Step-up, Step-down, dan Transformer Pengasingan

Best Bicep Workout (Calisthenics) | 2018 (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Step-up, Step-down, dan Transformer Pengasingan

Litar Elektrik AC


soalan 1

Hitung output voltan oleh penggulungan sekunder pengubah jika voltan utama adalah 35 volt, penggulungan sekunder mempunyai 4500 putaran, dan penggulungan utama mempunyai 355 putaran.

V secondary =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V sekunder = 443.7 volt

Nota:

Pengiraan penggulungan pengubah hanyalah latihan dalam nisbah matematik. Jika pelajar anda tidak kuat dalam kemahiran nisbah mereka, soalan ini menyediakan aplikasi untuk mengasah mereka!

Soalan 2

Kirakan beban semasa dan voltan beban dalam litar pengubah ini:

Saya beban = beban V =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya beban = 23.77 mA beban V = 8.318 V

Nota:

Masalah pengubah kebanyakan tidak lebih daripada nisbah, tetapi sesetengah pelajar mendapati rasio sukar untuk dikendalikan. Soalan-soalan seperti ini sangat bagus kerana mempunyai pelajar datang ke papan di hadapan kelas dan menunjukkan bagaimana mereka mendapat keputusan.

Soalan 3

Kirakan bilangan lilitan yang diperlukan dalam penggulungan sekunder pengubah untuk mengubah voltan utama 300 volt ke voltan sekunder 180 volt, jika penggulungan utama mempunyai 1150 lilitan wayar.

N sekunder =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

N menengah = 690 giliran

Nota:

Masalah pengubah kebanyakan tidak lebih daripada nisbah, tetapi sesetengah pelajar mendapati rasio sukar untuk dikendalikan. Soalan-soalan seperti ini sangat bagus kerana mempunyai pelajar datang ke papan di hadapan kelas dan menunjukkan bagaimana mereka mendapat keputusan.

Soalan 4

Ramalkan bagaimana semua voltan dan arus komponen dalam litar ini akan terjejas akibat daripada kerosakan berikut. Pertimbangkan setiap kesalahan secara berasingan (iaitu satu pada satu masa, tidak banyak kesalahan):

Transformer T 1 penggulungan utama gagal dibuka:
Transformer T 1 penggulungan utama gagal dipintas:
Transformer T 1 penggulungan menengah gagal dibuka:
Beban gagal dipintas:

Untuk setiap syarat ini, terangkan mengapa kesan yang dihasilkan akan berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer T 1 penggulungan utama gagal dibuka: Tiada semasa melalui sebarang komponen, tiada voltan merentas mana-mana komponen sampingan.
Transformer T 1 penggulungan utama gagal: Arus besar melalui fius (yang akan menyebabkan ia meniup), arus kecil melalui penggulungan menengah atau beban, voltan kecil melintasi penggulungan menengah atau beban.
Transformer T 1 penggulungan menengah gagal dibuka: Tiada arus melalui mana-mana komponen sampingan, tiada voltan merentasi sebarang komponen penggulungan sekunder, arus kecil melalui penggulungan utama.
Beban gagal: Arus besar melalui fius (yang akan menyebabkan ia meniup), arus besar melalui penggulungan menengah dan beban, voltan kecil di seluruh penggulungan menengah atau beban.

Nota:

Tujuan soalan ini adalah untuk mendekati domain pemecahan litar dari perspektif mengetahui apa yang salah, bukan hanya mengetahui apa gejala. Walaupun ini tidak semestinya perspektif yang realistik, ia membantu pelajar membina pengetahuan asas yang diperlukan untuk mendiagnosis litar yang salah dari data empirikal. Soalan-soalan seperti ini harus diikuti (akhirnya) dengan soalan lain yang meminta pelajar mengenal pasti kemungkinan kesalahan berdasarkan pengukuran.

Soalan 5

Kira 1200 pusingan wayar tembaga yang dibalut sekitar satu bahagian gelung besi, dan 3000 pusingan dawai dibalut sekitar bahagian lain gelung yang sama. Sekiranya gegelung 1200 giliran bertenaga dengan 15 volt AC (RMS), berapa voltan akan muncul di antara hujung gegelung 3000-giliran "# 5"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

37.5 volt AC, RMS.

Nota:

Pengiraan penggulungan pengubah hanyalah latihan dalam nisbah matematik. Jika pelajar anda tidak kuat dalam kemahiran nisbah mereka, soalan ini menyediakan aplikasi untuk mengasah mereka!

Soalan 6

Hitung output voltan oleh penggulungan sekunder pengubah jika voltan utama adalah 230 volt, penggulungan sekunder mempunyai 290 putaran, dan penggulungan utama mempunyai 1120 putaran.

V secondary =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V sekunder = 59.6 volt

Nota:

Pengiraan penggulungan pengubah hanyalah latihan dalam nisbah matematik. Jika pelajar anda tidak kuat dalam kemahiran nisbah mereka, soalan ini menyediakan aplikasi untuk mengasah mereka!

Soalan 7

Hitung arus sumber dan arus beban dalam litar pengubah ini:

Saya sumber = saya beban =

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya sumber = 187.5 mA saya beban = 72.73 mA

Nota:

Masalah pengubah kebanyakan tidak lebih daripada nisbah, tetapi sesetengah pelajar mendapati rasio sukar untuk dikendalikan. Soalan-soalan seperti ini sangat bagus kerana mempunyai pelajar datang ke papan di hadapan kelas dan menunjukkan bagaimana mereka mendapat keputusan.

Soalan 8

Sekiranya gegelung dawai terlindung dibalut dengan teras besi, induktansi akan terbentuk. Walaupun dawai mempunyai rintangan yang kecil, arus melalui gegelung dari sumber AC akan dihadkan oleh reaktansi induktor (X L ) gegelung, kerana fluks magnet dalam teras besi berayun ke belakang dan sebagainya untuk mendorong kaunter-EMF :

Lakarkan gelombang fluks magnetik seketika (φ) dalam teras besi sepadan dengan voltan yang digunakan seketika (v) yang ditunjukkan dalam graf ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Terdapat formula mudah (walaupun mengandungi istilah derivatif) yang menggambarkan hubungan antara fluks serta-merta (φ) dan voltan yang disebabkan oleh seketika (v). Pelajar anda sepatutnya tahu apa itu, dan ia sepatutnya diterapkan kepada soalan ini!

Soalan 9

Jika kita memberi tenaga gegelung induktor dengan voltan berayun (AC), kita akan menghasilkan fluks magnet berayun di teras induktor:

Sekiranya kita membungkus gegelung kedua wayar di sekitar teras magnetik yang sama sebagai gegelung pertama (induktor), kita menubuhkan satu keadaan di mana induktansi bersama wujud: satu perubahan arus melalui satu gegelung menggerakkan voltan yang lain, dan sebaliknya. Ini, dengan jelas, akan menghasilkan voltan AC yang diinduksi dalam gegelung dawai kedua:

Nama apa yang diberikan kepada peranti sedemikian, dengan dua gegelung dawai yang berkongsi fluks magnet biasa "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/01876x03.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Peranti ini dipanggil pengubah .

Nota: amplitud relatif v dan v s adalah sewenang-wenangnya. Saya menarik mereka pada amplitud yang berbeza untuk kepentingan pembaca: jadi kedua-dua bentuk gelombang tidak akan sempurna bertindih dan menjadi tidak dapat dibezakan dari satu sama lain.

Nota:

Tanya pelajar anda bagaimana gegelung sekunder perlu dibuat untuk menghasilkan voltan yang lebih besar daripada voltan gegelung yang digunakan (primer). Bagaimana pula menjana voltan sekunder kurang daripada "workscope panel panel lalai panel utama" utama>

Soalan 10

Ditunjukkan di sini adalah gambarajah skematik pengubah yang membangkitkan beban rintangan, pada masa yang tepat pada masa di mana voltan penggulungan utama adalah pada puncak (+) positif:

Kenal pasti polariti voltan merentasi penghantar beban pada masa yang tepat pada masanya, serta arah arus dalam setiap lilitan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: perhatikan hubungan antara arah arus dan polariti voltan untuk setiap lilitan pengubah. Apa yang dicadangkan oleh hubungan yang berbeza ini, berkenaan dengan "aliran" kuasa dalam litar "nota tersembunyi"> Nota:

Satu perspektif yang boleh membantu pelajar memahami arahan semasa melalui setiap penggulungan pengubah, berhubung dengan voltan voltan, adalah untuk memikirkan setiap penggulungan sebagai sama ada sumber kuasa elektrik atau beban . Tanyakan pelajar anda, "yang mana penggulungan bertindak sebagai sumber dalam litar ini, dan yang mana bertindak sebagai beban ? Bayangkan sumber dan beban ini adalah DC (jadi kita boleh mengekalkan polariti voltan yang sama, demi analisis). Cara manakah anda akan menarik arus untuk sumber DC dan untuk beban DC?

Soalan 11

Gegelung pencucuhan enjin kereta pembakaran dalaman bertenaga petrol adalah contoh pengubah, walaupun ia tidak dikuasai oleh arus bolak balik. Terangkan bagaimana pengubah boleh dikendalikan pada elektrik yang bukan AC:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Agar pengubah berfungsi, arus penggulungan utama mesti berubah dengan cepat sehubungan dengan masa. Sama ada ini arus yang benar-benar bergantian, atau hanya satu yang berputar dalam arah yang sama, tidak relevan.

Soalan cabaran: ialah bentuk gelombang sinusoidal voltan sekunder "nota tersembunyi"> Nota:

Ini adalah penerapan teknologi pengubah yang sangat umum: "gegelung" pencucuhan digunakan untuk menyalakan campuran bahan api udara di dalam ruang pembakaran enjin petrol. Persoalan ini juga menangani masalah yang kadang-kadang disalahpahami oleh pelajar, bahawa transformer pada dasarnya adalah alat AC, bukan DC.

Mungkin idea yang baik untuk mempunyai gegelung pencucuhan automotif yang tersedia untuk demonstrasi kelas. Sebagai ganti palam pencucuh, lampu neon boleh digunakan untuk menunjukkan kehadiran voltan tinggi.

Bagi menjawab soalan cabaran, osiloskop akan dengan cepat membuktikan sifat waveshape itu, bagi mana-mana pengubah yang bertenaga dengan denyut DC.

Soalan 12

Sesuatu telah gagal dalam litar ini, kerana mentol lampu tidak menyala apabila suis ditutup:

Apakah jenis kesalahan pengubah yang akan menyebabkan masalah seperti ini, dan bagaimana mungkin anda mengesahkan menggunakan multimeter "# 12"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jenis kesalahan pengubah yang paling biasa menyebabkan masalah seperti ini adalah penggulungan terbuka . Ini sangat mudah untuk memeriksa menggunakan multimeter (saya akan memberitahu anda menjawab soalan ini!).

Nota:

Sudah tentu, kesilapan dalam litar ini tidak ada hubungannya dengan transformer juga boleh menghalang bola lampu dari lampu. Jika masa membenarkan, adalah baik untuk menganalisis beberapa senario kegagalan dengan pelajar anda, mencabar mereka untuk mencari sumber masalah dengan secepat mungkin.

Soalan 13

Transformer kuasa kawalan industri digunakan untuk melepaskan 480 atau 240 volt ke tahap yang lebih diterima untuk litar kawalan relay: biasanya 120 volt. Sesetengah transformer kuasa kawalan dibina dengan pelbagai penggulungan utama, untuk memudahkan sambungan sama ada sumber kuasa AC 480 volt atau 240 volt:

Transformer sedemikian biasanya diiklankan sebagai mempunyai belitan utama "240 × 480", simbol "×" mewakili dua belitan bebas dengan empat titik sambungan (H1 hingga H4).

Tunjukkan sambungan pada empat terminal "H" yang diperlukan untuk operasi 240 volt, dan juga untuk operasi 480 volt, pada ilustrasi berikut:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Jenis pengubah ini sangat biasa dalam sistem kawalan perindustrian. Bincangkan dengan pelajar anda mengapa terminal penggulungan utama disusun kerana mereka (H1-H3-H2-H4), untuk memudahkan melompat berhampiran terminal dengan klip logam.

Soalan 14

Sekiranya pengubah pengasingan (pengubah dengan jumlah yang sama "bertukar" dalam gegelung primer dan sekunder) dihubungkan antara sumber AC dan beban AC, kita akan mengukur voltan yang sama dan arus yang sama di kedua-dua terminal sumber dan beban:

Jika kita mengira output kuasa oleh sumber dan kuasa yang hilang oleh beban, nilai adalah sama: 420 Watts (P = IV).

Kini, kami menganalisis litar yang mengandungi pengubah langkah (satu dengan lebih banyak lilitan wayar di gegelung sekunder daripada di gegelung utama). Dengan pengubah langkah-langkah, voltan beban akan lebih besar daripada voltan bekalan. Dalam contoh ini, saya menunjukkan pengubah langkah-langkah dengan nisbah langkah 1: 2:

Dengan menganggap rintangan beban adalah sama sekali berbeza daripada litar pertama (pengubah pengasingan), apa yang dapat anda simpulkan mengenai arus beban dan kuasa (kedua-dua sumber dan beban) dalam litar ini "# 14"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Undang-undang fizikal asas yang dikenali sebagai Undang-undang Pemuliharaan Tenaga memberitahu anda semua yang anda perlu ketahui mengenai kuasa sumber dan kuasa beban! Dan dari itu, anda bukan sahaja dapat menentukan kedudukan arus beban secara kualitatif dalam litar ini, tetapi juga mengira dengan tepat ketepatan yang adil.

Nota:

Satu-satunya sebab saya teragak-agak untuk memberitahu pelajar bahawa mereka boleh mengira arus beban dengan tepat adalah kerana ia tidak dinyatakan sama ada pengubah adalah "lossy" sama sekali atau tidak. Tiada pengubah sebenar adalah 100% kehilangan, tentu saja, dan ini adalah sesuatu yang perlu kita pertimbangkan dalam "kehidupan sebenar."

Saya telah mendapati bahawa pendekatan Pemuliharaan Tenaga tidak hanya masuk akal kepada pelajar kerana mereka belajar untuk mengira tingkah pengubah, tetapi ia merupakan penguatkuasaan undang-undang fizikal yang sangat baik, pemahaman yang baik yang akan berfungsi dengan baik sepanjang karier mereka.

Soalan 15

Kirakan semua nilai yang disenaraikan untuk litar pengubah ini:

V primer =
V secondary =
Saya utama =
Saya sekunder =

Jelaskan sama ada ini adalah pengubah step-up, step-down, atau pengasingan, dan juga menjelaskan apa yang membezakan penggulungan "utama" dari penggulungan "sekunder" dalam mana-mana pengubah.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V primer = 48 volt
V sekunder = 14.77 volt
Saya utama = 30.3 mA
Saya menengah = 98.5 mA

Ini adalah pengubah langkah ke bawah .

Nota:

Masalah pengubah kebanyakan tidak lebih daripada nisbah, tetapi sesetengah pelajar mendapati rasio sukar untuk dikendalikan. Soalan-soalan seperti ini sangat bagus kerana mempunyai pelajar datang ke papan di hadapan kelas dan menunjukkan bagaimana mereka mendapat keputusan.

Soalan 16

Kirakan semua nilai yang disenaraikan untuk litar pengubah ini:

V primer =
V secondary =
Saya utama =
Saya sekunder =

Jelaskan sama ada ini adalah pengubah step-up, step-down, atau pengasingan, dan juga menjelaskan apa yang membezakan penggulungan "utama" dari penggulungan "sekunder" dalam mana-mana pengubah.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

V primer = 3.7 volt
V sekunder = 12.0 volt
Saya utama = 26.1 mA
Saya menengah = 8.02 mA

Ini adalah pengubah langkah demi langkah .

Nota:

Masalah pengubah kebanyakan tidak lebih daripada nisbah, tetapi sesetengah pelajar mendapati rasio sukar untuk dikendalikan. Soalan-soalan seperti ini sangat bagus kerana mempunyai pelajar datang ke papan di hadapan kelas dan menunjukkan bagaimana mereka mendapat keputusan.

Perhatikan pelajar anda bagaimana perbezaan antara step-up dan step-down transformer hanyalah masalah penggunaan. Adalah mungkin untuk menggunakan transformer sama ada cara!

Soalan 17

Dalam pengubah step-up atau step-down yang tipikal, penggulungan voltan tinggi biasanya menggunakan wayar tolok yang lebih baik daripada penggulungan voltan rendah. Terangkan mengapa ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Penggulungan voltan tinggi mengendalikan kurang semasa daripada penggulungan voltan rendah.

Nota:

Sekiranya anda mempunyai transformer yang telah dipotong separuh (betul melalui teras), ia akan membuat sekeping demonstrasi yang sangat baik untuk perbincangan. Perbezaan antara lilitan akan menjadi jelas kepada pelajar apabila mereka melihatnya.

Soalan 18

Seorang mekanik pergi ke sekolah dan mengambil kursus di litar elektrik AC. Setelah mempelajari transformasi langkah-langkah dan langkah ke bawah, dia membuat kenyataan bahawa "Transformers bertindak seperti versi gear elektrik, dengan nisbah yang berbeza."

Apakah makna mekanik dengan pernyataan ini "# 18"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sama seperti gear meshing dengan jumlah gigi yang berlainan mengubah kekuatan mekanikal antara tahap kelajuan dan tork yang berlainan, transformer elektrik mengubah kuasa antara tahap voltan dan arus yang berbeza.

Nota:

Bukan sahaja ini analogi yang kuat, tetapi satu yang banyak orang yang berfikiran mekanikal berkaitan dengan mudah! Sekiranya anda mempunyai beberapa mekanik di bilik darjah anda, berikan mereka peluang untuk menerangkan konsep nisbah gear kepada pelajar yang tidak menyedari matematik sistem gear.

Soalan 19

Terangkan bagaimana pengubah khas ini dapat mengawal kuasa kepada bola lampu:

Apa kelebihan yang mungkin ada untuk menggunakan pengubah untuk mengawal kuasa AC, berbanding dengan perintang variabel "# 19"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pengubah ini mengawal kuasa kepada mentol cahaya dengan menyediakan nisbah voltan berubah antara sumber dan beban.

Nota:

Ia boleh membantu memberikan beberapa contoh berangka voltan nisbah turun-turun untuk pengubah dalam litar ini, untuk pelajar memahami dengan lebih baik bagaimana peranti ini mengawal kuasa cahaya mentol. Ingatkan pelajar anda bahawa transformer moden adalah alat yang sangat efisien, dengan penarafan kecekapan beban penuh biasanya melebihi 95%.

Sekiranya pelajar bertanya tentang Variac, anda mungkin mahu menunjukkan gambar rajah ini:

Sudah tentu, Variac adalah sejenis autotransformer, dan oleh itu tidak menyediakan pengasingan elektrik pengubah biasa. Dalam sesetengah keadaan, ini mungkin penting!

Soalan 20

Dalam litar pengubah voltan berubah-ubah ini, voltan input (120 VAC) dihidupkan ke "paip" yang berbeza pada penggulungan utama pengubah untuk membuat nisbah langkah-langkah yang berbeza.

Walaupun mungkin untuk "mengetuk" penggulungan sekunder pengubah bagi mencapai voltan keluaran yang berbeza dan bukan utama, terdapat sebab yang baik untuk mencari suis di bahagian utama litar. Kenal pasti sebab praktikal ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Untuk meminimumkan jumlah arus, kenalan suis perlu dikendalikan.

Nota:

Adalah penting untuk sentiasa mengingati batasan praktikal komponen seperti menukar kenalan semasa merancang litar. Pasti, terdapat banyak cara alternatif untuk membina litar kerja, tetapi beberapa cara akan lebih praktikal daripada yang lain.

Dalam sesetengah kes, mungkin lebih baik untuk mencari suis (dan penggilap paip) di bahagian menengah pengubah langkah ke bawah dan bukan utama. Bayangkan jika voltan penggulungan utama adalah 100 kVAC dan bukan 120 VAC. Senaraikan senario ini kepada pelajar anda dan tanyakan kepada mereka apa batasan switch praktikal mungkin memaksa lokasi semula kepada penggulungan sekunder pengubah.

Soalan 21

Katakan satu sistem kuasa menyampaikan kuasa AC kepada lukisan beban retina 150 amp:

Hitung voltan beban, pelesapan kuasa beban, kuasa yang hilang oleh rintangan wayar ( wayar R), dan kecekapan kuasa keseluruhan (η = (( beban P) / ( sumber P)).

Beban E =
P load =
P garis =
η =

Sekarang, katakan kami menggunakan sepasang transformator 10: 1 yang sangat efisien untuk mengatasi voltan untuk penghantaran, dan turun lagi untuk digunakan pada beban. Re-hitung voltan beban, daya beban, tenaga terbuang, dan kecekapan keseluruhan sistem ini:

Beban E =
P load =
P garis =
η =
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sistem mudah (tiada transformer):

E beban = 210 volt
P beban = 31.5 kW
P garis = 4.5 kW
η = 87.5%

Sistem kompleks (dengan transformer):

Beban E = 239.7 volt
P beban = 35.96 kW
P garis = 45 W
η = 99.88%

Soalan susulan: bolehkah anda memikirkan apa-apa keburukan litar menggunakan pengubah 10: 1 berbanding dengan sistem kuasa (tanpa transformer) asal "nota tersembunyi"> Nota:

Contoh seperti ini biasanya menjelaskan faedah menggunakan AC bukan DC untuk penghantaran sejumlah besar kuasa elektrik ke atas jarak yang jauh, lebih baik daripada hanya memberitahu pelajar mengapa transformer digunakan dalam sistem kuasa. Walaupun dengan kerugian kuasa sederhana dalam transformer (katakan, kehilangan 3% dalam setiap), kecekapan keseluruhan masih jauh lebih besar dalam sistem ini daripada tanpa menggunakan transformer sama sekali.

Dalam membincangkan soalan susulan, pastikan untuk membawa keselamatan sebagai pertimbangan jika tiada pelajar anda lakukan.

Soalan 22

Resistor shunt biasanya digunakan untuk mengukur semasa dalam litar kuasa, dengan menghasilkan penurunan voltan kecil dalam perkadaran langsung ke arus litar. Mereka amat berguna untuk mengukur bentuk gelombang arus kompleks dalam litar AC, kerana mereka tidak mengganggu bentuk gelombang sama sekali.

Katakan anda ingin mengukur bentuk gelombang semasa dalam litar kuasa ini dengan menggunakan osiloskop untuk mengukur voltan yang jatuh merentasi perintang shunt:

Jika anda menyambungkan oscilloscope ke litar kuasa seperti yang ditunjukkan, perkara-perkara yang sangat buruk akan berlaku, seperti klip tanah oscilloscope, dengan banyak bunga api!

Selepas menggantikan pemasangan siasatan yang rosak, dan berehat panjang untuk menenangkan saraf anda, seorang juruteknik yang berpengalaman menyarankan anda memasangkan kord kuasa oscilloscope ke dalam pengubah pengasingan untuk mengelakkan masalah ini pada masa akan datang. Terangkan bagaimana pengubah pengasingan, mengapa ia menghalang masalah litar pintas yang dialami dalam litar ini, dan langkah berjaga-jaga yang perlu diambil semasa menggunakannya.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Pengubah pengasingan" bukan langkah-langkah voltan ke atas atau ke bawah, melainkan hanya menyediakan pengasingan elektrik antara lintasan primer dan sekunder. Dalam kes ini, pengubah pengasingan yang dimasukkan ke dalam litar kuasa oscilloscope memecah litar yang dibentuk oleh sambungan klip gegelung dengan casis logam oscilloscope, yang seterusnya disambungkan ke cabang tanah pada palam kord kuasa, yang disambungkan ke bumi tanah untuk keselamatan.

Sekiranya pengubah pengasingan digunakan sedemikian rupa, ia mengelakkan masalah litar pintas, tetapi hanya dengan kos "ungrounding" casis osiloskop, menjadikan ia tidak selamat untuk disentuh !!!

Soalan susulan: mengenal pasti cara untuk menggunakan oscilloscope dengan selamat untuk mengukur voltan perintang shunt, tanpa perlu menggunakan pengubah pengasingan.

Nota:

Pelajaran ini menggunakan penggunaan osiloskop adalah satu yang berharga, kerana pelajar pasti menghadapi masalah dengan litar mereka akibat sambungan tanah bumi melalui tanah casis oscilloscope. Mempunyai osiloskop dan ohmmeter di dalam kelas semasa masa perbincangan akan menjadi idea yang baik, jadi pelajar boleh menguji hubungan bersama mereka sendiri.

Soalan 23

Katakan anda perlu kuasa 120 voltan, 600 pemanasan elemen elektrod dari sumber 240 volt. Anda mempunyai beberapa transformer langkah bawah 240V / 120V di tangan, tetapi setiap satunya hanya diberi nilai pada 400 VA. Lukis gambarajah skematik yang menunjukkan bagaimana pelbagai transformer boleh digunakan untuk menyesuaikan beban 120 volt ke sumber 240 volt.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Sekiranya pelajar anda masih belum mengkaji kuasa AC (watt, voltan-amps, dan voltan amps reaktif), biarkan mereka menentukan maksud "VA" terlebih dahulu, dan biarkan mereka tahu ia bersamaan dengan "watt" untuk rintangan beban.

Ini adalah masalah yang sangat realistik untuk memadankan komponen-komponen yang ada untuk tugas tertentu, jadi soalan ini bernilai murid-murid anda sementara untuk membincangkan dan memahami dengan teliti.

Soalan 24

Terangkan bagaimana pembinaan transformer langkah ke bawah berbeza daripada transformer langkah demi langkah .

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer turun ke bawah mempunyai lilitan menengah yang lebih rendah daripada lilitan utama, manakala transformer langkah-up mempunyai lebih banyak lilitan menengah daripada giliran utama.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan hubungan antara giliran utama dan menengah, dan bagaimana ini memberi kesan kepada nisbah transformasi voltan, berdasarkan induktansi bersama.

Soalan 25

Terangkan bagaimana pembinaan pengubah pengasingan berbeza dari pengubah langkah- langkah atau langkah ke bawah .

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer turun ke bawah mempunyai lilitan menengah yang lebih rendah daripada lilitan utama, manakala transformer langkah-up mempunyai lebih banyak lilitan menengah daripada giliran utama. Transformer pengasingan mempunyai giliran sama dalam kedua-dua belitan.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menjelaskan hubungan antara giliran utama dan menengah, dan bagaimana ini memberi kesan kepada nisbah transformasi voltan, berdasarkan induktansi bersama.

Soalan 26

Apabila mengira kuasa dalam litar pengubah, bagaimanakah kekuatan litar utama dan menengah (P utama = V primer I utama dan P sekunder = V sekunder I menengah ) membandingkan antara satu sama lain "# 26"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Idealnya, P secondary = P primary, walaupun kesetaraan ini tidak pernah tepat. Dalam amalan, P sekunder akan sentiasa sedikit kurang daripada P utama .

Nota:

Jawapan yang paling mudah untuk soalan ini ialah P secondary = P primary, dan ini adalah prinsip yang berguna apabila melakukan pengiraan litar pengubah. Walaupun ia tidak tepat, ia masih merupakan alat yang berguna untuk memeriksa kebenaran pengiraan kami. Tanya pelajar anda mengapa ini.

Soalan 27

Terangkan mengapa transformer digunakan secara meluas dalam sistem pengedaran kuasa jarak jauh. Apakah faedah yang mereka berikan kepada sistem kuasa?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Transformer digunakan untuk menggerakkan voltan untuk pengangkutan yang efisien ke atas jarak jauh, dan digunakan untuk mengetepikan voltan tinggi turun lagi untuk litar titik penggunaan.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan jawapan secara terperinci, bukan hanya mengulangi apa jawapan yang diberikan. Kenapa pengagihan kuasa voltan tinggi lebih efisien daripada pengedaran voltan rendah? Kenapa voltan tinggi perlu diturunkan untuk kegunaan point-of-use?

Soalan 28

Adakah transformer yang menghubungkan penjana loji kuasa ke garisan kuasa voltan tinggi dianggap langkah- langkah atau langkah ke bawah ? Terangkan jawapan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Mereka dianggap langkah demi langkah .

Nota:

Tanyakan pelajar anda untuk menentukan "langkah demi langkah" dan "langkah ke bawah" merujuk kepada transformer sistem kuasa.

Soalan 29

Pistol pematerian adalah alat yang digunakan untuk memanaskan sambungan elektrik dengan cepat untuk penyolderan. Terlalu besar untuk aplikasi papan litar bercetak (PCB), ia lebih sesuai untuk aplikasi pendawaian titik-ke-titik di mana wayar-wayar besar akan disambungkan kepada palam logam dan wayar lain.

Sebagai tambahan kepada alat pematerian yang berguna, peranti ini juga merupakan contoh yang sangat baik dari pengubah langkah ke bawah . Terangkan bagaimana pembinaan pam pematerian menggunakan pengubah langkah ke bawah (dengan nisbah langkah yang sangat besar!) Untuk menghasilkan suhu tinggi pada hujung penyolder.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan ini paling baik dijawab melalui pembongkaran dan pemeriksaan senjata pematerian sebenar. Alat ini agak mudah dipisahkan dan disusun semula, jadi perlu ada sedikit keraguan tentang kerosakan daripada penerokaan tersebut. Walaupun ia harus pergi tanpa berkata, tidak pernah membongkar alat elektrik yang masih bersambung ke kuasa talian!

Nota:

Bagi pelajar yang tidak mempunyai senjata pematerian untuk memisahkan diri, dan bagi mereka yang tidak mahu mengambil sebarang peluang merosakkan alat melalui pembongkaran / pemasangan semula yang tidak betul, tidaklah sukar untuk mencari gambar-gambar dalaman pistol pematerian. Perhimpunan pengubah langkah ke bawah perlu jelas apabila diperiksa.

Soalan 30

Litar yang ditunjukkan di sini mempunyai masalah: lampu tidak menyala, walaupun sumber kuasa AC diketahui baik. Anda tahu bahawa litar digunakan untuk bekerja dengan baik, jadi ia direka dengan baik. Sesuatu di dalamnya telah gagal:

Kenal pasti salah satu komponen atau kesalahan wayar yang boleh menjelaskan lampu tidak menyala, dan terangkan bagaimana anda akan menggunakan peralatan ujian untuk mengesahkan kesalahan itu.

wayar atau komponen yang gagal dalam litar yang mungkin boleh menyumbang kepada masalah itu, dan jenis kesalahan (terbuka atau pendek) anda mengesyaki ia akan berlaku.
Kenal pasti jenis ukuran ujian yang anda akan ambil pada litar ini, dan di mana anda akan mengambilnya (mengenal pasti titik ujian yang anda akan mengukur antara) untuk mengesahkan kesalahan yang disyaki.
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Terdapat banyak kemungkinan di sini, dan jadi saya meninggalkan ini untuk anda untuk menentukan!

Nota:

Sudah tentu, kesilapan dalam litar ini tidak ada hubungannya dengan transformer juga boleh menghalang bola lampu dari lampu. Jika masa membenarkan, adalah baik untuk menganalisis beberapa senario kegagalan dengan pelajar anda, mencabar mereka untuk mencari sumber masalah dengan secepat mungkin.

Soalan 31

Katakan pengubah langkah ke bawah gagal disebabkan oleh litar pintas yang tidak disengajakan di bahagian menengah (beban) litar:

Bahawa pengubah sebenarnya gagal kerana hasilnya pendek tidak ada keraguan: asap dilihat berasal dari itu, sejurus sebelum arus di litar berhenti. Seorang juruteknik menghilangkan pengubah terbakar dan melakukan pemeriksaan kesinambungan cepat bagi kedua-dua belitan untuk mengesahkan bahawa ia telah gagal dibuka. Apa yang dia dapati ialah penggulungan utama terbuka tetapi penggulungan sekunder masih berterusan. Dengan hairan pada penemuan ini, dia meminta anda untuk menerangkan bagaimana penggulungan utama mungkin gagal terbuka manakala penggulungan sekunder masih utuh, jika sesungguhnya kekurangan berlaku di litar sekunder. Apa yang anda katakan "# 31"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar pintas akan menyebabkan arus dalam kedua-dua belitan pengubah meningkat.

Nota:

Adalah penting bagi pelajar menyedari bahawa pengubah "mencerminkan" keadaan beban di bahagian menengah ke bahagian utama, supaya sumber "merasakan" beban dalam semua aspek. Apa yang berlaku di sisi menengah (beban) akan dapat dilihat pada bahagian utama (sumber).

Soalan 32

Motor AC menerima voltan dikurangkan melalui pengubah langkah ke bawah supaya ia berfungsi dengan betul pada sumber 277 volt:

Selepas bertahun-tahun operasi bebas masalah, sesuatu gagal. Sekarang, motor enggan beroperasi apabila kedua-dua suis ditutup. Juruteknik mengambil empat ukuran voltan di antara titik ujian berikut dengan kedua-dua suis dalam kedudukan "pada":


LangkahPengukuran


1V TP2-Gnd = 277 V


2V TP3-Gnd = 277 V


3V TP5-Gnd = 0 V


4V TP4-Gnd = 0 V


Selesaikan jadual yang diperluaskan ini, berikutan langkah juruteknik dalam susunan yang sama dengan ukuran pengukuran voltan diambil, pelabelan status setiap komponen sama ada "O" (mungkin terbuka), "S" (mungkin dipendekkan), atau "OK" (diketahui baik). Baris pertama jadual harus mengandungi banyak label kesalahan yang mungkin (kerana dengan sedikit data terdapat banyak kemungkinan), tetapi apabila pengukuran lebih banyak diambil Anda harus dapat membatasi kemungkinan. Anggapkan hanya satu komponen yang salah.


LangkahPengukuranSW 1FiusUtamaSekunderSW 2Motor


1V TP2-Gnd = 277 V


2V TP3-Gnd = 277 V


3V TP5-Gnd = 0 V


4V TP4-Gnd = 0 V


Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan


LangkahPengukuranSW 1FiusUtamaSekunderSW 2Motor


1V TP2-Gnd = 277 VokeyOOOOO


2V TP3-Gnd = 277 VokeyokeyOOOO


3V TP5-Gnd = 0 VokeyokeyOOOokey


4V TP4-Gnd = 0 VokeyokeyOOokeyokey


Sama ada penggulungan utama atau sekunder gagal dibuka!

Soalan susulan: terangkan apa yang anda akan mengukur seterusnya dalam litar ini untuk menentukan sama ada penggulungan utama atau sekunder yang gagal dibuka.

Nota:

Pelajar mungkin bertanya mengapa kita boleh mengatakan bahawa suis dan motor kedua adalah okay selepas juruteknik mengukur 0 volt sebelum setiap. Sudah tentu kita tahu sesuatu telah gagal sebelum titik di mana 0 volt diukur, tetapi itu tidak memberitahu kita komponen kesihatan selepas mata! Jawapan untuk soalan yang sangat baik ini adalah andaian yang dinyatakan pada akhir soalan: bahawa kita hanya menganggap salah satu komponen dalam litar . Sekiranya kedua-dua suis 2 atau motornya gagal dibuka, ia masih tidak mengambil kira kekurangan voltan antara TP4 dan tanah. Motor pendek mungkin, tetapi kemudian fius akan ditiup, mengakibatkan 0 volt antara TP3 dan tanah. Oleh itu, kami menganggap motor dan suis 2 mestilah okay kerana hanya satu kesalahan lain yang boleh menyebabkan pengukuran yang kita baca.

Soalan 33

Ethernet adalah standard komunikasi yang popular untuk banyak peranti digital, termasuk komputer peribadi. Pada asalnya, Ethernet bertujuan untuk menjadi standard rangkaian untuk menyampaikan data digital sahaja, tanpa kuasa. Pada tahun-tahun kemudian, bagaimanapun, naik taraf kepada standard yang dibenarkan kuasa DC untuk disampaikan ke atas pasangan dawai yang sama. Standard IEEE 802.3af adalah satu contoh piawaian kuasa-over-Ethernet.

Ditunjukkan di sini adalah skema yang memperlihatkan bagaimana dua peranti Ethernet menyambungkan satu sama lain melalui kabel 5 pasangan ("Cat 5"), tanpa kuasa DC yang disampaikan ke atas kabel:

Data digital terdiri daripada denyutan voltan dari masa ke masa (AC, pada dasarnya), yang dijalankan di antara kedua-dua peranti lebih daripada dua set wayar twisted pair.

Skema seterusnya menunjukkan piawaian 802.3af yang membolehkan kedua-dua kuasa DC dan data digital dikomunikasikan melalui pasangan wayar yang sama. Perhatikan penggunaan transformer pada setiap peranti:

Terangkan apakah fungsi (s) yang disediakan oleh transformer dalam sistem ini, dan bagaimana mereka membenarkan kuasa DC mengembara melalui pasangan dawai dari sumber untuk memuat tanpa mengganggu isyarat data Ethernet, iaitu AC.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Jejak arus DC dari sumber ke beban dan anda akan melihat bahawa terdapat sifar fluks magnet sifar dalam teras pengubah yang dihasilkan dari DC, yang bermaksud bahawa transformer tidak "melihat" arus DC untuk semua tujuan praktikal.

Nota:

Ini adalah aplikasi yang menarik bagi transformer: pengasingan DC yang membolehkan satu bentuk sistem "pembawa talian kuasa" dibuat tanpa menggunakan rangkaian penapis.

Sebenarnya, terdapat lebih banyak piawaian 802.3af daripada apa yang ditunjukkan dalam rajah skema kedua. Piawaian ini juga membolehkan penggunaan dua pasang wayar lain dalam kabel Cat 5 sebagai konduktor kuasa khusus. Saya menghilangkan aspek ini untuk kesederhanaan.

Soalan 34

Cari satu atau dua transformer sebenar dan bawa mereka bersama anda ke kelas untuk dibincangkan. Kenal pasti sebanyak mungkin maklumat mengenai transformer anda sebelum perbincangan:

Nisbah penggulungan
Rintangan penggulungan
Penarafan voltan setiap penggulungan
Kedudukan semasa setiap penggulungan
Kedudukan kekerapan
Permohonan (kuasa, isyarat, audio, dll.)
Taip (teras besi, teras udara, dan lain-lain)
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Sekiranya boleh, dapatkan lembar pengeluar untuk komponen anda (atau sekurang-kurangnya lembar kerja untuk komponen yang sama) untuk berbincang dengan rakan sekelas anda.

Bersedia untuk membuktikan resistensi penggulungan sebenar transformer anda di dalam kelas, dengan menggunakan multimeter!

Nota:

Tujuan dari soalan ini adalah untuk mendapatkan pelajar kinesthetically berinteraksi dengan perkara tersebut. Ia mungkin kelihatan bodoh untuk membolehkan pelajar terlibat dalam "menunjukkan dan memberitahu" senaman, tetapi saya dapati bahawa aktiviti-aktiviti seperti ini sangat membantu sesetengah pelajar. Bagi pelajar yang bersifat kinestetik, ia sangat membantu untuk menyentuh komponen sebenar semasa mereka belajar tentang fungsi mereka. Sudah tentu, soalan ini juga memberi peluang yang baik untuk mereka mempraktikkan penanda komponen mentafsir, menggunakan multimeter, datasheets akses, dan sebagainya.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →