Электр энергиясын өндіру және жеткізу. Трансформатор

Ереже: Трансформатор өзара электромагниттік индукцияға негізделген. Бастапқы ораманың айнымалы тогы ортақ өзекшеде өзгеретін магнит ағынын жасап, екінші орамада ε₂=−N₂dΦ/dt ЭҚК-ін туғызады.

Қолдану: Бөлек орамалар арасындағы электрлік өткізгіш жол қажет емес: олар магнит ағыны арқылы байланысқан. Өзекше бұл байланысты күшейтіп, ағынның үлкен бөлігін екі орамаға ортақ етеді. Екінші орамаға жүктеме жалғанса, ЭҚК оның тогын қамтамасыз етеді. Осы механизм механикалық генератордан да, химиялық ток көзінен де ерекшеленеді.

Қате нұсқалар: A) Трансформатор гальваникалық элемент емес. Шартта ЭҚК-тің көзі химиялық энергия емес, бастапқы тізбектен берілген өзгермелі магнит ағыны.

B) Нөлдік кедергі ЭҚК-ті өздігінен тудырмайды. ЭҚК ағынның туындысына байланысты, ал кедергі жүктеме тогы мен шығындарға әсер етеді.

C) Қарапайым трансформатордың өзекшесі айналмайды. Өзгеретін бастапқы ток магнит ағынын уақыт бойынша өзгертеді, механикалық ротор қажет емес.

E) Орамалар электрлік түрде оқшауланған. Энергияның берілуін бірдей зарядтардың екі орама арасында тікелей өтуімен түсіндіру дұрыс емес. Ишара: Электрлік байланыс жоқ болса да екі орамаға қандай өзгермелі өріс ортақ?

Ереже: Идеал трансформаторда U₂/U₁=N₂/N₁. Бір орамға келетін индукциялық ЭҚК ортақ магнит ағынынан бірдей болғандықтан жалпы кернеу орам санына пропорционал.

Қолдану: N₂/N₁=150/600=1/4. U₂=48·1/4=12 В. Бұл төмендеткіш трансформатор: екінші орама төрт есе аз және кернеу төрт есе төмен. Бірліктер сәйкес, екі кернеу де әсерлік. Кері тексеру: U₁/N₁=48/600=0,080 В/орам және U₂/N₂=12/150=0,080 В/орам.

Қате нұсқалар: A) Бұл екінші орама кернеуінің амплитудасы. Шарт әсерлік кернеуді сұрайды, сондықтан √2-ге қосымша көбейтпейді.

C) Бұл дұрыс қатынастан кейін кернеуді тағы екіге бөлу. Екі U да әсерлік мәндер, сондықтан амплитудалық орташалау коэффициенті қажет емес.

D) Бұл N₁/N₂ кері қатынасын U₁-ге көбейту. Екінші орамада орам саны аз, сондықтан оның кернеуі жоғары емес, төмен болуы керек.

E) Бұл орам санының әсерін елемеу. Идеал ортақ ағын кезінде кернеулер орамдар санына тура пропорционал болады. Ишара: Екінші кернеуді екінші орамның бастапқы орамға қатынасымен есепте.

Ереже: Трансформация коэффициентінің анықтамасы әр дереккөзде кері берілуі мүмкін, сондықтан нақты шарттағы k-ны пайдаланады. k=N₁/N₂=U₁/U₂ болса, k<1 жоғарылатқышқа сәйкес келеді.

Қолдану: U₂=U₁/k=100/0,25=400 В. Демек, екінші кернеу бастапқыдан төрт есе үлкен және құрылғы жоғарылатқыш. Орам саны да N₂=4N₁ болады. Жауаптың сандық және атаулық бөліктерін бірге тексеру қажет: кернеу дұрыс есептелгенімен, трансформатор түрін кері атау толық жауапты қате етеді.

Қате нұсқалар: A) Кернеу есебі дұрыс, бірақ құрылғы атауы кері берілген. Екінші кернеу үлкен болғандықтан ол төмендеткіш емес, жоғарылатқыш.

C) Бірдей кернеулер үшін орам санының қатынасы бірге тең болуы керек. Шарттағы k=0,25 ондай бірлік қатынасқа сәйкес келмейді.

D) Бұл k анықтамасын N₂/N₁ деп кері қабылдау. Шартта k=U₁/U₂, сондықтан U₂=U₁/k арқылы табылады.

E) Жоғарылатқыш атауының өзі U₂>U₁ болуын талап етеді. 25 В бастапқы 100 В-тан аз және берілген k-мен сәйкес емес. Ишара: Алдымен k анықтамасын оқып, содан кейін U₂-ні теңдеуден шығар.

Ереже: Шығынсыз трансформаторда резистивті жүктеме үшін U₁I₁=U₂I₂. Сондықтан I₁=(U₂/U₁)I₂; жоғарғы кернеу жағы бірдей қуатты аз токпен береді.

Қолдану: Шығыс қуат P₂=24·5=120 Вт. Оны бастапқы 240 В кернеумен беру үшін I₁=120/240=0,50 А. Қатынаспен есептесек те I₁=(24/240)·5=0,50 А. Таза резистивті жүктеме және шығынсыз модель қуат коэффициентін немесе қосымша магниттеуші токты бөлек есептеуге қажеттілікті алып тастайды.

Қате нұсқалар: A) Бұл бастапқы токтың амплитудасы. Шарттың барлық шамалары әсерлік және сұралған ток та сол түрде анықталады.

B) Бұл екі орамадағы токтарды тең деп алу. Кернеулер он есе әртүрлі болғанда бірдей қуат үшін токтар да кері қатынаста әртүрлі болады.

D) Бұл токты кернеумен бірге бір бағытта өзгертетін қате. Шығынсыз трансформаторда қуат сақталады, сондықтан ток кернеуге кері қатынаста өзгереді.

E) Жүктеме 5 А токпен электр қуатын тұтынады. Шығынсыз деген сөз кіріс энергиясы қажет емес дегенді білдірмейді, ол кіріс пен шығыс тең деген сөз. Ишара: Алдымен шығыс қуатты анықтап, сол қуатты бастапқы кернеуге бөл.

Ереже: Трансформатордың ПӘК-і η=P₂/P₁·100%, ал қуат шығыны Pшығ=P₁−P₂. Активті қуаттар энергияның таза берілуі мен жылулық және магниттік шығындарды салыстыруға қолданылады.

Қолдану: η=180/200·100%=90%. Pшығ=200−180=20 Вт. Тексеру: пайдалы 180 Вт пен жоғалған 20 Вт қосындысы 200 Вт кіріске тең. ПӘК пен шығын үлесі бірін-бірі 100%-ға толықтырады, бірақ олардың атаулары бірдей емес. Шарт активті қуаттарды бергендіктен толық қуат S немесе фазалық коэффициентті қосымша есептеудің қажеті жоқ.

Қате нұсқалар: A) Шығын дұрыс табылған, бірақ оның кіріске үлесі ПӘК ретінде берілген. ПӘК пайдалы шығыстың толық кіріске қатынасы болады.

B) ПӘК дұрыс, бірақ шығын кіріс пен шығыстың қосындысы емес, айырмасы. 380 Вт кіріс қуаттан да үлкен болып, балансқа қайшы.

C) Кіріс пен шығыс қатынасы кері алынған. Пассивті трансформатор берілгенде 180 Вт пайдалы шығыс 200 Вт кірістен артық емес.

D) Бұл нақты берілген 20 Вт айырманы елемей идеал модельді қолдану. Шартта екі активті қуат әртүрлі деп нақты көрсетілген. Ишара: Пайдалы қуаттың қатынасын және кіріс–шығыс айырмасын бөлек есепте.