Динамо-машины  Однотактные усилители 

1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Реактивные сопротивления

катушка сама в себе наводит э.д.с. ( laquo;противо э.д.с. самоиндукции raquo;), которая действует против напряжения генератора. Чем выше частота f и больше индуктивность катушки L, тем сильнее эта противодействующая э. д. с, тем, следовательно, больше л: (табл. 10) и меньше ток. Величина индуктивности зависит от данных самой катушки. С увеличением числа витков и размеров сердечника индуктивность растет.

12. Катушка наводит э.д.с. не только сама в себе, но и в соседней катушке, если, конечно, та находится в сфере.влияния магнитного поля. Весь процесс выглядит примерно так. К первой катушке (ее называют первичной обмоткой) подводится переменное напряжение, создающее переменный ток, под действием которого возникает переменное магнитное поле. Оно охватывает витки второй катушки (ее называют вторичной обмоткой) и наводит в ней переменное напряжение (если не учитывать потери, можно говорить о наведенной э.д.с), под действием которого в цепи появляется переменный ток. Обратите внимание, как часто повторяется здесь слово laquo;переменный raquo;,- напряжение во вторичной обмотке наводится только при изменении магнитного поля. Иногда об этом говорят так: laquo;Постоянный ток не трансформируется raquo;.

Система из двух или нескольких связанных магнитным полем катушек - это и есть трансформатор. В дальнейшем мы будем говорить о трансформаторах, где все катушки связаны очень сильно -они находятся на общем стальном сердечнике. Соотношение токов н напряжений в обмотках опре-

деляется коэффициентом трансформации п. Трансформатор повышает напряжение, если п gt;\, и понижает, если п lt;\. Все это, разумеется, условно: трансформатор - машина обра-, тимая, он может быть и понижающим и повышающим в зависимости от того, к каким обмоткам вы подключите генератор и нагрузку. Очень распространены трансформаторы с несколькими обмотками, дающие несколько различных напряжений (12,з). Диаметр провода для обмоток выбирают с учетом проходящего по ним тока (табл. 11).

Мощность Р], потребляемая трансформатором, а значит, и ток /i в первичной обмотке зависят от той мощности Рг, которую потребляет нагрузка Rh. Если, например, уменьшить Rh, то есть увеличить /а, то одновременно возрастет общая потребляемая мощность Pi и ток /j. Эту последнюю зависимость удобно выражать с помощью условного сопротивления /?н (12,а,е), которое как бы вносится в первичную цепь из вторичной. Если трансформатор повышающий, то /?н lt; Rh, а если понижающий, то Rh gt; Rh. Любой короткозамкнутый виток или группа витков представляют собой недопустимо большую нагрузку и могут вывести из строя весь трансформатор. При разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход) трансформатор практически ничего не потребляет.

Пример. Дано: обмотка I - 1200 витков; обмотка II - 60 витков;

Uj = 120 в; Rh = 10 ом.

Находим: п = 0,05; t/j = 5 в; h = 0,005 а; /2=0,1 а; Pi ~ р2 = 0,6 вт. Число витков на 1 е- 10.

Трансформатор, в котором роль вторичной обмотки И выполняет часть первичной обмотки I, называется автотрансформатором (12,и). Чисто в автотрансформаторе (а также в первичной обмотке трансформатора) делают несколько отводов, для того, чтобы на него можно было подавать несколько различных напряжений. Это, в частности, удобно, когда трансформатор должен работать от сети с изменяющимся напряжением. Секция с большим числом витков соответствует большему напряжению. Коэффициент п для автотрансформатора определяется так же, как и для трансформатора.

13. Во многих цепях электронных устройств протекает пульсирующий ток. Величина его меняется, как у переменного, а направление остается неизменным, как у постоянного. Чтобы получить пульсирующий ток, можно использовать два генератора - постоянного и переменного тока.

14. Независимо от того, каким способом был создан пульсирующий ток, можно довольно просто разделить его основ-

ные составляющие - постоянную /о и переменную / . Для этого применяют электрические фильтры - цепи, где эти составляющие встречают разное сопротивл laquo;1ие. Так в фильтре RC конденсатор не пропустит постоянную составляющую и таким образом отделит ее от переменной. Фильтр RL рассчитывают так, чтобы для переменной составляющей хь было намного больше R. Постоянная составляющая по катушке проходит почти беспрепятственно. Своеобразным фильтром является трансформатор - постоянная составляющая не на-i водит э.д.с. в его вторичной обмотке.

Таблица 11

Медная проволока в эмалевой изоляции (ПЭ, ПЭВ, ПЭЛ, ПЭТ)

Диаметр (мм)

Сечение (мм-)

Вес 100-л ГУ

Сопротивление 1 м при 20 deg; с

(ом)

Допустимый ток при 2 а1мм (а)

Допустимый ток при SaJMM (а)

0,05

0,08

0,12

0,14

0,16

0,18

0,25

0,31

0,35

0,41

0,44

0,49

0,55

0,64

1,56

2,02

2,44

0,002

0,005

0,008

0.011

0,015

0,02

0,025

0,031

0,049

0,075

0,096

0,132

0,152

0,188

0,238

0,321

0,503

0,785

1,31

4,68

1,8 4,6 7,3 10,4 14 18,3 23,1 28,5 44,5 68,8 87,4 120 138 171 215 291 445 707 1022 1712 2875 4210

9,29

3,63

2,23

1,55

1,14

0,87

0,69

0,56

0,36

0,23

0,18

0.13

0.115

0,093

0.074

0,055

0,035

0,022

0,0155

0,0092

0,0055

0,0038

0,004

0,01

0,016

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,15

0,2.

0,26

0,48

0,65

0,006

0.015

0,025

0,03

0,05

0,06

0,07

0,09

0,15

0,22

0,45

9,5 15 V

15. Фильтром является также колебательный контур - цепь, состоящая нз конденсатора и катушки (15,а). Оба эти элемента являются накопителями энергии: в конденсаторе концентрируется электрическое поле, в катушке - магнитное. В процессе обмена энергией между накопителями (L и С) в

контуре протекает переменный ток определенной частоты. Чем больше L и С, тем медленнее происходит процесс обмена, тем ниже частота /о. Все это напоминает уже знакомые нам механические колебания струны. Подобно струне, контур резонирует на колебания, частота /рез которых равна его собственной fo (15,д). Благодаря этому с помощью колебательных контуров можно laquo;вылавливать raquo; отдельные синусоидальные составляющие (15, в, г) из электрического тока сложной формы (15,6).

16. Весьма расиространенный процесс -выпрямление переменного тока начинается с превращения переменного тока в пульсирующий. Это можно сделать с помощью электрического вентиля - устройств, которое пропускает ток только в одну сторону (16, а, б).

17. Однополупериодный выпрямитель (16, в) работает через такт. Два таких выпрямителя, соединенных особым образом, дают двухлолупериодную схему (17, а), которая использует оба полупериода переменного напряжения. Чтобы вентили двухполупериодной схемы работали поочередно, к ним нужно подвести два противофазных напряжения Ui и U2. Их дает трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками или с одной обмоткой, имеющей удвоенное число витков и вывод от середины (средняя точка А). Мостовая (или мостиковая) схема (17,е) позволяет получить двухполу-периодное выпрямление только с одним источником переменного напряжения, например с одной повышающей обмоткой. Для этого, правда, требуется уже не два, а четыре вентиля. Они соединены так, что пропускают ток по сопротивлению нагрузки только в одну сторону как во время положительного, так и во время отрицательного полупериода.

18. Выпрямитель переменного тока необходим для питания от сети ламповых приемников и усилителей. Наряду с вентилем в такой выпрямитель входят фильтры, которые помогают отбросить переменные составляющие пульсирующего тока и выдать laquo;продукцию без брака raquo; - выпрямленный ток (напряжение) без пульсаций. Чаще всего применяется П-об-разный /?С-фильтр, в который входят электролитические конденсаторы С ф1 и С ф2 большой емкости. Для улучшения фильтрации желательно было бы увеличить и /?ф, однако величина его ограничена -на этом сопротивлении не должна теряться слишком большая часть выпрямленного напряжения (t/ф). Трансформатор, работающий в выпрямителе, называют силовым или сетевым.

19. Роль вентиля может выполнять электронная лампа - диод (двухэлектродная). Из ее баллона откачан воздух -

создан вакуум, в котором формируется направленный поток электронов. Источник электронов - катод К нагрет до высокой температуры подогревателем П, своего рода электроплит--кой. Именно в результате нагрева катода электроны выходят за его пределы (термоэлектронная эмиссия). Если между анодом А и катодом включить батарею так, чтобы на аноде был laquo;плюс raquo; (19, б), то в лампе появится анодный ток - движение электронов от катода к аноду. Не забывайте, что условное направление тока -от анода к катоду: так двигались бы в лампе положительные заряды. Под действием переменного напряжения в лампе появляется пульсирующий ток (19, г).

20. В простейшей усилительной лампе - триоде - на пути анодного тока установлена металлическая сетка (в современных лампах спираль). Управляющая сетка (УС) расположена близко к катоду, и поэтому напряжение, действующее между сеткой и катодом, весьма сильно влияет на величину анодного тока. К сеточной цепи (вход усилительного каскада) подключают источник усиливаемого сигнала, а в анодную цепь (выход каскада) включают нагрузку, где выделяется усиленный сигнал. Под действием входного сигнала меняется напряжение на сетке, и вместо постоянного анодного тока появляется ток сложной формы -нужная нам мощная копия. Энергию на ее создание дает анодная батарея. На анод триода всегда подают довольно высокое положительное напряжение Ив от анодной батареи или выпрямителя (50-250 в), а на накал - небольшое переменное напряжение U, для большинства ламп 6,3 в. Напряжение накала (его величину приближенно указывает первая цифра в названии лампы) обычно получают от отдельной обмотки силового трансформатора. Для удобства монтажа вместо одного из проводов используют металлическое шасси приемника или усилителя, и на схеме подключение к этому общему проводу показывают как соединение с шасси. Подключение к шасси часто называют заземлением. Все напряжения принято указывать относительно шасси. Для крат\сости говорят: laquo;напряжение на аноде raquo;, laquo;напряжение на сетке raquo; и т. д., имея при этом в виду напряжение между анодом и шасси, сеткой и шасси и т. д.

21. Работу усилительного каскада хорошо иллюстрирует объединенный график, похожий на тот, который мы строили для громкоговорителя (рис. 16). Основа графика - анодно-сеточная характеристика лампы (21, а), показывающая, как меняется анодный ток / а при изменении напряжения на сетке t-c К этой характеристике снизу мы пристраиваем график напряжения на управляющей сетке Uc. Располагаем его так, чтобы, ось и с совпала с такой же осью на ламповой характе-

ристике. Теперь, следуя по маршруту laquo;график t/c-характеристика лампы raquo;, можно быстро и легко найти значение/а для любого момента времени t. Полученное значение тока тут же переносится на третий график, показывающий, как изменяется /а с течением времени (21, в).

Вспомните, что заход на криволинейные участки характеристики громкоговорителя - верхний и нижний загибы - приводил к нелинейным искажениям воспроизводимого звука. Точно так же работа на загибах ламповой характеристики приведет к тому, что форма графика /а будет отличаться от формы графика (Ус. Иными словами, в процессе усиления сигнала появятся нелинейные искажения. Для того чтобы не выходить за пределы нелинейного участка, на сетку вместе с сигналом подают laquo;минус raquo; постоянного напряжения - смещение (/см. Этот laquo;минус raquo; определяет рабочую точку - режим лампы при отсутствии входного сигнала. Отрицательное смещение подбирают так, чтобы laquo;исходная позиция raquo; (рабочая точка) соответствовала середине прямолинейного участка на ламповой характеристике. С одной стороны граница прямо-линейногб участка проходит там, где начинаются положительные напряжения на сетке. Как только на сетке появится laquo;плюс raquo;, она начнет притягивать электроны, появится сеточный ток /с, и это приведет к некоторому уменьшению анодного тока (верхний загиб). С другой стороны прямолинейный участок ограничен областью, близкой к запиранию лампы: при больших отрицательных напряжениях сетка вообще не пропускает электроны к аноду, и анодный ток прекращается . (нижний загиб).

22. Чтобы создать отрицательное смещение, можно включить в цепь сетки очень большое сопротивление (10- 20 Мом). Единичные электроны всегда попадают на сетку, даже при отрицательных напряжениях на ней. Этого небольшого тока (доли микроампер) достаточно, чтобы на большом Не создать смещение в несколько вольт.

Сопротивление в сеточной цепи - сопротивление утечки Rc (чаще всего 0,5 - I Мом) должно быть включено всегда при любой другой схеме смещения, так как всегда должен быть путь, по которому электроны смогут вернуться с сетки на катод. Иначе, накопившись на сетке, они создадут там большой laquo;минус raquo; и запрут лампу.

23. Обычно отрицательное смещение создают с помощью катодного сопротивления Rk- Проходя по нему, анодный ток создает напряжение (/см = /ао Rk - laquo;Плюс raquo; этого напряжения приложен к катоду, а laquo;минус raquo; через /?с - к сетке. Чтобы на Rk действовало только постоянное напряжение, переменную