Autotransformatory

DARMOWA ENERGIA Ekstremalny złodziej dżuli, przetwornice (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Autotransformatory

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

Ile jest napięcia pomiędzy następującymi parami punktów w tym obwodzie "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00667x01.png">

Pomiędzy C i F : V CF =
Pomiędzy A i B : V AB =
Pomiędzy D i E : V DE =
Pomiędzy D i F : V DF =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pomiędzy C i F : V CF = 48 V
Pomiędzy A i B : V AB = 21, 33 V
Pomiędzy D i E : V DE = 10, 67 V
Pomiędzy D i F : V DF = 37, 33 V

Uwagi:

To pytanie sprawdza zdolność uczniów do powiązania współczynników uzwojenia transformatora z napięciami w obwodzie. Symbolika jest tutaj powszechna w Europie, ale nie tak powszechna w Stanach Zjednoczonych.

pytanie 2

Ile jest napięcia pomiędzy następującymi parami punktów w tym obwodzie?

Pomiędzy D i F : V DF =
Pomiędzy A i B : V AB =
Pomiędzy D i E : V DE =
Pomiędzy C i F : V CF =
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pomiędzy D i F : V DF = 16 V
Pomiędzy A i B : V AB = 9, 14 V
Pomiędzy D i E : V DE = 4, 57 V
Pomiędzy C i F : V CF = 20, 57 V

Uwagi:

To pytanie sprawdza zdolność uczniów do powiązania współczynników uzwojenia transformatora z napięciami w obwodzie. Zauważ, że jedno z napięć faktycznie przekracza napięcie źródłowe 16 woltów, mimo że jest to technicznie transformator "step down". Kluczowe znaczenie ma fakt, że napięcie źródła nie jest pod wrażeniem na całym uzwojeniu pierwotnym.

Symbolika tego transformatora jest powszechna w Europie, ale nie tak powszechna w Stanach Zjednoczonych.

pytanie 3

Ile jest napięcia AC między punktami A i B w tym obwodzie "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00666x01.png">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

V AB = 397 VAC

Uwagi:

W rzeczywistości jest to nic innego jak ćwiczenie w Prawie Napięcia Kirchhoffa (KVL): określanie napięcia między dwoma punktami w pętli, znając napięcia między innymi punktami w tej samej pętli. W tym ćwiczeniu występują dwa zasadnicze wyzwania: identyfikacja pętli i odniesienie konwencji punktowej do oznaczeń polaryzacji. Różni uczniowie będą prawdopodobnie mieli różne podejścia do tego problemu, dlatego warto przeprowadzić interesującą dyskusję!

Pytanie 4

Podłączyć uzwojenia tego transformatora obniżającego napięcie tak, aby "zwiększył" napięcie docierające do obciążenia o 12 woltów:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Oznaczenia fazowe (kropki w pobliżu końca każdego uzwojenia) są bardzo ważne przy podejmowaniu decyzji, w jaki sposób podłączyć uzwojenia transformatora! Niektórzy uczniowie mogą uznać za pomocne użycie oznaczeń polaryzacji DC (+ i -) oprócz kropek, aby określić, czy napięcia będą w fazie (zwiększanie) lub poza fazą (zbijanie).

Pytanie 5

Podłączyć uzwojenia tego transformatora obniżającego napięcie tak, aby "skurczyło" napięcie docierające do żarówki o 12 woltów:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Oznaczenia fazowe (kropki w pobliżu końca każdego uzwojenia) są bardzo ważne przy podejmowaniu decyzji, w jaki sposób podłączyć uzwojenia transformatora! Niektórzy uczniowie mogą uznać za pomocne użycie oznaczeń polaryzacji DC (+ i -) oprócz kropek, aby określić, czy napięcia będą w fazie (zwiększanie) lub poza fazą (zbijanie).

Pytanie 6

Jak możemy określić fazowanie uzwojeń w tym transformatorze obniżającym (120 VAC, 60 Hz pierwotny), abyśmy wiedzieli, jak połączyć je w celu zwiększenia lub zwiększenia częstotliwości "// www.beautycrew.com.au// sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00244x01.png ">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Podłącz jeden z drugorzędnych przewodów do jednego z głównych przewodów. Następnie zmierz napięcie woltomierzem pomiędzy dwoma pozostałymi drutami uzwojenia wtórnego i uzwojenia pierwotnego (dwa, które nie są wspólne elektrycznie). Odczyt napięcia uzyskany w tym teście wskaże fazę.

Uwagi:

Należy zauważyć, że odpowiedź udzielona na to pytanie pozostawia szczególne szczegóły dotyczące interpretacji odczytów woltomierza bez odpowiedzi. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby sami to zrozumieli.

Biorąc pod uwagę, że połączenia autotransformatora są tak praktyczne, ważne jest, aby uczniowie wiedzieli, jak przetestować transformator, aby zobaczyć, jak jego (nieoznakowane) zwoje są stopniowane.

Pytanie 7

Załóżmy, że dysponujesz transformatorem dopasowującym impedancję (1000 Ω do 8 Ω) i chcesz poznać zależności fazowe uzwojeń. Niestety, jedynym testowanym sprzętem jest woltomierz analogowy DC i bateria 9-woltowa. Wyjaśnij, w jaki sposób używałbyś tych dwóch urządzeń do testowania "biegunowości" uzwojenia.

Uwaga: możesz zignorować środkowe dotknięcie uzwojenia pierwotnego 1000 Ω.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Nie udzielę ci tutaj bezpośredniej odpowiedzi, ale dam ci wskazówkę: chociaż transformatory nie mogą działać na ciągłym obwodzie prądu stałego, reagują na impulsy prądu w danym kierunku! Innymi słowy, możesz użyć przerywanego prądu stałego z akumulatora 9-woltowego, aby przetestować uzwojenia.

Pytanie dotyczące wyzwania: obliczyć współczynnik obrotu tego transformatora, w oparciu o stosunek impedancji.

Uwagi:

Należy zauważyć, że odpowiedź udzielona na to pytanie pozostawia szczególne szczegóły dotyczące interpretacji odczytów woltomierza bez odpowiedzi. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby sami to zrozumieli.

Transformatory dopasowujące audio są łatwe do zdobycia, dlatego zachęcam uczniów do spróbowania tego jako ćwiczeń laboratoryjnych.

Pytanie 8

Powinno być oczywiste, że napięcie obciążenia w tym rezystancyjnym obwodzie dzielnika napięcia będzie mniejsze niż 30 woltów prądu przemiennego (RMS):

Podobnie, powinno być oczywiste, że napięcie obciążenia w tym indukcyjnym obwodzie dzielnika napięcia będzie mniejsze niż 30 woltów prądu zmiennego (RMS):

Z tej krótkiej analizy wynika, że ​​te dwa obwody dzielnika napięcia są sobie równe. Istnieje jednak bardzo ważna różnica w zakresie prądu : obciążenie w porównaniu do zasilania. Oszacuj prądy obciążenia i źródła w każdym z obwodów dzielnika i skomentuj różnicę między nimi.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W obwodzie rezystancyjnym prąd obciążenia będzie mniejszy niż prąd zasilania. Jednak w obwodzie indukcyjnym (autotransformator) prąd obciążenia przekroczy prąd źródła!

Uwagi:

Poproś uczniów, aby ustalili, który obwód dzielnika napięcia będzie bardziej energooszczędny.

Pytanie 9

Popularnym urządzeniem do testowania elektrycznego jest Variac . Wyjaśnij, czym jest Variac, jak działa i jakie aplikacje mogą być używane.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Oto schemat dla Variac:

Pozwolę ci zbadać odpowiedzi na inne części tego pytania!

Uwagi:

Jeśli masz Variac w swoim laboratorium, pamiętaj, aby zabrać go na zajęcia w okresie dyskusji, aby uczniowie mogli bezpośrednio zobaczyć, jak wygląda. Jeśli pozwala na to czas, pozwól uczniom na eksperymentowanie z nim podczas dyskusji, aby przetestować swoje hipotezy na temat jego funkcji.

Pytanie 10

Urządzenia zwane regulatorami krokowymi są czasami używane w systemach dystrybucji energii elektrycznej do zwiększenia lub ograniczenia napięć sieciowych, zazwyczaj do maksymalnie 10%:

Strona "Line" tego autotransformatora jest źródłem mocy, a strona "Load" łączy się z urządzeniami zużywającymi energię elektryczną. "Przełącznik rewersyjny" zmienia funkcję transformatora z boost na buck.

Ustal, która pozycja przełącznika jest "boost" i która jest "złotówka", a następnie określ, w którą stronę ruchomy kontakt (symbol strzałki) musi zostać przesunięty, aby zwiększyć moc wyjściową napięcia i zmniejszyć napięcie wyjściowe.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kiedy przełącznik zmiany kierunku znajduje się w lewym położeniu, napięcie wyjściowe regulatora jest zmniejszone. Kiedy przełącznik znajduje się we właściwej pozycji, napięcie wyjściowe regulatora jest zwiększane. Przesunięcie styku dalej w prawo zwiększa ilość boost lub buck, w zależności od tego, w której pozycji znajduje się przełącznik zmiany kierunku.

Nawiasem mówiąc, zygzakowaty wzór uzwojeń nie jest standardem w przypadku schematów elektronicznych, choć jest bardziej powszechny w schematach systemów elektroenergetycznych. Pozwolę ci zbadać, jak rysują rezystory w tego typu diagramach!

Uwagi:

Rozwiązanie tego problemu może być dla niektórych łatwiejsze do rozpoznania, czy obwód regulatora jest ponownie narysowany za pomocą normalnych schematów elektronicznych. Kolejną wskazówką jest uproszczenie schematu poprzez usunięcie wszystkich różnych pozycji zaczepów i narysowanie obwodu za pomocą pełnego uzwojenia serii.

Ważne jest, aby uczniowie uświadomili sobie, że istnieją różne rodzaje schematów elektrycznych. Symbolika schematów władzy często mylona jest z osobami zaznajomionymi z symboliką elektronicznego schematu i odwrotnie.

Pytanie 11

Oblicz wszystkie prądy w tym obwodzie autotransformatora, zakładając doskonałą (100%) wydajność:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pytanie uzupełniające: w oparciu o te aktualne dane, jaka korzyść ekonomiczna ma autotransformator nad konwencjonalnym transformatorem pod względem kosztów produkcji "uwagi ukryte"> Uwagi:

Przedyskutuj z uczniami pro i cons autotransformatorów nad zwykłymi transformatorami. Oczywiście oczywistą wadą jest: utrata izolacji między obwodem pierwotnym i wtórnym. Jeśli nie stanowi to problemu, istnieją znaczne zalety, które można osiągnąć stosując autotransformator nad konwencjonalnym transformatorem.

Pytanie 12

Załóżmy, że obciążenie w tym obwodzie nagle przestaje odbierać moc:

Pierwszym krokiem w rozwiązywaniu problemów jest wykonanie pomiarów napięcia:

V AB = 120 V
V EC = 0 V
V DC = 120 V

Opierając się na tych pomiarach, gdzie Twoim zdaniem jest usterka w tym obwodzie i jakiego rodzaju jest to usterka "# 12"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci samemu ustalić najbardziej prawdopodobną porażkę!

Uwagi:

Poproś uczniów, aby pomyśleli o innych możliwościach porażki w tym obwodzie, oprócz ich pierwszej hipotezy. Przedyskutuj także, w jaki sposób zweryfikujesz (podwójnie sprawdzą) wszystkie hipotezy z różnymi pomiarami miernika.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →