаться двух предметов, таких как опора башни и металлический шкаф.Иногда инженеры будут использовать трехметровое расстояние, чтобы быть особенно осторожными, поскольку они предполагают, что кто-то может использовать электроинструмент с шнуром питания длиной 3 метра.

    Выбор места для размещения контрольных точек, используемых при расчетах потенциала прикосновения или напряжения прикосновения, имеет решающее значение для получения точного понимания уровня опасности на данном участке. Фактический расчет потенциала касания использует указанный объект (например, опору башни) в качестве первой опорной точки.Это означает, что чем дальше от башни расположена другая контрольная точка, тем больше разница потенциалов. Если вы можете представить человека с невероятно длинными руками, касающегося ножки башни, но стоящего на расстоянии нескольких десятков футов, у вас будет огромная разница в потенциале между его ступнями и башней. Очевидно, что этот пример невозможен: вот почему так важно установить, где и как далеко опорные точки, используемые при вычислении касаний, и почему было установлено правило одного метра.

    Снижение потенциальных опасностей при наступлении и прикосновении обычно достигается с помощью одного или нескольких из следующих трех (3) основных методов:

    1. Уменьшение сопротивления заземления системы заземления
    2. Правильное размещение заземляющих проводов
    3. Добавление резистивных поверхностных слоев

    Понимание правильного применения этих методов является ключом к снижению и устранению любых опасностей, связанных с повышением потенциала земли.Только за счет использования сложного программного обеспечения для трехмерного электрического моделирования, которое может моделировать структуры грунта с несколькими слоями и конечными объемами различных материалов, инженер может точно смоделировать и спроектировать систему заземления, которая будет безопасно устранять электрические неисправности высокого напряжения.

    Снижение сопротивления заземлению

    Снижение сопротивления заземления (RTG) площадки часто является лучшим способом уменьшить негативные последствия любого события повышения потенциала земли, где это возможно.Повышение потенциала заземления – это произведение тока короткого замыкания, протекающего в систему заземления, на сопротивление заземлению системы заземления. Таким образом, уменьшение повышения потенциала заземления снизит повышение потенциала заземления до такой степени, что ток короткого замыкания, протекающий в систему заземления, действительно возрастет в ответ на уменьшение повышения потенциала заземления. Например, если ток короткого замыкания для высоковольтной опоры составляет 5000 ампер, а сопротивление заземления системы заземления составляет 10 Ом, повышение потенциала заземления будет составлять 50 000 вольт.Если мы уменьшим сопротивление заземления системы заземления до 5 Ом и в результате ток короткого замыкания возрастет до 7000 ампер, то повышение потенциала заземления станет 35000 вольт.

    Как видно из приведенного выше примера, уменьшение сопротивления по отношению к земле может иметь эффект, позволяя большему току течь в землю в месте повреждения, но всегда будет приводить к более низким значениям повышения потенциала земли, а также к ступенчатому напряжению и напряжению прикосновения в точке повреждения. местонахождение неисправности. С другой стороны, дальше от места повреждения, на соседних объектах, не подключенных к поврежденной конструкции, увеличение тока в землю приведет к большему протеканию тока возле этих смежных объектов и, следовательно, к увеличению роста потенциала земли, коснитесь напряжения и ступенчатые напряжения на этих объектах.Конечно, если они изначально низкие, увеличение может не представлять проблемы, но есть случаи, когда есть основания для беспокойства. Уменьшение сопротивления заземления может быть достигнуто любым количеством способов, как обсуждалось ранее в этой главе.

    Правильное размещение заземляющих проводов

    Типичная спецификация для заземляющих проводов на высоковольтных опорах или подстанциях заключается в установке контура заземления вокруг всех металлических объектов, связанных с этими объектами; имейте в виду, что может потребоваться изменить глубину и / или расстояние, на котором контуры заземления заглублены от конструкции, чтобы обеспечить необходимую защиту.Обычно для этих контуров заземления требуется неизолированный медный проводник сечением не менее 2/0 AWG, проложенный в непосредственном контакте с землей на расстоянии 3 фута от периметра объекта, на 18 дюймов ниже уровня земли. Цель петли – минимизировать напряжение между объектом и земной поверхностью, где человек может стоять, касаясь объекта, то есть минимизировать потенциалы прикосновения.

    Важно, чтобы все металлические объекты в среде георадара были связаны с системой заземления, чтобы исключить любую разницу в потенциалах.Также важно учитывать удельное сопротивление почвы как функцию глубины при вычислении напряжения прикосновения и ступенчатого напряжения, а также при определении глубины размещения проводников. Например, в почве с сухим поверхностным слоем с высоким удельным сопротивлением проводники в этом слое будут неэффективными; слой с низким удельным сопротивлением под ним будет лучшим местом для заземляющих проводов. С другой стороны, если ниже существует еще один слой с высоким удельным сопротивлением, длинные заземляющие стержни или глубокие скважины, проходящие в этот слой, будут неэффективными.

    Иногда считается, что размещение горизонтальных проводников контура заземления очень близко к поверхности приводит к наибольшему снижению потенциала прикосновения. Это не обязательно так, поскольку проводники, расположенные близко к поверхности, скорее всего, будут находиться в более сухой почве с более высоким удельным сопротивлением, что снижает эффективность этих проводников. Кроме того, в то время как потенциалы касания непосредственно над петлей могут быть уменьшены, потенциалы касания на небольшом расстоянии могут фактически увеличиваться из-за уменьшения зоны влияния этих проводников.Наконец, ступенчатые потенциалы, вероятно, увеличатся в этих местах: действительно, ступенчатые потенциалы могут быть проблемой возле проводников, которые расположены близко к поверхности, особенно по периметру системы заземления. Для решения этой проблемы часто можно увидеть проводники по периметру вокруг небольших систем заземления, заглубленных на глубину 3 фута ниже уровня земли.

    Снижение потенциальной опасности шагов и прикосновения

    Один из простейших методов снижения потенциальной опасности шагов и прикосновений – это носить обувь для защиты от поражения электрическим током.В сухом состоянии обувь для защиты от поражения электрическим током имеет сопротивление в миллионы Ом на подошве и является отличным средством обеспечения безопасности персонала. С другой стороны, когда эти ботинки мокрые и грязные, ток может обойти подошвы ботинок в пленке материала, скопившейся по бокам ботинка. Мокрый кожаный ботинок может иметь сопротивление порядка 100 Ом. Более того, нельзя предполагать, что широкая публика, которая может иметь доступ к внешнему периметру некоторых объектов, будет носить такое защитное снаряжение.

    Еще один метод, используемый для снижения вероятности ступенек и прикосновений, – это добавление более резистивных поверхностных слоев. Часто к башне или подстанции добавляют слой щебня, чтобы обеспечить изоляцию между персоналом и землей. Этот слой уменьшает количество тока, который может протекать через человека в землю. Борьба с сорняками – еще один важный фактор, поскольку во время неисправности растения получают электропитание и могут проводить опасное напряжение в организме человека. Асфальт – отличная альтернатива, поскольку он гораздо более устойчив, чем щебень, и рост сорняков не является проблемой.Добавление резистивных поверхностных слоев всегда повышает безопасность персонала.

    Трансформатор

    – Energy Education

    Рис. 1. Трансформатор, устанавливаемый на площадку для распределения электроэнергии. [1]

    Трансформатор – это электрическое устройство, которое использует электромагнитную индукцию для передачи сигнала переменного тока (AC) от одной электрической цепи к другой, часто изменяя (или «преобразуя») напряжение и электрический ток. Трансформаторы не пропускают постоянный ток (DC) и могут использоваться для снятия постоянного напряжения (постоянного напряжения) из сигнала, сохраняя при этом изменяющуюся часть (переменное напряжение).В электрической сети трансформаторы играют ключевую роль в изменении напряжения, чтобы уменьшить потери энергии при передаче электроэнергии.

    Трансформаторы изменяют напряжение электрического сигнала, выходящего из электростанции, обычно увеличивая (также известное как «повышение») напряжение. Трансформаторы также снижают («понижают») напряжение на подстанциях, а также в распределительных трансформаторах. [2] Трансформаторы также используются в составе устройств, как трансформаторы тока.

    Как работают трансформаторы

    Часто кажется удивительным, что трансформатор сохраняет общую мощность неизменной при повышении или понижении напряжения.Следует иметь в виду, что при повышении напряжения ток падает:

    [математика] P = I_1 V_1 = I_2 V_2 [/ математика]

    Трансформаторы используют электромагнитную индукцию для изменения напряжения и тока. Это изменение называется действием трансформатора и описывает, как трансформатор изменяет сигнал переменного тока с его первичного на вторичный компонент (как в приведенном выше уравнении). Когда сигнал переменного тока подается на первичную катушку, изменяющийся ток вызывает изменение магнитного поля (становится больше или меньше).Это изменяющееся магнитное поле (и связанный с ним магнитный поток) будет проходить через вторичную катушку, индуцируя напряжение на вторичной катушке, тем самым эффективно связывая вход переменного тока от первичного ко вторичному компоненту трансформатора. Напряжение, приложенное к первичному компоненту, также будет присутствовать во вторичном компоненте.

    Как упоминалось ранее, трансформаторы не пропускают вход постоянного тока. Это известно как изоляция постоянного тока. [2] Это связано с тем, что изменение тока не может быть вызвано постоянным током; Это означает, что нет изменяющегося магнитного поля, индуцирующего напряжение на вторичном компоненте.

    Рисунок 1. Простой рабочий трансформатор. [3] Ток [math] I_p [/ math] поступает с напряжением [math] V_p [/ math]. Ток проходит через [math] N_p [/ math] обмотки, создавая магнитный поток в железном сердечнике. Этот поток проходит через [math] N_s [/ math] витков провода на другом контуре. Это создает ток [math] I_s [/ math] и разность напряжений во второй цепи [math] V_s [/ math]. Электроэнергия ([математика] V \ умноженная на I [/ математика]) остается прежней.

    Основным принципом, который позволяет трансформаторам изменять напряжение переменного тока, является прямая зависимость между соотношением витков провода в первичной обмотке и вторичной обмотке и отношением первичного напряжения к выходному напряжению.Отношение числа витков (или петель) первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки известно как коэффициент витков . Соотношение витков устанавливает следующее соотношение с напряжением:

    [математика] \ frac {N_p} {N_s} = \ frac {V_p} {V_s} = \ frac {I_s} {I_p} [/ math]
    • [math] N_p [/ math] = Количество витков в первичной катушке
    • [math] N_s [/ math] = Количество витков вторичной катушки
    • [math] V_p [/ math] = напряжение на первичной обмотке
    • [math] V_s [/ math] = напряжение на вторичной обмотке
    • [math] I_p [/ math] = Ток через первичный
    • [math] I_s [/ math] = Ток через вторичную обмотку

    Из этого уравнения, если количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке ([math] N_p \ gt N_s [/ math]), то напряжение на вторичной обмотке будет на меньше, чем на первичной обмотке, на .Это известно как понижающий трансформатор, потому что он понижает или понижает напряжение. В таблице ниже показаны распространенные типы трансформаторов, используемых в электрической сети.

    Тип трансформатора Напряжение Передаточное число Текущий Мощность
    Понижение входное (первичное) напряжение> выходное (вторичное) напряжение [math] N [/ math] p > [math] N [/ math] s [math] I [/ math] p <[math] I [/ math] s [math] P [/ math] p = [math] P [/ math] s
    Шаг вперед входное (первичное) напряжение <выходное (вторичное) напряжение [math] N [/ math] p <[math] N [/ math] s [math] I [/ math] p > [math] I [/ math] s [math] P [/ math] p = [math] P [/ math] s
    Один к одному входное (первичное) напряжение = выходное (вторичное) напряжение [math] N [/ math] p = [math] N [/ math] s [math] I [/ math] p = [math] I [/ math] s [math] P [/ math] p = [math] P [/ math] s

    Преобразователь один к одному будет иметь равных значения для всего и используется в основном для цель обеспечения изоляции постоянного тока.

    Понижающий трансформатор будет иметь на более высокое первичное напряжение , чем вторичное напряжение, но на более низкое значение первичного тока, чем его вторичный компонент.

    В случае повышающего трансформатора , первичное напряжение будет ниже на , чем вторичное напряжение, что означает, что первичный ток на больше, чем вторичный компонент.

    КПД

    В идеальных условиях напряжение и ток изменяются с одинаковым коэффициентом для любого трансформатора, что объясняет, почему значение первичной мощности равно значению вторичной мощности для каждого случая в приведенной выше таблице.По мере того, как одно значение уменьшается, другое увеличивается, чтобы поддерживать постоянный равновесный уровень мощности. [2]

    Трансформаторы могут быть чрезвычайно эффективными. Трансформаторы большой мощности могут достичь отметки КПД 99% в результате успехов в минимизации потерь в трансформаторе. Однако трансформатор всегда будет выдавать немного меньшую мощность, чем его входная мощность, поскольку полностью исключить потери невозможно. Есть некоторое сопротивление трансформатора.

    Чтобы узнать больше о трансформаторах, см. Гиперфизику.

    Для дальнейшего чтения

    Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

    Список литературы

    В чем разница между электрическим полем, напряжением и током?

    Я надеюсь, что вы никогда не окажетесь в ситуации, когда вам угрожает обрушенная, но находящаяся под напряжением линия электропередачи. Однако, если это когда-либо произойдет, рекомендуемая процедура безопасности – уйти крошечными, перемешанными шагами. Этот тип движения поможет вам избежать шока.

    Конечно, лучший вариант – просто избежать такой опасной ситуации, но это также возможность поговорить о важной физике того, почему маленькие шаги являются лучшими. Мы поговорим о трех больших идеях: разнице электрических потенциалов (напряжении), электрическом токе и электрическом поле. Да, все они связаны, и я покажу вам, как это сделать с водой и светодиодом. Это отличная демонстрация физики, но сначала мне нужно рассмотреть самые простые вещи.

    Электрический ток

    Пожалуй, лучше всего начать с электрического тока.Возможно, это легче всего понять. Все начинается с электрических зарядов. Практически для каждого электрического взаимодействия в реальной жизни есть только два заряда. Эти два заряда – положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон. Хотя эти частицы имеют разные массы, они имеют прямо противоположный заряд. Обе частицы имеют заряд 1,6 x 10 19 Кулонов (единица заряда). Это значение появляется в других ситуациях, поэтому мы называем это фундаментальным зарядом и представляем его как «e» (сокращение от электронного заряда).Допустим, у вас есть длинный цилиндр, сделанный из такого металла, как медь (a w). Каждый атом в этом металле имеет 29 протонов и 29 электронов, так что весь провод имеет нулевой общий заряд. Все эти атомы меди в материале взаимодействуют с соседними атомами таким образом, что позволяет одному электрону легко перемещаться от одного атома меди к другому (мы называем их свободными электронами).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.