Електротехника за радиолюбителя - Йолов Й., Кондарев Р., Иванов Св.

Автор: Йолов Й. Кондарев Р. Иванов Св.

Теги: радиотехника електротехника

Год: 1957

Похожие

Наръчник на радиолюбителя

Млад радиолюбител

УКВ техника за радиолюбители

Късовълнови предаватели: практическо ръководство за радиолюбители. Част І

Текст

й; ЙОЛОВ * Р. КОНДАРЕВ * СВ. ИВАНОВ
Електро-
технина за
радио-
любителя
МЕДИЦИНА И ФИЗКУЛТУРА

Й. ЙОЛОВ * Р. КОНДАРЕВ * СВ. ИВАНОВ
ЕЛЕКТРОТЕХНИКА
РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО .МЕДИЦИНА И ФИЗКУЛТУРА*
СОФИЯ * 1957
В»Електротехника за радиолюбителя' са разгле-
дани основните физически пронеси на електро-
техниката, свързаии с практиката на радиолюбителя.
Обясняват се въпросите за постояиния ток, магне-
тизма и електромагнетизма, електромагиитната ин-
дукция, взаимоиндукцията, променливия ток, хими-
ческите източници на електрическия ток, трансфор-
маторите и токоизправителите и иакрая електро-
измервателните уреди и електрическите измервания.
В книгата са дадени изчислеиия иа никои еле-
менти от радиосхемите, иа бобини, трансформатори,
токоизправители и други, а съшо и таблици и при-
мера за решаване на някои практически въпроси из
областта ва електро и радиотехннката.
.Електротехника за радиолюбителя" е предназ-
начена за ръководство на радиолюбителите, конто
се заиимават в учебните групи на ДОСО, и за
самообразование.
ПРЕДГОВОР
Книгата „Електротехника за радиолюбителя" е предназна-
чена за учебно помагало на нашите радиолюбители.
Като са имали пред вид това й назначение, авторите са се
стремили наред с изясняване основните физически процеси на
електротехниката да дадат и известии материали, свързани с
практиката на нашите радиолюбители. В книгата са дадени
изчисления на някои елементи от радиосхемите, на бобини,
трансформатори, токоизправители и други, а така също и таб-
лици, конто биха могли да бъдат използувани при решаване
на практически въпроси.
Като са имали пред вид, че подготовката на радиолюбите-
лите е най-различна, авторите са се старали да изложат мате-
риала във възможно по-проста и достъпна форма. В книгата са
избегнати математическите изводи и са дадени само най необ-
ходимите формули за начисление.
Примерите, дадени при изложението на материала, също
така биха могли да служат за основа при решаване на някои
практически въпроси.
При написване на книгата авторите са използували пре-
димно съветска литература, също учебници и помагала от
български автори.
Глава 1-ва е написана от Св. Иванов; 2-ра, 3-та, 5-та
и 7-ма глава — от Й. Йолов; 4 та и 6-та — от Р. Кондарев.
Авторите изказват своята благодарност на рецензента
М. Топалов, конто направи ценни препоръки за подобря-
ването на книгата.
Те ще бъдат признателни и на всички читатели, конто биха
иосочили забелязаните от тях недостатъци.
От авторите
4
3
УВОД
Електротехниката е наука, конто се занимава с изучаване
както на начините за получаване на електрическата енергия
и нейното практическо използуване, така и с устройство™ на
електрическите уреди, машини и съоръжения.
Развитието на електротехниката започва от втората поло-
вина на XVIII век, когато гениалният руски учен Михаил
Василевич Ломоносов (1711—1765) в 1753 год., като
наблюдавал атмосферного електричество, направил редина тео-
ретически и практически изводи.
Ползувайки се от научните изследвания на Ломоносов и
други руски учени, академикът Васил Владимирович
Петров (1761—-1834) направил важни открития в областта
на практического използуване на електричеството, като по-
строил една от най големите галванични батерии тогава. През
1802 год. той за първи път получил електрическа дъга. С ши-
рока известност се ползували неговите работа по изследванията
на електрическите явления в газовете. В. В. Петров с право се
смята за баща на руската електротехника.
По-късно, през 1838 год., великият руски учен Б. С. Якоби
(1801—1874) открил галванопластиката, като с това сложил
начало на практическото приложение на химическото действие
на електрическия ток.
Също с широка известност се ползували работите на руския
ученЕ. X. Ленц(1804—1865) в областта на електромагнетизма.
Той открил закона, с който може да се определи посоката на
тока, получен в резултат на индуктираната електродвижеща
сила в проводника. Ленц съвършено независимо от английския
физик Джаул открил топлинното действие на тока.
В Съветския съюз и у нас се споменава с голяма признател-
ност името на талантливия руски учен-изобретател Павел
Николаевич Яблочков (1847—1894). Ползувайки се от
електрическата дъга на Петров, той пръв в света получил
електрическата светлина—„свещта на Яблочков", като едно-
временно с това разрешил практически и проблема за електри-
4
ческото осветление в широк мащаб. Яблочков пръв в света
открил предимствата на променливия ток и смело го въвел в
практиката. Продължавайки да работи над въпросите по елек-
трическото осветление, Яблочков пръв в света създал и практи-
чески използувал трансформаторите, конто сега намират такова
широко приложение.
Руският учен М. О. Д о ли во- Добр о во л с к и (1862—1919)
създал широко използуваните в сегашно време електроизмер-
вателни уреди — ватмер, фазомер, честотомер.
От имената на многого руски учени с особена гордост се
споменава името на гениалния учен Александър Степа-
нович Попов (1859—1906), комуто принадлежи едно от
най-големите открития на съвременността — радиото. Неговото
откритие сложи началото на новия отрасъл от електротехни-
ката — радиотехниката.
След победата на Великата октомврийска социалистическа
революция заслугите на руските учени са били достойно оце-
нени. Съветското правителство издало специално постановле
ние за увековечаване паметта на Петров, Яблочков и Попов.
При съветската власт са създадени неограничени възмож-
носги за развитието на електротехниката и радиотехниката.
Големият ръст на електропромишлеността създал условия за
разцвет на съветската наука.
Сериозни резултати в областта на електромагнитните явле-
ния, теорията на електрическите вериги и разпространението на
електромагнитните вълни получили научните колективи, въз-
главявани от В. Ф. Миткевич, В. И. Коваленков, К. А. Круг,
П. А. Калантаров и др.
Радиотехниката, авиационната и реактивната техника и из-
следванията в областта на атомната енергия израснаха също
върху основата на съвременната електротехника. С развитието
на радиотехниката е свързана електронната техника, основана
върху приложението на фотоелементите и електронните лампи.
Върху фотоефекта е изградена и новата техника на телеви-
зионните предавания, а върху термоелектронната емисия — елек-
тронният микроскоп. Много ценни услуги направи електри-
чеството в земеделското стопанство и медицината.
Най-голямо постижение на съветската наука напоследък е
пускането през юни 1954 г. в Съветския съюз на първата в
света електростанция с атомна енергия. Тази електро станция
работи не с въглища, а с енергията, която се получава при
разпадане ядрото на атома на урана.
5
*
* *
Електрификацията в България до Девети септември 1944 г.
беше слабо развита. Народната власт наследи една недоста-
тъчна електроенергийна база от малки електрически централи,
конто работеха изолирано. Те не можеха да осигурят дори
редовното осветление на електрифицираните селища, а за раз-
ширение на електрификацията и за изграждане на нова проми-
шленост не можеше и дума да става. Достатъчно е да се спо
мене, че цялата инсталирана мощност по това време беше
малко над сто хиляди киловата, докато само Куйбишевската
хидроелектростанция в Съветския съюз е с мощност два ми-
лиона и сто хиляди киловата, т. е. над двадесет пъти по-голяма.
Затова първа грижа на народната власт беше да изгради нови
мощни електроцентрали, конто не само да задоволят нарасна-
лите нужди, но и да позволят разгръщането на социалистичес-
кото строителство в широки мащаби.
Тъй като електрификацията трябваше да стане база за бър-
зото развитие на промишлеността у нас, по електрифицирането
на страната в двегодишния и след това в петгодишния народно-
стопански план бяха поставени сериозни задачи. В изпълнение
на тези задачи се построиха мощните електрически централи
ТЕЦ „Сталин11, ТЕЦ „Република11, ТЕЦ „В. Червенков11, ВЕЦ
„Асеница 1 и 2“ и множество по-малки местни термични, водни
и дизелови електроцентрали. Неотдавна бяха пуснати в действие
някои от мощните водни електроцентрали при язовирите
„Сталин11, „Г. Димитров11, „В. Коларов11, „Студена11 и др., а
наскоро ще бъдат пуснати и останалите.
Успореднос мощните електроцентрали се построиха и се
строят мощни преносни електропроводи, свързани в обща сис-
тема, ксято обхваща цялата ни страна. Създадоха се силното-
ковият завод „В. Коларов11 и редица електропромишлени заводи
и цехове, където в къси срокове беше овладяно електрома-
шиностроенето и електроапаратостроенето не само за задо-
воляване на вътрешните нужди, но и за износ.
Започна бърз подем и в радиоделото у нас. Усъвършенству
ваха се старите предаватели, увеличи се тяхната мощност и
се построиха нови късовълнови предаватели. А със създава-
нето на слаботоковия завод „К. Е. Ворошилов11 през годините
на народната власт се тури началото на нашата родна радио-
промишленост. С помощта на Съветския съюз и съветските
специалисти у нас се изградиха вече висококачествени радио-
предаватели и приемници и с бързи крачки се осъществява
радиофицирането на нашата страна.
6
УСЛОВИИ ОЗНАЧЕНИЯ
Постоянен ток
. Променлив ток
• Съединителен проводник
. Пресичащи се несъединени проводниц»
. Пресичащи се съединени проводници
• Отклонение на проводник
. Постоянно съпротивление
Променливо съпротивление
Потенциометър
Реостат
Кондензатор с постоянен капацитет
Кондензатор с променлив капацитет
Съединителна клема
-н
Еднополюсен ключ
Сух изправител (детектор)
Двуполюсен ключ
Волтмер за постоянен ток
Ампермер за постоянен ток
Химически токоизточник
Разтопяващ се предпазител
Проводник, съединен с масата
на уреда
Осветлителна лампа
Заземяване
Индукционна бобина (дросел)
Нискочестотен дросел
Нискочестотен трансформатор
8
ПЪРВА ГЛАВА
ПОСТОЯНЕН ТОК
I. КРАТКИ СВЕДЕНИЯ ОТ ТЕОРИЯТА ЗА СТРОЕЖА НА ВЕЩЕСТВАТА
Молекули, атоми, йони
Невъзможно е да се разбере правилно същността на явле-
нията и процесите в радиотехниката, без да се знаят основите
на теорията за строежа на веществата.
Още в древността било открито от Талес Милетски, че съ-
ществува електричество. Обаче чак в XVIII век се открило, че
има два вида електричество — положително и отрицателно.
Положите л но електричество било получено при търкане на
стъклена пръчка с кожа а отрицателно — при търкане на
ебонит с вълнен плат. По опитен път дори установили, че
едноименно наелектризираните тела се отблъскват, а разнои-
менно наелектризираните — се привличат.
Въпросите, свързани с вътрешния строеж на материята в
природата, се разглеждат от т. н. електронна теория,
според която строежът на материята и електричеството са
неразривно свързани. За развитието на тази теория големи за'
слуги има руският учен М. Г. Павлов (1793—1840). Според
физиката веществото се състои от елементарни частички, ко-
нто имат собствена маса.
Съгласно електронната теория всяко вещество в природата
се състои от безбройно много съвсем малки частички, конто
се намират в непрекъснато движение. Това движение е свър-
зано с топлинното състояние на веществото. Колкото по-ви-
сока е температурата, толкова по-голяма е скоростта на дви-
жението на неговите частички.
Най-малките частички на веществото, конто могат да се
отделят от тялото и конто запазват свойствата на въпросното
вещество, се наричат молекули. Следователно всяка моле-
кула има свойствата на тялото, в състава на което влиза.
9<
Например молекулата на солната киселина има свойствата на
солната киселина, молекулата на калиевата основа — свойствата
на калиевата основа и т. н. Също така може да се каже, че
свойствата на молекулите обуславят свойствата на веществото,
от което то е съставено.
Молекулите на всяко вещество се състоят от още по-
малки частички със сложен строеж, наречени а т о м и. Броят
на атомите и тяхното разположение в различните молекули е
различно.
Веществата, молекулите на конто се състоят от еднакви
атоми и конто не могат да бъдат разложени химически, се на-
ричат прости вещества. Например прости вещества са водо-
родът (Н), кислородът (О), цинкът (Zn), медта (Си) и др.
Простоте вещество има напълно определени физически и хими-
чески свойства. До днес са известии над сто вида различии прости
вещества, конто в химията се наричат химически елементи.
От тези елементи 92 са вещества, конто се намират в приро-
дата. Останалите елементи са получени през последните пет-
надесет години по изкуствен начин. Такива са нептуний, плу-
тоний, америций, корий, берклий, калифорний, афиний и цен-
турий.
В 1869 год. бележитият руски учен-химик Димитрий
Иванович Менделеев (1834—1907) открил периодическия
закон за химическите елементи. Менделеев подредил извест-
ните дотогава химически елементи по реда на увеличение на
техните атомни тегла и забелязал, че свойствата на елементите
периодически се повтарят. За условна единица за измерване
на атомните тегла на химическите елементи се употребява 1/16
част от теглото на атома на кислорода. Според това атомното
тегло на химическия елемент е отвлечено число, което по-
казва колко пъти теглото на дадения химически елемент е по-
голямо от */1б част от теглото на атома на кислорода.
След дълбок анализ на открития периодически закон
Менделеев съставил периодическата система на елементите,
с която може да се предвижда съществуването на неиз-
вестни още по това време химически елементи, както и да
се уточняват атомните тегла на някои известии химически
елементи.
Веществото, което се състои от молекули, в състава на
конто влизат различии атоми, се нарича сложно. Сложните
вещества могат да бъдат разложени химически на своите със-
тавни прости вещества. Например молекулата на солната кисе-
лина (НО) се състои от един атом водород и един атом хлор
10
молекулата на калиевата основа (КОН) — от един атом калий,
един атом кислород и един атом водород и т. н. Богатото
разнообразие от вещества в природата се дължи именно на
свързването на два и повече елемента в едно.
Атомът на всяко вещество се състои от масивна частица —
|Дро, около което по определени орбити се движат (обика-
дят) съвсем малки частички, конто
имат отрицателен заряд, наречени
електрони (рис. 1). Ядрото се на-
мира в центъра на атома. От своя
страна то се състои от частички с
положителен електрически заряд, на-
речени прото ни. Протонът е по-
гежък от електрона приблизително
1 840 пъти, обаче електрическите за-
ряди на протона и електрона са ед-
накви по величина и противоположни
по знак. Между ядрото на атома и
обикалящите около него електрони
действуват сили на взаимно прите-
гляне. Във всеки атом броят на про-
тоните в ядрото е равен на броя на
електроните, конто се движат около
Рис. 1. Строек на атом
иа хелия
ядрото. Тъй като елек-
трическите заряди на протона и електрона са равни по вели-
чина, общият сумиран положителен заряд на ядрото ще бъде
равен на сумирания отрицателен заряд на електроните. Тези
заряди взаимно се уравновесяват, в резултат на което атомът
се проявява в електрическо отношение като неутрален, т. е.
няма електрически заряд.
Освен протоните в ядрото на всеки атом, с изключение на
птома на водорода, се съдържа известен брой материални
частички без електрически заряд, конто се наричат неутрони.
Неутронът има маса, приблизително равна на масата на
протона.
Такава е днес общопризнатата теория за строежа на
атомното ядро, която се нарича протоно-неутронна теория,
създадена от съветските физици Е. И. Гапон и Д. Д. Иваненко.
Според тази теория атомното ядро се състои от тясно свър-
зани помежду си протони и неутрони.
По времето, когато е била създадена протоно-неутронната
теория, е била известна и друга елементарна частичка в със-
тава на атома, каквато е позитронът.
11
Позитронът е елементарна частичка, конто има поло-
жителен електрически заряд. По абсолютна стойност зарядът
на позитрона е равен на заряда на електрона. Техните маси
също са равни.
Атомите на различайте вещества се отличават един от
друг по броя на протоните в ядрото и броя на обикалящите
около ядрото електрони. В ядрото на най лекия атом — водо-
родния — се намира само един протон, а около ядрото оби-
каля само един електрон. В ядрото на хелия се намират два
протона, а около ядрото обикалят два електрона (рис. I). В
ядрата на по-тежките атоми, например на желязото, се нами-
рат 26 протона и около ядрото обикалят 26 електрона, на
урана (най-тежкият атом) — 92 протона и съответно 92 електрона.
За да си представим по нагледно строежа на атома, даваме
някои числени данни за водородния атом. Диаметърът на во-
дородния атом представлява една стомилионна част от см.
Това означава, че ако бихме могли да поставим един милион
атоми един до друг, те ще заемат една дължина, равна на
0,1 мм. Диаметърът на електрона е около десет хиляди пъти
по-малък от диаметъра на атома. Скоростта, с която електро-
нът обикаля около ядрото, е 20 000 км/сек.
Същност на електричеството
Когато в атома се намира еднакъв брой електрони и про-
тони, той е електрически неутрален, т. е. не въздействува на
други електрически заряди. Но ако по някакъв начин от атома
се отдели макар и един електрон, картината ще се измени. В
атома ще преобладават положителните заряди на протоните и
той ще бъде наелектризиран положително. Такъв атом се на-
рича положителен йон. Той ще се стреми да привлече
към себе си електрон, за да стане наново неутрален. По такъв
начин в пространството около положително заредения атом е
произлязло изменение — на внесения в това пространство
отрицателен заряд действува силата на притеглянето на атома.
Обратно, ако в атома се вкарат допълнително електрони,
тогава ще преобладават отрицателните заряди — той ще бъде
отрицателно зареден. Такъв атом се нарича отрицателен
йон.
Следователно разноименно заредените йони се привличат
и образуват електрически неутрални частици на веществото.
Тела, в конто е нарушено електрическото равновесие, се нари-
чат наелектризирани тела.
12
Образуването на отрицателен заряд всякого се съпровожда
с образуването на положителен заряд, тъй като появата на
излишък от електрони в едно тяло непременно ще предизвика
недостиг от такива в друго тяло.
На явлението електризация на телата е основано действието
на всички източници на електрическа енергия, за получаването
на която необходимо условие е излишък на електрони в
ецно тяло и недостиг от тях в друго.
Видове проводници. Изолатори
От строежа на атомите се изясни, че електроните се дви-
жат около ядрото, всеки по своята орбита. В природата има
вещества, каквито са медта, желязото, литият и др., атомите
на конто съдържат един-два електрона, конто се движат по
най-отдалечените от ядрото орбити и са слабо свързани с него.
Такива електрони могат лесно да напуснат границите на атома,
като се преместят в междуатомното пространство, където на-
ново могат да проникнат в системата на атомите и стново да
ги напуснат. Такива електрони, за разлика от тези, конто зае-
мат устойчиво положение в състава на атома, се наричат
свободни електрони.
Това явление на отделяне на електроните е най-харак-
терно за металите и техните сплави. Поради това в металите
се намират голямо количество отделили се от своите атоми
електрони, конто свободно се движат в междуатомното про-
странство. Ако чрез някакво външно въздействие принудим
свободните електрони в един метал да се задвижат в една
определена посока, в този метал ще се получи протичане на
електрически ток. По такъв начин електрическият ток в мета-
лите представлява поток от свободни електрони.
Всички тела, в конто се намира голямо количество сво-
бодни електрони, се наричат проводници от първи род.
Протичането на електрически ток в проводниците от първи
род не е свързано с химически изменения на техните веще-
ства. Това е само физическо явление. Към групата на електри-
ческите проводници от първи род се отнасят всички метали и
техните сплави, а от неметалите само въглеродът. Един от
най-добрите материали за проводници е среброто, но не се
употребява, защото е много скъпо. Най-често употребяваният
в практиката материал за проводник и в частност за изпълне-
ние монтажа на радиосхемите е медта, а по рядке се употре-
бява и алуминий.
13
Друг вид проводници са различите разтвори от киселини,
основи и соли, конто се наричат електролити. Електролитите
са проводници от втори род. Електрическият ток в
електролитите представлява поток от наелектризирани атоми
(с отнети електрони — положителни йони, с прибавени и нами-
рати се в излишък електрони — отрицателни йони) или поток
от йони. Протичането на електрически ток през проводниците
от втори род (електролитите) е свързано с химически измене-
ния на веществата. В електролитите се извършва непрекъснат
процес на образуване на отрицателни и положителни йони.
Във всеки електролит се наблюдава непрекъснат процес
на т. н. дисоциация на молекулите, т. е. тяхното разпадане на
съответните им части —- разноименни йони. В резултат на
топлинното движение на молекулите разноименните йони неиз-
бежно се сблъскват един с друг, съединяват се и образуват
неутрална молекула на електролита, която отново се разлада
и т. н.
По такъв начин в електролита всякога се съдържа голямо-
количество разноименни йони, конто участвуват в топлиннота
движение на молекулите.
Като пример на електролит може да се вземе разтворът
на натриевия хлорид (NaCl), молекулите на конто се разпадат
на разноименни йони — еднозаряден положителен йон на
натрия (Na+) и еднозаряден отрицателен йон на хлора (С1")„
В електротехниката се използуват още такива електролити,
като разтвор на сярна киселина (H2SO4), меден сулфат (CuSO4),
нишадър (NH4C1), калиева основа (КОН) и др.
От разноименните йони на електролита се създава йонният
електрически ток в електролитите. Ако Йоните на електролита
се поставят под въздействието на електрически сили, възниква
насочено насрещно движение на положителни и отрицателни
потоци от йоните или както е прието да се казва — йонен
електрически ток.
Газовете също съдържат йони, следователно и те са про-
водници на електричеството.
Електропроводимостта на газовете зависи от степента на
тяхната йонизация. Йонизация на молекулите на газа значи
отделяне на електрони от неутралната молекула. Отделилите
се по такъв начин електрони се движат в пространството и тук
в зависимост от състава на газа могат дълго да запазят само-
стоятелния характер на своето движение. Такива газове са во-
дородът, азотът и др. Или пък обратно — движещите се елек-
трони могат да проникнат в неутрални молекули, като ги пре-
14
върнат в отрицателни йони (например кислород). Най-силно се
йонизират газовете при облъчването им с рентгенови или ка-
то дни лъчи, а също и с лъчи, конто се изпускат от радиоак-
тивни вещества.
При нормални условия газовете са диелектрици, но ако се
йонизират, те сс прсвръщат в проводници и в тях могат да се
появят електрически токове.
В природата се намира голяма трупа от вещества, конто съ-
държат съвсем незначително количество свободни електрони.
В такива вещества независимо от външното въздействие не
ноже да се създаде поток от електрони или йони, защото
свободните са съвсем малко. Такива тела, в конто практиче-
ски няма свободни електрони, се наричат изолатори или
диелектрици1. Такива са: порцеланът, гумата, слюдата,.
стъклото, ебонитът и др. От течните тела изолатори са онези,
в конто няма йони (химически чистата вода). Трябва да се има
пред вид, че в природата няма тела, в конто в абсолютен
смисъл да не съществуват свободни електрони или йони, т. е.
конто са абсолютни изолатори.
В радиотехниката изолаторите (порцеланови) намират при-
ложение в антенните устройства на приемно-предавателните
съоръжения и др. Освен това различии изолационни мате-
риали се използуват като диелектрик при на права на конденза-
торите.
На края трябва да се изтъкне, че в природата има много
вещества, конто по свободните си електрони или йони, т. е. по
своята проводимост на електрическия ток заемат едно средно
положение между проводниците от първи род и изолаторите.
Пропускаемостта на тези вещества е по голяма от изолато-
рите, но по-малка от проводниците. Такива вещества се нари-
чат полупроводниц и. Към полупроводниците в природата
се отнасят: селенът, телурът, влажного дърво, германият,
множеството окиси, карбидите, сулфидите, сухата земя, чо-
вешкото тяло, влажната хартия, въгленът и др.
От някои полупрэводници се произвеждат сухите изправи-
тели, термисторите (съпротивления, чиято величина рязко се
измени при изменение на температурата), фотоелементите (съ-
противления, чиято величина зависи от осветлеността) и др.
1 По-точно диелектрик значи непроводяща електрическия ток мате-
рия, съставена от молекули, в конто се съдържат положителни и отрица-
телии заряди или йони, но конто не могат свободно да се преместват. Под
действието на електрическите сили зарядите в диелектрика могат само малко'
да се смесват или да изменят своята ориентировка.
15
В електротехниката и радиотехниката въгленът намира
широко приложение като полупроводник (за направа на висо-
коомни съпротивления, галванични елементи, четки на генера-
тори и електродвигатели, различии електроди и др.).
Никои полупроводници се използуват за направа на кристал-
ните диоди и триоди, конто напоследък изместват радиолам-
пите, поради предимствата, конто имат пред тих (не изискват
токоизточник за отопление на катодите, по-устойчиви са в ра-
ботата, имат съвсем малки размери, започват да работят вед-
нага с включването им, много по-евтини са, пригодни са за
масово производство и имат голима дълготрайност).
Възможността за използуването на полупроводниците за
усилване и генериране на трептениита е била открита в 1922 год.
от радиолюбителя в Нижегородската лаборатория в Съвет-
ския съюз О. В. Лосев.
В металическите проводници, конто имат голимо приложе-
ние в радиотехниката, свободните електрони се намират сво-
бодно разпределени (с еднаква гъстота) както във вътреш-
ността, така и по повърхността им.
2. ЕЛЕКТРИЧЕСКО ПОЛЕ
Основни ПОНЯТИЯ
Никои тела при търкане добиват свойството да привличат
или отблъскват леки тела. Може да се каже, че тези тела са
преминали в някакво особено състояние, на което се дължат
наблюдаваните сили на привличане или отблъскване, конто лип-
сват при нормалното им състояние. Телата, доведени до такова
състояние, се наричат наелектризирани. Между две на-
електризирани тела също действуват сили на привличане или
отблъскване. Действуващите сили между две наелектризирани
тела се наричат електрически сили, а пространство™, в
което се проявяват — електрическо поле. Такова поле
се създава около всяко наелектризирано тяло.
Мислените линии, по конто е насочено действието на елек-
трическите сили в електрическото силово поле, се наричат
електрически силови линии. Щом като в електриче-
ското силово поле действуват електрически сили, тяхното дей-
ствие например може да се изрази в преместване на електри-
чески заряди, намиращи се в това поле. Когато електрическото
поле въздействува на заряда така, че неговата скорост на
16
движение се увеличава, такова поле се нарича ускоряващо
електрическо поле.
Когато действието на електрическите сили е насочено
срещу движение™ на заряда, такова електрическо поле се
нарича спира що.
При движение на отрицателен заряд (електрон) в ускоря-
ващо поле енергията на полето се намалява, а при движение
на електрон в спиращо поле енергията се увеличава. Въз осно-
ва на тези явления са създадени някои от важните в съвре-
менната радиоапаратура уреди, като клистроните, магнетро-
ните и др.
Графическо изразяване на електрическото поле
Електрическото поле се характеризира с електрическите
силови линии. Не трябва да се забравя, че тези силови линии
услозно изразяват едно реално съществуващо електрическо
поле. И те могат да се покажат графически. Като се ползу-
ваме от такова нагледно изобразяване, може да се характери-
зира посоката на движение™ на зарядите, да се уясни взаи-
модействие™ между наелектризираните тела и т. н.
Рис. 2. Силови линии на електрическото поле (толков заряд):
а — положителен ; б ~ отрицателен
На рис. 2 са показали графическите изображения на елек-
трическите полета на положителен токчов заряд (а) и отрица-
телен точков заряд (б), а на рис. 3 —два разноименни електри-
чески заряда (а) и два едноименни електрически заряда (б).
3 Електротехника за радиолюбителя
17
От рисунките се вижда, че:
силовите линии са насочени от положителните електриче-
ски заряди към отрицателните;
силовите линии започват от положителния заряд и свър-
шват на отрицателния;
Рис. 3. Силови линии на електрическото поле, образувано от два
разноименни заряда
силовите линии всякога са насочени перпендикулярно на
повърхността на наелектризираното тяло;
силовите линии на две разноименно заредени тела се при-
вличат, а на две едноименно заредени — се отблъскват.
Потенциал на точка, конто се намира в електрическото поле
Енергията на едно електрическо поле зависи от количе-
ство™ на зарядите в наелектризираното тяло. Ясно е, че енер-
гията на електрическото поле, създадено от един заряд, ще
се различава от електрическото поле, създадено от два, три
или четири такива заряда. В практиката често пъти е необхо-
димо да се сравняват различии електрически полета. Това
сравнение се извършва, като се има пред вид действието на
полето, създадено от единица положителен заряд, наречен
пробен заряд.
За да се характеризира едно електрическо поле или по-точно,
за да се характеризира запасът от потенциална енергия в да-
дена точка от полето, се въвежда понятието електрически
потенциал. Възприето е този потенциал да се определя с
работата, конто се извършва за пренасяне на единичен поло-
18
1
жителем заряд от една безкрайно отдалечена точка, в дадена
точка от полето. При такава характеристика могат да бъдат
сравнявани не само различните електрически полета, но и раз-
личии точки от едно и също електрическо поле. В едно елек-
трическо силово поле отделните точки
циали както по големина, така и по
знак. За да могат обаче да се сравня-
ват отделните точки, е въведено по-
нятието нулев потенциал. Смя-
та се, че нулев потенциал имат то-
чките по земната повърхнина.
В радиотехническата практика оба-
че често пъти за нулев потенциач на
дадено радиотехническо устройство
се приема потенциалът на масата (ша-
сито), по отношение на конто се срав-
няват другите точки, конто имат раз-
личии потеяциали.
Тогава потенциалите на всички
имат различии потен-
Рис. 4. Разлика в потен-
циалите между различно
разположени в електриче-
ското поле точки
други точки могат да се определят
по точките с нулев потенциал. Оче-
видно електрическите потенциали на
различните точки от едно електри-
ческо поле по отношение на земната
повърхнина са различии. Излиза, че между отделните с различии
потенциали точки съществува някаква разлика в потен-
циалите. Разликата между електрическите потенциали на
две точки от електрическото поле се нарича напрежение.
Разликата в потенциалите и напреженията се измерват във
волтове (в).
На рис. 4 са показани четири точки от едно електрическо
силово поле, чийто потенциали са:т. Л + 50д, т. Б + 30 в, т. В
(земя) с нулев потенциал и т. Л—20 в.
Разликата между потенциалите в точките А и Б е 50—30=20 в.
Между потенциалите в точките А и В е 50 — 0 = 50 в. Между
точките Б и В е 30 — 0 = 30 в, а между точките А и Г е
50-(-20) = 70 в.
Очевидно е, че потенциалът на т. А е по-висок от потен-
циалите на точките Б, В и Г. Потенциалът на т. Б е по-висок
от този на точките В и Г, но по-нисък от т. А.
Да обърнем внимание на това, че точките с отрицателен
потенциал имат по-нисък потенциал от точките, чийто потен-
циал е равен на нула.
19
Разликата в потенциалите или напрежението между две
точки от полето може да се намери и чрез работата, конто
се извършва за пренасяне на единичен положителен заряд от
безкрайност до съответните сравнявани точки.
Взаимодействие между електрическите заряди
Когато две заредени тела се поставят близко, между тях
се пораждат сили на взаимодействие. Ако телата са едноименно
наелектризирани, те се отблъскват, а разноименно наелектризи-
раните се привличат. Установено е, че силата на взаимодей-
ствието между две заредени тела зависи от величината на
зарядите в тези тела, от разстоянието между тях и от състава
на средата, в конто те се намират. По-точно тази зависимост
може да се изрази така: силата, с конто два заряда си взаимо-
действуват, 2 право пропорционална на произведението от вели-
чините на техните заряди и обратно пропорционална на квад-
рата от разстоянието между тях. Това е известният в електро-
техниката закон на Кулон. Следователно ако един от взаимо-
действуващите си заряди бъде увеличен два пъти и силата
на взаимодействието между тях ще се увеличи два пъти, но
ако намалим разстоянието между тях два пъти, силата на
взаимодействието ще се увеличи четири пъти.
Математически законът на Кулон може да се изрази така:
г2
където: F е силата на взаимодействието между зарядите в
нютони;
qt и q2 са величините на електрическите заряди в кулони
(заряд от 1 кулон се равнява на 6,28.1018 електрони);
г — разстоянието между зарядите в м;
k — коефициентът, зависещ от средата.
Коефициентът k=—, където е е диелектричната проницае-
мост на средата.
Но от своя страна е = ег.е0, където
е,- е относителната диелектрична проницаемост на средата;
е0 — диелектричната проницаемост на безвъздушното про-
странство (вакуума).
1 кулони
£°=97Т09 в. м. '
20
Данните за някои вещества като диелектрици се дават по-
нататък в същата глава.
Пример. Два точкови заряда q. — 100.10—6 кул и q2~ 10—6 кул се
намират в сгъкло на разстояние г =10 см. Да се определи силата на вза-
имодействието между тях:
Решение:
1 кулони
но ео = 9.1О9 Е7м/;
ааместваме и получаваме
100. IO-6.10—6
F=—---------j-----г«45 нютона.
1,000 59у-д^0,12
Понятие за напрегнатост на полето
Силата на електрическото силово поле, изразено с гъсто-
тата на електрическите силови линии, може да не е еднаква.
Върху вески положителен заряд, поставен в коя и да е точка
на електрическото силово поле, ще действува известна сила.
Силата, конто действува върху единичен, неподвижен положи-
телен заряд, поставен в дадена точка от полето, се нарича
напрегнатост на полето. Значи колкото е по-голям броят
на силовите линии, лреминаващи през сечение от 1 см2 на-
пречно на полето, толкова по-голяма ще бъде напрегнатостта
на полето.
Следователно напрегнатостта на дадена точка в електри-
ческото поле е физическа величина, числено равна на силата,
конто действува върху единица положителен заряд, поставен в
тази точка и конто има посоката на тази сила.
F
Математически напрегнатостта се изразява така: Е =—,
където: Е е напрегнатостта на полето;
F е силата, конто действува на заряд q, поставен в дадена
точка от полето. Като заместим F от закона на Кулон, ще
получим
£=—~ в/м.
Ч^г2
Трябва да се прави разлика между „напрегнатост на елек-
трическото поле" и „напрежение". Напрегнатостта характери-
21
зира полето в дадена точка чрез силата, конто деиствува върху
единичен положителен заряд, намиращ се в тази точка. А на-
прежението изразява разликата в потенциалите между две точки
от елэктрическото поле или което е все едно, напрежението
изразява работата, която се извършва от силите на полето
при пренасяне на единица положителен заряд от едната точка
до друга та.
Напрегнатостта на електрическото поле се измерва с вол-
тове на метър.
Пример. Каква е напрегнатостта на електрическото поле във вакуум,
създадено от точков заряд <7 = 2.10—8 дул на разстояние г = 1 м от него.
Решение: Прилагаме формулата за напрегнатостта и изчисляваме
р___з---
2.10-8
1 9.109
= 180 ejM.
3. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК. ПОСОКА И СИЛА НА ТОКА.
ПЛЪТНОСТ НА ТОКА. ЕЛЕКТРОДВИЖЕЩА СИЛА И НАПРЕЖЕНИЕ
Електрически ток. Посока и сила на тока
Ако вземем две тела, от конто едното да е наелектризи-
рано отрицателно, а другого положително, и ги съединим с
металически проводник (рис. 5), под действието на силите на
електрическото поле, което съществува между тези две тела.
Рис. 5. Електрически ток
в металически проводник
свободните електрони от проводника
ще започнат да се движат към тялото
с недостиг на електрони (положител-
но наелектризираното). В този случай
възниква електрически ток. В същото
време излишните електрони от отри-
цателно наелектризираното тяло Б
ще започнат да текат към провод-
ника. Протичането на тока ще про-
дължи до момента на равномерного
разпределение на електроните между
двете тела и проводника, т. е. до изравняването на потенциа-
лите на двете тела. Значи електрическият ток е насочено дви-
жение на електрони в токопроводяща среда.
Токоизточниците са устройства, в конто вследствие на хими-
ческа реакция на едно място става натрупване на електрони
(отрицателен полюс, отрицателен електрод), а на друго — нама-
ляване на електроните (положителен полюс, положителен елек-
22
трод). При съединяване на двата полюса
в същата протича електрически ток.
Електрически ток може да се наблю-
дава и във вакуума, но само когато в
него се намират електрически заряди и
е поставен под въздействието на елек-
трическото поле. Такъв е случаят с
електронната лампа, в която електро-
ните, излъчвани от тънката отоплигелна
жичка, под действието на силите на
електрическото поле се пренасят през
вакуума към анода на лампата (рис. 6).
Ясно е прочее, че електрически ток
по даден проводник, свързващ две на-
електризирани тела, може да тече не-
прекъснатосамо когато по някакъв начин
може да се поддържа непрекъснато
разлика в потенциалите между свърза-
ните тела.
Ние вече подчертахме, че потокът от
електрони в едно електрическо поле се
в електрическа верига
Рис. 6. Електрически ток
през електронна лампа
насочва от точки с по-нисък потенциал
към точки с по-висок потенциал. Следователно електроните и
във външната част на един химически токоизточник се дьижат
от отрицателния полюс
към положителния или
токът тече от минуса (—)
към плюса (+).
Преди обаче да се от-
крие електронната тео-
рия, която научно обяс-
нява строежа на веще-
ствата и природата на
електрическия ток, било
прието да се смята, че
токът протича от плюса
към минуса. И за да не
се изменя това утвър-
дило се в практиката по-
ложение, било решено
Посско на дви/кението на електрсните
Рис. 7. Посока на движение на електроните
в проводник и посока на тока
да се запази тази условност и да се
смята, че токът тече от положителния полюс към отрица-
телния, както е показано на рис. 7. Фактически обаче токът
тече в обратна посока.
23
С увеличение на разликата между потенциалите (напреже-
нието) се увеличава напрегнатостта на електрическото поле, а
оттук и силата, конто действува на електроните. Движението
на електроните става по-бързо, увеличава се количеството елек-
тричество, което преминава през напречното сечение на провод-
ника за единица време. Мярката за интензивност на движението
на електрическите заряди в проводниците е т. н. сила или
величина на тока, която се означава с буквата I или I.
Тогава сила на тока ще наречем количеството електрически
заряди (електричество), което преминава през напречното сече-
ние на даден проводник за единица време.
Ако за известно време t през проводника е протекло коли-
чество електрически заряди q, токът в проводника може да
се определи по израза /=у. В системата на единиците МКС А
за единица ток се приема един ампер и се означава с бук-
вата а. Тогава токът, протичащ в проводника, ще бъде ,равен
на един ампер, когато през напречното сечение на проводника
протича един кулон електричество за време едва секунда.
, 1 кулон
1 ампер = .
1 секунда
В радиотехниката често се работи с токове, чиято сила е
хиляди, даже милиони пъти по-малка от основната единица —
ампера. В такъв случай по удобна мярка е милиамперът (съкра-
тено ма) или микроамперът (мка).
Милиамперът е една хилядна част от ампера, т. е.
1 ма — 0,001 а или 1 а = 1000(103) ма.
Микроамперът е една хилядна част от милиампора или
една милионна част от ампера, т. е.
1 мка = 0,001 ма — 0,000001 а.
Един обикновен радиоприемник консумира от 0,2 до 0,5 а
електрически ток, една 40-ватова лампа — 0,25 а, а един 3-кило-
ватов електромотор — 20 а.
В приемната антена на радиостанцията тече ток даже под
1 мка, а през обикновените радиолампи до 80-—100 ма.
1 В абсолютната практическа електромагнитна система на единиците за
единица дължина е приет един метър (1 м), за единица маса — един кило-
грам (1 кг), за единица време — една секунда (1 сек) и за единица електри-
чество— един ампер (1 а). Оттук н съкратеното наименование на тази сис-
тема МКСА, което означава метър — килограм — секунда — ампер.
24
Пример 1. През напречното сечение на монтажния проводник, свър-
зващ катодите на лампите в един приемник, е преминало количество електрм-
чество q— 12 кул за време /==40 сек. Да се определи токът в проводника..
Решение:
q 12
Z= у = 4Q = 0,3 а = 300 ма.
Пример 2. Да превърнем в ампери 225 мка, 120 ма, 4 800 мка.
Решение:
225 мка = 0,000225 а;
120 ма — 0,12 а;
4800 мка = 0,0048 а.
Пример 3. През жичката на една от скалните лампички на един радио-
приемник преминава ток със сила 0,6 а. Да се определи количеството елек-
тричество, което преминава през лампичката за 4 часа.
Решение:
t = 4 ч — 4.60.60 сек =14 400 сек;
q = 1.1 = 0,6.14 4С0 = 8 640 кул.
За измерване силата на тока се употребява измервателен
уред— ампермер. Включването на ампермера се извършва
последователно във веригата чрез прекъсване на проводни-
ците (виж гл. VII).
Плътност на тока
В електротехническата практика е важно да се знае не
само силата на протичащия ток, но и плътността на тока в
напречното сечение на проводника, тъй като по тази плътност
може да се съди за електрическото натоварване на провод-
ниците.
Плътност на тока (у) е токът върху единица площ от на-
пречното сечение на един проводник
. J
ИЛИ 7=лг,
О
където j е плътността на тока в даден проводник;
I— токът, конто протича в проводника;
5—площта на напречното сечение на проводника.
Ако в горната формула токът I е изразен в ампери, а
площта на напречното сечение 5 на проводника в л/л/2, плът-
ампери / а \
ността на тока ще се изрази в-------— I-----5 .
кв. мм \ л/л/2/
25
Пример. През бобина, на конто е навит проводник с дебелнна
<7 = 0,6 мм, преминава ток 7=800 ма. Да се определи плътността на тока
в проводника на бобината.
Решение: Определяме напречното сечение на проводника
5 = № = 3,14.0.35 = 0,28 мм\
За да превърнем тазн мярка в л2, умножаваме 0,28 с 10—«. Тогава плът-
ността на тока в случая ще бъде
• 1 0,8 о як а
J~ S~~ 0,28. 10-6 ~ 2,86 мя? ‘
Електродвижеща сила и напрежение
Видяхме, че електрически ток протича по даден проводник
тогава, когато проводникът свързва тела с различии потен-
циали. И-протичането на тока ще продължи дотогава, докато
се изравнят потенциалите. Ако обаче трябва да се получи про-
дължителен електрически ток в даден проводник, ще бъде
необходимо да се създаде разлика между потенциалите в
краищата на проводника и тази разлика да се поддържа
В такъв случай ще е необходим някакъв източник на електри-
ческа енергия, който да създаде разликата в потенциалите—
електрически токоизточник.
Понеже такива токоизточници имат способността да изтла-
скват и да привличат електрони само в една посока, затова
прогичащият ток се нарича постоянен ток (не мени посо-
ката си). За да може да се направи сравнение между различ-
ните токоизточници, е въведено понятието електродви-
жеща сила (съкратено еде), евързана с вътрешната сила на
токоизточника, с конто се изтласкват и привличат електроните.
Еде обикновено се означава с буквата Е. Електродвижеща
сила е способността на токоизточника да извърши работа за
пренасяне на единица положителен заряд по цялата верига от
отрицателния до положителния полюс. Значи за електродви-
жеща сила се говори, преди да е затворена външната верига
(ток не тече), т. е. преди да са съединени двата полюса на
токоизточника.
За единица за измерване на електродвижещата сила по
системата МКС А е приет волт (бележи се с в). Електродви-
жещата сила на един токоизточник ще бъде един волт, когато
при преместване на един кулон електричество по цялата верига
(от отрицателния до положителния полюс) се извършва работа,
равна на един джаул.
26
1 волт =
1 джаул
1 кулон
В практиката за измерване на еде се употребяват по-големи
и по-малки единици от волта.
Такива са: киловолт (кв) = 1000 в;
миливолт (мв) = 0,001 в = 10~3 в;
микроволт (жкв) = 0,000001 в=10~б в.
Ясно е: 1 кв — 1 000 в;
1 в = 1000 (103) же = 1000 000 (106) мкв-,
1 жв=1000 мкв.
Прниери : а) да превърнем във волтове:
220 мв, 950 мкв.
Решение : 220 мв = 0,22 в ;
950 мкв — 0,00095 в ;
б) да се превърнат в миливолта н микроволта. 9 в, 0,25 в,
0,075 в.
Решение:
9 в = 9 000 (9. IO’) мв = 9 000 000 (9.10й) мкв ;
0,25 в = 250 мв == 250 000 мкв ;
0,075 в = 75 мв = 75 000 мкв.
За да протече ток от един токоизточник, необходимо е да
се образува затворена електрическа верига. По затворената
електрическа верига непрекъснато протича ток, защото между
полюсите на токоизточника съществува разлика между потен-
циалите.
Тази разлика в потенциалите, конто се измерва между по-
люсите на токоизточника при затворена външна верига, се
нарича напрежение на токоизточника и се бележи обикно-
вено с буквата U. Напрежението се измерва във волтове (в),
както електродвижещата сила. За измерване големината на еде
и напрежението се употребява измервателен уред — волт-
м е р. Включването на волтмера се извършва паралелно на то-
коизточника без прекъеване на веригата (виж гл. VII).
Нека се има пред вид, че напрежението на токоизточника е
всякога по-малко от неговата електродвижеща сила. Това ще
обясним малко по нататък.
27
Във връзка със скоростта, с която токът и напрежението
се разпространяват, трябва да поясним следното.
Протичащите свобод ни електрони под действието на напре-
жението се движат с твърде малка скорост (1—2 см/сек),
каао преодоляват съпротивлението на проводника. Скоростта
обаче, с която се предава силовото действие на напрежението,
е много голяма.
Значи трябва твърдо да се знае, че електроните при про-
тичането на електрически ток се движат много бавно, докато
силовото действие на напрежението се предава светкавично.
4. ЕЛЕКТРИЧЕСКА ВЕРИГА НА ПОСТОЯНЕН ТОК
Понятие за електрическо съпротивление и проводимост
Всеки проводник, по конто протича електрически ток,
оказва известно противодействие на тока, както тръбата, в
която водата тече, оказва определено противодействие вслед-
ствие на триенето. При движението си в проводника електро-
ните ще се сблъскват с атомите на веществото, отдавайки им
известна енергия. И колкото помногобройни са тези столкно-
вения, толкова по-голямо ще бъде противодействие™, което
проводникът (веществото) ще окаже, т. е. толкова по-малък
или както се казва, по слаб ще бъде токът.
Следователно това свойство на' проводника — да пречи, да
се противопоставя на преминаването през него на електрически
ток — се нарича електрическо съпротивление или
само съпротивление. Обикновено съпротивлението се
означава с буквите R или г. Единицата за измерване на съпро-
тивлението е ом (£2). Един ом съпротивление се създава от
живачен столб с височина 106,3 см и напречно сечение 1 мм?
при температура 0°С. Също така съпротивлението на даден
проводник ще бъде един ом, когато в краищата му се съз-
даде напрежение, равно на един волт, и в проводника протече
ток със сила един ампер. Често пъти в практиката големите
съпротивления се изразяват не в омове, а в килоомове {кома или
к £2) и в мегаомове {мгома или лс£2). Най-често употребяваните
съпротивления в радиотехниката имат стойности от килоомове
и мегаомове.
1 ком = 1 000 ома;
1 мгом = 1 000 (103) кома = 1 000000 (10б) ома.
28
Пример 1 : а) да превърнем в омове 0,8 мгома, 46 кома, 0,7 кома.
Решение:
0,8 мгома = 800 000 (800.10s) ома\
46 кома = 46 000 (46. 103) ома ;
0,7 кома — 700 ома;
б) да превърнем в мегаомове: 2 500 000 ома, 720 кома.
Решение :
2 500000 ома = 2,5 мгома ;
720 кома — 0,72 мгома.
За да се характеризира съпротивлението на даден провод-
ник, често пъти в практиката си служат с понятието про во-
дим ост, която е величина обратна на съпротивлението. Елек-
трическа проводимост или само проводимост се нарича способ-
«остта на телата (веществата) да пропускат през себе си елек-
трически ток. Щом като проводимостта е обратна на съпро-
тивлението, то колкого е по-малко съпротивлението, толкова
по-голяма ще бъде проводимостта и обратно. Проводимостта
се означава с буква g или G. Единицата за измерване на про-
водимостта е 7И0 = или (сименс).
Пример 2. Съпротивлението на един проводник 7? = 50 ома. Каква
е проводимостта му
Решение :
S — r = эд — 6,02 Мо (.S').
Затворена електрическа верига
От казаното дотук е вече ясно, че за да имаме елек-
трическа верига, е необходимо да има от една страна токоиз-
точник, от друга страна консуматор и съединителни провод-
ники. В електрическата верига обикновено се включват съот-
ветните електроизмервателни уреди за измерване на тока и
напрежението, също и ключ (рис. 8). Всяка електрическа верига
се състои от две части: едната, която обхваща само външната
част, без токоизточника, наречена външен участък, и
другата, която обхваща само токоизточника без външната
част — вътрешен участък.
29
Ако затворим електрическата верига така, както е показано
на рис. 8, навсякъде във веригата ще протече един и същ ток.
Значи електрически ток се образува само при затворена
верига, когато токоизточникът и консуматорите са свързани
със съединителни проводници.
Волтмер
Рнс. 8. Електрическа верига с включени ампермер и волтмер
За токоизточници в радиотехниката се използуват галва-
нични елементи, акумулаторни батерии, генератори и др.
Консуматори в радиотехническите устройства са електрон-
ните лампи, релетата, електроннслъчевиге тръби, електродви-
гателите и др.
Закон на Ом за затворена верига
Законът на Ом за затворената верига е основен закон в
електротехниката, конто определи зависимостта между елек-
тродвижещата сила на токоизточника {Е), тока във веригата (А
и пълното съпротивление на веригата (равно на сумата от
съпротивленията във външната верига R и вътрешното съпро-
тивление на токоизточника гвг ;гр).
30
Тази зависимост може да се изрази така: /= =—------------,
Л т I вътр
следователно силата на тока е право пропорционална на елек-
тродвижещата сила и обратно пропорционална на съпротивле-
нието на веригата.
От горната формула може да се напише, че
Е ~ IR 4“ Ifвътр = EJ Ч- ЕЦеътр •
Следователно електродвижещата сила е съставена от две
части — едната (U), конто съответствува на външното съпро-
тивление, и другата (Ееъ,„р), конто съответствува на вътрешното
съпротивление. Първата част, конто има стойност / R, се на-
рича полюсно напрежение (U) и е равна и = Е—1г,ътР
или U — Е— иеътр. Понеже консуматорите на електрическата
енергия се намират именно във външната верига, по голям
интерес за нас представлява полюсното напрежение, отколкото
електродвижещата сила. Значи втората част, именно 1геътр, е
част, конго остава неизползувана. Ето как по големината на
тази част можем да съдим за качествата на един или друг
токоизточник. Най-малко неизползувана част от електрическата
енергия ще дава този токоизточник, чието вътрешно съпро-
тивление е най-малко.
В това отношение големи предимства има акумулаторната
батерия, чието вътрешно съпротивление е няколко хилядни
части от ома.
Като определимо по такъв начин електродвижещата сила
и полюсното напрежение, виждаме, че полюсното напрежение
е винаги по малко от еде, и то толкова по-малко, колкото по-
голямо е вътрешното съпротивление на токоизточника.
Пример 1. Две сухи батерии за захранване на анодите на лампите
имат еднаква еде £=120 в. От двете батерии се консумира еднакъв ток
1= 15 ма, но първата батерия има вътрешно съпротивление 50 ома, а вто-
рата 200 ома. Какви са загубите в едната и другата батерия.
Решение : Полюсното напрежение на първата батерия е
(J1 = E—I гвътр =120 — 0,015.50 =120 — 0,75 = 119,25 в.
На втората U3 = E — Iгвътр—№О — 0,015.200 = 120 — 3 = 117 в.
Значи загубата в първата батерия е само 0,75 в, а във втората 3 в.
Нека сега разгледаме следните три случая.
Първи случай. Да съставим една затворена електри-
ческа верига, в конто токоизточникът да е акумулаторна
31
батерия, а консуматорът — лампа. Нека включим още волт*
мер и ключ (рис. 9).
Рис. 9. Отчитане по волтмера при затворена и прекъсната
електрическа верига:
а — волтмерът показва електродвижещата сила (веригата е прекъсната ,•
б — волтмерът показва напрежението (веригата е затворена)
При положение че веригата не е затворена, ток ияма да
протече, значи /=0.
Тогава L/въ пр — //*вътр — о . Гвътр = 9.
32
И в такъв случай Е = Z7+ иеътр = U+ 0 =•= U, т. е. при пре-
късната верига електродвижещата сила е равна на полюсното
напрежение. Включеният волтмер измерва E—U (виж рис. 9).
Втори случай. При тази схема нека затворим ключа.
Във веригата ще протече ток. Стрелката на волтмера ще се
премести малко наляво и ще покаже големината на полюсното
напрежение. Разликата между двете показания ще бъде 1гвътр
(загубата на еде вътре в батерията). Но колкото е по-голямо I,
т. е. колкото е по-силен токът, толкова 1геътр ще бъде по-
голямо, значи толкова по-малко ще бъде полюсното напрежение.
И така в една затворена електрическа верига полюсното
напрежение на токоизточника ще бъде толкова по-малко от
електродвижещата му сила, колкото е по-силен токът във вери-
гата и по-голямо вътрешното му съпротивление.
Трети случай. Ако в същата схема направим съпроти-
влението във веригата да стане равно на нула, което бихме
получили при съединяване накъсо краищата на консуматора,
тогава по закона на Ом
, но понеже /?=0, то I
Yвътр
Е
Г вътр
Тъй като вътрешното съпротивление на обикновените токо-
източници за постоянен ток е много малка величина, във ве-
ригата възниква ток с много голяма сила. Такъв случай се
нарича късо съединение.
Късото съединение е много вредно и опасно явление за
всеки токоизточник, защото извънредно силният ток може да
повреди както токоизточника, така и включените във веригата
уреди.
Пример 2. Да се провери за една анодиа батерия колко пъти токът
при късо съединение е по-голям от нормалння, когато електродвижещата й
сила е 160 в, вътрешното съпротивление 25 ома, а нормалннят ток 10—12 ма.
Решение: Токът при късо съединение
Е 160
лс. — — ос — 0,4 а.
г вътр 30
Значи този ток е по-голям от нормалния
6,4 6,4
от б 612 до 0 01 = 01 533 до 640 пъти.
3 Електротехника за радиолюбители
33
Закон на Ом за част от електрическата верига
Рис. 10. Определяне на тока
в участък от вернга
Понякога в практиката ни интересува не цялата електри-
ческа верига, а само някаква част от нея. Нека видим как се при-
дана законътна Ом за такава част. На рис. 10 имаме изобразена
една затворена електрическа ве-
рига, която се състои от токоиз-
точник, две съпротивления Rt и
/?2 и съединителни проводници.
В краищата на съпротивленията
нека включим още по един волт-
мер, с който да можем да из-
мерваме напреженията на съ-
противленията и /?й.
Законът на Ом, който ни дава
зависимостта между силата на
тока, електродвижещата сила
(напрежението) и съпротивлени-
ето, е в сила и за част от вери-
гата (например частта със съ-
противлението или с /?2;. Само
че в този случай вместо електродвижеща сила на токоизточника
ние вземаме разликата от потенциалите в двата края на съпро-
тивлението или, както се казва, напрежението, което е прило-
жено в двете крайни точки на интересуващата ни част.
Да вземем например частта от веригата, в която да влиза
съпротивлението /?j и за нея да изразим зависимостта между
/j, 47] и Rv
Токът I в частта от веригата е право пропорционален на
напрежението LR на тази част и обратно пропорционален на
съпротивлението Rx на същата част, именно:
Напрежението Ц на взетата част от веригата ще бъде
равно на произведението от тока по съпротивлението Rx или
U^IRi.
Съпротивлението Rt на частта от веригата ще бъде равно
на напрежението Ut на тази част, делено на преминаващия ток,
именно:
«•=-7
34
За цялата верига E=IRt~\- Щ2-\-1гвътр—и 1гт„р. Както се
вижда, полюсного напрежение е поделено между двете съпро-
тивления Rt и R<2. При това във всяко от съпротивленията
е приложена една част от полюсното напрежение, именно
u=ir1 + ir2=u1+u2.
Ясно е, че на съпротивлението Rt се изразходва част от
енергията Ui=lRlt а на съпротивлението R2— U2 = IR2. Напре-
жението LR и напрежението U2 се изразходват на съответните
части от веригата, за да преодолеят съпротивленията при про-
тичане през тях на ток с определена сила. Напрежението Ut
е по-малко от общото полезно напрежение, или можем да
напишем:
иг=и-и2.
Напрежението, измерено в двата края на съпротивлението
R1, е равно на общото полюсно напрежение минус напреже-
нието, измерено на съпротивлението R2. Излиза, че общото
напрежение се е намалило с частта U2. Затова напрежението,
измерено в двата края на съпротивлението, се нарича паде-
ние на напрежението (спадане на напрежението).
Значи на всяко съпротивление във веригата съответствува
падение на напрежението, равно на произведението от силата
на тока, преминаващ през това съпротивление, по самото съпро-
тивление.
Пример 1. През едно съпротивление от 20 «ела в един радиоприем-
ник протнча ток от 5 ма. Да се намери напрежението, под което се намира
съпротивлението.
Решение:
U—IR = 0,005. 20 000 = 100 в.
Пример 2. В една от веригите на един радиоприемник е включено
съпротивление от 100 кома. Напрежението, под което се намира съпротивле-
нието, е 400 в. Да се намери какъв ток протнча в тазн верига.
Решение:
, U 400
1 = R = Гоо 000 = °’004 а = 4
Пример 3. Да се определи съпротивлението, включено в една от вери-
гите на един маломощен предавател, прн условие че към него е приложено
.напрежение 300 в, а токът, който протича през съпротивлението, е 20 ма.
Решение:
„ U 300
R = у — Q У2 — 15 кома.
35
5. ЕЛЕКТРИЧЕСКО СЪПРОТИВЛЕНИЕ
Съпротивление на проводниците при постоянен ток
Ако вземем два еднакви по дебелина и дължина провод-
ника, единият меден, а другият же лезен, и поотделно включим
към тях еднакъв токоизточник (например наливен елемент) и
ампермер, ще видим, че по-силен ток ще премине по медния
проводник, а по-слаб — по железния. Значи съпротивлението
на медиия проводник е по-малко, а на железния — по-голямо.
По такъв начин електрическото съпротивление на проводника
зависи от материала, от конто е направен. Казваме, че провод-
ниците, направени от различии материали, имат различно специ-
фично (относително) съпротивление.
Специфично съпротивление е съпротивлението на проводник,
направен от съответен материал, чиято дължина е 1 м с на-
пречно сечение 1 л/л/2 при температура 20° С. Това съпротивле-
ние се означава с буквата р (гръцка ,,ро“). Например специ-
, ом.мм2
фичното съпротивление на медта е равно на 0,01/5 -------.
м
Това ще каже, че меден проводник с дължина 1 м има съпро-
тивление 0,0175 ома.
Съпротивлението на проводниците освен от материала, от
който са направени, зависи още от дължината и напречното
им сечение. Ако вземем два еднакви проводника от еднакъв
материал, но с различна дължина и ги включим поотделно във
веригата с токоизточник и ампермер, ще видим, че при по-
късия проводник ампермерът ще покаже по-силен ток, значи
съпротивлението при по-късия проводник е по-малко. И така
съпротивлението на проводника е право пропорционално на
неговата дължина.
Какво влияние върху съпротивлението оказва дебелината
на проводника? Ако извършим същия опит с два еднакви по
дължина проводника и еднакъв материал, но с различии дебе-
лини, ще се убедим, че при по-тънкия проводник съпротивле-
нието е по-голямо, а при по-дебелия — по-малко. Следователно
съпротивлението на проводника е обратно пропорционално на
плоскостта на неговото квадратно сечение.
Или обобщено можем да кажем, че съпротивлението на
проводника е равно на специфичното съпротивление на мате-
риала, от който е направен проводникът, умножено по дъл-
жината на проводника и разделено на плоскостта на напречното
му сечение.
36
или /? = р^,
където: /? е съпротивлението на проводника в ома.-,
р — специфичното съпротивление на материала в
ОМ.ММ2.
м ’
I — дължината на проводника в м;
S—плоскостта на напречното сечение на провод-
ника в мм2.
Пример 1. Да определим съпротивлението на меден проводник с дъл-
ома мм2
жнна I = 100 м при напречно сеченне 5 = 6 мм2 и р = 0,0175 -—-.
Решение:
I 100
R = р с- = 0,0175 с- - — 0,292 ома.
о о
П р и м е р' 2. Даден е проводник с диаметър d = 0,5 мм. Каква дължина
е необходима за направата на съпротивление с R =6 ома, ако проводникът
(ома мм2
р = 0’3----------------------------------м---
Решение: Лнцето на напречното сечение на проводника ще бъде
5= иг2 = 3,14.0,252 0,196 мм2.
Намираме, че
RS 6.0,196
/ = --- = —ТГч = ЗД2 м.
, Р 0,о ’
«
Пример 3. В електролит, ириготвен от 10% разтвор сярна киселина
(специфичното съпротивление р = 2,6 ома)см) са потопени два електрода
(плочи с еднакъв размер, паралелно разположени) на разстояние 1 = 8 см.
Да се определи площта на тези електроди, ако съпротивлението на елекгро-
литния стълб между електродите е 7? = 1,2 ома.
Решение:
„ р/ 2,6.8
5 =^> - -уу = см?-
Дотук разгледахме съпротивлението на проводниците при
нормална температура (20° С).
Как се отразява на съпротивлението изменението на тем-
пературата ?
При всички метали чески проводници, като правило, с пови-
шение на температурата съпротивлението се увеличава, а с нама-
ляване на температурата — намалява. Исключение правят течните
проводници и полупроводниците (въглен, селен и др.), при конто
с увеличение на температурата съпротивлението се намалява.
Увеличението на съпротивлението при увеличение на тем-
пературата се обяснява с това, че при нагряването провод-
37
никът получава топлинна енергия, конто се предава на атомите
на вещество™, в резултат на което се увеличава скоростта на
движение™ на електроните им. Вследствие пък на това уси-
лено движение по-трудно е да се насочат електроните, за да
се образува електронен поток, което в крайна сметка се про-
явява като увеличение на съпротивлението.
Съпротивлението на проводниците при различии темпера-
тури може да се изчисли по формулата:
/?ор = Ro го» [ 1 + а/ (t — 20°)],
където: Ru° е съпротивлението, което търсим при дадена тем-
пература ;
Row — съпротивлението на проводника при 20° С (нор-
мална температура);
at — коефициентът на пропорционалност, който се
нарича температурен коефициент;
R — температурата в градуси, при конто се търси
съпротивлението.
Температурният коефициент показва с колко се
увеличава специфично™ съпротивление на проводника при по-
вишаване на температурата с 1°С.
В следващата таблица 1-ва даваме специфичните съпроти-
вления и температурните коефициенти на най-често употребя-
ваните проводници.
Таблица 1
Специфични съпротивления и температурни коефициенти иа никои
проводници от първи род
№ лоред Наименование на материала Спец, съпрот. при 20® С ом . лм1 м Температурен коефициент
1 Мед 0,0154—0,0175 0,00145
2 Алуминий 0,0262 0.0278 0,00423
3 Вэлфрам 0,049-0,0612 0,00464
4 Стомана 0,0987—0,14 0,00625
5 Олово 0,206 0,221 0,00411
6 Живак 0,948-0,957 0,00027
7 Латун 0,02—0,06 0,002
8 Нойзилбер 0,3 0,00036
9 Никелин 0,42 0,0003
10 Манганин 0,374 0,006015
11 Константан 0,49 0,00003
12 Нихром 1,0—1,11 0,00011
38
4
Таблица 2
Специфични съпротивления на иякои проводници от втори род
Ns пе- ред Наименование на материала Специфично съпро- тивление при 20° С. ом/м
1 10 % разтвор сярпа киселина 0,026
2 10 % разтвор натриев хлорид 0,083
3 10% разтвор меден сулфат 0,315
4 Морска вода 1,0
5 Речпа вода 12,0 — 20,0
Данни за сплавите в таблица 1-ва
1. Нойзилбер е сплав в състав: Си 60,16%; Zn 25,37%; N1 14,03% и
Fe 0,3%.
2. Никелин: Си 61,43%; Zn 19,67%; Ni 18,46%; Fe 0,24%.
3. Манганин: Си 87,24%; Мп 10,26%; Ni 1,77%; Fe 0,52%.
4. Константан : Си 60 % и Ni 40 %.
5. Нихром: Сг 15%, Ni 62% и Fe 23%.
Пример 4. Осветлителната жичка на една електрическа лампа, напра-
вена от волфрам с дължииа / = 6,2 см, има дебелина d — 0.04 мм. Да се
намери какво ще бъде съпротивлението на лампата преди запалването и след
запалването й, когато температурата на жичката стане t = 2 000°.
Решение : Съпротивлението преди запалването ще бъде
„ Z 0,062 0,00341 л г
R~p S~~ 0,055 3,14.0,02 — 0,0628 — 0,54 ома-
След запалването и нагряването па жичката съпротивлението ше бъде
Rjooo=/? [1 + at (t — 20)] = 0,54 [ [ +0,00464 (2000 — 20)] = 0,5 4 (1 +9)=5,4 ома,
т. е. десет пъти по-голямо, отколкото преди нагряването на жичката.
Видове съпротивления в радиотехниката
В зависимост от направата и начина на използуването на
съпротивленията, употребявани в радиотехниката, същите се
делят на няколко вида.
Най-напред различаваме постоянни (неизменяеми) и
променливи (изменяеми) съпротивления.
1. Постоянни (неизменяеми) съпротивления
В радиотехническата апаратура широко приложение намират
постоянните жични и безжични съпротивления.
39
%
Постоя'нните жични съпротивления се произ-
веждат, както показва и иаименованието им, от тънка жица,
навита върху керамична (порцеланова) тръбичка. Отгоре се
лакират, с което се предпазват от влага и се създава изола-
ция срещу високо напрежение. Такива съпротивления се сре-
щат в граничите от няколко ома (10—20) до няколко десетки
хиляди ома (40—50 кома). Съществено иредимство на този
вид съпротивления е, че имат малък температурен коефициент
Рис. 11. Общ вид на по-
стоянна жични емайли-
ранн съпротивления
Рис. 12. Общ вид на
постоянни беэжнчни
съпротивления

На рис. 11 са показани такива съпротивления. В измерва-
телните уреди, каквито са ампермерите, волтмерите и др., се
употребяват жични съпротивления, конто се отличават с извън-
редно голямата си точност. Тази точност се постига, защото
за направа на жирата на съпротивленията се употребяват ма-
териали с твърде малък температурен коефициент, каквито са
например константанът, манганинът и др.
Постоянните безжични съпротивления имат
извънредно малка проводимост. Обикновено те представляват
керамична тръбичка, която се покрива с токопроводяща част—
тънък графитен пласт или извънредно тънка специална мета-
лическа пластинка с голямо специфично съпротивление. Такива
съпротивления на двата си края завършват с по една мета-
лическа втулка с къси жички, конто служат за запойване в
монтажа. Безжичните съпротивления имат голяма съпротиви-
телна стойност (до няколко мегаома), което е важно тяхно
предимство. Освен това лесно се произвеждат и са евтини.
Недостатък на тези съпротивления е, че имат голям тем-
пературен коефициент. Освен това такива съпротивления при
лош контакт между слабо проводимата графитна част и мета-
•
40
лическите втулки могат да бъдат източници на неприятии пу-
кания, смущения и шумове в радиоприемника.
На рис. 12 са показани такива съпротивления.
2. Променливи (изменяеми) съпротивления
В практиката понякога става нужда да се измени, да се
регулира токът или напрежението в никоя верига. В такива
случаи се употребяват променливите съпротивления, наречени
реостат и. Един от най-широко разпространените реостата е
реостатът с плъзгащ се контакт (рис. 13). Той представлява
цилиндър, върху който е навит тънък проводник с голямо
специфично съпротивление (никелин, константан, манганин и
др.). Клемите на такъв реостат Ку (неподвижен) и К% (подви-
жен или както се нарича плъзгач) се включват последователно
във веригата. Съвършено ясно
е, че от положението на плъз-
гача АГ2 ще зависи и съпротив-
лението във веригата, а значи
и токът.
ih
Рис. 14. Включване на реостат с
плъзгач за регулиране на подво-
димото към веригата положение
(схема на потенциомера)
Б
Рис. 13. Включване на реостат
с плъзгач за регулиране на
тока във веригата
В радиотехническата апаратура повече възниква нуждата
от регулиране на подвежданото към дадена верига напрежение. В
такива случаи променливото съпротивление се включва по
схемата, показана на рис. 14, като клемите Ку и К% се свър-
зват с полюсите на токоизточника, а краищата на веригата
съответно в клемите ЛГ2 и Кз- Както се вижда, измествайки
плъзгача на реостата Кз, можем да предизвикаме плавно изме-
41
нение на напрежението, подвеждано към веригата. С предвиж-
ване на плъзгача надясно подаваното напрежение се намалява
(в крайне дясно положение равно на нула). Такова променливо
съпротивление (реостат), с което чрез плъзгащ се контакт
(плъзгач) може да се регулира напрежението, както това е
Рис. 15. Безжични потенциомери
показано на рис. 14, се нарича потенциомер. Потенциоме-
рите също могат да бъдат жични и безжични. Жичните
променливи съпротивления се отличават от постоянните по
това, че на мястото на плъзгането жицата не е изолирана.
Безжичните променливи съпротивления са обикновено
графитни. Особено широко приложение тези потенциомери на-
мират в приемно-усилвателната радиоапаратура като регулатори
на силата на чуването и тембъра. За тодопроводяща част
служи пръетеновидна ивица от тънък графитен пласт.
Двата края на този графитен пръетен са съединени с мета-
лически контактни пластинки, в конто се запойват външните
проводници. С помощта на плъзгача съпротивлението на рео-
стата може да бъде изменявано плавно в твърде широки гра-
ници — от няколко стотин ома до 1—2 мгома. На рис. 15
са показани няколко безжични потенциомери.
Свързване на съпротивленията
В зависимост от начина на евързването на две и повече
съпротивления в електрическите вериги различаваме три вида
евързвания: последователно, паралелно и смесено.
42
1. Последователно свързване на съпротивления
Да вземем например три постоянна съпротивления Rlt R2
я R3. Да ги свържем последователно значи: края на първото
съпротивление да свържем с началото на второго, а края на
Рис. 16. Последователно свързване на съпротивления
йторото с началото на третото, както това е показано на рис
16. Между началото на първото съпротивление и края на по-
следнего се включва токоизточник.
Да определим големината на общото съпротивление R
Знаем, че полюсното напрежение U е равно на сумата от па-
денията на напреженията върху всяко съпротивление, т. е.
U ^l^ + Uz + Us,
като t/j = IRX; 1Л = 1R2; U3 = IR3.
Събираме отделните падения на напрежения:
IR = IR, + IR2 +1R3 = I № + R2 4- R3).
Като разделим двете части на равенството на I, ще получим
R—Ri 4“ ^?2 Я3-
Следователно при няколко последователно свързани съпро-
тивления общото съпротивление е равно на сумата от отдел-
ните съпротивления. Токът в една верига с последователно
свързани съпротивления в коя и да е точка от веригата е
един и същ.
43
Последователното свързване на съпротивления се прилага
широко в радиотехниката при създаване на т. н. делители
на напрежения.
На рис. 17 е показан един примерен делител на напреже-
ния, при конто приложеното напрежение от 240 в се разпре-
Рис. 17. Делител на напрежения,
съставен от три последователио
свързаии съпротивления
деля във вид на сума от три падения на напрежения, съеди-
нени последователио.
Пример. Във верига с токоизточник, чието напрежение е 12 в, с»
включени последователио две лампи — едната със съпротивление на осветли-
телната жичка 3 ома, другата — 9 ома (рис. 18).
Рис. 18. Последователио свързване
на съпротивления
Да намерим : 1) общото съпротивление на консуматорите R—=3+9= 12 ома;
„ , U 14
2) токът във веригата / == д, = =1 а;
3) падепието на напрежение на първата лампа Ut=I R1 —
= 1.3 = 3 в, а на втората О2 = /Т?2 =1.9 = 9 в.
Трябва да се има пред вид, че ако прегори едната лампа,
веригата и на другата ще се прекъсне. Изтъкнатият пример
* 1
44
показва, че подобно последователио свързване на консуматори
може да се прилага в твърде ограничени случаи, когато жич-
ките на лампите са изчислени за един и същ ток. Последова-
телно свързване на съпротивления най-вече се прилага, когато
трябва да се понижи напрежението на даден консуматор чрез
включване на допълнително съпротивление и когато не разпо-
лагаме с едно съпротивление с исканата стойност.
2. Паралелно свързване на съпротивления
Да вземем например две постоянни съпротивления и R2.
Да ги свържем паралелно значи: началата на двете съпро-
тивления ла свържем в една точка, краищата им в друга точка.
Между тези две новополучени точки се включва токоизточни-
кът (рис. 19).
По така, затворената верига
по проводника ще дойде до т.
в т. а наново ще се събере. От-
тук общият ток ще намери дру-
гая полюс на токоизточника. Ако
във всяко от отклоненията ме-
жду точките а и б включим по
един ампермер и друг между
отрицателния полюс на токоиз-
точника и т. б (или между поло-
жителния полюс и т. а), ще ви-
дим, че отклонението на стрел-
ката на ампермера в общата част
от веригата ще бъде равно на
сумата от отклоненията на ам-
пермерите в двете разклонения
или токът в общата част от
веригата е равен на сумата от
токовете в разклоненията, т. е.
1=К + 4-
токът от отрицателния полюс
б, откъдето ще се разклони и
Рис. 19. Паралелно свързване
на съпротивления
Това съотношение е известно в електротехниката като
лърви закон на Кирх оф. Нека разгледаме сега какви
ще бъдат токовете в отклоненията. Ако включим между точките
а и б волтмер, той ще ни покаже напрежението на токоизточ-
ника (U) и едновременно паденията на напрежение в двата
клона, в конто са включени съпротивленията Rt и /?2 ((4 и t/2).
45
Именно U — .
Като се има пред вид, че U=IR и също така, че
— RRi и U% = Z2 R% >
можем да напишем, че
или че
R_R2
Ъ R1
т. е. при паралелно свързване на съпротивленията общият ток
се разклонява на токове, конто са обратно пропорционални на
съпротивленията в паралелните клонове или което е все едно —
колкото е по-малко съпротивлението в паралелното отклоне-
ние, толкова по-силен ток ще протече по него и обратно.
Нека видим сега на какво ще бъде равно общото съпро-
тивление на една външна верига, което се състои от две пара-
лелно свързани съпротивления.
Ако приложим закона на Ом за общата част на веригата>
и за паралелните клонове на рис. 19, можем да напишем
U
R’
където R е общото съпротивление на външната верига.
По същия начин за паралелните клонове
I~U- I -U
'^ RV R-S
HO 7=/1 + /2,
и и , и
значи r=r1+r2
или R U\R1 + rJ'
1 1 1
оттук R=R^R^
46
1
където: п е проводимостта на външната верига;
п
1
D —проводимостта на първия паралелен клон;
А?!
1
о----проводимостта на втория паралелен клон.
42
Тогава можем да кажем, че при паралелно свързване на
еъпротивления проводимостта на външната верига е равна на
сумата от проводимостите на отделните паралелни клонове.
Щом като намерим проводимостите, вземайки техните обратни
стойности, можем да намерим общото съпротивление.
Ог получения израз
R Я, + R2
следва, че проводимостта на общата част от веригата е по-
голяма от проводимостите на всеки паралелен клон поотделно
или че общото съпротивление на външната верига е по-малко
от най-малкото паралелно свързано съпротивление.
Получената формула чрез намиране общия знаменател в
дясната част на равенството можем да преобразуваме така
1 _
R Rt R2
D Ri R2
ИЛИ R ~ + /?2 ’
т. е. при паралелно свързване на две съпротивления общото
съпротивление на външната част на веригата е равно на произ-
ведеиието от свързаните паралелно съпротивления, разделено
на тяхната сума.
Когато двете паралелно свързани съпротивления са ед
накви, последният израз за общото съпротивление ще до-
бие вид
^1^2
* R1+R2
(тъй като /?! = /?2, вместо R2 пишем неговото равно Rt)
чли
P-3L-BL
К 2Rt ~ 2 '
Значи в такъв случай

47
т. е. когато двете паралелно свързани съпротивления са ед-
накви, общото съпротивление ще бъде равно на половината от
едното съпротивление.
Когато обаче са свързани паралелно няколко еднакви съ-
противления, тогава
J— L . 1 + 1 +...-
R Ri R* R3 ’
но понеже знаменателите в дясната част на равенството са
еднакви, можем да напишем, че
1 _ п
R~7Ri
D
или R — —,
п
където п е броят на свързаните паралелно еднакви съпротив-
ления.
При паралелно свързване на няколко еднакви съпротивле-
ния общото съпротивление ще бъде равно на едното от тези
съпротивления, разделено на броя на всичките свързани съпро-
тивления.
Нека вземем три паралелно свързани съпротивления, изоб-
разени на рис. 20. Общият ток (/) е равен на сумата от токо-
вете в трите разклонения (Zi + 4 + А) или
3-
48
Токът в първия паралелен клон 4= -5-, във втория па-
. U .U
ралелен клон /2 = ^-, в третия — /3=^ .
И така, докато при последователно свързаните съпротивле-
ния в една верига токът в коя и да е точка от веригата е
Рис. 21. Две паралелно свързави електронни
лампи с различии съпротивления
еднакъв, при паралелно свързаните съпротивления токовете в
отделните клонове са различии в най-общия случай, като тях-
ната сума дава общия ток във веригата.
Паралелното свързване на съпротивления намира широко
приложение в радиотехническата апаратура.
Пример 1. Дадени са три паралелно свързани съпротивления: Rt = 100
ома, R-2 — 200 ома п Rs — 600 ома (рис. 20).
Да се намери общото съпротивление.
Решение:
11 1 1______________1 1_ 1 _1
R —R, + /?2 +/?3 “100 + 200 + 60б— 60 '
Щом като р = gQ , то R = 60 ома.
Пример 2. Във веригата на една анодна батерия с напрежение 200
в са включени паралелно две радиол? мни, едната със съпротивление 80 кома,
другата със 100 кома (рис. 21). Да се намери общото съпротивление във
веригата.
Решение:
„ /?! Rq 80.100 8 000
= /?! + /?2 “ 80 + 100 — 180' — 44,4 КОМа‘
Да се намери какви токове ще преминат през лампите.
4 Електротехника за радиолюбжтеля
49
Токът прев първата лампа ще бъде
U 200 „
— Rt — 80 000 ~ 0,0025 а — 2’5 ма-
Токът ирез другата лампа ще бъде
U 200
~ — 100 ООО 0,002 а ~ 2 ма'
/?/ = R? = /?j = -50 копа
Рис. 22. Четири паралелно свързани електронни
лампи с еднакви съпротивления
Общият ток ше бъде
/= Д -р /2 == ЛЩ.
Пример 3. Към една анодиа батерия с напрежение 220 в са включени
паралелно четнри раднолампи, чиито съпротивления са еднакви и всяко поот-
делно е равно на 50 кома (рис. 22). Да се изчнсли общото съпротивление.
Решение:
/?, 50 000
R — —4— = 12 500 ома-
Да се намери какъв ток ще премине през всяка лампа.
U 220
Д = ^- = 50 000 = 0,0044 а - 4,4 ма.
Общият ток във веригата ше бъде / = 44 = 17,6 ма.
3. Смесено свързване на съпротивления
Смесеното свързване е съчетание от последователното и
паралелно свързване на съпротивления. Електрическите вериги,
конто се получават при това съчетание, могат да бъдат най-
разнообразии.
Да разгледаме един конкретен случай на смесено свърз-
ване.
Пример. Да се определят токовете във всичките участъци от вери-
гата, показана на рис. 23, при условие че U = 30 в, /?2 — 10 ома, Ru — 4
ома, /?3 = 4 ома, Rt — 6 ома, Rs — 5 ома, Re = 8 ома н /?, = 3 ома.
50
Решение: Определите общото съпротивление на веригата
Съпротивлението в клона с ток /2 ще бъде
г2 == /?2 + - — 4+4 = 8 ома.
Съпротивлението в клона с ток lt и /5 ще бъде
Я4/?5 6.5 30
гз— Rt + R; ~ 6 + 5 "" 11 — 2’73 ома
Рис. 23. Смесено свързване на съпротивления
Съпротивлението в клона с ток /3 ще бъде
rt = г, + R6 = 2,73 + 8 = 10,73 ома.
Съпротивлението в целия горен клон ще бъде
г4г2 10,73.8 85,81
r‘ ~ rt + г2 ~ 10,73 +8 — 18,73 = 4,7 ол'“-
Общото съпротивление във веригата ще бъде
R = Г5 + /?! = 4,7 + 10 = 14,7 ома.
Тогава общият ток ще бъде равен
U 30
/— /? — 14>7 — 2,1 Д.
Означаване на съпротивленията с цветен код
Обикновено величините на съпротивленията се означават с
цифри, отпечатани върху самите съпротивления, като се дават
в процен ти и величините на допустимите отклонения от номи-
налната стойност.
51
За означение на съпротивленията и ДОпустимите отклонения
съществува и цветен код, който също намира място в практи-
ката. При цветния код величината на съпротивлението се оз-
начава чрез комбинация от три цвята, с конто се боядисва
всяко съпротивление. •
Обикновено при такива съпротивления с буква А е пока-
зан основният цвят, с който е боядисано цялото съпротивле-
ние (този цвят означава първата цифра от величината на съп-
ротивлението). С буква та Б е показан цветът, с който е боя-
дисан единият край на съпротивлението (този цвят означава
втората цифра от величината на съпротивлението). Буквата
В — цветът на тясната ивица (или кръгло петно), нанесена в
средата на съпротивлението, показва броя на нулите, конто
следват след първите две цифри от величината на сьпротивле-
нието. Буквата Г означава цвета на ивичката, нанесена на
другая край на съпротивлението. Този цвят ни показва величи-
ната на допустимото отклонение от номиналната стойност на
съпротивлението. Боядисаната със златен цвят ивичка оз-
начава 5% отклонение, със сребърен цвят — 10%, а липсата
на такава ивичка показва 20% отклонение.
На таблица 3-та са показани стойностите на различните
употребявани Цветове.
Таблица 3
Стойности на различните употребявани Цветове
Цвят А — първата цифра (основен цвят на съпротивлението) Б — втората цифра (цвят на единая край) В — брой на нулите след първите две цифри
Черен — 0 —
Кафяв 1 1 0 (1)
1 Червен 2 2 00 (2)
Оранжев 3 3 ООО (3)
1 Жълт 4 4 0000 (4)
Зелен 5 5 00000 (5)
1 Гълъбов 6 6 000000 (6)
| Виолетов 7 7 _ —
Сив 8 8 —
| Бял 9 9 —
Пример. Основният цвят на едно съпротивление е гълъбов, единият
край е зелен, а ивичката в средата (или кръгло петно) е жълга.
Другият край на съпротивлението е със златен цвят.
Да се определи съпротивлението.
52
Решение: Първата цифра (гълъбов цвят) ще бъде 6; втората — 5
(зелен цвят). Жълтата ивичка по средата показва четири нули. Тогава съпро-
тивлението ще бъде 650000 ома.
Златният цвят на другия край на съпротивлението означава допустимого
отклонение 5%.
6. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ КАПАЦИТЕТ
Рис. 24. Явление на електро-
статична индукция
неговите елек-
Електростатична индукция. Електрически капацитет
Известно ни е, че около всяко наелектризирано тяло се
създава електрическо силово поле. Ако вземем едно тяло, на-
пример металическа пластинка I (рис. 24) и я заредим отрица-
телно, т. е. създадем в нея излишък
от електрони, около тази заредена
пластинка ще се появи електрическо
силово поле. Да поставим в това
електрическо силово поле друга не-
заредена пластинка II. Намирайки се
под влиянието на зарядите в зареде-
ното тяло, свободните електрони от
незаредената пластина II ще се пре-
местят, и то така, че лявата част на
пластинката ще се зареди положи-
телно, а дясната част отрицателно
(разноименните заряди се привличат).
Разбира се, ако второто вече заре-
дено по влияние тяло се отдалечи от
трически заряди отново ще се неутрализират. Този начин на
наелектризирване на телата чрез взаимно влияние се нарича
електростатична индукция. Трябва да се има пред вид,
че зареденото по влияние тяло може да се запази наелектри-
зирано дори тогава, когато се отдалечи и бъде поставено вън
от влиянието на електрическото силово поле. За това ще бъде
достатъчно с проводник, допрян до дясната страна на пластин-
ката, да се отведат отрицателните заряди например в земята.
В такъв случай дори и след отдалечаването на пластинката
същата ще бъде заредена само положително.
Понеже разноименните електрически заряди се стремят да
се привлекат, те ще се изместят на повърхността на зареде-
ните тела. Отблъскващите се пък едноименни заряди ще се
стремят да се разположат взаимно най-далече, т. е пак ще из-
бият на повърхността.
Затова именно електрическите заряди на наелектризираните
тела се намират по самата повърхност на проводника, а вътре
53
в проводника заряди няма. При това положение следва да се
очаква, че увеличението на зарядите може да продължи до
известна граница, при конто цялата повърхност ще бъде »за-
пълнена" с електрически заряди. И колкото повече заряди се
поместят, толкова с по-висок потенциал ще бъде това тяло.
Ясно е прочее, че различните по големина тела ще имат спо-
собността да натрупват по своята повърхност различно коли-
чество заряди, значи различните по големина тела ще имат
различен капацитет. Разбира се, колкото е по-голям капаците-
тът (С) и колкото по-голям е създаденият потенциал, толкова
по-голямо количество електричество (Q) може да поеме тя-
лото, т. е.
Q = C(J.
И тогава електрически капацитет или само капа-
цитет на телата ще наречем способността им да побират в
себе си определено количество електричество, с което се пови-
шава и техният потенциал.
Капацитетът следователно на дадено тяло не зависи от
материала и масата му, а само от големината на неговата по-
върхност.
Единица за измерване капацитета на телата е фарадът
(Ф, F).
Един фарад капацитет ще има това тяло, при което с уве-
личаването на заряда му с един кулон електричество ще се
предизвика увеличение на потенциала му с един волт
, кулон
или фарад =-------л
4 1 ВОЛТ
Трябва да се знае, че фарадът е много голяма величина.
Така например един фарад капацитет има металическа сфера
с радиус 9 мил. км, т. е. около 1400 пъти по-голям от ра-
диуса на земното кълбо.
Затова в практиката за измерване капацитета на конденза-
торите си служат с по-малки величини, каквито са: микрофа-
рад (мкф) — милионна част от фарад, пикофарад (пф) — ми
лионна част от микрофарад (микромикрофарад или мкмкф).
В такъв случай:
1 ф = 106 мкф — 1012 пф-,
1 мкф = 1дд- или 10'6 ф — 106 пф;
1 пф = или 10—12 Ф—jgr или Ю~б МКФ-
54
Понякога в практиката капацитетът се измерва вместо във
фаради — в сантиметри (като се има пред вид, че капацитет
1 см има металическа сферичка с радиус 1 см). Сантиметь-
рът за измерване на капацитета няма нищо общо със санти-
метъра като мярка за дължина.
Между фарад и сантиметър съществува следната зави-
симост :
10 = 9.1011 см.
Тогава 1 лгк0 = 9.1О5 см и 1 «0 = 0,9 см.
Също така 1 см п0 = 1,1 пф.
Кондензатори
Самото наименование кондензатор произлиза от думата кон-
дензирам (събирам, натрупвам). Става дума за натрупване на
електрически заряди. Обикновеният кондензатор се състои от
две еднакви успоредно и близко разположени една до друга
металически пластини, между конто се намира някакъв дие-
лектрик (въздух, слюда, хартия, станиол, парафин, порцелан и
др.) (рис. 25).
Капацитетът на кондензатора ззвиси:
1. От разстоянието между пластините. Колкото разстоя-
нието е по-малко, толкова силата на взаимодействието (прив-
личането между разноименните заряди) ще
бъде по-голяма, толкова повече заряди
ще могат да се съберат, т. е толкова по-
голям ще бъде капацитетът. И обратно —
с увеличаване на разстоянието капацитетът
се намалява.
2. От големината на повърхността на
пластините. Изтъкнахме, че колкото по-
голяма е тази повърхност, толкова повече
заряди могат да се съберат на повърх-
ността. Самата дебелина на пластините ня-
Рис. 25. Идея за
устройство на
кондензатор
ма значение за капацитета.
3. От диелектричната проницаемост на
материала — диелектрик между пластините.
Установено е, че капацитетът на кондензатора е право про-
порционален на диелектричната проницаемост на диелектрика.
55
Изхождайки от тези зависимости, можем да напишем, че
с=^(5б)>
4ito
където С е капацитетът на кондензатора във фаради;
ег — относителната диелектрична проницаемост на дие-
лектрика;
е0 — относителната диелектрична проницаемост на ва-
куума ;
5 — повърхнината на едната от пластините в м2 (трябва
да се има пред вид тази плоскост, конто се по-
крива от другата пластина);
d — разстоянието между пластините в м.
За определяне на капацитета в практиката широко се при-
лага следният израз:
С= 0,09 е?,
d
където С е капацитетът в пикофаради (пф);
S—повърхнината на едната от пластините в см2;
d — разстоянието между пластините в см;
е — диелектричната проницаемост на диелектрика.
В таблица 4-та даваме стойносгите на диелектричната про-
ницаемост е = еоег за никои по-често употребявани материали
за диелектрик.
Таблица 4
Диелектрична проиицаемост на никои материали за диелектрици
№ пе- ред Диелектрик С № пе- ред Диелектрик
1 Въздух 1 9 Миканит 4,5 6
2 Хартия 1,6 —2,2 10 1 (ертинакс 4,5 — 5,5
3 Парафин 2 — 2,3 И Калит 6 — 6,5
4 Тролитул 2,4 12 Слюда 4,7 — 8
5 Лед 2-3 13 Стъкло 3,5 — 7
6 Гума 2,5 —2,8 14 Порцелан 4,5 — 6,4
7 Игелит 3,1 —3,5 15 Керамич. материал 40 — 100
8 Дърво 2,5 — 6,8 16 Вода 80
Пример. Да се определи капацитетът на кондензатор, който се състои
от две металически пластини (с размери 3 X 4 сж), с диелектрик — стъкло»
при разстояние между пластините 0,1 мм.
Решение:
aS 5.12
С = 0,09 — = 0,09-q 01 - = 540 пф.
56
Употребяваните в радиотехниката кондензатори биват с
неизменяем (постоянен) капацитет и такива, при конто ка-
пацитетът е изменяем (променлив), какъвто е случаят с
изменяването на капацитета при настройката на приемниците.
Кондензатори с неизменяем (постоянен)
капацитет
Досега говорихме за кондензатори, конто се състоят от
две пластини и диелектрик между тях. Характерното за та-
кива кондензатори е, че те са с малък капацитет, защото
пластините са с малка повърхнина. За увеличаване на капаци-
тета в практиката се произвеждат кондензатори, в конто пла-
стините (обикновено от станиол) не са само две, а много. Съ-
щите се получават чрез навиване на станиолови ленти с дие-
лектрик между тях.
Най-често за диелектрик в такива кондензатори се употре-
бява хартия, слюда или керамичен материал. Това са кон-
дензатори с- твърд диелектрик. Има кондензатори и с течсн
диелектрик.
Кондензаторите с неизменяем капацитет и
хартиен диелектрик се правят от две дълги станиолови
Рис. 26. Кондензатори с книжен Диелектрик
ленти, широки, 5—10 см, между конто се поставя тънка пара-
финирана хартия. Лентите се навиват във вид на руло, пре-
соваг се, поставят се в кутийка и се заливат с парафин (рис.
26). Краищата на станиоловите ленти се съединяват с изводи-
те на кондензатора. Такива кондензатори имат капацитет до
няколко микрофаради.
В слюдените кондензатори за диелектрик се изпол-
зува слюда, която увеличава тяхната електрическа здравина и
57
намалява загубите на енергия в сравнение с книжните конден
затори. Те се използуват предимно при високите честоти за
осигуряване на висококачествена работа. За да се предпазят
от външни влияния, слюдените кондензатори обикновено се
Рис. 27. Кондензатори:
а — слюдени ; б — керамичнн
пресоват във вид на пластмаса. Такива кондензатори са пока-
зани на рис. 27, а.
LTu В керамичните кондензатори за диелектрик се упо-
требява керамичен материал. Керамичните кондензатори са най-
висококачествени, защото имат висока стабилност. Това ги
прави широко приложими в радиотехническите устройства, осо-
бено в ултракъсовълновата апаратура, където се изисква ви-
сока стабилност на честотата.
Керамични кондензатори са показани на рис. 27, б.
Кондензаторите с течен диелектрик се наричат
електролитни кондензатори или често пъти не съв-
сем правилно ги наричат само електролити.
Обикновеният електролитен кондензатор се състои от две
алуминиеви пластини, между конто се поставя специален хими-
чески разтвор (електролит). За диелектрик тук служи тънък
•окисен пласт, който се нанася върху едната пластина. Другата
58
пластина е самият корпус на кондензатора. Такива конденза-
тори са показани на рис. 28.
Предимство на електролитните кондензатори е, че може
да се получи голям капацитет при малки геометрични размери.
Недостатъците им са,
че при тяхното включване
трябва да се спазва поляр-
ността, т. е. могат да бъ-
дат използувани само във
вериги с постоянен ток.
При тях капацитетът за-
виси от температурата и
имат сравнителни ниски ра-
ботай напрежения. Когато
електролитният конденза-
гор се включи във верига,
чието напрежение надви-
шава стойността на отбе-
лязаното върху самия кон-
дензатор работно напреже- Рис- 28 Електролитни кондензатори
ние, тогава произлиза т. н.
пробиване на кондензатора, при което двете пластики се
съединяват накъсо и кондензаторът става негоден.
Кондензатори с изменяем (променлив)
капацитет
Кондензаторите с изменяем капацитет се състоят от мета-
лически пластини, от конто едни са неподвижни (статор), а
други подвижни (ротор). При ръчно изместване положението
на ротора измени се покривната плоскост от подвижните плас-
тини върху неподвижните, значи изменя се капацитетът. Такъв
кондензатор е показан на рис. 29.
Различаваме следните видове кондензатори с изменяем ка-
пацитет.
Правокапацитетен кондензатор. Капацитетът на
променливия въздушен правокапацитетен кондензатор, съставен
от п полукръгли пластини, е пропорционален на ъгъла на за-
въртването на неговите подвижни пластини и е равен
С — — С
— '-'максг
ТС
59
където
(« — 1)(л2- 4)
Смакс= 0,125------------2)(СМ)
В тази формула:
гг е външният радиус на пласти-
ката в СМ\
г2 — вътрешният радиус в см;
п _ общият брой на пластините;
d— дебелината на диелектрика.
Пример. Да начислим пълния капа-
иитст на променлив правокапацитетен кон-
дензатор, на който броят на пластините
п = 21, външиият радиус на пластините
rt = 5 см, вътрешният радиус г2=1 см
разстоянието между пластините d=0,3 см
Решение:
Рис. 29. Кондензатори с про- __о
менлив капацитет Правовълнов конденза
тор. При правовълновия конден-
затор е осигурена линейна зависимост между дължината на
вълната X и ъгъла на завъртването на ротора ср, т. е.
С? = (a <J> +?)2,
Рйдиусът на роторните пластини (рис. 30) се изчислява по
формулата:
114,6.2k. а (акр + в) + л2,
където:
г е радиусът на изреза на не-
лодвижните пластини,
г2
Ь S“U4,6-180.
Q _________Г ’
'~»макс '-*мин
о__ 4 d . СМакс
" ~ п—\ •
Правочестотен проме-
нлив кон'д е нза тор. При
този кондензатор трябва да се
осигури линейна зависимост ме-
жду честотата и ъгъла на за-
въртването.
Т р и м е р и. Широко прило-
жение в радиотехниката нами
рат особен вид кондензатори с
изменяем капацитет, т. н. полу-
променливи кондензатори (три-
мери). Такива кондензатори са показани на рис 31. Обикновено
капацитетът на такива кондензатори е много малък (от няколко
единици до няколко десетки пикофарада).
Изменение™ на капацитета на такива кондензатори се из-
вършва с отвертка или гайка при регулирането на самия ра-
диоприемник.
Свързване на кондензаторите
Рис. 30- Правовълнов променлив кондензатор
За получаване на необходимия капацитет при няколко кон-
дензатора същите могат да бъдат съединявани по три раз-
личии начина: последователно, паралелно и смесено.
където:
постоянните
VСмаке ’ \ Смин ,
180
у] Смен
Последователно свързване на кондензатори
Да свържем последователно няколко кондензатора значи
дясната пластина на първия кондензатор да съединим с ля-
вата на втория, дясната на втория с лявата на третия и т. и.
(рис. 32).
60
61
При такова свързване общата дебелина на диелектрика се
увеличава, а това предизвиква намаляване на общия капацитет..
Общият капацитет на няколко последователио свързани кон-
дензатора се изчислява по формулата:
_L_=±+X+JL+...+_L
Собщ С^С2С3^ ^Сп’
където,
СОбщ е общият капацитет;
Clt С2, С3 • • • Сч — капацитетите на отделните кондензатори.
С, Сг С,
с-П—II—II—*
Рис. 32. Последователио свързване
на кондензатори
При последователио свързване само на два кондензатора
изхождайки от горния израз, ще получим
1 1 1 С2 + G
со'бщ~с1+с2 с^Г или
Ползувайки се от същия израз, при
ване на няколко еднакви кондензатора,
J__ L. 1 4 1 +...
собщ Ci G
или
Собщ
'2
последователио свърз-
ще получим
П

С -S-
'-'Общ - t
където: Сг е капацитетът на всеки отделен кондензатор;
п — броят на кондензаторите.
Последователио свързаните кондензатори могат да бъдат
използувани във веригите като делители на напрежения.
Пример 1. Три кондензатора с капацитети 200, 300 и 500 пф са свьр-
зани последователио. Да се изчисли общият капацитет.
Решение:
1 1 , 1 1 1 , 1 , 1
Собщ ~ С/ + С, 1 Са ~ 200 + 400 + 500 ~
10 + 54-4 19
— 2000 ~ 2000 ‘
62
Тогава
2000
Собщ = jg— — 105 пф.
Извод. При последователио свързване на кондензатори общият капаци-
тет е по-малък от най-малкия от тях.
Пример 2. Два кондензатора с капацитет 0,01 и 0,04 мкф са свър-
зани последователио. Да се намери общият капацитет.
Решение:
СгС, 0,01.0,04
С ~ С2 + С2 — 0,01 + 0,04 ~ °’008 мк&
Пример 3. Четири кондензатора, чиито капацитет е еднакъв и равен
на 100 пф, са свързани последователво. Какъв ще бъде общият капацитет.
Решение:
С, 100
Собщ —п — 4 —25 пФ-
Паралелно свързване на кондензатори
Да свържем паралелно няколко кондензатора значи всички
десни пластики на кондензаторите да дадем в един общ извод и
всички леви пластини — в друг извод (рис. 33).
При такова свързване, както се вижда от
рисунката, се получава нещо като общ кон-
дензатор, чиято повърхнина на плочите е
равна на сумата от повърхнините на плочите
на отделните кондензатори (а дебелината на
диелектрика си остава същата) или общият
капацитет ще бъде равен на сумата от ка-
пацитетите на отделните кондензатори, т. е.
Собщ — Ci 4~ С2+С34- • —|- СП-
При паралелно свързване на няколко еднакви
кондензатора същият капацитет ще бъде
Собщ = С^,
където п е броят на еднаквите паралелно
свързани кондензатори;
Ci — капацитетът на един от еднак-
вите кондензатори.
Пример 1. Три кондензатора, чиито капацитет е 500, 1 000 и 2 000 пд>,
са свързани паралелно. Какъв ще бъде общият им капацитет.
Решение:
С0б1Д = С1-|-С2+ С3 = 500+ 1000 4-2 000 = 3 500 пф.
Пример 2. Колко кондензатора, всеки по 500 пф, трябва да бъдат
свързани паралелно, за да се получи общ капацитет 3 000 пф.
0 0
Рис. 33. Паралелно
свързване на кон-
дензатори
63
Решение:
Собщ — nCt:
С общ зооо
п==С\’= 500 =ь
броя.
Смесено свързване на кондензатори
Смесеното свързване представлява съчетание от последова-
телно и паралелно свързани кондензатори (рис. 34). В показа-
ния пример кондензаторите Сг и Сз са последователно свър-
зани един с друг, също и
кондензаторите С4 и С5. Но
кондензаторите С2 и Сз са
паралелно свързани с кон-
дензаторите С4 и С5. По-
следователно на конденза-
торите С2, С3, С4 и С5 е съе-
динен кондензаторът Сг.
Намирането на общия ка-
пацитет трябва да стане
на няколко последовател-
ни етапа. За дадения при-
Рис. 34. Смесено свързване
на кондензатори
мер най-целесъобразно ще бъде най напред да се намери капа-
цитетът на последователно свързаните кондензатори С2 и Сз (С23),
след това на С4 и Cs (С45). Като се заменят по такъв начин кон-
дензаторите С2 и С3 с един кондензатор С23 и кондензаторите С4
и С5 с друг С45, лесно е тогава да се намери общият капацитет
на тези вече само два паралелно свързани кондензатора. И по
такъв начин вместо кондензаторите С2, С3, С4 и С5 ще имаме
само един, еквивалентен на тях (С25). И тогава остава да се
намери общият капацитет (С15) между последователно свър
заните Q и еквивалентния от дясната част на схемата.
Зареждане и разреждане на кондензатора
За да обясним това явление, вземаме за основа схемата на
рис. 35. Както се вижда, във веригата последователно с кон-
дензатора е включен ампермер. Да затворим веригата с ключа
Кл. С това съединяваме токоизточника с кондензатора. В мо-
мента на съединяването на ключа стрелката на ампермера
краткотрайно ще се отклони и пак ще застане на ну ла. Това
значи, че във веригата краткотрайно ще протече ток, който
зарежда кондензатора, при това след зареждането му ток във
веригата няма. При зареден кондензатор напрежението на не-
говите пластини е равно на напрежението на батерията. След
това прекъсваме веригата на кондензатора от токоизточника и
64
Рис. 36. Криви на тока и напрежението при
зареждане и разреждане на кондензатора:
а — прн зареждане ; б — при разреждане
S Електротехмнка за радиолюбителе
65
съединяваме пластините на кондензатора с къс проводник,
както е показано с пунктир на рис. 35. В момента на съединя-
ването на пластините отново забелязваме кратковременно от-
клонение на стрелката, но вече в посока обратна на тази при
зареждането. Кондензаторът се зарежда и разликата между
потенциалите на пластините му става равна на нула.
Ако кондензаторът бъде включен във верига с постоянен
ток, непрекъснато ток не може да тече, тъй като пластините
на кондензатора са отделени една от друга с диелектрик. Само
при затваряието на веригата ще протече краткотраен ток, за-
реждащ кондензатора.
На рис. 36 са показани кривите на тока и напрежението
при зареждането и разреждането на кондензатора. Както из-
тъкнахме, при включването на веригата протича краткотраен
ток от максимална стойност до нула. Когато кондензаторът се
заре5кда, създава се напрежение между неговите пластини.
Това напрежение ще стане най-голямо тогава, когато токът
се прекрати (рис. 36, а).
При разреждането на кондензатора се създава краткотраен
ток, докато потенциалите между двете пластини се изравнят,
с което и токът, и напрежението стават равни на нула
(рис. 36, б).
Цветен код за маркировка на кондензаторите с
постоянен капацитет
За означаване капацитета на кондензаторите, впресовани в
бакелит или пластмаса, в много страни се употребява цветен
код. При това величината на капацитета се означава с цветни
точки, нанесени върху кондензатора, като на всеки цвят съот-
ветствува определена цифра.
Кондензаторите, конто по-често се употребяват в радиолю
бителската практика, се маркират обикновено по групите А, В,
С и Е. По-подробна маркировка се среща само при керамич-
ните кондензатори, върху конто още се означават точността
на кондензатора (точка D) и температурният коефициент F.
Данните за цветния код при маркировката на кондензато-
рите са показани в следващата таблица 5-та.
На рис. 37, а и б са показани кондензатори, впресовани в
бакелит. Точките А, В и С се намират на стрелката, при това
т. А е към тъпия край на стрелката, а след нея са точките
В и С. Точката Е се намира вън от стрелката.
66
Таблица 5
Данни за цветиия код при маркнрбвката на кондензаторите
Цвят А — първа цифра в — втора цифра С— брой на нулнте след първите две цифрн д - точност В °/о Е — работно на- прежение (в)
Черен — 0 — 20 —-
Кафяв 1 1 0 1 120
Червсн 2 2 00 2 200
Оранжев 3 3 ООО 2,5 300
Жълт 4 4 0000 — 400
Зелен 5 5 00000 5 500 ,
Гъльбов 6 6 .— — 600 |
Виолетов 7 7 — —
Сив 8 8 0,01 10 —
Бял 9 9 — — —.
Златен — — — — 1000
Ако например при даден кондензатор т. Л е чернена, т. В
гълъбова, а т. С оранжева, капацитетът на този кондензатор
ще бъде 26 000 мкмкф.
Точката Е със зелен цвят върху кондензатора показва, че
работното напрежение на кондензатора е 500 в.
При керамичните кондензатори точките от цветния код
се поставят по-близо до единия край на кондензатора (рис. 37, в)-
ВВС
Рис. 37. Кондензатори :
а тл б — пресовани в бакелит ; в — керамичии кондензатори
гтпт
Г й ВС D
Най-близко до края е т. А, след нея вървят точките В, С
и D. Оцветяването на края откъм т. А означава величината
на температурния коефициент.
7 РАБОТА И МОЩНОСТ НА ПОСТОЯННИЯ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК
Понятия. Единици за измерване
Електрическият ток при преминаването му по всяка верига
изразходва известна част от своята енергия за преодоляване
съпротивлението на проводниците, т. е. извършва известна ра-
67
бота. При това електрическата енергия на токоизточника се
превръща в друг вид енергия; топлинна, светлинна, химическа,
механическа и т. н.
Работата, която токът извършва за единица време (1 сек),
се нарича мощност на тока. Значи мощността е разход на
електрическа енергия за една секунда. Колкото е по-високо
напрежението и е по-силен токът, толкова по-голяма е и мощ-
ността.
Електрическата мощност (Р) се определя от произведение™
,на напрежението по тока или
P = UI.
Единица за измерване мощността на електрическия ток е
ват
Един ват мощност е мощността на тока, която е съз-
дадена от един ампер ток при напрежение на токоизточника
един волт.
Често пъти в практиката се употребява кил о ват.
I киловат (I квт) = 1 000 вт.
Както е известно, за единица мощност в механиката се
употребява конска сила (к. с.). Мощност от една к.с. е
равна на 736 вт или 1 кет— 1,36 к.с.
За изчисляване на мощността в практиката могат да бъдат
употребени още две формули.
Изхождайки от основния израз P—UI, ако вземем, че
U
и го заместим, ще получим
R
P=U^- = ^
R R
или ако вземем, че U=IR, ще получим

Вижда се, че с увеличаване на тока например два пъти,
мощността ще се увеличи в квадрат, т. е. четири пъти.
Когато е известна мощността Р, лесно може да се направи
обратно изчисление, т. е. да се определи токът или напреже-
нието, именно
Р п-Р
U и и I
68
Мощността Р на електрическия ток, както пояснихме, е раз-
ход на електрическа енергия или работа, извършвана от тока
за 1 секунда. Затова работата на електрическия ток А за време
t може да се изчисли така:
A = Pt.
Следователно работата А на електрическия ток е равна на
произведението от мощността на този ток Р по времето t,
в течение на което преминава токът.
Да преобразуваме малко последната формула. Като знаем,
че P=UI, заместваме това във формулата за А и получаваме
A = UIt
и по-нататък можем да напишем
А = PRt.
Значи работата на точка А при неговата постоянна мощ-
ност Р ще зависи от времето t. Колкото повече е времето, в
течение на което е затворена електрическата верига, толкова
повече работа ще извърши токът.
Единицата за измерване работата на тока се нарича
ват-секунда (вт. сек).
Ват-секунда е работата на тока с мощност един ват в те-
чение на една секунда.
По-голяма единица е киловат-час (кет. ч), равен на
1000 вт. часа.
Пример 1. К аква мощност се изразходва за нагряване на един елек-
трически поялник, чисто съпротивление е 350 ома, ако той консумира ток
0,35 а.
Решение:
Р = I\R = 0,35’. 350 43 вт.
Пример 2. Напрежението между контактите на една осветлителиа
електрическа лампа е равно на 120 в, а съпротивлението на лампата е 144 ома.
Да се определи мощността, изразходвана за нагряване жичката на лампата.
Решение:
IP 120’
р= р = 144 = 100 вт.
Топлинно действие на тока
Както вече знаем, електрическият ток представлява движе-
ние на електрони в проводник. Движещите се електрони,
сблъсквайки се с атомите на веществото, им отдават част от
69
своята енергия. Тази енергия се превръща в топлинна и про-
водникът се нагрява. Колкото по-голямо съпротивление оказ-
ват атомите на веществото при преминаването на тока, тол-
кова повече енергия изразходват електроните и толкова по-
силно се нагрява проводникът.
В резултат на многобройни опити било установено, че ко-
личество™ топлина Q (в малки калории1), която се отделя от
проводника при преминаването през него на електрически ток,
е право пропорционално на квадрата на този Ток /2 (в ампери),
съпротивлението на проводника R (в ома) и времето, през
което токът протича I (в сек.), или
Q = 0,24 RRt.
Вече знаем, че произведението PRt изразява работата на
тока. Тогава ако l2Ri—\ вт сек., количеството топлина, от-
делено в проводника, е Q=0,24 малки калории. Следователно
при работа на електрическия ток в проводника, равна на
1 вт. сек., в същия проводник се отделя топлина, равна на
0,24 малки калории.
От показаната формула за Q се вижда, че количеството
топлина в проводника при увеличение на тока се увеличава в
квадрат. Така при увеличение на тока в един дросел четири
пъти, нагряването на проводника в дросела ще се увеличи шест-
надесет пъти. Следователно при увеличаване на тока, което би
надминало границата на изчислената стойност за дадения слу-
чай на дросела, може да изгори не само изолацията на про-
водника, но и самият проводник.
Топлинното действие на тока се използува за затопляне
отоплителните жички на електронните лампи, за осветлителните
лампи, за нагряване на поялниците и други отоплителни елек-
трически уреди. На топлинните свойства на тока е основано
също така използуването на разтопяващите се предпазители,
така широко използувани в радиоапаратурата идругите видове
свързочна апаратура за предпазване на самите токоизточници.
Разтопяващият се предпазител представлява стъклена тръ-
бичка (рис. 38, а), в която е поставена (запоена към двата ме-
талически края на предпазителя) тънка металическа жичка.
Тази жичка е изчислена да пропуска ток с определена сила.
При късо съединение на веригата или при много голямо уве-
1 Малка калория е количеството топлина, необходима за нагряване
един грам вода с 1°С (от 15° С на 16° С).
70
личение на товара, когато през предпазителя ще премине ток,
много по-силен от нормалния за дадения предпазител, жичката
прегаря, като прекъсва веригата (рис. 38,6).
Стъклена тръбичка
а.
Тыка стоплена жичка
Рис. 38. Разтопяващ се предпазител
Пример. Електрически поялник консумира ток 0,5 а при съпротивле-
ние 240 ома. Да се определи каква топлина те се отдели от поялиика за 10 мин.
Ре ше н и е:
Q = 0,24 /г Rt = 0,24.0,52.240.600 = 8 640 мал. кал.
Видяхме, че постоянният ток с течение на времето не се
мени по посока (той тече само в една неизменяема посока —
от отрицателния полюс на токоизточника към положителния).
През време на протичането на тока в определена електриче-
ска верига може да се предизвика периодично или неперио-
дично изменение силата на тока. Такъв постоянен ток, конто
с течение на времето изменя силата си, се нарича пулсиращ
ток, но по характер той си е постоянен ток. Такъв е напри-
мер токът във веригата на микрофона, когато се говори пред
него. Трептенето на мембраната при говор предизвиква изме-
нение на съпротивлението във веригата на микрофона и токът
от постоянен по големина се превръща в пулсиращ (изменящ
се по големина).
71
Приложението на постоянния ток във всевъзможните кло-
нове на електротехниката е огромно. Голямо е приложението
на постоянния ток специално и в радиотехниката. Неделима
част на всяко радиотехническо устройство, на всяка радиотех-
ническа апаратура, в която има електронни лампи, е и токо-
източникът за постоянен ток (акумулатор, динамомашина или
и двете).
Правилното познаване и разбиране на явленията, свързани с
постоянния ток, е важна предпоставка за доброто разбиране и
усвояване на всички процеси и явления, конто имат място в
радиотехниката.
ВТОРА ГЛАВА
МАГНЕТИЗЪМ И ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗЪМ
8. МАГНЕТИЗЪМ
Основни понятия и магнитни явления
Рис. 39. Силата на привличане е най-
голяма на полюсите С и Ю и от-
съствува по неутралиата линия АБ-
Тела, конто имат способността да привличат към себе си
други тела, се наричат магнит и, а това тяхно свойство —
магнетизъм.
Всеки магнит има два полюса — северен и южен. На полю-
сите привличането е най-силно и колкото повече се приближа-
ваме до средата на магнита, толкова повече то отслабва. Ли-
нията, която минава перпендику-
лярно и по средата на магнита,
където няма никакво привлича-
не, се нарича неутрална ли-
ния (рис. 39).
Магнитите биват естествени
и изкуствени. Най-големият ес-
тествен магнит е земята. Ней-
ният северен магнитен полюс ле-
жи близо до южния географски
полюс, а южният й магнитен по-
люс — близо до северния гео-
графски полюс. В природата ес-
тествени магнита се срещат във вид на желязна руда, наречена
магнетит. Изкуствените магнити се правят от стомана, която се
подлага на специална обработка. Те се наричат още постоянни
магнити.
Ако с един конец вържем постоянен магнит и го пуснем
свободно да виси, полюсите му заемат напълно определено по-
ложение. Единият от тях сочи север, а другият — юг. Обясне-
нието на това явление се състои в това, че полюсите на по-
стоянния магнит си взаимодействуват с тая на земния магнит.
При взаимодействието между полюсите едноименните се от-
72
73.
блъскват, а разноименните се привличат. Полюсът, който сочи
север, се нарича северен и се бележи с буквата „С“ (N), а
този, който сочи юг, се нарича южен и се бележи с буквата
„Ю“ (S). На това свойство на магнитите почива и устрой-
ство™ на компаса.
Взаимодействието между полюсите не е трудно да се
установи с помощта на два каквито и да са постоянни магнити.
Силата, с която си взаимодействуват магнитите, се опре-
дели по закона на Кулон.
т1т2
F—^
където: т1 и т2 са „магнитните маси“ на магнитите;
р — магнитната проницаемост на средата;
г —разстоянието между магнитите в см-,
F—силата на взаимодействие в дини.
За единица „магнитна маса“ в системата CGS се приема
тази, която на разстояние 1 см взаимо действува на равна на
, I , 1 \
нея „магнитна маса" със сила 1 дина 1 дина=7.о-г).
\ Уо I /
Понятието магнитна
маса е условно и затова е поставено в
кавички. Реално такава
Рис. 40. Разположение на
молекулярните магнити:
а — в неиамагнетнзирано тяло ;
б — в намагнетизирано тяло
маса не съществува. В системата CGS
за основни единици за измерване се
вземат „сантиметър“ (с), „грам“ (g)
и „секунда" (5).
Ако вземем един постоянен магнит
и го разрежем по неутралната линия,
получаваме два по-малки магнита,
всеки от който има свои северен и
южен полюс. Ако продължим това
деление, новополучените половини
също ще имат полярност, макар и да
са съвсем малки по размери. Изобщо
всяко магнитно тяло се състои от
множество молекулярни магнити. Те
са разположени хаотично и взаимно
се уравновесяват (рис. 40, а).
При намагнетизирване тези молекулярни магнити се ориен-
гират в посока север-юг (рис. 40,6).
Трябва да отбележим, че способността на молекулярните
магнити на различните тела, веднъж ориентирани при намагне-
тизирането да запазят постоянно това свое състояние, е раз-
лична. Например, ако доближим постоянен магнит до парче
74
никел, последнего ще се привлече от постоянния магнит и
докато е привлечено също ще има способността да привлича
други тела. Щом обаче никеловото парче се откъсне от по-
стоянния магнит, то загубва тия свойства.
Съвсем друго положение се наблюдава, ако доближим по-
стоянния магнит до парче стомана. Същото придобива свойст-
вата на магнита и ги запазва не само докато е притегнато от
постоянния магнит, но и след като се откъсне от него.
Различното реагиране на никела и стоманата след откъс-
ването им от постоянния магнит се дължи на различната под-
вижност на техните молекулярни магнити. В първия случай те
лесно преминават в хаотично състояние, докато във втория
случай запазват в известна степей полярността, получена при
намагнетизиране от постоянния магнит.
Способността на магнитните тела да проявяват магнитни
свойства след намагнетизирането им се обяснява с наличността
наостатъчен магнетизъм.
Съществуването на такъв магнетизъм се обяснява с така
наречената задържаща или коерцетивна сила, която
противодействува на стремежа на молекулярните магнити да се
върнат в първоначалното си състояние. Същата сила се проя-
вява и при намагнетизирването, като пречи на молекулярните
магнити бързо и напълно да се ориентират. В стоманата тази
сила е много голяма, а в желязото незначителна.
Свойството на никела, желязото и някои други тела бързо
да се намагнетизират и размагнетизират намира твърде широко
приложение в евързочната техника. Повече от полюсните нас-
тавки на различните устройства са направени от меко желязо
поради това негово свойство.
От друга страна способността на стоманата да запазва маг-
нитните си свойства след намагнетизиране е позволила същата
да бъде използувана най широко за направа на постоянни маг-
нити. Силните удари и резките изменения в температурата от-
слабват магнитните свойства на постоянните магнита. Това се
дължи на чувствителното намаляване на коерцитивната сила,
в резултат на което молекулярните магнити по-лесно премина-
ват в хаотично състояние.
Магнитно поле. Магнитни силови линии. Магнитна
проницаемост
Ако към постоянен магнит доближим на известно разстоя-
ние магнитна стрелка, последната, макар и да не се намира в
75
непосредствено съприкосновение с постоянния магнит, се ориен-
тира към него. Това показва, че свойствата на магнита се проя-
вяват и около него на известно разстояние.
Рис. 41. Разположеиие на
железии стърготини около
постоянен магнит
Рис. 42. Взаимодействие ме-
жду полюсите на постоянни
магнити:
а — взаимодействие между едно-
имеини полюси ; б — взаимодей-
ствие между разиоименни полюси
Пространство™, в което се проя-
вява действието на магнита, се на-
рича магнитно поле.
Ако поставим един постоянен ма-
гнит върху картон и върху него по-
сипваме железни стърготини, при леко
почукване на картона се получава
своеобразно разпределение на стър-
готините (рис. 41). Това разпределе-
ние се дължи на действието на ма-
гнитните сили в магнитното поле.
Линиите, по конто се проявява дей-
ствието на тези магнитни сили, се на-
ричат магнитни силови линии.
Употребата на понятието магнитни
силови линии е условно, тъй като
същите реално не съществуват. То
се налага за по-лесно изучаване свой-
ствата на магнитното поле.
Прието е да се смята, че магнит-
ните силови линии вътре в магнита
са насочени от южния полюс към
северния, а вън от него — от северния
към южния. Магнитните силови ли-
нии са винаги затворени и никога не
се пресичат помежду си. Положението
на магнитните силови линии на бли-
зко разположени едноименни и разно-
имении полюси е показано на рис. 42.
Гъстотата на силовите линии е най-
голяма на полюсите и съвсем слаба
по неутралната линия. С плътността
на магнитните силови линии се харак-
теризира силата на магнитното поле или както се казва още
неговата напрегнатост. Тя се измерва в ерстеди.
Един ерстед напрегнатост има магнитното поле, в което на
единица магнитна маса CGSp0, поставена в дадена точка на
това поле, действува сила от една дина
^2
76
където: Н е напрегнатостта на магнитното поле;
F— силата на привличане;
т2— магнитната маса.
Ако в горната формула заменим F с величината, на която
тя е равна по закона на Кулон, ще получим за вакуума
(р=1)
От тази формула се вижда, че
напрегнатостта на магнитното поле
в дадена иегова точка се измени
обратно пропорционално на квадра-
та на разстоянието до самия магнит.
Ако магнитното поле във всички
точки е еднакво, нарича се одно-
родно (рис. 43). Ако обаче в такова
еднородно магнитно по?.е внесем
парче желязо, еднородният харак-
тер на полето ще се наруши. Както
се вижда от рис. 44, а, магнитните
силови линии, конто до внасянето
на желязото бяха успоредни, сега
изменят своя път, като през же-
лязото плътността им става по-
голяма, отколкото през въздуха.
Това се дължи на обстоятел-
ството, че внесеното парче желязо
се намагнетизирва и самб става
магнит. При това магнитните си-
лови линии на този нов магнит
Рис. 43. Еднородно магнитно
поле
Рис. 44. Изменение на магнит-
ното поле при внасяне в него:
а — парче* желязо ; б — парче меж
вън от него са противоположим на тия на основното магнитно
поле и го отслабват, докато тия вътре в него го усилват.
Това свойство на телата да пропускат през себе си магнит-
ните силови линии се нарича м а г н и тн а проницаемост.
Тя се бележи с буквата р (,мю“). Магнитната проницаемост на
въздуха е приета за единица.
От разгледания пример се вижда, че магнитната проницае-
мост е по-голяма от тази на въздуха, в резултат на което и
магнитните силови линии се устремяват през желязото.
Силата на магнитното поле, като се взема под внимание
магнитната проницаемост на средата, се нарича магнитна
индукция.
В— \lFL
77
Магнитната индукция се измерва в гауси. Тя е числено
равна на силовите линии, конто минават през 1 cw2 перпенди-
кулярно на тяхната посока.
Количеството силови линии, конто минават през някаква
повърхност, се нарича магнитен поток. Той се измерва в
максвели.
Ф=ВВ,
където: Ф е магнитният поток;
В — магнитната индукция;
•S’ — повърхността, която магнитните силови линии пре-
сичат перпендикулярно.
Телата, на конто магнитната проницаемост е много по-го-
ляма от тази на въздуха, се наричат фиромагнити. Към тях се
относят желязото, никелът и кобалтът.
Феромагнитните метали намират голямо приложение в ра-
диотехниката. Те се използуват обаче не в чисто състояние, а
като се смесват железноникелови сплави с мед, молибден,
хром и др. в различии пропорции.
Ако в еднбродно магнитно поле поставим вместо желязо
парче мед, характерът на полето ще се измени, както е по-
казано на рис. 44, б. От нея се вижда, че магнитните си-
лови линии в този случай не само че не се стремят да минат
през медта, а напротив те я обхождат. Това показва, че маг-
нитната проницаемост на медта е по-малка от тази на въздуха
|хж = 0,999991.
Телата, на конто магнитната проницаемост е по-малка от
тази на въздуха, се наричат д и а.м а г и и т н и. Към тях се от-
насят медта, цинкът, среброто, графитът, живакът и др.
Тела, на конто магнитната проницаемост е малко по-голяма
от единица, се наричат пара Магнитки — например олово,
алуминий, платина и др.
9. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗЪМ
Основни понятия и определения
Ако по електрически проводник потече ток (рис. 45), около
него се създава магнитно поле. В наличността на такова поле
можем лесно да се убедим, ако до проводника доближим маг-
нитна стрелка.
При протичането на тока в дадена посока магнитната
стрелка се отклонява и заема напълно определено положение.
Ако прекъснем тока, тя веднага заема първоначалното си по-
78
ложение. След това, ако отново пуснем тока, но в посока, об-
ратна на първата, магнитната стрелка пак ще се отклони, обаче
пак в обратна посока. Всичко това
та на магнитно поле, създадено от
протичащия по проводника ток.
Посоката, в която се отклонява
магнитната стрелка, се определи по
правилото на дясната ръка. Съгласно
това правило, ако разположим
дясната си ръка с дланта
към проводника, по който
потвърждава наличност-
Рис. 45. Магнитно поле около
проводник с ток
тече ток в посока, съвпада-
ща с посоката на пръстите
на ръката, палецът ще п о -
каже посоката, в която ще се
отклони северният полюс на
магнитната стрелка (рис. 46).
Въз основа на това правило с ма-
гнитната стрелка можем да опреде-
лим посоката на тока, ако тя не е
известна.
След казаното по-горе ние вече
можем да обясним и същността на
молекулярните магнити. Тя е една и
съща с тази на магнита, който се съ-
здава при протичането на ток по про-
водника. И в единия, и в другия слу-
чай магнитът се създава от движе-
нието на електроните било по про-
водника, било по орбитите на отдел-
ните атоми (за молекулярните магни-
ти). Самото намагнетизиране на тела-
та довежда до деформиране на орби-
тите, по конто се движат електро-
ните на атомите, като се удължават.
Формата на магнитното поле, кое-
то се създава около праволинеен про-
водник, по който тече ток, може лесно
Рис. 46. Определяне посо-
ката, в която се отклонява
магнитната стрелка под вли-
яние иа магнитното поле на
ток, който протича по пра-
волинеен проводник
да се види, ако прока-
раме такъв проводник да минава през хартия, която е посипана
с железни стърготини. От рис. 45 се вижда, че магнитното поле
около праволинеен проводник има формата на кръг.
Посоката на магнитните силови линии се определя по пра-
вилото на тирбупюна. Съгласно това правило, ако „свред-
79
лим* по посока на тока, посоката, в която се
върти тирбушонът, ще съвпада с магнитните с и-
лови линии (рис. 47).
Напрегнатостта на магнитного поле, което се създава около
проводник, по който тече ток, зависи от силата на тока и
разстоянието от проводника.
9 Г
Рис. 48. Магнитно поле
около едиа иавивка, по
която протича постоянен
ток
Рис. 47. Определяне посо-
ката на магнитните силови
линии по правилото на
тирбушона
Соленоид. Магнитно поле на соленоида
Ако изменим формата на проводника, по който тече ток,
неминуемо ще последва и изменение във формата на магнит-
ного поле около този проводник. Нека вземем един кръгъл
проводник и го прекараме през картон, посипан с железни
стърготини. Ако след това пуснем по проводника да тече ток,
под негово влияние около проводника се създава магнитно
поле. Силовите линии вътре в проводника са насочени в една
посока, а вън от него в противоположна (рис. 48). По такъв
начин тази навивка наподобява малък магнит.
80
Ако вместо една спирала навием няколко спирали и пус-
нем по тях да тече ток, не е трудно да се разбере по прави-
лото на тирбушона, че вътре в спиралите магнитните силови
линии ще имат една и съща посока. По такъв начин магнит-
Рис. 49. Магнитно поле на соленоид
ното поле на тези спирали ще бъде много по-силно, отколкото
това на една спирала.
Такъв спиралевидно навит проводник, по
който тече ток, се нарича соленоид (рис. 49).
Полюсите на соленоида можем да определим с помощта на
магнитната стрелка или по правилото на дясната ръка. В пос-
ледний случай обръщаме дланта на дясната ръка към соле-
Рис. 50. Опраделяне иавивките на соле-
ноида по правилото на дясната ръка
ноида така, че пръстите да бъдат насочени по посока на
тока; тогава палецът на ръката ще покаже северния полюс
(рис. 50).
Напрегнатостта на магнитното поле на соленоида се опре-
дели по формулата
.. 4 тг ©/
6 Електротехника за радиолюбителя
81
където: Н е напрегнатостта на магнитното поле в ерстеди;
I — силата на тока в ампери;
w — брой на навивките;
I — дължината на соленоида ;
л — питагоровото число (г: —3,14).
Пример. Да се определи какъв ток трябва да се пусне през навивките
на соленоид с дължина I — 10 см и брой на навивките w = 20, ако напрег-
натостта на магнитното поле вътре в соленоида е /7= 100 ерстеда.
Решение:
HI 100.0,1
7 = -т- - = о — 40 ма.
4 л® 4.3,14.20
Соленоидът има свойството да въвлича в себе си пласти-
ни от феромагнитни материали. За това същите трябва да се
поставят близо до него на пътя, по който се затварят него-
вите магнитни силови линии. Въвличането на тези пластини
става дотогава, докато техните неутрални линии не съвпаднат
с тези на соленоида (рис. 51).
Рис. 51. Магнитното поле на соленоида въвлича
железни пластини вътре в соленоида
Това свойство на соленоида широко се използува в измер-
вателните уреди за получаване на изкуствени постоянни маг-
нита и др.
Електромагнити
Електромагнитът представлява соленоид със сърцевина от
желязо. Желязната сърцевина се вкарва, за да се усили маг-
нитното поле на соленоида. То се намагнетизирва и със соб-
ственото си поле усилва полето на соленоида. Освен това маг-
82
нитната проницаемост на желязото е значително по-голяма от
тази на въздуха и разсейването на магнитните линии е незначи-
телно. Това също усилва магнитното поле.
Рис. 52. Устройство на електромагнита:
а — бобика и а електромагнита ; б — сърцевина ;
в — общ вид на електромагнита
Освен желязо за сърцевина се използуват сплави на желязо
със силиций, с нике л и др. Те имат незначителен остатъчен
магнетизъм.
Всеки електромагнит се състои от тяло, направено от фи-
бър или картон със съответна форма, върху което се намо-
тават в няколко слоя навивките. Вътрешната част на тялото
е куха и в нея се поставя сърцевина (рис. 52). Сърцевината
се прави от тънки пластини, изо-
лирани една от друга. Електро-
магнитът привлича котва, която
се прави от меко желязо.
Силата на магнитното поле
на електромагнита зависи от
величината на протичащия по
навивките му ток. Тази зависи-
мост е право пропорционална и
може лесно да се провери
(рис. 53). Тя има голямо практи-
ческо значение. Силата зависи и
от броя иа навивките на електро-
магиита; колкото те са повече,
толкова електромагнитът е по-
Рнс. 53. Схема за показване зави-
симостта на силата иа притегляне
от изменение™ йа силата на тока
силен.
Върху силата на магнитното поле оказва
влияние също
така и магнитната верига, по която се затварят магнитните си-
лови линии.
Колкото по-голямо е магнитното съпротивление на веригата,
толкова по-слаб ще бъде електромагнитът. Последното пред-
83
ставлява сбор от съпротивленията на отделните участъци на
магнитната верига и зависи от магнитната проницаемост на
средата, напречното сечение на сърцевината и дължината на
магнитната верига.
о _ L
*\м — с ’
о
където: RM е магнитното съпротивление на отделния участък
от магнитната верига;
I — дължината на участъка;
р.— магнитната проницаемост на участъка;
Л — средното сечение на участъка.
На рис. 54 са представени два електромагнита с различии
магнитни вериги.
Произведението от силата на тока и броя на навивките се
нарича магнитодвижеща сила. Тя се измерва в амперна-
вивки.
Между магнитодвижещата
магнитното съпротивление RM
сила Рм, магнитния поток Ф и
съществува зависимост напълно
Рис. 54. Магнитки вериги в два
различии електромагнита
Силата на електромагнита се
аналогична на тази, която съ-
ществува между електродви-
жещата сила, тока и съпро-
тивлението на електрическата
верига по закона на Ом.
За да може да привлече ко-
твата, електромагнитът тряб-
ва да преодолев силата на
пластиичатата пружина, която
я отделя от него.
определи по формулата
„ 1 02 ,
F 8 л-981’ 5 Р'
където: F е силата, с която електромагнитът привлича кот-
вата;
Ф —магнитният поток иа електромагнита;
5—средното сечение на елементите, от конто се
състои магнитната верига.
Пример. Да се определи силата на привличане F на електромагнит с
w = 200 навивки, ако през него протнча ток у=0,1 а. Дължината на сърцеви-
84
ната е /j = 8 см, магнитната проницаемост р = 2 000, напречното сечение
S, = 0,7 см?. Дължината на въздушния просвет е 1пр — 0,2 мм, дължината
на котвата Zs = 4 см, напречното сечение 5, = 0,3 сз<2, дължината на лоста,
който подбира котвата Z3 = 12 см, напречното сечение — като това на кот-
вата. Магнитната проницаемост на котвата и лоста е равна на тази на сър-
цевината.
Решение:
Iw
inp । l' I । 4 ~
Po so jij Sj ps S2 p3 S3
0,1 . 200
—-q-02-------g-----------4---------12---=670 максвела.
17 0,7 + 2.10s. 0,7 + 2.10s. 0,3 + 2.10’. 0,3
Ако приемем за средне сечение това на магнитната верига St = Sep =
==0,7 см2, силата на привличаие на котвата ще бъде
1 Ф2 1 6702
— 8 и 981 ' S — 8.3,14 .981 ’ “6,7 = 260 гр
За даден електромагнит броят на неговите навивки и маг-
нитното съпротивление на веригата са постоянни величини.
Следователно силата на магнитния поток може да се измени,
като се измени силата на тока. На рис. 55 е показана зависи-
мостта на магнитната индукция от напрегнатостта на магнит-
ното поле. От този график се вижда, че магнитната индукция
се измени пропорционално на напрегнатостта само в известии
граници, след което същата съвсем
незначително се измени.
Това положение се обяснява с
факта, че при увеличаване на тока,
който протича по електромагнита, от-
делните молекулярни магнити на сър-
цевината първоначално бързо се ори-
ентират но полюсите на соленоида,
след което тяхното положение почти
не се измени. В този случай казваме,
че имаме магнитно насищане на сър-
цевината (+Вт) (рис. 56).
Ако след като сме достигнали
такова насищане, започнем да разма-
гнетизираме сърцевината, ще се нама-
лява съответно и величината на магнитната индукция. Този път
обаче тя няма да се движи по първоначалната крива и когато
напрегнатостта бъде равна на нула H=Q, индукцията няма да
бъде равна на нула. Това се дължи на остатъчния магнетизъм
в сърцевината.
Рис. 55. График на зависи-
мостта на магнитната ин-
дукция от напрегнатостта
на магнитното поле
85
Ако продължим да увеличаваме отново напрегнатостта, но
в обратна посока, чрез изменение посоката на тока, отново до-
веждаме индукцията до положението на насищане (— Вт\ Като
размагнетизираме сърцевината, ние стигаме отново в 4- Вт.
Както се вижда от графика, при изменение напрегнатостта
на полето се измени и магнитната индукция. Благодарение
обаче на остатъчния магнетизъм магнитната индукция изостава
от напрегнатостта. Това явление на изоставане на
магнитната индукция от напрегнатостта се на-
рича хистерезис, а фигурата, която се получава при на-
магнетизирането — затворена крива на хистерезиса.
Тази крива е различна за различните материали и по нея
може да се съди за качеството на тези материали. Колкото
хистерезисната затворена крива е по-тясна, толкова материа-
лът е по-добър и обратно.
Дотук ние разгледахме явленията, конто имат място в
електромагнит със сърцевина от меко желязо или със сплави
от желязо и някои други метали. Тези електромагнити се на-
ричат обикновени.
Освен тях сыцествуват така наречените поляр и зо-
ва н и електромагнити. При тях сърцевините се правят
във вид на наставки от меко желязо, конто се прикэепват към
полюсите на постоянен магнит и затова се наричат още по-
лю сни наставки (рис. 57).
86
Всяка полюсна наставка има полярността на полюса на по-
стоянния магнит, към който е прикрепена.
При протичане на ток по бобината на електромагнита, коя-
то е поставена върху полюсната наставка, се създава допъл-
Рис. 57. Поляризован
електромагнит:
/ — постоянен магнит ; 2— полюснн по-
ставки ; 5—навивки на електромагнита
Рис. 58. Поляризован
звънец:
1 — постоянен магнит ; 2 — котва с чукче;
3 — електромагнити
нително магнитно поле, полюсите на което зависят от посоката
на протичащия ток. В един случай те могат' да съвпадат с тия
на постоянния магнит и ги усилват, а в други да ги отслабват.
В зависимост от това, на кой полюс имаме усилване, там
ще бъде привлечена котвата на електромагнита. При всяко
изменение посоката на тока ще се усилва ту единият, ту дру-
гият електромагнит и в съответствие с това ще се измени по-
ложение™ на котвата. На този принцип е устроен поляризова-
ният звънец (рис. 58).
Електромагнитите имат твърде голямо приложение в свър-
зочната техника. Благодарение на електромагнита на телеграф-
ния апарат Ст—35 се задействува цялата система от лостове,
с конто се извършва буквопечатането. Телефонните слушалки,
електрическите звънци и други възли в свързочната апаратура
представляват електромагнити. •
87
Релета
Рис. 59. Схема за включване
на реле за обратен ток
Релетата са електромагнити, с конто автоматически става
превключването на никои електрически или механически си-
стеми.
По своя принцип на действие те биват: електромагнитни,
магнитоелектрически, електродинамични и др.
Същите могат да се задействуват
от постоянен или променлив ток.
Конструктивно релето включва тя-
ло с желязна сърцевина, около коя-
то се намотават навивките, пристав-
ката, подвижната котва и няколко
пластинчати пружини.
Нека разгледаме как работи ре-
лето за обратен ток, което се изпол-
зува в много радиостанции.
Схемата, по която се включва ре-
лето, е показана на рис. 59. В тази
схема освен релето са включены ди-
намомашина, акумулаторна батерия и
ампермер.
След като динамомашината развие нормални обороти, през
тънката навивка протича ток, който намагнетизирва сърцеви-
ната и тя става магнит. В резултат на това котвата на релето
се привлича и се осъществява контактът К. Тогава акумула-
торната батерия се включва буферно в динамомашината.
Тъй като съпротивлението на дебелата навивка е по-малко
от това на тънката, токът започва да тече през нея. Ако по
някаква причина напрежението на динамомашината спадне по-
ниско от това на акумулаторната батерия, токът ще протече
в обратна посока от акумулаторната батерия към динамома-
шината. Магнитното поле, което този ток ще създаде, ще
бъде насочено в противоположна посока спрямо първата и ще
го отслаби. Тогава електромагнитът няма да може да задържи
котвата и контактът К ще се наруши. С това ще се прекрати
и разреждането на акумулаторите.
В радиоапаратурата освен за горната цел релетата често се
използуват за превключване на антените от предавателя към
приемника и обратно, за блокиране и деблокиране на високите
напрежения и др.
88
10. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МАГНИТНО ПОЛЕ И
ПРОВОДНИК, ПО КОЙТО ТЕЧЕ ТОК
Ако поставим един проводник между полюсите на постоя-
нен магнит, а след това пуснем по него ток, ще видим, че
проводникът се задвижва, като се изтласква вън от магнит-
ното поле (рис. 60).
Рис. 60. Взаимодействие между постоянен
магнит н проводник, по който тече ток
Причината на това явление се корени във взаимодействието
между постоянното магнитно поле и магнитното поле, което
се създава около проводника при протичане на ток по него.
Както се вижда от рис. 61, а, магнитното поле на проводника
е насочено така, че от едната страна усилва постоянното маг-
нитно поле, а от другата го отслабва. В резултат на това уси-
леното от едната страна магнитно поле изтласква проводника
вън от него (рис. 61,6). По такъв начин електрическата енер-
гия се превръша в механическа.
Силата, с която магнитното поле изтласква проводника, за-
виси от силата на постоянното магнитно поле, от силата на
тока, който протича по проводника, от дължината на провод-
ника, която лежи в постоянното магнитно поле и от ъгъла,
под който проводникът пресича магнитните силови линии на
постоянното магнитно поле.
F — ВП sin а.
Посоката, в която действува тази сила, се определя по
правилото на лявата ръка, което гласи: ако дланта на
лявата ръка разположим така, че в нея да в л и-
89
зат магнитните силови линии, а пръстите да по-
казват посоката, в която тече токът по провод-
ника, намиращ се между полюсите на магнита,
палецът ще покаже посоката, в която ще бъде
изтласкан проводникът (рис. 62).
Ако вместо проводник вземем рамка и я поставим между
полюсите на постоянен магнит, а
в резултат на взаимодействието
между постоянното магнитно
поле и магнитното поле на рам-
ката последната ще заеме та-
кова положение, при което през
не я ще минават най-много Ма-
гнитки силови линии от посто-
янното магнитно поле (рис. 63).
след това пуснем по нея ток,
Рис. 62. Определяне посоката на
действие на силата, с която се
изтласква проводник с ток по пра-
вилото на лявата ръка
Рис. 61. Взаимодействие между
постоянно магнитно поле и маг-
нитното поле на проводник, по
който тече ток
Взаимодействие се получава не само между постоянно маг-
нитно поле и проводник, по който тече ток, но и между два
близко разположени проводника, по конто тече ток. Така на-
пример, ако посоката на тока и в двата проводника съвпада,
те взаимно ще се притеглят, а ако токът в двата проводника
тече в различии посоки, те ще се отблъскват (рис. 64).
Тези явления имат твърде голямо приложение в електро-
техниката. Електрическите мотори и някои измервателни уреди
са построени на тези принципи.
90
Рис. 63. Рамка, по която тече ток и се намира в магнитно поле,
се стреми да заеме такова положение, че през нея да мииават
най-много Магнитки силови линии
Рис. 64. Взаимодействие между близко разположени
проводници, по конто тече ток:
а — в еднакви посокн ; б — в противоположим посоки
91
ТРЕТА ГЛАВА
ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ
11. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ИНДУКТИРАНА ЕДС И
ИПДУКТИРАН ТОК
Ако движим един проводник в постоянно магнитно поле
(рис. 65) така, че той да пресича под някакъв ъгъл магнитните
силови линии на това поле, в краищата на проводника се съз-
Рис. 65. Индуктираие на еде в
проводник, който пресича сило-
вите линии на постоянно маг-
нитно поле
дава определена разлика в потен-
циалите. При затваряне на този
проводник в някаква външна ве-
рига по него ще потече ток.
И обратно, ако движим магнита
така, че неговите магнитни силови
линии да пресичат неподвижен про-
водник, в краищата на проводника
отново ще възникне разлика в по-
тенциалите.
И в двата случая ние наблюда-
ваме процес, при който става пре-
връщане на механическата енергия
в електрическа.
Явлението, при което в
проводника, който пресича
магнитните силови линии
на постоянен магнит, възниква електродвижеща
сила, се нарича електромагнитна индукция.
Същността на електромагнитната индукция се заключава в
това, че свободните електрони, конто се намират в провод-
ника, при неговото движение в магнитного поле се насочват
към краищата му така, че на единия край се получават по-
вече електрони, а в другия недостиг от електрони. В резул-
тат на това между краищата на проводника възниква опреде-
лена разлика в потенциалите. Електродвижещата сила, която
възниква при електромагнитната индукция, се нарича инду-
92
ктирана електродвижеща сила, а токът, който протича — ин-
дуктиран ток.
Величината на електродвижещата сила зависи от силата на
магнитното поле, от дължината на проводника, пресичащ маг-
нитните силови линии, от скоростта на пресичане и от ъгъла,
под който проводникът пресича магнитните силови линии.
Математически тази зависимост се изразява с формулата
Е = Blv sin а,
където: Е е индуктираната електродвижеща сила;
В — индукцията на магнитното поле;
I — дължината на проводника, който пресича магнит-
ните силови линии;
v —скорост га на движението на проводника;
а — ъгълът, под който проводникът пресича магнит-
ните силови линии.
Гмбаноию
Рис. 66. Макет за получаване индуктираиа еде
при пресичане иавивките на бобина от постоя-
нен магнит
Експериментално зависимостта, изразена с тази формула,
може лесно да се провери с помощта на макета, направен по
рис. 66. Посоката на индуктираната електродвижеща сила се
93
определи по правилото на дясната ръка (рис. 67), което гласи:
ако поставим дланта на дясната ръка така, че в
Рис. 67. Индуктиране иа еде в
рамка при въртенето й в по-
стоянно магнитно поле
нея да влизат магнитните
силови линии, т. е. обърна-
та към северния полюс, а
палецът на ръката да по-
казва посоката на движе-
нието на проводника, оста-
налите пръети ще п о к а-
жат посоката, в която ще
действува индуктираната
електродвижеща сила и
посоката на тока.
Трябва да отбележим, че ин-
дуктирана електродвижеща сила
възниква само тогава, когато про-
водникът пресича изменящо се
магнитно поле. Например, ако дви-
жим проводник, свит във вид на
рамка в еднородно магнитно поле
(рис. 68) така, че той да не пре-
сича магнитните силови линии на
това поле, т. е. успоредно на тях
(sin« = O), в него няма да се ин-
дуктира електродвижеща сила.
Ако обаче ®започнем да въртим тази рамка в магнитното
поле така,£?че тя да сече магнитните силови линии, в нея
Рис. 68- Създаване вихрови токове в диск
ще се индуктира електродвижеща сила. Тя ще бъде най-
голяма тогава, когато рамката сече перпендикулярно магнит-
ните силови линии.
94
Индуктирана електродвижеща сила в бобина
Освен в отделен проводник или рамка индуктирана електро-
движеща сила може да се получи и в бобина, стига послед-
ната да се пресича от магнитните силови линии на някакво
магнитно поле.
В това лесно можем да се убедим, ако последователно на
една бобина включим един галваномер и пуснем в нея по-
стоянен магнит (рис. 66). При всяко пускане и изваждане на
магнита стрелката на галваномера се отклонява. Това показва,
че от пресичането на магнитните силови линии на бобината в
последната възниква индуктирана електродвижеща сила и през
нея протича индуктиран ток. Ако обаче само спуснем магнита
в бобината и го оставим в покой, през време на покоя в нея
няма да се появи никаква електродвижеща сила. Това пот-
върждава, че индуктирана електродвижеща сила възниква
само при пресичане на магнитните силови линии от проводни-
ците на бобината.
Величината на индуктираната електродвижеща сила зависи
от силата на магнитното поле, силовите линии на което пре-
сичат навивките на бобината. При по-силен магнит тя е по-
голяма, а при по-слаб — по-малка.
Тя зависи също така и от скоростта, с която магнитните
силови линии секат навивките на бобината. Ако пускаме и из-
важдаме бавно постоянния магнит от бобината, индуктираната
електродвижеща сила ще бъде незначитедна. И обратно, ако
скоростта е по-голяма и електродвижещата сила ще бъде по-
голяма.
Величината на индуктираната електродвижеща сила зависи
и от броя на навивките на бобината. При по-голям брой на
навивките тя ще бъде по-голяма, а при по-малък — по-малка.
Ако вместо постоянния магнит вземем един електромагнит
и действуваме по същия начин, резултатите в бобината по
нищо няма да се отличават от тия, получени при използуване
на постоянния магнит.
Индуктирана електродвижеща сила възниква не само при
пускане и изваждане на електромагнита от бобината, но и ако
след като сме го пуснали и той се намира в покой, включваме
и изключваме веригата на протичащия през него ток. Това се
обяснява с факта, че при включване на веригата токът мигно-
вено нараства от нула до някаква определена величина. Заедно
с него нараства и магнитното поле, силовите линии на което
пресичат бобината и в нея се индуктира електродвижеща сила.
5»
При изключване на веригата токът мигновено се измени
до нула, а заедно с него се измени и магнитното поле на елек-
тромагнита. При това изменение магнитните силови линии пре-
сичат бобината и в ней се индуктира отново електродви-
жеща сила.
Отклонението на стрелката на галваномера при изключване
веригата на тока, протичащ през електромагнита, ще бъде про-
тивоположно на това при включването му.
Това явление е било изучено за пръв път от руския учен
Е. X. Ленц, който открил закон, с който може да се определи
посоката на индуктираната еде в бобината при пресичане на
навивките й от силовите линии на някакво магнитно поле. Този
закон гласи:
При изменение на магнитното поле в боби-
ната в нейните навивки се индуктира електро-
движеща сила, която създава ток с т а к а в а по-
сока, при която магнитният поток, създаден
от този ток, ще пречи на изменението на външ-
ното магнитно поле.
Например, ако магнитното поле отслабва, неговите силови
линии, пресичайки навивките на бобината, ще създадат елек-
тродвижеща сила, която ще пречи на отслабването на полето,
като ще се стреми да го усили и обратно, ако то нараства —
да го отслаби.
Вихрови токове (токове на Фуко)
Ако магнитните силови линии на променливо магнитно поле
пресичат едно масивно желязо вместо навивките на бобината,
в него ще възникнат индуктирани токове.
Изхождайкиа от физическата същност на електромагнит-
ната индукция, трябва да кажем, че и тук, както в отделния
проводник има свободни електрони, конто под влияние на из-
менящото се магнитно поле в едни посоки се натрупват повече,
а в други — по-малко, т. е. създава се разлика в потенциалите,
в резултат на която и протичат тези токове. Тези токове се
наричат вихрови токове или токове на Фуко.
В наличността на такива токове можем лесно да се убедим,
ако вземем един постоянен магнит и между полюсите му вър
тим някакъв диск (рис. 69). В резултат на вихровите токове
дискът се нагрява.
Колкото желязото е по-масивно, толкова по-големи ще бъ-
дат тези токове, тъй като съпротивлението на желязото ще
96
бъде по-малко и обратно — при желязо с по-голямо съпро-
тивление тези токове ще бъдат по-малки.
Вихровите токове, конто нагряват желязото, в повечето
случаи са вредни, тъй като енергията, която се изразходва за
нагряване на желязото, е безполезно загубена енергия. В от-
делни случаи обаче те имат и практи-
ческо приложение.
За да се избягнат тези загуби, ста-
раят се да увеличат електрическото съ-
противление на сърцевината в бобините.
Това се постига, като сърцевината се
прави не от плътно желязо, а от отделни
тънки изолирани една от друга железни
пръчки. Освен това за сърцевина се из-
ползува специална силициева ламарина,
която има голямо съпротивление и в
същото време голяма магнитна прони-
цаемост.
Че действително по такъв начин се
намаляват вихровите токове, можем да
се убедим лесно, ако последователно на
Рис. 69. Създаване вихро-
ви токове в диск
източник на постоянен ток включим един път бобина със сър-
цевина от плътно желязо, а друг път във вид на пръчки от
силициева ламарина и неколкократно включваме и изключваме
веригата от протичащия през бобината ток. В първия случай
ние ще почувствуваме, че сърцевината силно се е нагряла, а
във втория едва може да се почувствува слаба топлина.
Загубите на вихрови токове зависят също така от често-
тата, с която се измени магнитното поле. Същите са право
пропорционални на квадрата на честотата.
Това налага бобините, конто се използуват във високоче-
стотните блокове, да бъдат без сърцевина или със сърцевина,
направена от специален състав.
12. САМОИНДУКЦИЯ. ВЗАИМОИНДУКЦИЯ
Електродвижеща сила на самоиндукцията и
взаи моиндукцията
От казаното по-горе е ясно, че когато по някои проводник
потече ток, около проводника се образува магнитно поле. Ако
към същия проводник приближаваме и отдалечаваме друг про-
водник, в последний се индуктира електродвижеща сила. Та-
кава електродвижеща сила ще се индуктира също така, ако
7 Електротехника за радиолюбителя
97
вземем два проводника и ги разположим близко един до друг.
След това по единив от тях пуснем да тече променлив ток.
Благодарение на това, че магнитните силови линии на про-
менливото магнитно поле, създадено от протичащия по
проводника променлив ток, ще пресичат втория проводник,
в него също така ще се индуктира електродвижеща сила.
Променливото магнитно поле не сказва влияние само на про-
водника, който то пресича със силовите си линии. То също
така пресича и своя проводник, около ксйто е създадено от
протичащия ток, особено ако този проводник е свит във вид
на спирала. При това пресичане в него също така се индук-
тира електродвижеща сила.
Явлението, при което в резултат на измене-
ние силата на тока, протичащ в даден проводник,
се индуктира електродвижеща сила, се нарича
самоиндукция. Тъй като индуктираната електродвижеща
сила в резултат на самоиндукцията е насочена срещу първо-
началната електродвижеща сила, тя се нарича противоелек-
тродвижеща сила. Ако във веригата тече постоянен ток, само-
индукцията ще се проявява само при включване и изключване
на геригата, тъй като тогава ще се измени магнитното поле.
Във веригите с променлив ток тя ще действува непрекъснато.
Благодарение на създадената при самоиндукцията противоелек-
тродвижеща сила, токът в бобината намалява. Бобината в този
случай играе ролята на индуктивно съпротивление. То ще бъде
толкова по-голямо, колкото повече са навивките и колкото по-
голяма е честотата на променливия ток. Такива бобини се
наричат д росе л и.
В зависимо ст от веригите, в конто се използуват, дросе-
лите могат да бъдат за висока или ниска честота. И в двата
случая тяхното съпротивлевие се проявява във вид на проти-
воелектродвижеща сила, която пречи на изменението на тока.
Ако той отслабва, тя се стреми да го усили, като създава ток
в същата посока; ако той нараства, тя се стреми да го от-
слаби, като създава ток, конто протича в обратна посока
съгласно закона на Ленц.
На противоелектродвижещата сила се дължат искрите, конто
се получават при включване и изключване на различните то-
кови вериги. Токът, който протича в тези случаи и на който
се дължи обгарянето на контактите, се нарича екстраток.
Величината на противоелектродвижещата сила в една
бобина зависи от формата, размерите на бобината, броя на на-
98
вивките и скоростта на изменение силата на тока. Тя се оп-
редели по формулата
Е —-L
bL~ L St’
където Д/ е величината, с която се измени силата на тока за
време Д£;
Д7
отношениетОд характеризира скоростта, с конто се измени
силата на тока във веригата;
L — коефициентът на самоиндукцията или просто ин-
дуктивност. Този коефициент определи способността на
бобината да индуктира в себе си противоелектродвижеща сила.
При изменение силата на тока с един ампер за една се-
кунда противоелектродвижещата сила ще бъде равна на ин-
дуктивността.
El = L.
Индуктивността се измерва в хенри. Един хенри ин-
дуктивност има бобината, в която при изменение
силата на тока с един ампер за една секунда се
индуктира противоелектродвижеща сила един
волт. За дадена бобина индуктивността е величина пос-
тоянна.
Измерването на по-малки индуктивности става в мили-
хенри (мхн), микрохенри (мкхн) или сантиметри (см). Между
тези единици за измерване индуктивността съществуват след-
ните съотношения:
1 хенри = 1 000 милихенри;
1 милихенри = 1 000 микрохенри;
1 микрохенри = 1 000 сантиметра.
Бобините на радиоприемниците за къси вълни имат индук-
тивност около 10 мкхн, за средни вълни — около 200 мкхн,
а за дълги — около 2 000 мкхн.
В практиката бобините често се секционират, като отдел-
ните секции се евързват последователио или паралелно в една
посока или в обратни посоки. В зависимост от начина на евърз-
ването величината на общата индуктивност ще бъде различна.
Така например, ако отделните секции са свързани последова-
телно и в една посока, общата индуктивност ще бъде равна
на сумата от отделните индуктивности, т. е.
Е = Ьг+Ь2-)-к3 и т. н.
99
Ако между последователно свързаните секции има такива,
конто са навити в обратна посока, те намаляват общата индук-
тивност и затова се изваждат от нея.
При паралелното свързване на две индуктивности общата
индуктивност ще бъде равна на половината от величината на
една от включените индуктивности, ако те са равни помежду си.
Казаното по-горе е вярно, ако отделяйте секции не си влияят
взаимно или, както се казна, ако те са свързани галванично
помежду си.
Освен този начин на свързване възможно е бобините така
да се разполагат взаимно, че при тяхното свързване последо-
вателно при навиване в една посока общата им индуктивност
да бъде различна От тази на двете бобини, взети заедно. Това
сеобяснява с факта, че двете бобини си оказват взаимно влия-
ние, при което тяхната индуктивност се измени в сравнение с
тази, която те биха имали ако бяха свързани само галванично.
По такъв начин изменението на индуктивността може да става
не само скокообразно, като се превключват отделните секции,
но и главно, като се измени взаимното разположение на от-
делните бобини. Тези бобини, на конто индуктивността се из-
мени плавно, се наричат вариометр и.
Ние вече видяхме, че ако изменяме тока в една бобина,
около нея се създава променливо магнитно поле. Ако близо до
тази бобина поставим друга така, че магнитните силови линии
на променливото магнитно поле да я пресичат, в нея се поя-
вява електродвижеща сила. Това явление се нарича взаимо-
индукция, а създадената по такъв начин електродвижеща
сила — еде на взаимоиндукцията.
Тази връзка, която се установява чрез взаимоиндукцията
между двете бобини, се нарича индуктивна връзка.
Величината на електродвижещата сила на взаимоиндукцията
зависи от честотата, с която се измени магнитното поле, от
величините на индуктивностите на двете бобини и тяхното
взаимно разположение, а така също от магнитната пронипае-
мост на средата, чрез която се осъществява индуктивного
свързване на двете бобини.
Като мярка за опрсделяне връзката между бобините е въ-
веден коефициент на взаимоиндукцията, който се бележи с
буква М и се измерва в хенри.
Един хенри взаимоиндуктивност между две бобини ще бъде
тази, при която, ако токът в една от тях се измени на един
ампер за една секунда, в другата бобина ще се появи елек-
тродвижеща сила на взаимоиндукцията един волт.
100
Взаимоиндукцията има широко приложение в радиотехни-
ката. В повечето случаи трептяшите кръгове се свързват ин-
дуктивно. Действието на трансформаторите е основано на прин-
ципа на взаимоиндукцията.
В отделяй случаи обаче взаимоиндукцията между отдел-
яйте елементи не е желателна. Затова, за да се отстранят
тези паразитни връзки, елементите се екранират един от друг.
Тези връзки са най-силни, когато бобините са разположени
успоредно една на друга, и най-слаби, когато те са разполо-
жени взаимно перпендикулярно.
13. БОБИНИ И ТЯХНАТА КОНСТРУКЦИЯ
В радиоапаратурата бобините намират извънредно голямо
приложение. Те се използуват предимно като елементи на
трептящите кръгове и като дросели.
По своята конструкция бобините в радиопредавателите се
отличават от тези в радиоприемниците. Това се дължи преди
всичко на значително по-високите токове и напрежения в
радиопредавателите в сравнение с тези в радиоприемниците.
В зависимост от величината на тези токове и напрежения бо-
бините могат да бъдат без тела или с тела, а самите на-
вивки — във вид на плътен проводник, тръбички или ленти.
В зависимост от изискванията, на конто трябва да отгова-
рят предавателите, се използуват различии начини за навиване
на бобините. Така например бобините на възбудителите в пре-
даватели с висока стабилност на честотата се правят, като
улейте на тялото се заливат с разтопено сребро, което служи
за навивка. В други предаватели с по-малка стабилност на че-
стотата направата на бобините на възбудителя става, като мед-
ният проводник се нагрява до зачервяване и в това състояние
се навива около тялото на бобината. След като изстине, про-
водникът здраво се пристяга около тялото. Ясно е, че както
по първия, така и по втория начин на навиване на бобините
се цели навивките здраво да прилепват към тялото, тъй като
в противен случай те ще се движат, а това ще се отразява
върху стабилността на честотата на възбудителите.
За предаватели, към конто изискванията за стабилността на
честотата не са особено големи, навиването става, като про-
водникът със съответен диаметър се навива върху тялото при
нормална температура.
Телата на бобините се правят от най-различни материали.
За тази цел широко се използува най-различна керамика.
101
За сега предимно се използуват тела от порцелан — за по ни-
скокачествени части, радиопорцелан и пирофилит — за по-ви-
сококачествени и за най-висококачествена апаратура — ултра-
порцелан, радиостеатит, алуминоксид и керамит.
От тези материали се правят телата за
бобините и вариометрите, антенните изо-
латори, основите за превключвателите,
ламповите плочки и др
В състава на тази керамика най чесго
влизат някои видове глина, каолин, глино-
зем, полски шпат, кварц, мрамор, талк,
пирофилит и др. За различните керамики
те се вземат в различии пропорции.
Телата на бобините обикновено са ци-
О о о о о о о о о о о о о о о о
линдрични. В много случаи обаче те се
правят във вид на ребра. Това се прави с
оглед да се намалят загубите от високо-
честотните токове, тъй като във въздуха
те са по-малки, отколкото в което и да било
тяло. При ребристите тела по голимата
част от навивките е във въздуха (рис. 70).
Най-често в предавателите се използуват
еднослойни бобини. Многослойни бобини
се използуват само в дълговълновите пре-
даватели. За да се избегне окисляването
на навивките, същите в повечето случаи
се посребряват. Това особено се отнася
за бобините на възбудителите.
Рис. 70. Макара с ре- в радиопредавателите за настройка на
бра за навнване на бо- трептящите кръгове често се използуват
бина вариометри. По своята форма те могат да
бъдат цилиндрични, кълбообразви и др.
На рис. 71, а е показано принципното устройство на цилин-
дричен вариометър с две бобини А и Б, а на рис. 71, б—варио-
метър, индуктивността на който се измени с плъзгач.
За да се измени индуктивността на вариометъра в по-ши-
роки граници, двете бобини могат да се включват паралелно
или последователно (рис. 72). При последователното включ-
ване на бобините максималната индуктивност ще бъде:
а минималната
Бмакс — -f- L2 -|- 2 М,
Lmuh — Ь2 — 2 М.
102
При паралелно свързване LwaKC и LMUH ще бъдат равни
_ р . _ L^-ЛР .
11+£2-2Л1 иин /,1 + Л2+2Л1‘
Рис 71. Вариометри:
а — изменение на индуктивността с помощта на подвижна
бобина ; 6 — изменение на индуктивността с помощта
на плъзгач
В тези формули Lr и Ь2 представляват индуктивностите на
вътрешната и външната бобини на вариометъра, а М взаимо-
индукцията между тях. Тя се определя по формулата
м=к>!ЦЦ,
където К е коефициентът, който характеризира връзката между
двете бобини. Той се измени в граничите от 0 до 1 и се из-
мерва в проценти. Както показва опитът, граничите, в конто
се измени индуктивността на вариометъра, достигат LMavc =
— 8 i'MUH •
103
Напоследък вариометри със специална конструкция се сре-
щат и в радиоприемниците.
Бобините на радиоприемниците конструктивно се отличават
от тия в радиопредавателите. Разликата между тях се заклю-
Рис. 72. Включване
на бобини:
чава предимно в материалите, от конто те
се правят, а така също в начините на изра-
ботването им и преди всичко в начините за
навиване на бобините. Това се дължи на
различното назначение, което те имат.
Телата на бобините се правят от най раз-
личии материали: гетинакс, текстолит, кера-
мика, прешпан, бакелит, картон, полистирол,
слюда и др.
Формата им също може да бъде най-раз-
лична. Най-често се употребяват цилиндрич-
ни тела.
Навивките могат да бъдат еднослойни за
честоти над 3 мгхц и многослойни за честота
под 3 мгхц. За телата със сърцевина могат
1 — последователио ; Да бЪДЭТ еДНОСЛОЙНИ И МНОГОСЛОЙНИ.
г— паралелно На рис. 73 са показани бобините на радио-
приемниците „Мир“, „Дружба" и „Септември".
Най-добра температурна стабилност имат бобините, навити
на тела от висококачествена керамика. Затова в хетеродините,
Рис. 73. Бобини на радиоприемниците
,Мир', „Дружба* и „Септември"
от конто се изисква висока стабилност на честотата, бобините
се навиват на такива тела.
В таблица 10-та са дадени основните видове провод-
ници, конто се използуват за навиване на бобините.
104
Изчисление на бобините
Съществуват различии опитни формули 3d изчисление елек-
трическите параметри и геометрическите размери на бобините
Така например, като изхождаме от размерите на бобината
и броя на навивките, можем да определим индуктивността на
бобината в предаватели (рис. 74).
. 100 rfl D
L~bD+\\l см’
където п е броят на навивките.
Обикновено I=(0,3 — 5) D.
Пример 1. Да се определи индуктивността на бобина с дължина I —
= 10 см, диаметър D — 5 см и брой на навивките п = 20.
Решение:
100 &D 100.205.5
t=4Z>+ll/ 4:5+11.10= I 500СМ = ]>5 мкхн-
Рис. 74. Еднослойна бобина
за предавател
Рнс. 75. Вариометър с по-
движна бобина
Коефициентът на взаимоиндукцията между бобините на ва-
риометъра (рис. 75), изразен чрез неговите размери и броя на
навивките на двете бобини л, и л2, се определи по формулата
.. (Р.П^Пп
М= 19.74 = - г._ 1 см
При въртене на вътрешната бобина около нейната ос кое-
фициентът на взаимоиндукцията М се определи по формулата
Л1 ср = Л1 cos ср,
където ср е ъгълът между оста на вътрешната и външната бобина.
105
От тази формула се вижда, че коефициентът на взаимоин-
дукцията /И ще бъде най голям, когато осите на бобините съв-
падат (cos ср = 1) и най-малък, когато те са взаимноперпендику-
лярни (cos ср = 0).
За изчисление на еднослойните бобини в радиоприемниците,
когато I е по-голямо от D (рис. 76), може да се използува
формулата
/О\2
\ 2 ) п*
L~\QD + 2%r
Рис. 76. Еднослойна бобина
за радиоприемник
Рис. 77. Многослойна бобина
за радиоприемник
Индуктивността на еднослойни бобини, в конто I е по-малко
от D, се определи по формулата
/О V2
L~lOD + 28r
Изчисляването на многослойните бобини (рис. 77) става по
формулата
/О\2
L- \ 2 / «2
19^+28/4-31 С
Навиване и екраниране на бобините
За да се избегне влиянието на паразитния капацитет между
навивките, многослойните бобини се навиват по различии на-
чини. Най-широко приложение имат бобините с така наречената
„клетъчна“ и „универсална“ навивка.
106
този цилиндър на равно раз-
карфици като спици на колело.
Рис. 78. Начни за навиване на много-
слойна бобини с .клетъчна“ навивка:
а — намотана бобина ; б — разгънат вид на
тялото за навиване иа бобината ; в — дървено
тяло за навиване на бобината
Навиването на бобините с клетъчна навивка може да става
и ръчно. За тази цел се взема дърво, изрязано във формата на
цилиндър. По окръжността на
стояние в два реда се забиват
Разстоянието между двата ре-
да спици се взема 10—15 мм.
Броят на спиците трябва да
бъде нечетен и обикновено да
е в границите от 15 до 29.
Нека разгледаме как става
навиването на бобина с 29
спици (рис. 78, а, б и в).
Преди навиването между
двата реда спици върху дър-
вото се навива книжна лента,
за да може лесно да се из-
вади навиТата бобина. След
това номерираме спиците от
№ 1 до № 29 и на № 1 от
първия ред завързваме про-
водника. След това го опъ-
ваме към спица № 15 от вто-
рия ред, премятаме го през
него и оттам на № 29 от
първия ред премятаме проводника и оттам на № 14 и т. н.
В този случай стъпката на навивката ще бъде през 14 спици.
При 15 спици навиването започва от № 1 на първия ред,
оттам на № 8 на втория ред, № 15 на първия ред, № 7 на
втория ред, № 14 на първия ред, № 6 на втория, № 13 на пър-
вия и т. н.
След навиването за задържане на навивките бобината се на-
мазва с лак или парафин. След това спиците се изваждат и
бобината внимателяо се снема от дървения калъп.
Навиването на бобини с навивки тип „Универсал" става,
като върху цилиндричен дървен калъп се навива в няколко
слоя книжна лента с широчина малко по-голяма от тази на бо-
бината (рис. 79, а). След това по краищата на тазн лента на
широчина, равна на бобината, се прокарват две успоредни ок-
ръжности I и 2, конто определят границите на бобината. Освен
това се прокарват две диаметрално противоположни линии
3 и 4, необходими за ориентиране при прокарване на първите
навивки. За закрепване началото на бобината се пробива малка
цупка.
107
Навиването на бобината става по следния начин. След за-
крепване началото на бобината проводникът се опъва така, че
да мине там, където се пресича окръжността 2 с линия 3
(рис. 79, б). Оттам проводникът се опъва и довежда до точката,
/ 2
Тяло
Гс/гт>с£а &ЬоОина
* HgOUOfiQ
( 2 Ширина на намот-
нита
=^От6ор jo
х(занреп-
1 бане
[начало-
____________то на
^ЧбоЬината
Рис. 79. Начин за навиваие на многослойни бобини
с Универсалия" намотка
Книжно прьстенче
в която се пресичат окръжността / и линията 4 (рис. 79, в).
След това огъваме проводника и отново го довеждаме в на-
чалната точка, отново го прегъваме под ъгъл и въртейки дър-
вения цилиндър, го натягаме успоредно на първата навивка
и т. н. (рис. 79, г и д').
Най-трудно се навиват първите 8—10 навивки, а след това
навиването се опростява. За да се закрепят първите навивки,
трябва да намажем книжната лента с лак или лепило. След
като бобината е навита, за да не се разваля, трябва да я на-
мажем с парафин или лак.
Така направената бобина (рис. 79, е) се изважда от дърве-
ното тяло и се оставя известно време да изсъхне, след което
се поставя на направеното за нея тяло.
Както вече се каза, за да се повиши индуктивността на
бобините, в тях може да се постави специална сърцевина от
немагнитен материал. За да се намалят загубите от вихровите
токове на високи честоти, сърцевината се прави от специален
състав.
В радиотехниката за направа на сърцевината се използува
карбонилно желязо, алсифер, магнетит, пермалоид и др. Същите
108
са смес на прахообразно желязо с алуминий, силиций, въгле-
род, лак и др. в различии пропорции.
Като изменяме положението на сърцевината с винт, можем
плавно да изменяме индуктивността на бобината. По такъв
начин можем да настройваме трептящите кръгове или да ги
донастройваме, когато настройката се извършва с променлив
кондензатор.
За предпазване бобините на отделните трептящи кръгове
от взаимно влияние, а така също и за защита от външни маг-
нитни полета, те се поставят в екрани. Екраните обикновено
се правят от медни или алуминиеви листове с дебелина
0,3—1 мм и с напречно сечение кръг или квадрат. Диаметърът
на екрана се взема два пъти по-голям от този на бобината.
Трябва да отбележим, че използуването на екрана има и свои
недостатъци. Така например екранът намалява индуктивността
на бобината и влошава нейното качество. Това особено силно
се чувсгвува, ако диаметърът на екрана бъде по-малък от
удвоения диаметър на бобината.
Дросели
Казахме, че освен като елементи на трептящите кръгове,
бобините се използуват и като дросели. В този случай тях-
ната задача се свежда до преграждане пътя на високочестот-
ните токове или като полезен товар в нискочестотните стъпала
Индуктивността на високочестотния дросел без сърцевина
се определи по формулата
Ldp = 2,5 X мкхн.
Пример 1. Да се определи индуктивността на дросел, който трябва да
се включи във веригата на високочестотен ток, честотата на който /=3 кгхц
Решение:
с 300
X = . = з = 100 м,
където С е скоростга на разпространение светлината в хнляди километрн
(С=3,105 км);
Ldp = 2,5 X. = 2,5.100 = 250 мкхн.
СХ>икновено дроселите, когато работят на вълни над 50 м,
са многослойни. Направата им може да стане и саморъчно. За
тази цел се взема сухо дърво и в него се изрязват 4—6 улея
с широчина 3—4 мм, вътрсшен диаметър 5—10 мм и външен
диаметър 10—15 мм (рис. 80).
109
Отделяйте улей се свързват чрез един общ улей, който се
прокарва по дължината на тялото на дросела. По този улей
става прехвърлянето на проводника от един хоризонтален улей
в друг.
Навиването на дросела обикновено става с проводник с
диаметър 0,08—0,12 мм, а изводите на дросела се правят от
проводник с дебелина 0,2—0,3 мм.
Точното разпределение на навивките в различиите секции
може и да не бъде напълно еднакво. При навиване на дросела
по важно е неговите навивки да не са под
1000-2 000 броя.
Нискочестотните дросели (без подмагнети-
зирване) могат да се изчислят по следната
формула
Рис. 80. Тяло за на-
виване на дросел
£ = 5№Г . ю-6.
П р н м е р 2. Да се начисли индуктивността на
нискочестотен дросел, който има N = 1 000 навивки и
напречно сечение S —7 см?. Дължипата на магннт-
ната верига е I = 14 см.
Решение:
5 7
£ = 5№-7-10-6-=5.106.14.10-в = 2-5 хн.
Като преобразуваме горната формула, можем да опре-
делим броя на навивките, конто трябва да има дроселът,
ако нн е известна неговата нндуктивност
М=450^у
Дроселите, конто се използуват в изглаждащите филтри.
ще бъдат разгледани в глава шеста.
ПО
ЧЕТВЪРТА ГЛАВА
ПРОМЕНЛИВ ТОК
14. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Определения
Променлив ток се нарича този, който периодически про-
Рис. 81. Индуктиране на еде в рамка,
въртяща се в магнитно поле:
1 и 2 — контактна пръетени ; 3 и 4 — спе-
циални четки за отвеждаие на тока ; /? —
консуматор иа електрически ток
меня посоката и величината си.
Променлйвият ток (или променливата електродвижеща сила)
се получава със специални електрически машини, наречени
генератори за промен-
лив ток. Действие то на тия
машини е основано на явле-
нието електромагнитна
индукция.
Схемата на най-прост гене-
ратор за променлив ток е пред-
ставена на рис. 81. Като се върти
в магнитно силово поле, създа-
дено от магнит с полюси С и Ю,
рамката „абвг* пресича магнит-
ните силови линии.
При въртенето отделните
страни на рамката попадат под
действието на северния и юж-
ния полюс. Вследствие на това,
посоката на тока се измени. Тя
може да бъде определена по
„правилото на дясната ръка“. При едно пълно завъртане на рам-
ката „абвг* посоката на електродвижещата сила се измени
един път: в течение на първия полуоборот токът ще протича
презконсуматора А* от дясно на ляво, а в течение на втория— от
ляво на дясно. Ясно е, че за следващия трети полуоборот токът
ще има посока, както през първня, а за четвъртия — както
през втория полуоборот. Обаче при въртенето на рамката в
111
магнитно поле се измени не само посоката, но и величината
на еде (тока).
Понятията „посока" и „величина" на променливия ток се
изясняват по-добре, като се построй диаграма на техните из-
менения за различните моменте от време (рис. 82). Времето,
Рис. 82. Построяване на кривата на променлив ток
за което ръката прави едно пълно завъртане, нанасяме по хо-
ризонталната линия АБ. Разделяме тази линия на 16 равни
части. По вертикалната линия нанасяме величината на тока за
началния момент на всяка част от време. Прието е отсечките
над хоризонталната линия да изобразяват ток с положителна,
а тия под нея — ток с отрицателна посока.
За начало на диаграмата приемаме момента, когато рамката
е в положение „аи (рис. 82). Доказано е теоретически и прак-
тически, че величината на тока в тоя момент е максимална.
Изобразяваме я с вертикална отсечка в точка 0. При по-ната-
тъшното въртене на рамката токът ще намалява постепенно.
За моментите 1, 2, 3 той е изобразен със съответните отсечки.
След като е изминала */< от пълния оборот, рамката заема по-
ложение, показано на рис. 82,6. В този момент тя се намира
на границата, която раздели влиянието на северния и южния
полюс. Тогава токът е равен на нула (т. 4, рис. 83). Като се
112
движи непрекъснато, рамката постепенно се приближава към
южния полюс. Паралелно с това величината на тока нараства,
а посоката му е вече обратна на първоначалната. Токът в тоя
период от време е определен с отсечките в точки 5, 6 и 7.
В момента 8 рамката е под самия южен полюс и токът пак
Рис. 83. Период и амплитуда на променливия ток
има максимална величина, равна на тая в момента 0. Тъй като
рамката продължава да се върти, тя постепенно се отдалечава
от южния полюс и токът намалява (моменти 9, 10, И), изчезва
напълно (момент 12), отново започва да расте, като от момент
13 е придобил първоначалната си посока, т. е. посоката, която се
отнася за първата четвърт от пълния оборот на рамката.
В продължение на втория и следващите обороти изме-
ненията на тока ще бъдат тОчно такива, както и през пър-
вия оборот.
Обикновено графикът за нзмененията на променливия ток
не се строи с вертикални отсечки, а с линия, която съединява
върховете на вертикалните отсечки. Такава линия се нарича с и-
нусоида. Променливите ток и електродвижеща сила, измене-
нията на конто съответствуват на такава крива линия, се на-
ричат синусоидални. Променливият ток, който се произвежда
от електроцентралите, е почти синусоидален. Обаче съще-
ствуват променливи токове, конто имат много по-сложна форма,
отколкото синусоидалните.
8 Електротехника за радиолюбителя
113
Параметри на променливия ток
Период се нарича времето, през което про-
менливият ток извършва един пълен ц и к ъ л из-
менения, а именно от нула расте до максимум — т. 2 на
рис. 83, после спада до нула — т. 4, от нула расте до макси-
мум, но в обратна посока — т. 6, след това пада отново до
нула—т. 8. Периодът се измерва в секунди и се означава с
буквата Г. В зависимост от скоростта на въртенето на рам-
ката, както и от броя на магнитните полюси, между конто тя
се върти, в течение на една секунда променливият ток може
да извърши няколко пълни цикъла на своето изменение. Б р о я т
на пълните изменения на тока за една секунда
се нарича честота на тока. Честотата на тока се оз-
начава с буквата f и се измерва в херци, килохерци и мега-
херци. Херцът се означава с буквите хц, килохерцът — с кхц
и мегахерцът с мгхц. Килохерцът е равен на 1 000 херца, а
мегахерцът — на 1 000 000 херца. Един херц е такава
честота, при която за една секунда се извършва
едно пълно изменение на тока.
В практиката се използува ток с най-различни честоти. Така
например индустриалният променлив ток има честота /==50 хц, за
целите на проводната връзка се използуват честоти до 150 кхц,
а в радиотехниката засега намират приложение токове до
3000 мгхц. Нужно е да се отбележи, че постоянно се усвоя
ват все по-високи честоти, особен© за нуждите на радиосвръз-
ката, радиоразпръскването и радиолокацията.
Между периода и честотата на тока съществува обратно
пропорционална зависимост. Това ще рече, че колкото по-ма-
лък е периодът, толкова по-висока е честотата на тока.
Тази взаимозависимост се изразява с формулата:
f— или Т = .
Т /
Пример 1. Да се определи периодът на ток, чнято честота е 1С0 хц.
Решение:
T~f = 100 = 001 сек'
Освен тези две величини — период и честота — в практи-
ката често се използува и трета величина, която зависи непо-
средствено от първите две. Тая величина се нарича д ъ л ж и н а
на вълната и се измерва обикновено в метри, дециметри,
114
сантиметри и милиметри. Ще поясним това по-подробно. Дока-
зано е, че енергията на променливия електрически ток в зави-
симост от неговата честота може да се разпространява както
по проводници, така и в пространството.
Енергията на токовете с по-ниска честота се разпростра-
нява по проводници. Енергията на токовете с висока честота
се разпространява през самото пространство, без да има в него
каквито и да било проводници.
В двата случая това разпространение има вълнообразен ха-
рактер и се извършва с определена скорост. За въздушното
пространство скоростта иа разпространението е равна на тая
на светлината, т. е. на 300000 км)сек. Това разпростране-
ние на енергията, която се нарича електромагнитна, може да
се характеризира с величината дължина на вълната.
Дължина на вълната е разстоянието, което
изминава електромагнитната енергия за време,
равно на един период. Бележи се с гръцката буква X
(ламбда).
Между дължината на вълната, периода и честотата съще-
ствува следната математическа зависимост:
където: с е скоростта на светлината, равна на 300000 000 м]сек‘,
X— дължината на вълната в метри;
/ — честотата на тока в хц.
Пример 2. Дължината на вълната л = 10 м. Да се определи често-
гата на тока.
Решение:
, с 300 000 000
f = =--------Jq----= 30 мгхц.
Особено полезна за практиката е формулата:
300
-«—-у »
J мгхц
като не се забравя, че дължината на вълната винаги се полу-
Ч2ва в метри, а честотата f винаги трябва да е в мегахерци.
115
Пример 3. Дадено е, че /=60 мгхц. Да се определи /. = ?
Решение:
300 300
Х = f ~ 60 ” 5 М'
Най-голямата величина, която променливият ток придобива
при изменението си, се нарича амплитуда. На рис. 83 тези
величини са в моментите 2, 6 и 10. Означава се с главната
буква 1т. Величините на тока за всеки един момент от из-
менението му се наричат моментни и се бележат с
малката буква I.
Ъглова честота
Означава се с буквата ы (омега) и е непосредствено свър-
зана с честотата на променливия ток, а именно:
to = 2п/.
Тази математическа зависимост се получава по следния
начин.
Да предположим, че рамката се движи (върти) в магнитно
поле 1 секунда. За това време тя ще се завърти на ъгьл,
360°
равен на у • Този ъгъл изразява скорэстта, с която се
върти рамката, а самата скорост, изразена по този начин, се
нарича ъглова честота.
Тъй като периодът ’ьгловата честота w може да
бъде изразена и със следната формула;
360° QCnO f
<о=- =360°. /.
От друга страна 360° са равни на 2 л радиани. Като заме-
ним 360° с числото 2 л в по-горната формула, ще получим
to = 2 Tzf. При различните начисления трябва да се има пред вид,
че числото к = 3,14, а един радиан се равнява приблизително
на 57°12'.
Пример 4. Честотата / на променлив ток е равна на 50 хц. Да се
определи ъгловата честота со.
Решение:
со =2 л/ = 2.3,14.50 = 314.
116
a
Рис. 84. a — еквивалентен постоянен ток; б — действувата (ефектнвна)
стойност на променливия ток
117
Понятие за действуващата стойност на
променливия ток
Всеки ток, постоянен или променлив, когато протича по
проводник, отдели в него топлина. Например осветлителната
електрическа лампа се задействува от променлив и от постоя-
нен ток (рис. 84, а и б). Силата на нейното светене зависи от
количеството топлина, която се отдели в жичката на лампата.
За да свети лампата с еднаква сила, когато се захранва с про-
менлив или с постоянен ток, необходимо е максималната ви-
сочина на променливия ток да е по-голяма от величината на
постоянния. Ако обаче максималната стойност на променливия
ток е равна на стойността на постоянния ток, лампата, захра-
нена с променлив ток, ще свети по-слабо (рис. 85,6 и в)
Рис. 85. Различно действие на променливия и постоянния ток, когато
Im —Io; 1т е амплитуда на променливия ток; 1„ е постоянен ток
Благодарение на това, че топлинното действие на двата вида
токове е тяхно общо физическо действие, прието е променли-
вият ток да се сравнява с постоянния.
Действуваща или ефективна стойност на
променливия ток се нарича онази стойност на
постоянния ток, който в дадена верига създава
количество топлина, равна на топлината, създа-
вана от променливия ток, протичащ по същата
верига и за същото време. Действуващата стойност
на тока (напрежението) се означава с главните букви I(U, Е)
без индекси. То е винаги по-малко от 1т. Например синусо-
идалните променливи токове имат действуваща стойност
/=0,707/„.
По-нататък, когато се говори за променлив ток, ще се раз-
бира именно действуващата му стойност.
В повечето случаи при измерванията на променливия ток
по измервателния уред се отчита действуващата стойност.
118
Пример 5. Да се определи амплитудною значение на тока, ако амперме-
рът, включен във верига, показва 50 ма.
Решение:
I 50
I •— 0,707 Itn , отквдето 1т 0 707 0 707 70,7 ма j
15. ВЕРИГИ НА ПРОМЕНЛИВИЯ ТОК. ВЕРИГИ С АКТИВНО,
ИНДУКТИВНО И КАПАЦИГИВНО СЪПРОТИВЛЕНИЕ. ЗАКОН НА ОМ ЗА
ПРОМЕНЛИВИЯ ТОК
Когато се разглеждат явленията във веригите на промен-
ливия ток, трябва да се има пред вид, че този ток винаги е
свързан с магнитно поле. Това означава, че когато във вери-
гата протича ток, както в самата верига, така и в околната
среда, съществува не само електрическо, но и магнитно поле.
Освен това в самата верига, а понякога и в околната среда,
електрическата енергия се превръща в топлинна.
В реалната електрическа верига магнитното и електриче-
ското полета са разпределени по цялата й дължина и няма
такива участъци, където тия полета да липсват. Обаче наблю-
дават се главно два случая. Единият е, когато тези полета са
разпределени равномерно по цялата дължина на веригата. При-
близително такова явление се наблюдава в телефонните линии.
Вторият случай е, когато тия
мерно разпределени по вери-
гата, а са съсредоточени в
различии нейни участъци и
са разделени едно от друго.
Тука ще бъдат разгле-
дани веригите от втория слу-
чай, когато може да се смята,
че магнитното и електриче-
ското полета са съсредоточени
в отделни участъци. Такива
вериги се наричат вериги
със съсредоточени па-
ра м е т р и.
Да разгледаме външната верига, дадена на рис. 86. Тази
затворена електрическа верига се състои главно от три участъка:
аб, бв, вг. В участъка аб става превръщане на електрическата
енергия в топлинна, в участъка бв енергията е съсредоточена
само в електрическото поле на кондензатора Сив участъка
вг — само в магнитното поле на бобината L.
полета не само че не са равно-
Рис. 86. Верига със съсредоточени
параметри
119
Цялото напрежение на източника се разпределя пропор
ционално между тия три участъка. Електрическите явления,
конто стават в тях, се отличават едно от друго. Затова е не-
обходимо отделните участъци да бъдат разгледани по-подробно.
ВЕРИГА НА ПРОМЕНЛИВ ТОК С АКТИВНО
СЪПРОТИВЛЕНИЕ
В първа глава се обясни, че всички проводници оказват
известно съпротивление на постоянния ток, който протича
през тях. Това съпротивление не зависеше от силата на тока
или напрежението, а единствено се определяше от материала
на проводниците, от размерите им и от температурата. За по-
стоянния ток това съпротивление си остава постоянна величина.
Не така обаче стой въпросът за съпротивлението при про
менливия ток. Оказва се, че то не е вече постоянна величина
и зависи от честотата на тока. Това съпротивление е по-го-
лямо от съпротивлението на проводниците за постоянния ток.
На рис. 87 е показана верига с чисто активно съпротивле-
ние /?. Това съпротивление е консуматор на електрическа
енергия. В него тя се превръща в топлинна.
Ако по същата верига протече постоянен ток, величината
на който е равна на действуващата стойност на променли-
вия ток, веригата ще окаже на постоянния ток по-малко съ-
противление, отколкото на променливия. Колкото е по-ви-
сока честотата на променливия ток, толкова е
по-голямо съпротивлението на проводника. Прак-
Рис. 87. Активно съпротивление
във веригата на променливия ток
тически при ниските честоти, на-
пример за индустриалния променлив
ток, разликата в съпротивлението
за постоянния и променливия ток
е малка и може да не се взема под
внимание.
Това явление се дължи на
тъй наречения повърхностен
ефект. Той се обяснява с дей-
ствието на променливото магнитно
поле вътре в самия проводник,
В резултат на това дей-
когато по него тече променлив ток.
ствие плътността на тока не се разпределя равномерно по на-
пречното сечение на проводника (рис. 88). Плътността на тока
е по-голяма към повърхността на проводника. Вследствие на
това последният се използува не съвсем рационално. Факти-
120
чески само част от неговото сечение служи за проводник на
тока. Понеже съпротивлението е обратно пропорционално на
напречното сечение, намаляването на последното вследствие на
повърхностния ефект довежда до увеличение на съпро-
тивлението на проводника.
Поради това при много високите радио-
честоти се използуват за проводници тръби
вместо плътен проводник, с което се иконо-
мисват материали.
В таблица 6-та са дадени активните съпро-
тивления на железни и медни проводници
при различии честоти за 1 км дължина.
Съпротивлението, което една
верига, състояща се само от оми-
че с к о съпротивление, оказва на
променливия ток, се нарича акти-
вно съпротивление.
Активното съпротивление е ви-
наги по-голямо от омическото.
Рис. 88. Схематично
изобразяване плът-
ността на промен-
ливия ток
Таблица 6
Активно съпротивление на железни и медни проводници (в омове на
1 км проводник в завнсимост от честотата
Честота иа тока, хц Медни проводници Железни проводници
диаметър 3 мм диаметър 4 мм диаметър 5 мм диаметър 3 м м диаметър 3,5 мм диаметър 4 мм
0 2,52 1,86 1,42 19,6 11,05 7,04
200 2,52 1,86 1,42 20,5 12,6 9,1
300 2,52 1,86 1,42 21,6 14,0 10,7
500 2,52 1,86 1,42 24,5 17,2 13,4
800 2,52 1,87 1,44 29,2 21,2 16,5
1200 2,52 1,88 1,45 34.9 25,2 19,7
2000 2,57 1,92 1,51 43,7 31,7 24,8
3000 2,61 2,01 1,61 52,3 38,1 30,0
5000 2,81 2,23 1,86 66,0 48,2 38,2
7000 3,05 2,50 2,13 77,0 56,6 45,0
10000 3,45 2,90 2,49 91,0 67,1 53,4
40000 6,30 5,33 4,59 176,0 139,0 104,3
При постоянния ток законът на Ом свързваше напреже-
нието, тока и съпротивлението в определена взаимозависимост,
която се изразява с формулата /= Тазивзаимозависимост
121
е валидна и за променливия ток. Обаче в този случай трябва
да се вземат съответно действуващите стойкости 'на тока
и напрежението, както и активното съпротивление (вместо
омическото).
Законът на Ом за променливия ток гласи така: величи-
ната на тока е обратно пропорционалнана актив-
ното съпротивление
напрежението
и право пропорционална на
U
R’
където: I е действуващата стойност на тока;
U — действуващата стойност на напрежението;
R— активното съпротивление на тока.
Между напрежението и тока, протичащ по верига с актив-
но съпротивление, съществува право пропорционална зависи-
мост не само между величините им, но и между формите им.
Така например, ако токът е синусоидален, и напрежението,
което се създава в активното съпротивление, има абсолютно
същата синусоидална форма.
Рис. 89. Импулсовидно подаваие
на енергията от токоизточника в
променливотокова верига с активно
съпротивление
При това, когато величината на
тока става равна на нула, и на-
прежението е равно на нула и
обратното —когато величината
на тока е максимална, и напре-
жението на активното съпроти-
вление е максимално.
Характерно е да се отбележи
начинът, по който електричес-
ката енергия постъпва от токо-
източника в активното съпро-
тивление. При постоянния ток
тази енергия постъпва равно-
мерно. Това обаче не е така
при променливия ток. Тук енер-
гията не постъпва равномерно, а
на прекъсвапия във вид на импулси. Например за един период
ще се подадат в съпротивлението два импулса енергия (рис. 89).
Числено за един период се подава енергия, равна на
W = UIT,
жъдето: W е електрическата енергия;
U — действуващата стойност на напрежението ;
/ — действуващата стойност на тока;
Т — периодът на тока.
122
Средната мощи о ст, изразходвана в активното съпро-
тивление за един период от време, е равна на произведе-
нието от действуващата стойност на напрежението по дейст-
вуващата стойност на тока:
Pcp = UI вт.
Като примери за приложение на току-що изложеното могат
да се посочат котлонът, електрическата крушка за осветление,
електрическите печки, разните видове реостати, електричес-
ките поялници и др. Във всички тйя консуматори електричес-
ката енергия се превръща в топлинна.
Верига на променливия ток с индуктивност

Да разгледаме схемата на рис. 90.
Активното съпротивление на индуктивността и съединява-
щите я с токоизточника проводници е извънредно малко и в
повечето практически случаи се пренебрегва (само при висо-
ките радиочестоти то се взема под внимание).
Ако подобна индуктивна бобина бъде включена във верига,
захранвана от токоизточник за постоянен ток, тя би създала
за него късо съединение, благодаре-
ние на много малкото си активно
съпротивление. В този случай токът
ще нарасне неимоверно много и може
да разруши токоизточника.
Обаче при включване в такава ве-
рига на източник на променлив ток
късо съединение не ще се получи и
токът не ще нарасне много. Това
означава, че съпротивлението, което
индуктивната бобина оказва на променливия ток, е по-голямо,
отколкото съпротивленито, оказвано от същата бобина на по-
Рис. 90. Индуктивност във
верига на променлив ток
стоянния ток.
Съществуването на това така наречено индуктивно
съпротивление се обяснява по следния начин.
Известно е, че при явлението самоиндукция всяко изменение
на тока в индуктивната бобина създава еде на самоиндукцията,
която препятствува на изменението на тока. Но тъй като про-
менливият ток постоянно се измени, ясно е, че и създа-
дената от него еде на самоиндукцията също постоянно ще
препятствува на неговите изменения, т. е. като че
123
ли тя създава съпротивление за променливия ток. За повече
яснота ще разгледаме рис. 91.
На нея са дадени кривите, конто показват измененията
на тока I (надебелената линия), напрежението, измерено в
Рис. 91. Графини, конто характеризират пронесите
в променливотокова верига с индуктивиост
краищата на бобината, U (нормалната линия) и на еде на са-
моиндукцията eL (пунктираната линия).
Разглеждайки рис. 91, а и б, можем да кажем следното.
124
Измененията на тока — следователю и величината на eL—
са най-големи тогава, когато токът измени посоката си. На
рис. 91, б измененията са дадени с величината на отсеч-
ките 1—2, 3—4, 5—6, 7—8,9—10, 11—12, 13—14 и т. н. Виж-
даме, че отрезката 1—2 е най-голяма в сравнение с другите и
обратното — отсечката 13—14 е най-малка. Значи, когато
стойността на тока е максимална, тогава той търпи най малки
изменения и индуктираната еде на самоиндукцията ще бъде най-
малка. Това се вижда и от рис. 91, а в момента 1 I — 1макс, 3
ел = 0. След момента 1, токът I започва да спада, но величи-
ната, с която се извършва това спадане, за всеки интервал от
време постоянно се увеличава. Това влече след себе си исъот-
ветното увеличаване на eL. Така например в момента 2, когато
Т
2
(т. е. I = 0 и променя посоката си), eL е максимална.
Като продължим по същия начин да проследяваме измене
нията иа тока и индуктиращата се еде на самоиндукцията,
ще видим, че последнага прави един пълен цикъл на изме-
нение за същото време, за което го прави и променливият ток.
Това е така, защото този ток или по-точно неговото промен-
ливо магнитно поле е създало тази еде. Тъй като еде на са-
моиндукцията препятствува на измененията на тока, тя се явява
като особен вид инерция в променливотоковите вериги. Дей-
ствително, когато токът се увеличава, тя е с обратна посока
и пречи на това увеличаване, а когато той намалява, тя също
пречи на това намаляване.
Доказано е, че за да може да протича променлив ток по
такава верига, необходимо е в нея да бъде включено такова
напрежение, което във всеки момент от време да е равно на
величината на еде на самоиндукцията, а посоката му да е
противоположна на посоката на последната. Това се вижда
и от рис. 91, а, където външното напрежение е равно по
величина и обратно по посока на eL. Например за момента 2 от-
сечката 2—б е равна по величина и обратна по посока на от-
сечката 2—а.
Преди да определим количествено индуктивното съпротив
ление, необходимо е да подчертаем, че има съществена раз-
лика между него и понятието индуктивност. Индуктивността
показва способността на дадена индуктивна бобина да създава
магнитен поток, когато през нея протича ток, а индуктивното
съпротивление характеризира съпротивлението, което промен-
ливият ток среща, когато протича през бобината.
125
Индуктивного съпротивление е толкова по-голямо, колкото
честотата на тока е по-висока и колкото индуктивността на
бобината е по-голяма, т. е. между тях съществува право про-
порционална зависимост. Определи се с формулата:
Xl=wL,
където w е ъгловата честота, равна на величината 2 к/;
L — индуктивността на бобината в хенри;
XL — индуктивното съпротивление в омове.
Законът на Ом в тоя случай гласи: величината на тока е
право пропорционална на напрежението и обратно пропорцио-
нална на индуктивното съпротивление, т. е.
където / и U са действуващите стойности на тока и напреже-
нието.
В електротехниката е прието индуктивното съпротивление
да се нарича още и реактивно. Това се обяснява с характера
на консуматора в качеството на какъвто се явява индуктив-
ността. Има съществена разлика между консуматора, когато
той е активно съпротивление и когато е индуктивен. Когато
той е чисто активно съпротивление, енергията изцяло се
поглъща от консуматора, без да се връща на източника. Ко-
гато консуматорът е само от индуктивност, това не е така:
има момента, когато съсредоточената във вид на магнитно
поле енергия се връща от консуматора в източника. Например
за първата четвърт от периода (рис. 91, а) токът расте, като
взема енергия от източника. В края на тази четвърт около
бобината е създадено магнитно поле, в което е съсредоточена
цялата консумирана енергия. След това време токът започва
да намалява, т. е. и магнитното поле отслабва. Благодарение
на неговото изменение поражда се еде на самоиндукцията,
която се стреми да поддържа тока, т. е. да противодействува
на неговото намаляване. Значи поддържането на тока за вто-
рата четвърт от периода (т. е. от момента 1 до момента 2 на
рис. 91, а) става за сметка на енергията на магнитното поле,
което фактически е създало еде на самоиндукцията на тоя
интервал от време. Получава се едно обменяне на енергията:
от източника в бобината и обратно. Това означава, че енер-
гия при верига с чисто индуктивен товар не се изразходва.
Именно по тази причина е прието да се казва, че индуктив-
ната бобина се отнася спрямо източника не активно, а реак-
тивно.
126
Рис. 92. Изменения (трелтепе) на
енергията в променливотокова ве-
рига с индуктивност (при R = 0):
Тр — период на енергията W във веригата
Т — период на тока и напрежението в.ст-
щата верига
Енершята, която токоизточникът отдава на бобината, е
също реактивна, тъй като тя не се изразходва. Както при
верига с активно съпротивление, и тук енергията се подава
във вид на импулси. Тя извършва трептения от токоизточ-
ника до бобината и обратно.
Обаче честотата на трептенията
й е два пъти по-голяма от че-
стотата на тока или напреже-
нието (рис. 92). На рисунката
се вижда, че токоизточникът
отдава два пъти енергия в бо-
бината за време Т (импулсите
със знак »+“) и получава два
пъти енергия от бобината (им-
пулсите със знак „ — “).
При разглеждането на кри-
вите, конто характеризират из-
менение™ на тока, напрежени-
ето и еде на самоиндукцията,
беше отбелязано, че стойност-
ното изменение на тия величини
не съвпада по време. Например,
когато напрежението U е мак-
симално, токът i е минимален
(рис. 91, а) и за да стане i максимален, необходимо е да изтече
още време, равно на една четвърт от периода. Съпоставяме
кривите на г и U и виждаме, че тази на напрежението изпреварва
кривата на тока: в момента О напрежението е максимално, а
токът е още нула; той започва да расте и стига своя макси-
мум едва тогава, когато напрежението вече е станало нула.
Това явление, когато синусоидите на напреже-
нието, токът и еде на самоиндукцията са измес-
тени помежду си по отношение на времето, се
нарича дефазиране.
Ако две променливи величини, например токът и напреже-
нието, се изменят по един и същи закон (например по сину-
соидалния), имат еднакви периоди и достигат своите макси-
мални стойности едновременно, както и нулевите си стойности,
за тях се казна, че те съвпадат по фази. Такова съвпадане на фази
имаме, когато във веригата на променливия ток е включено
само активно съпротивление. Този случай е показан на рис. 93.
Както беше подчертано по-горе, във веригата с чисто ин-
дуктивно съпротивление между тока и напрежението съще-
127
Рис. 93. Във веригата с чисто
активно съпротивление токът и
напрежението съвпадат по фаза
ствува дефазиране. От кривата на
рис. 91, а се вижда, че това дефа-
зиране е равно на 90°, т. е. на че-
твърт период. При това напреже-
нието изпреварва тока.
Когато дефазирането е равно на
половин период, се казва, че изме-
нящите се величини са в противофа-
за. На рис. 91, а еде на самоиндук-
цията е в противофаза с напреже-
нието U. Това означава, че във
всеки момент от време величините
им са еднакви, но посоките про-
тивоположни.
Активно и индуктивно съпротивление във верига на
променлив ток
В предния параграф беше разгледана верига, състояща се
само от индуктивност, като активного съпротивление на про-
водника на бобината и това на съединителните проводници
беше пренебрегнато. В действителност обаче както бобината,
така и съединяващите я проводници имат активно съпротив-
ление (рис. 94, а).
Рис. 94. Променливотокова верига:
а — последователно съединени индуктивност L и активно съпротивление /?;
б — триъгълинк на съпротивлението
На тази рисунка с R е отбелязано активного съпротивле-
ние на бобинния проводник и на съединителните проводници,
а с L индуктивността на бобината.
Както се вижда от рисунката, активното съпротивление R
и индуктивното съпротивление Xl = u>L са съединени после-
дователно. По тая верига протича променлив синусоидален ток I.
128
Напрежението U на токоизточника се изразходва в ак-
тивного съпротивление R и в индуктивната бобина, като съот-
ветното негово разпределение е равно на
U0 = IKR и UL = IXL.
Пълното съпротивление, което такава верига оказва на токо-
източника, се състои от двете съпротивления — активното R
и индуктивното XL. Обаче величината му не е равна на простия
алгебричен сбор от R и XL, а на техния тъй наречен г е о-
метричен сбор, който се получава по следния начин. По-
строява се правоъгълен три-
ъгълник, наречен триъгъл-
ник насъпротивлението
(рис. 94,6). Дължината на единия
катет на този триъгълник е равна
на числената стойност на актив-
ното съпротивление R, а другият
има дължина, равна на индук-
тивного съпротивление XL. Дъл-
жината на получената хипоте-
нуза е равна на търсеното чи-
слено значение на пълното
Рис. 95. Триъгълник на напреже-
нията:
Uj —напрежение, измерено в краишата на
бобината L ; Ua — напрежение, измерено
в краищата иа активно то съпротивление
съпротивление.
Пълното съпротивление ’се
означава с латинската буква Z.
Измерва се в омове.
‘Геометричната форма за оп-
ределяне пълното съпротивление
ката.
геометрията, а именно:
не винаги е удобна в практи-
Затова се използува формула по теоремата на Питагор в
z=Jr*+x!
Пример I. Да дени са: активното съпротивление R — 30 ома и индук-
тивното съпротивление X/. = 40 ома. Да се изчисли пълното съпротивление.
Решение:
Z = \1 № -|- Xl = у/ 30= 4- 40= = 50 ома .
Освен триъгълника на съпротивленията по същия начин
може да бъде построен и триъгълникът на напреженията
(рис. 95).
Въобще прието е, когато се строят триъгълници на съпро-
тивленията или напреженията, по хоризонталната ос да се на-
9 Електротехника за радиолюбителя
129
насят активните величини, а по вертикалната — реактивните.
При това положителните реактивни величини се нанасят над
хоризонталната ос, а отрицателните — под нея.
Както в предишния случай, така и тук вместо триъгълника
на напреженията по-често се използува формулата за общото
напрежение U. ________
u~Ju2a+ul.
Токът, който протича през веригата, се определи по фор-
мулата
U
^2+(ЫА)2'
Тази формула е математическият израз на закона на Ом за
верига от активно и индуктивно съпротивление, свързани по-
следователно.
Пример 2. Да лево е: активного съпротивление на една променливото-
кова верига R = 30 ома, индуктивността L = 0,04 хн, ъгловата честота о> =
=1000—-н напрежението U, включено към веригата, 120 в. Съпротивле-
нието R и индуктивиата бобика са свързани последователно.
Да се определи силата на тока Z, който ще прдтече през тази верига.
Решение:
U 120 120
/= , —" = . — —— = - =2,4 а .
у! Ri + х] \ 302 + (1 000 . 0,04)2 V 2 500
Индуктивността в дадената верига създава дефазиране
между тока и напрежението. Това дефазиране е по-малко от
90° и се обяснява с наличността във
Рис. 96. График, който ха-
рактеризира пронесите в
променливотоковата вери-
га с активно и индуктивно
съпротивление
веригата на активного съпротивление /?.
Колкото това съпротивление е по-голямо,
толкова дефазирането е по-малко.
Графически дефазирането е показано
на рис. 96.
От рисунката се вижда, че напрежени-
ето изпреварва тока не на 90°. Например
за момента 1 токът има величина, изра-
зена с отсечката 1—2, а тази на напре-
жението— с отсечката 1—3, т. е. напре-
жението вече е достигнало своя макси-
мум и започва да намалява, а токът още
не е достигнал максимума си.
Дефазирането също така може да се
намали, като се намали честотата. Следва
130
да се обърне особено внимание на мощността, консумирана от
такава верига. Активното съпротивление на веригата, както бе
вече показано, изразходва част от енергията на токоизточника
безвъзвратно. Индуктивного съпротивление консумира само
реактивна енергия, т. е. та-
зи енергия трепти ме-
жду бобината и токоизто-
чника. Следователно токо-
източникът трябва да про-
извежда такава енергия,
която да захранва двата
вида съпротивления. Него-
вата пълна (привидна) мощ-
ност ще се състои от ак-
тивна и реактивна състав-
на част.
Графически подаването
на пълната мощност от то-
коизточника във веригата
е показано на рис. 97.
Плещите със знак плюс
означават мощността, от-
давана от токоизточника в
Рис. 97. График за изменение на мощ-
ността в променливотоковата верига с
последователно свързани R и L
активного съпротивление и
в бобината, а тия със знак
бобината в токоизточника. В
минус — мощността, отдавана от
тоя случай разликата между по-
ложителните площи и отрицателните означава чисто активна
мощност, т. е. тази част, която се поглъща от активното съпро-
тивление. Това е полезната мощност, а реактивната е безпо-
лезна, тя само излишно товари токоизточника. Затова в прак-
тиката, където се срещат подобии случаи (например всички
електромотори), се стремят да намаляват до минимум реактив-
ната енергия.
Пълната мощност Р се изчислява по формулата:
Pi=UI.
Измерва се не във ватове, а във волт-ампери.
Мощността, изразходвана в активното съпротивление, се на-
рича активна мощност. Бележи се с Ра и се измерва във
ватове. Числено тя е равна на:
Pa=UI cos <р — Pt. cos ф вт.
131
Коефициентът cos? (косинус „фи“), който още се нарича
коефициент на мощността, има величина, която за различимте
случаи се движи от 0 до 1. Числено може да се определи по
формулата
R
cos?=^,,
където: R е активното съпротивление на веригата;
Z—пълното й съпротивление.
Колкото активното съпротивление R е по-голямо в сравне-
ние с реактивного съпротивление, толкова cos? е по-голям.
Както се вижда от формулата за Ра, активната мощност е
толкова по-голяма, колкото е по-голям коефициентът на мощ-
ността cos ?. Затова винаги трябва да се стремим да подо-
бряваме, т. е. да увеличаваме cos ср.
Реактивната мощност Рг се определи по формулата
Pr=UIs\x\cp,
където sin? (синус „фи“) е синусът от ъгъла на дефазирането
се измерва във волтампери
или по-точно в реактивни
волтампери.
Между трите вида мощ-
ност съществува следната за-
висимост :
Р.= ^Pf+Pr
Геометрически тази зависи-
мост може да се изобрази с
триъгълника на мощността
(рис. 98) Както и по-преди по
хоризонталната ос са нанесе-
ни активните величини, а по вертикалната — реактивните.
Като практически пример на последователио съединени
L и R можем да посочим електромоторите. Когато се включат
към електрическата мрежа, те представляват именно такава
верига и консумират активна и реактивна мощност. Активната
е полезна и се превръща в работа — да движи мелници, вър-
шачки, помпи, фрези, стругове и др. Реактивната мощност е
безполезна и дори вредна за електрическата силова станция,
тъй като излишно я товари.
Пример 3. Електромоторът на един струг консумира ток I = 20 ам-
пера, при напрежение (7=220 в. На табелката му е написано: cos <р = 0,86.
между тока и напрежението.
Рис. 98. Триъгълник на мощностите
132
Да се определи: 1) пълната мошност Р/; 2) активната мощност Ра; 3) ре-
активната мощиост Рг; 4) общото съпротивление на мотора Z; 5) активното
съпротивление Р.
Решение:
I. Пълната мошност на мотора Pt—Ul 220.20 = 4,4 кеа.
2. Активната мощност на мотора Ра — 67 cos <р = 220.20.0,86 = 3,78 кет.
3. При определяне на реактивната мощност sin у е неизве-
стен. В такъв случай можем да си послужим с триъгълника на
мощностите (рис. 99). Приемаме
следния мащаб: 1 кет мощност
се изразява с 1 см от чертежа.
Нанасяме по хоризонталната ос
отсечка, дълга 3,78 см (отразява-
ща активната мощност Ра = 3,78
Keni). От точка А издигаме пер-
пендикуляр нагоре. След това с
пергел отмерваме по линийката
4,4 см (отразяващи пълната мощ-
ност 4,4 кет). Забождаме върха
на пергела в т. О, а с другия му
връх засичаме издигнатия от т. А
Рис. 99. Изчисление на реактивната
мощност с триъгълника на мошно-
перпендикуляр — получава се стите
т. Б. Съединяваме точки Б и О.
Страната АБ от получения триъгълник на мощностите числено
е равна на търсената реактивна мощност. Измерваме я и на-
мираме, че тя е дълга 2,3 см, т. е. това ще съответствува на
Рг = 2,3 ква (киловолтампери реактивни).
Рис. 100. Променливотокова верига с послс-
дователно свързани активни и реактивни съ-
противления
Трябва да се знае, че този метод не е абсолютно точен, но
за практически нужди неговата точност е достатъчна. Остана-
лите методи са по-точни, но изискват знанието на тригономе-
трическите функции или действието коренуване.
133
И така намерихме, че реактивната мощност на мотора Рг =
= 2,3 ква.
4. Общото съпротивление, което електромоторът оказва на
захранващия го променлив ток,
„ U 220 „
е Z=7=-^--11^.
Рис. 101. Триъгълиици на напреже-
иията за верига с две индуктивности
и две съпротивления
5. Активното съпротивление
на мотора R=Z cos ср = 11.0,86=
= 9,46 ома.
Често пъти в практика та се
срещат случаи, когато промен-
ливата токова верига се състои
от няколко индуктивни и актив-
ни съпротивления, свързани по-
следователно (рис. 100).
В този случай триъгълникът
на напреженията (и на съпро-
тивленията) се построява на съ-
щия принцип, като отначало се
построява триъгълникът за Rx
и Lj, а след това за R2 и £2
(виж рис. 101).
Забележка. С помощта на три-
ъгълника може винаги да се намери
търсената величина — достатъчно е
той да се построй в строго определен мащаб.
Резултатното напрежение на такава верига ще бъде:
U = J (W»7+ Щ)2 + .
а пълното съпротивление
и
Като знаем U и Z, определяме тока /=^.
Верига на променлив ток с капацитет
В глава първа беше казано, че капацитетът, включен във
верига за постоянен ток, я прекъсва, т. е. фактически по та-
кава верига ток не ще протече. Обаче при променливотоковите
вериги това не е така. Включеният в тях кондензатор не ги
прекъсва и по тях протича променлив ток. При това протичане
се извършват по-особени процеси, конто ще разгледаме после-
дователно.
Пред и всичко трябва да отбележим, че всеки конденза-
тор, включен към токоизточник, се зарежда, като се стреми
134
да има такова напрежение, каквото е напрежението на токоиз-
точника. От това следва, че кондензаторът С ще почне вед-
нага да се зарежда от токоизточника, щом като ключът бъде
затворен (рис. 102). Неговото напрежение ще следва напреже-
нието на токоизточника.
Да проследим процесите от мо- -------------------------
мента, когато напрежението на токо-
източника е равно на нула (т. О на (2) С ==
рис. 103). През първата четвърт от у7
периода (от О до а) напрежението на 1---------------------
източника расте. Кондензаторът се
зарежда и на неговите плочи се кон- ₽ис- 102, Променливотокова
верига с кондензатор
центрират електрически заряди, полу-
чени от токоизточника.
Протичането на тия електрически заряди създава ток във
веригата. Величината му се определи от разликата между на-
Рис. 103 Кондензатор във веригата на променливия ток:
а — график на напрежението ; б — график на тока във веригата
преженията на токоизточника и новоеъздаденото напрежение
на кондензатора. От рис. 103, а се вижда, че по посока тия
напрежения са противоположни. Колкото тяхната разлика е по-
голяма, толкова протичащият по веригата ток, или както още се
нарича ток на зареждането, е по-голям и обратното. Затова
135
в първия момент на зареждането, когато кондензаторът още
не е получил електрически заряди, т. е. няма и напрежение,
токът е най-силен (защото е най-голяма разликата в напре-
женията).
В положение а напрежението на източника става макси-
мално; също така е максимално и напрежението на конденза-
тора. В тоя момент токът на зареждането е равен на нула,
тъй като двете напрежения са изравнени помежду си и кон-
дензаторът е вече зареден.
В началото на втората четвърт на периода, както и през
останалото време, напрежението на източника намалява. Из-
точникът и зареденият кондензатор могат да бъдат уподо-
бени на два токоизточника, съединени помежду си. Тъй като
напрежението на кондензатора още в началото на втората
четвърт от периода е потолямо от спадащото вече напрежение
на източника, то ще протече ток от кондензатора към токо-
източника. Този ток се нарича ток на разреждането, тъй
като фактически кондензаторът се разрежда.
Скоростта на изменеиието на напрежението постепенно се
увеличава и към края на първия полупериод става максимална.
Това значи, че и токът на разреждането също се увеличава,
тъй като количеството електричество, пренасяно по проводни-
ците, се увеличава. В момента б, когато напрежението на коц-
дензатора и източника най-бърже се измени, токът на разреж-
дането е максимален.
Не е трудно да се съобрази, че токът на зареждането и
токът на разреждането имат противоположни посоки: единият
тече от кондензатора към токоизточника, а другият — от токо-
източника към кондензатора. Затова на рис. 103,6 за времето
от 0 до а, когато протича токът на зареждане, посоката му е
положителна, а през втората четвърт от време тя е отрица-
телна, защото това е вече ток на разреждането.
В края на първия полупериод и в началото на втория пе-
риод напрежението на токоизточника изменя посоката си в
нашия случай на рис. 103, а от положителна на отрицателна.
По тази причина кондензаторът ще се презареди: плочата,
която по-рано е била заредена с положителен електрически
заряд, сега ще се зареди с отрицателен, а по-рано отрицател-
ната — с положителен.
Токът на зареждането ще има посока, както и през втората
четвърт на периода — (рис. 103, б). С увеличаване напрежението
на кондензатора токът ще намалява и когато кондензаторът
се зареди, ще стане равен на нула — момент в на рис. 103,6.
136
През последната четвърт на периода напрежението на то-
коизточника намалява, протича ток на разреждането, който
втори път измени посоката си — от отрицателен става положи-
телен (момент в на рис. 103, б). Неговата величина става мак-
симална, когато напрежението е минимално и кондензаторът е
разреден — момент г на рис. 103,6
Процесите, конто ст^ват през втория период, са абсолютно
същите, както и през първия.
И така за един период от време включеният към токоиз-
точника за променлив ток кондензатор два пъти се зарежда
и два пъти се разрежда. Тия зареждания и разреждания са
съпроводени с протичането на заряден иразряден ток, т. е. по
веригата постоянно ще протича променлив ток.
Следователно кондензаторът не прекъсва променливотоковата
електрическа верига.
Необходимо е да се отбележи, че променливият ток, който
протича по веригата, не е еднороден. Така токът, който тече в
съединителните проводници, представлява поток от електри-
чески заряди (в нашия случай електрони). Обаче в общата
електрическа верига влиза и разстоянието между плочите на
кондензотора. Това пространство е винаги запълнено с непро-
водящ материал, т. е. с диелектрик. През този диелектрик
електрическите заряди не могат да се движат. От друга страна
доказано е, че общата токова верига е винаги непрекъсната.
Следователно, за да има непрекъсната верига, през диелектрика
на кондензатора трябва да протече електрически ток от друг
характер. И действително такъв ток съществува, той се на-
рича ток на изместването.
Токът на изместването възниква под действието на заря-
дите, концентрирани на плочите на кондензатора. Тия заряди
създават в диелектрика променливо електрическо поле, което
причинява разместване на електроните на отделните атоми на
диелектрика. Това разместване става в границите на атома.
Самото преместване на електроните показва, че съществува
движение на известно количество електричество, което и
представлява електрически ток, наречен ток на изместването.
Въобще явленията, конто стават в диелектрика и са свързани
с електрическия ток в него под действието на променливото
електрическо поле, са доста сложни и обяснението им излиза
извън рамките на тази книга.
Съпротивлението за променливия ток на верига с капацитет
зависи от честотата на тока и от капацитета на кондензатора.
137
Зависимостта от капацитета е обратно пропорционална: кол-
кото той е по-голям, толкова съпротивлението е по-малко и
обратно. Това е така, защото при по-голям капацитет и при
една и съща честота на тока по-голямо количество електри-
чески заряд ще се пренася при зареждането и разреждането,
т. е. и по-силен ток ще протича. Увеличението на тока в една
верига, без да се е изменило външното напрежение винаги
говори, че съпротивлението е намаляло. Обратно
пропорционалната зависимост на съпротивлението от честотата
също така е свързана с количеството на електричеството,
което се пренася по веригата: колкото е по-висока честотата,
толкова за единица време то ще бъде по-голямо, тъй като се
увеличава броят на циклите „зареждане—разреждане".
Итака с увеличение на честотата и капацитета
съпротивлението на кондензатора намалява.
Това съпротивление се нарича капацитивно и се бележи
с буквата Хс.
То се определи по формулата:
където: С е капацитетът на кондензатора във фаради;
w — ъгловата честота;
Хс— съпротивлението в омове.
Зависимостта на това съпротивление от честотата е дадена
на рис. 104.
Пример. Капацитетът на един кондензатор е равен С = 2 мкф. Да се
определи капацитивното съпротивление на кондензатора при честота; f — 50 хц;
/= 1 000 000 хц.
Решение: Използува се формулата за капацитивното съпротивление
ХС = ~йС~-
1. При / =50 хц Хс = 2 314 50. Q Q00002 = 1 592 ома-
I
2. При / =1 мгхц = 2. ЗД4.1 000 000.0,000002 ~ 0,0796 ома-
Във всички формули величината f се поставя в херцове, а
капацитетът С във фаради, за да се получи съпротивлението в
омове.
От този пример се вижда колко силно зависи капацитив-
ното съпротивление от честотата на променливия ток.
Трябва да се подчертае, че капацитивното съпротивление се
различава от активното: енергията не се изразходва напълно в
138
него, а през известии части от периода се връща обратно в
източника. За случая, даден на рис. 103, енергията се връща в
източника през втората и четвъртата четвърт от периода. Това
е така, когато във веригата няма активно съпротивление, а
съществува чисто капацитивно.
Затова и то се нарича реак-
тивно.
Да проследим съществува
ли дефазиране между тока и
напрежението във верига с кон-
дензатор. Както бе изложено
(рис. 103), при включване на ве-
ригата напрежението на конден-
затора започва да расте, а то-
кът в тоя момент е най-силен и
започва постепенно да спада,
тъй като разликата между напре-
жението на кондензатора и то-
ва на токоизточника намалява.
Рис. 104. График за изменение на
капацитивното съпротивление в за-
висимост от честотата на тока
Когато напрежението стане максимално и скоростта на изме-
нението му е равна на нула, и токът е равен на нула. От друга
страна, когато напрежението е равно на нула и измени своя
знак от положителен на отрицателен (момент б на рис. 103),
токът има максимална величина. Тази величина е винаги право
пропорционална на скоростта на изменението на напрежението
на кондензатора. Който и момент да вземем от графика на
рис. 103, ще видим, че винаги токът изпреварва напрежението
в измененията им. Например за момент О токът е вече макси-
мален, а напрежението Uc едва започва да се увеличава; за
момента 1 токът е вече изменил посоката си и се увеличава,
а напрежението трябва да се измени още през време, равно на
отсечката 2—3, за да достигне същото положение, в което се
разглежда токът, т. е. положение 7. Токът изпреварва напре-
жението на четвърт период, което е обратно на случая с ин-
дуктивното съпротивление.
Законът на Ом за променливотоковата верига с конденза-
тор се изразява по следния начин:
където: 7 и Z7 са действуващите стойности на тока и на напре-
жението ;
Хс—капацитивното съпротивление по веригата.
139
За да се получи токът в ампери, необходимо е напреже-
нието U да се вземе във волтове, а съпротивлението Хс—в
омове.
От рис. 105 се
от токоизточника
вижда, че за един период постъпва енергия
в кондензатора
два пъти (импулсите над
оста t) и два пъти се връ-
ща от кондензатора в то-
коизточника (импулсите
под оста t). Тъй като по-
ложителните импулси по
величина са равни на отри-
цателните, сумата от пле-
щите им е равна на нула,
което показва, че сред-
ната мощност в такава ве-
рига е равна на нула. Сле-
дователно при отсъствие
на активно съпротивление
кондензаторът не консу-
мира енергия.
широко се използуват в
Рис.
105. График за изменение на мощ-
ността във верига с кондензатор
Свойствата на кондензаторите
електротехниката, радиотехниката, телефонната техника и други
клонове на науката. С помощта на кондензатора могат да бъ-
Рис. 106. Опростела схема на детектор
в радиоприемник
дат разделени веригите на токове с ниска и висока честота.
Например в схемата на детекторното стъпало на един радио-
приемник (рис. 106) през съпротивление /? не трябва да пре-
минава ток с висока честота, равна на междинната, а трябва
да протече променлив ток със звукова честота.
140
Тая задача се решава с помощта на кондензатора С, който
има величина около 120 пф за обикновените радиоприемници.
Той пропуска високите честоти, тъй като съпротивлението R
има по-голяма величина за тях, отколкото капацитивното съ-
противление на кондензатора С. Същевремеино той не пропуска
Рис. 107. Разделителен кондензатор Ср в съединяващата
верига между двете стъпала на нискочестотен усилвател
звуковите честоти, тъй като съпротивлението R е по-малко,
отколкото капацитивното съпротивление Хс.
Друго типично приложение на кондензатора е, когато той
се използува за разделяне на постояннотоковите вериги от
променливотоковите. Например на рис. 107 кондензаторът Ср
не позволява на постоянното анодно напрежение, подавано на
лампа Л1г да се подаде на управляващата решетка на лам-
пата Л2. От друга страна променливото напрежение, което се
задържа от съпротивлението Ra в анодната верига на лампата
Л1г свободно се подава на същата решетка на лампата Л2
през кондензатора Ср.
Активно и капацитивно съпротивление във
веригата на променливия ток
Да разгледаме веригата, представена на рис. 108, която се
състои от последователно съединени кондензатор С и активно
съпротивление R. За да протече ток, напрежението на токоиз-
точника U трябва да преодолев както капацитивното, така и
активното съпротивление. Следователно общото напрежение
между точките а—б се състои от две съставни: от напреже-
нието Uc, измерено на двете плочи на кондензатора, и от на-
141
прежението Ua, измерено в краищата на активното съпротив-
ление R. Общото напрежение е равно на геометричната сума
от двете напрежения и се изразява с формулата
U^4U2a + U2c.
Рис. 108. Променливотокова
верига с последователно
свързани R и С
Пример. На двете плочи на един
кондензатор е измерено напрежение 20 в,
а на краищата на съпротивлението 7? — 15 в.
Коидеизаторът и съпротивлението са съе-
дииенн по схемата на рис. 108. Да се
определи общото напрежение U.
Решение:
47 = = >/2°2 + 152 = 25 в.
Общото съпротивление, което подобна верига оказва на
токоизточйика, също има две съставни — R и Хс. То се изчи-
слява по формулата
Z=^R?+Xc,
където: Z е пълното съпротивление на веригата;
R — активното съпротивление на веригата;
Хс— капацитивното съпротивление на веригата,
т. е. пълното съпротивление на веригата, състояща се от по-
следователно съединени R и С, е равно на квадратная корен
от сумата на квадратите и активното съпротивление R и на
капацитивното Хс.
Законът на Ом остава валиден и за този случай: 1=^.
Като се знаят напрежението U и съпротивлението Z, може да се
, , U
изчисли токът /, а именно 1 — —. : ——.
<^ + Х2с
На рис. 109 са дадени графиците на измененията на тока
и напрежението за такава верига. От тях се вижда, че токът
и напрежението не са във фаза. Дефазирането не е на 90°,
а е по-малко. Това дефазиране зависи от величината на съпро-
тивлението R и от съотношението между него и капацитив-
ното — колкото R е по-голямо от Хс, толкова дефазирането е
по-малко. На рис. 109 дефазирането е показано с отсечката а—б.
Енергията, която се изразходва в такава верига (както и
във верига с последователно съединение на А и R), се състои
142
от активна и реактивна част. Активната енергия без-
възвратно се изразходва в съпротивлението /?, а реактивната
периодически се обменя между токоизточника и кондензатора.
Рис. 109. График иа тока и напре-
жението в променливотокова верига
с последователно свързани R и С
Рис. 110. График за изменение на
моментната мощност р в променли-
вотокова верига с последователно
свързани R и С
Пълната мощно ст, която токоизточникът отдава във вери-
гата, е равна на
Pi^UL
Активната мощност се изчислява по формулата Ра — UI cos ф,
а реактивната — по формулата Pr = UI sin <р.
Графикът за изменението на моментната мощност е даден
на рис. 110.
Верига на променлив ток с капацитивно и индуктивно
съпротивление
Нека ни е дадена променливотокова верига с последова-
телно съединени индуктивност и капацитет (рис. 111). Двете
съпротивления Хс и XL по различен начин оказват влияние на
дефазирането между тока и напрежението. Известно е, че
индуктивната бобина създава дефазиране, при което винаги
напрежението изпреварва тока на четвърт период (ако във ве-
ригата няма други съпротивления). Обратно, капацитетът внася
дефазиране, при което токът изпреварва напрежението. Следо-
вателно действието на едното реактивно съпротивление по от-
ношение дефазирането е противоположно на действието на
другото. Общото разместване на фазата между тока и напре-
143
жението зависи от съотношението между двете съпротивления.
Ако е по-голямо капацитивното съпротивление, веригата му ще
има капацитивен характер и обратното — когато XL е по-голямо
от Хс, веригата ще има индуктивен характер.
Общото съпротивление
от двете съпротивления.
Рис. 111. Променливотокова
верига с последователно
свързани L и С
на такава верига е равно на сумата
Тъй като действията на двете
съпротивления по отношение на
дефазирането са противоположни,
на едното от тях условно се дава
отрицателен знак. Прието е ка-
пацитивното съпротивление Хс да
се смята за отрицателно. Имайки
това пред вид, можем да напишем:
X=XL-XC,
където :
Xl=^L и zYc= * ;
co С
X — общото съпротивление.
Законът на Ом и в този случай се изразява с формулата
Напрежението на токоизточника съгласно закона на Ом се
определи по формулата U—I(XL—A'c) = AYt —ZAZC. Следо-
Рис. 112. Променливотокова верига
с дадени параметри
вателно в такава верига и общото напрежение се състои от
две съставни части.
В практиката много чести са случайте, когато последова-
телно на L и С е включено и активно съпротивление R. То-
144
гава общото съпротивление ще е равно на Z = ^2-l-(XL—X()1
и се нарича комплексно.
Пример. Дадена е променливотокова верига (рис. 112) със следите
параметри :/=159 хц, L = 0,3 хн, С= 4 мкф, R = 20 ома н U — 120 в. Да
се определят: общото съпротивление на веригата Z, токът I, съставните
части на общото напрежение, величините на който могат да се измерят с
волтмер на краищата на всяко съпротивление.
Решение: за определяне на общото съпротивление имаме всички
Дании: величините на L, С, ш и R. Изхождаме от формулата
1. XL = o> L = 2.3,14.159.0,3 = 300 ома.
1 1
2- Хс= шС — 1000.0,000004 ~ 250 ома‘
3. Z = yjR2 + (XL— Хс* = fap + (300 — 250У = 50,8 ома.
и 120
4. I— z — 53>g = 2,23«.
5. UL = IXL = 2,23.300 = 669 в.
6. Uс = 1ХС = 2,23.250 = 557,5 е.
От примера става ясно, че напреженията на индуктивната
бобина и на кондензатора могат да бъдат по-високи от на-
прежението на токоизточника. Следователно при измерването
им трябва предварително да се определят, макар и приблизи-
телно, величините на напреженията и след това да се подбира
волтмерът. В нашия случай волтмерът трябва да измерва
напрежението над 670 в, въпреки че напрежението на токоиз-
точника е 120 в.
Пълната активна и реактивна мощност се определи по об-
щоизвестните формули.
Разреждане на кондензатор през индуктивна бобина
Всички резонансни явления в променливотоковите електри-
чески вериги се основават на разреждането на кондензатора
през индуктивна бобина.
Да разгледаме явленията, конто стават в променливотоко-
вата верига, дадена на рис. 113, при положение, че активното
й съпротивление е равно на нула. Ако поставим ключа Кл в
положение 1, кондензаторът ще започне да се зарежда. Заре
ждането ще продължи, докато напрежението на кондензатора
се изравни с напрежението на токоизточника, През това време
(0 Електротехнвка за радиолюбителя
145
>ie протича ток на зареждането—13. В резултат на това в
кондензатора ще се концентрира електрическа енергия, която
може да се определи по формулата
Рис. 113. Схема на верига за зареждане на
кондензатор от токоизточник и разреждането
му след това през индуктивна бобина
където: №ел е енергията в джаули;
С —капацитетът във фаради;
U —напрежението във волтове (рис. 114, а).
Рис. 114. Последователио преминаване на енергията от кондензатора в боби-
ната и обратного — от бобината в кондензатора:
W— електрическа енергия ; №ел — електрическа енергия, съсредоточена в кондензатора ;
— електрическа энергия, съсредоточена в магнитного поле на бобината
146
^Ако след зареждането на кондензатора поставим ключа Кл
в положение 2, той ще започне веднага да се разрежда през
бобината L. По веригата ще протече ток на разреждането 1Р,
който ще има посока обратна на 4 (рис. 114,6).
Токът на разреждането, който представлява движение на
електроните от отрицателната плоча на кондензатора към по-
ложителната, създава магнитно поле във и около бобината L
(рис. 114,6). Когато кондензаторът С напълно се разреди, т. е.
напрежението на плочите му е равно на нула, токът 1Р е мак-
симален, магнитното поле вследствие на 1рмакс е също макси-
мално. Цялата енергия от кондензатора е преминала в магнит-
ното поле на бобината и може да се изчисли по формулата
LP
(рис. 114, в).
Макар че напрежението на плочите на кондензатора е ста-
нало равно на нула, токът 1Р не изчезва, а само отслабва по-
степенно. Той се поддържа от електродвижещата сила на са-
моиндукцията, която се създава от намаляващото се магнитно
поле на бобината. По закона на Ленц токът, създаден от тази
еде , ще има същата посока и 1Р (рис. 114, г). Това значи, че
електроните ще почнат да се натрупват все повече и повече
на плоча а. В краен резултат плочата а ще бъде отрицателно
заредена, а плочата 6—положително (тъй като вече има не-
достиг от електрони). Кондензаторът се е презаре-
дил, като всичката енергия е отново съсредоточена в него
(Ц/=ЩЛ) и токът IP = G (рис. 114,6).
Щом като токът !р стане равен на нула и веригата е затво-
рена, веднага кондензаторът ще започне да се разрежда пак
през бобината. Ще се създаде нов ток на разреждането с по-
сока обратна на предишния 1Р, в резултат на което енергията
отново ще се съсредоточи в бобината, а след това в конден-
затора С, като ще го зареди с полярност както в началния
момент на процеса. По този начин се извършва един пълен
цикъл на разреждане и зареждане на кондензатора през бо-
бината L.
Ролята на източника на електрическата енергия е да зареди
първоначално кондензатора, като впоследствие той не подава
енергия във веригата. Изменението на тока във веригата, на
напрежението на кондензатора Uc и на бобината UL са синусои-
дални и незатихващи (рис. 115). Честотата, с която се изменят
тия величини, се нарича собствена честота, а веригата —
147
трёптящ кръг. Собствената честота на трептящия кръг се
определи от неговите параметри С и L; изчислява се по фор-
мулата
/ =—1 ___
2ny]LC’
„където: f е честотата в херци;
L — индуктивността в хенри;
С—капацитетът във фаради.
Рис. 115. Графини на тока и напреженията
при разреждането на кондензатора през
индуктивната бобина, ако приемем, че /?=0
Пример. Да се определи собствената честота на трептящия кръг и
периода на трептевията Т, като се знае, че С=400 мкф, Л = 900 мкхн и
/?=0.
Решение:
1. Определимо Л; = 265 хц.
1 1
2. Периодът Т: Т = — jgg = 0,00385 сек.
Следователно в такъв трептящ кръг енергията ще се съсредоточава по
два пъти съответно в кондензатора и бобината за 0,С0385 сек, а в една се-
кунда ще се извършват общо 265 цикъла.
Дотук ние разгледахме въпроса при положение, че А?=0.
В практиката това не е така, защото често пъти А? не може
да се пренебрегне. В такъв случай част от енергията ще се
изразходва в активното съпротивление на трептящия кръг и с
всеки изминат период тя ще намалява.
148
Активното съпротивление във веригата измени пронесите и
в друго отношение. Така например, ако неговата стойност е
по-голяма от величината 2^/^,, веригата не ще представлява
трептящ кръг. Това положение трябва да се има пред вид,
особено в радиолюбителската практика, където детайлите
или радиочастите се правят доста често със сравнително го-
леми активни съпротивления.
Зада се поддържат незатихващи трептения в трептящия
кръг, съдържащ активно съпротивление, необходимо е да се
компенсира оная част от енергията, която се е изразходвала в
активното съпротивление. На практика тази компенсация се
извършва, като към трептящия кръг се включва външен то-
коизточник. В радиотехниката например такава енергия се по-
дава на трептящите кръгове от външен токоизточник чрез ра-
диолампите.
Когато честотата на напрежението на външния токоизточник
не е равна на собствената честота на трептящия кръг, всички
процеси в него (обмяна на енергията между кондензатора и
бобината, измененията на тока и напрежението) ще стават с
честота, равна на честотата на токоизточника. Тогава се казва,
че трептенията са принудителни.
Когато пък честотата на токоизточника е равна на собстве-
ната честота на трептящия кръг, настъпва тъй нареченото
явление резонанс
Резонанс на напрежението
Както бе изложено по-горе, последователно включените L
и С в променливотоковата верига намаляват общото дефази-
ране в сравнение със случая, ако те бяха поотделно включени
във веригата. Това е така, защото дефазирането, създавано от
индуктивността, е противоположно на това, създавано от ка-
пацитета. Тъй като тези дефазирания зависят от честотата на
приложеното към веригата външно напрежение, може да се
подбере такава честота fp, при която дефазиранията, създавани
от L и С, ще са равни по величина и противоположни по знак,
т. е. ще се компенсират взаимно. В такъв случай във веригата
не ще има дефазиране.
Пълната компенсация на дефазирането настъпва тогава,
когато са равни помежду си реактивните съпротивления, т. е.
X, = Хг или <о L - -4^.
<ос
149
Това равенство може да се постигне, като се измени често-
тата на токоизточника, величината на индуктивността L, или
капацитетът С.
Кои са характерните признаци за този случай?
1. Общото съпротивление на променливотоковата верига е
равна на нейното активно съпротивление, тъй като реактивните
съпротивления XL и Хс са равни помежду си и са се ком-
пенсирали. Следователно Z = R, т. е. общото съпротивление
във веригата е минимално и чисто активно.
2. Токът и напрежението съвпадат по фаза при измененията
си, което означава, че дефазиране във веригата няма.
3. Токът във веригата е Максимален, тъй като нейното
съпротивление е минимално, равно само на активното
1—^ — 1
2 р — — * макс •
4. Напреженията на бобината и кондензатора са максимални.
Те могат да достигнат величини, неколкократно по-големи от
приложеното напрежение. Поради това този случай се нарича
резонанс на напрежението.
Честотата, при която настъпва явлението резонанс на напре-
жението, е равна на собствената честота на трептящия кръг.
Ако честотата на токоизточника се измени, т. е. не е равна на
собствената честота, резонансни явления не ще настъпят.
На рис. 116 са дадени графиците за измененията на Uc
UL и i в зависимост от изменението на честотата f на токо-
източника.
От графика се вижда, че при / = 0 (постоянен ток) напре-
жението на бобината е равно на нула, а напрежението на
кондензатора има величина, равна на напрежението на токоиз-
точника U; токът i е с нулева стойност, поради това че кон-
дензаторът при постоянния ток прекъсва веригата.
При увеличаване на честотата f на токоизточника UL по-
степенно се увеличава, Uc—също; увеличава се и токът I.
Когато честотата f стане равна на fpe3, напреженията UL и
Uc са близки до своите максимални стойности. Тези стойности
се достигат не точно на една честота, а при различии честоти
(виж рис. 115 — UL и £7С). На практика обаче се приема, че
именно при f=fpe3, UL = ULMOKZ и Uc=UCMaKC.
Кривите, показани на рис. 116, се наричат резонансни
криви. Те могат да се получат по опитен път. За целта
може да бъде създадена схема, показана на рис. 117. Да
предположим, че опитът е направен и необходимите данни са
150
при изменение честотата на трептенията
Рис. 117. Примерна схема за снемаие на резонаисните криви
получени. За удобство те са дадени в таблица 7-ма. За да се
построят резонаисните криви, постъпва се по следния начин
Т аблица 7
^ХЦ о> L, ома 1 (ОС z ома 4
49 000 1 924 1846 78 0,128
49 300 1910 1 858 52 0,192
49 700 1904 1873 33,3 0,3
49 900 1888 1880 9,4 1,06
50000 1884 1884 5 2
50 300 1895 1 873 24 0,417
50 700 1 910 1 859 51 0,196
51000 1922 1848 74 0,135
1*1
Начертава се координатна система (рис. 118), по хоризон-
талната ос на която се нанася в съответен мащаб честотата f,
а по вертикалната — стойностите на UL, Uc и /. На рис. 118
лено между навивките й. Подобии
е построена резонансната
крива само на тока I. Же-
лателно е читателят да
построй и тия на напре-
женията.
Явлението резонанс на
напрежението има голямо
практическо приложение.
В отделяй случаи обаче то
е вредно.
Отрицателното му зна-
чение се заключава в съз-
даването на свръхнапре-
жения на кондензатора и
бобината, конто могат да
бъдат опасни за живота,
електро- и радиотехничес-
ката апаратура. Особено
опасно е свръхнапрежение-
то на кондензатора, зашо-
то е създадено само между
двете му плочи, докато в
бобината то е разпреде-
опасни напрежения могат
да възникнат по линиите на далекопроводите вследствие на
къси съединения, атмосферни влияния, включвания и изключва-
ния. Често пъти те довеждат до изгаряне на изолацията, до
разрушаване на самата апаратура.
Практического приложение на резонанса на напрежението е
най-разнообразно както в електротехниката на силните токове,
така и в тая на слабите — радиотехника, далечна свръзка и др.
За пример може да ни послужи антенният кръг на една
радиостанция с малка мощност. Известно е, че повечето от
носимите радиостанции с малка мощност в много случаи ра-
ботят в широк вълнов обхват. За да се получи най-добро из-
лъчване на енергията, необходимо е нейният антене н кръг да
бъде настроен в резонанс с трептенията, създадени в другите
стъпала на предавателя. Самата антена заедно с допълнител-
ните органи за свръзка и настройка представлява последова-
телей трептящ кръг.
152
На рис. 119 е показана принципна схема на антенен треп-
тящ кръг.
Рис. 119. Антенен трептящ кръг
Резонанс на тока
Да разГледаме явленията, конто стават в променливотоко-
вата верига, състояща се от индуктивност L и капацитет С,
съединени паралелно по отношение на токоизточника (рис. 120).
Рис. 120. Променливотоковз верига, състояша
се от индуктивност и капацитет
На рис. 120 различаваме следните участъци от веригата
обща част, състояща се от съединителните проводници от
токоизточника до кондензатора и бобината; към тая част се
отнася и токоизточникът. През нея тече ток I, който ще нари-
чаме общ ток. Втората съставна част от цялата верига са
двата паралелни участъка — единият с индуктивността L, а
153
другият с кондензатора С. По всеки от тия два участъка тече
ток — съответно IL (индуктивен) и /с (капацитивен). Активните
съпротивления на бобината, кондензатора и съединителните
проводници пренебрегва-
W.lc.li ме при разглеждането на
Рис. 121. Променливотокова верига с
лелно сечение L н С
различните явления.
Напреженията на кон-
дензатора и на бобината
са равни помежду си —
това е напрежението на
t самия токоизточник. Об-
---•- щият ток във веригата 1
е равен на геометричес-
ката сума от двата то-
ка IL и /с.
Индуктивният ТОК 4
изостава по фаза от при-
ложеното напрежение на
пара- четвърт период, а капа-
цитивният 1С—изпрева-
рва същото напрежение
на четвърт период. Следователно във всеки момент от време
тия два тока протичат в противоположни посоки. Това поло-
жение графически е представено на рис. 121. За основна посока
е приета тази на напрежението на токоизточника, тъй като
дефазирането се отчита по отношение на него.
При t = 0 сек напрежението U = 0, токът i е вече с макси-
мална величина и положителна посока, а токът iL е също с
максимална величина, но с обратна посока. Вижда се, че тия
два тока във всеки момент от време са насочени един срещу
друг. По тая причина общият ток ще бъде
1 =
Знакът „минус" условно се поставя при капацитивния ток,
тъй като капацитивното съпротивление е прието за отрицателно.
Съгласно закона на Ом действуващите стойности на токо-
вете могат да се изчислят по формулите
В зависимост от величините на XL и Хс съществуват следните
три хтрактерни случая:
154
л®
С
Рис. 122. Променливотокова верига с
актнвни и реактивни съпротивления :
Rn — активно сопротивление на съедкни-
телвите проводници • — активно съ-
п{^тнвление на кондензатора ; /?jr — акти-
вно съпротнвленне на индуктивната бобина
му е равенството на честотата
честота на паоалелния коъг.
1. XL e по-голямо от Xq. Тъй като напрежението е еднакво
за двата участъка, токът 1С ще бъде по-голям от I. Следова-
телно общият ток (/ = 1L — 1 с) ще има капацитивен характер и
цялата верига ще представлява
консуматор с капацитивна реак-
ция за токоизточника.
2. XL е по-малко от Хс. То-
гава IL ще бъде по-силен от /с,
вследствие на което общият ток
ще има индуктивен характер.
Като цяло веригата ще предста-
влява консуматор с индуктивна
реакция.
И в първия, и във втория
случай консуматорът е реакти-
вен и генераторът не изразход-
ва енергия.
3. XL = XC. Двата тока IL
и 1С ще са равни помежду си.
Общият ток I — 1l~1c — Q. При
това положение lL и /с ще бъдат
максимални — значително по-
големи, отколкото в първите два
случая. По тая причина това яв-
ление се нарича резонанс на
тока. Условие за настъпването
на токоизточника и собствената
На пръв поглед се вижда невероятно да липсва ток в об-
щата част на веригата. Това се обяснява по следния начин.
Както при резонанса на напрежението, така и тук съществува
обмен на енергия между кондензатора и бобината. Следова-
телно тази система е трептяща и се нарича паралелен
трептящ кръг. Ролята на токоизточника се заключава в
първоначалното зареждане на веригата с енергия. След това
той като че ли се „изолирва". Дори може да бъде съвсем
отключен, като токовете ще продължават да съществуват
вътре в паралелния кръг за сметка на енергията, получена от
токоизточника при първоначалното му включване.
Горните явления са верни само при /? = 0. На практика
обаче никога не е равно на нула. Винаги проводникът, с
който с нивита бобината, ще има активно съпротивление ; та-
кова ще имат съединителните проводници и кондензаторът.
В тоаи случай схемата ще получи вида, показан на рис. 122
15*
За разлика от току-що казаното в реалната променливото-
кова паралелна верига в положение на резонанс генераторът
винаги ще изразходва енергия * независимо от това, че двата
тока IL и 1С пак са равни и противоположни. Тази енергия
отива за преодоляване на активните съпротивления на вери-
гата Rn, Rl и Rc.
Следователно при резонанс на тока по отношение на
генератора веригата представлява активно съпро-
тивление. Величината на това активно съпротивление се из-
числява по формулата
Z —
^~CR‘
В тази формула под R се разбира цялото активно съпро-
тивление на трептящия кръг, т. е. R=RC~\RL. Често пъти в
практиката активното съпротивление на кондензатора се пре-
небрегва, като в този случай R = RL.
Величината на резонансного съпротивление на кръга е много
голяма. Например, ако R = 10 ома, L =90 мкхн и С =300 пф,
то Zpa = 30 000 ома. Следователно там, където е необходимо го-
лямо активно съпротивление за определена честота, паралелният
трептящ кръг може с успех да се използува, като се настрои
в резонанс с тази честота.
Стойностите на L, С и /, при конто настъпва резонанс на
тока, се определят приблизително (тъй като не се взема
под внимание R) по следните формули:
fpea = ~ ТгтЗ ^Рез — ~2 Срез - ~2 —.
2л ™рез-С шрезЬ
Пример. Дадена е честота fpes = 50 хц и С=\43 мкф. Да се
определи стойността на Ьреч .
Решение:
1
Адсз = (2. ЗД4.50)2.0,00014 = 0,072 хн‘
Резонансът на тока може да бъде получен по няколко на-
чина. В практиката доста често се случва честотата на напре-
жението, което се подава на паралелния трептящ кръг, да е
постоянна. За да се получи резонанс в кръга, необходимо е
да се измени величината или капацитетът на индуктивността.
Ако резонансът се постига чрез изменение на капацитета, за
целта се използуват обикновено въздушни кондензатори с про-
менлив капацитет. Ако настройката на кръга се извършва с
индуктивна бобина, използуват се бобини с променлива индук-
156
тивност. Същността на настройката в тия случаи се заключава
в това, че като изменяме С или L, ние изменяме собствената
честота на трептящия кръг и я правим равна на честотата на
включеното напрежение.
Интересно е да се отбележи как се изменят общият ток
I и общото съпротивление при настройка на паралелния треп-
Рис. 123. Крайне стъпало на радиостанция
тящ кръг в резонанс. Когато кръгът не е в резонанс с често-
тата на приложеното напрежение, общият ток / ще има по-го-
ляма стойност, а съпротивлението Z — по-малко, отколкото
стойностите на тия величини в положение на резонанс. С други
думи при резонанс общият ток е минимален, а общото съпро-
тивление — максимално. Това положение отговаря на закона
на Ом ^/= : щом Zpes е максимално, токът / ще е мини-
мален (тъй като U си остава постоянно). Това свойство на па-
ралелните трептящи кръгове намира широко приложение в ра-
диотехниката, тъй като благодарение на него може да се
съди дали резонансната система е настроена или не.
Как практически се използуват тия свойства ?
Да разгледаме схемата на рис. 123, на която е представено
крайното стъпало на един радиоприемник.
Когато паралелният трептящ кръг Л2 С2 се настрои в резо-
нанс с честотата на подаваното напрежение, неговото резо-
нансно съпротивление Zpe3 ще бъде максимално. Поради това
именно импулсите на анодния ток (съгласно закона на Ом)
ще намалят величината си и постоянната съставна на тока в
анодната верига ще стане минимална. Милиампермерът ще
покаже минимално отклонение, което означава, че кръгът L2 С2
157
е настроен в резонанс с честотата на напрежението на
токоизточника. Колкото по-бърже се извършва тази настройка,
толкова за лампата е по-добре. Обратною — бавното настрой-
ване в резонанс на кръга кч С2 понякога може да се окаже
гибелно за радиолампата Л.
И така ние изяснихме от качествена гледна точка, че при ре-
зонанс общият ток / ще бъде минимален. Ако по някаква
волна или неволна причина резонансът бъде нарушен, боби-
ната и кондензаторът не могат равностойно да си обменят
енергия, тъй като техните нужди са различии. Така например,
ако честотата на външното напрежение f е по-висока от резо-
нансната честота, участъкът с индуктивната бобина ще има
по-голямо съпротивление, отколкото участъкът с кондензатора
С. Това значи, че 1Г ще бъде по-слаб от 1С. Енергията, създа-
дена. в бобината на тока IL, ще бъде по-малка от тази в кон-
дензатора. Следователно при обмяната на енергията между
кондензатора и бобината енергията на последната не ще може
да „достави" необходимата енергия на кондензатора, поради
което последният ще черпи допълнително енергия от токоиз-
точника. В следващия момент, когато кондензаторът отдава
енергия на бобината, последната не ще може да поеме всич-
ката енергия от кондензатора, поради което част от нея ще
се върне в токоизточника. Това означава, че освен енергията,
която създава общия ток I, при резонанс ще се черпи допъл-
нителна енергия от токоизточника. Тази допълнителна енергия
ще отива в кондензатора (или в бобината, в зависимост от съот-
ношението между XL и Хс) и ще се връща обратно. Това оз-
начава, че общият ток ще се увеличи.
Резонансът на тока има голямо практическо приложение.
Почти всичкн радиотехнически устройства, особено радио
приемниците и радиопредавателите съдържат голям брой па-
ралелни трептящи кръгове, настроени в резонанс на определена
честота.
158
ПЕТА ГЛАВА
ХИМИЧЕСКИ ИЗТОЧНИЦИ НА ток
16. ГАЛВАНИЧНИ ЕЛЕМЕНТИ. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП
НА ДЕЙСТВИЕ
Галваничните елементи са маломощни източници на ток, в
конто електрическата енергия се получава в резултат на хи-
мически реакции, конто се извършват между активните им ве-
щества при включване във външна верига.
Има различии видове галванични елементи. Техният принцип
на действие обаче е един и същ. Разликата между тях е в
устройството им.
Основни части на всеки галваничен елемент са електро-
дите — положителен и отрицателен — и електролитът. Елек-
тродите са комбинации от различии метали: цинк н мед, мед
и желязо и др. Електродвижещата сила на елемента зависи от
металите, конто се използуват за електроди. Последните се
потапят в електролита, който най-често е воден разтвор от
сярна киселина или нишадър.
Параметри на галваничния елемент са неговата електродви-
жеща сила и капацитет.
Електродвижещата сила на елемента е разликата в потен-
циалите на неговите електроди при отворена външна верига.
Ако затворим външната вернга, електродвижещата сила се
разпределя между външния консуматор със съпротивление R
и самия елемент с вътрешно съпротивление г:
E±lr+1R.
Първата съставна част на електродвижещата сила е безпо-
лезно загубено напрежение. Втората — е полезно или полюсно
напрежение.
Пример. Да се определи полюсного напрежение на галваничен елемент
с еде Е — 1,5 в, ако вътрешното му съпротивление г = 1 ом н през него
протича ток /=100 ома.
159
Решение:
IR=E — Ir = 1,5— 1.0,1 = l,4e.
Електродвижещата сила на елемента не е постоянна. Съ-
щата с течение на времето намалява поради саморазреждане и
изменение качеството на активните вещества, конто участвуват
в химическите пронеси.
Вътрешното съпротивление на галваничните елементи се
движи в границите от 0,25 ома при пресен елемент до няколко
ома след изтощаването му. Същото зависи от размерите на
елемента.
Под капацитет на елемента се разбира количеството елек-
тричество, което той е способен да отдаде при разреждане.
Той се измерва в амперчасове. Капацитет от един амперчас
е способен за един час да отдава ток
Неговата величина зависи от размерите
на веществата, влизащи в елемента, а
така също от температурата и силата на
тока, с който се разрежда елементът.
има елементът, конто
със сила един ампер,
и химическия състав
/ок Електрони
—7"—
РазкЁср на сярна
киселика/НгЫЪ)
Рис. 124. Устройство и
действие на медно-цин-
ков елемент
оставят на цинковата
Видове галванични елементи и батерии
М е д н о-ц инков елемент
Нека разгледаме устройството и прин-
ципа на действие на медно-цинков еле-
мент (рис. 124). Електродите му са: по-
ложителен — мед (Си) и отрицателен —
цинк (Zn) и двата — във вид на пла-
стини. Електролитът на този елемент е
воден разтвор от сярна киселина (Н2 SO4).
При затваряне на външната верига елек-
тродите на елемента започват да се
разтварят, цинкът по-бързо, медта по-
бавно. При разтварянето на цинка не-
говите молекули преминават в електро-
лита във вид на положителни йони.
Атомите на същите молекули при това
пластина част от своите електрони. По
такъв начин разтворът се зарежда положително, а цинкът
отрицателно. Аналогично явление се наблюдава и при медния
електрод, но тъй като той се разтваря побавно, той е по-малко
отрицателен по отношение на електролита, отколкото цинковият.
В резултат на това между електродите възниква електродви-
160
жеща сила, която за тези елементи е 1,1 в. При затваряне на
външната верига ще потече ток — във външната верига — поток
от електрони, а в елемента — поток от йони.
Описаният по-горе прочее теоретически би следвало да про-
дължава до пълното разтваряне на цинковата пластина. Прак-
тически благодарение влиянието на редица още фактори той
продължава до разтварянето на около половината от пласти-
ката.
Заедно с промените, конто стават на електродите при про-
тичане на ток, стават промени и в самия електролит. Положи-
телните йони, отделили се от цинковата пластина, влизат във
взаимодействие със сярната киселина и от последната се от-
делят положителни водородни йони. Същите, стигайки до
медния електрод, отнемат от него електрони и по такъв начин
стават електрически неутрални. В това си състояние част от
водорода се натрупва във вид на мехурчета около медната
пластина и започва да пречи на свободния обмен между нея и
електролита. В резултат на това се увеличава вътрешното
съпротивление на елемента. Това явление се нарича поляри-
зация. За да се неутрализира неговото вредно влияние, поло-
жителният електрод се поставя в химически състав, който
лесно влиза в реакция с водорода. Този състав се нарича д е-
поляризатор.
Поради редица недостагъци медно-цинковите елементи имат
ограничено приложение.
Галванични елементи Лекланше
Тези елементи засега имат най-широко употребление. В тях
положителният електрод е манганов двуокис (МпО2), който е
пресован около въгленова пръчка. Последната служи за от-
веждане на тока. Отрицателният електрод е цинк във форма
на цилиндър или четиристенна кутия с правоъгълно дъно.
Електролитът е воден разтвор от нишадър (NH4C1), а деполя-
ризаторът — смес от манганов двуокис и графит.
При затваряне на външната верига цинкът се разтваря в
електролита във вид на положителни йони, като самият цинков
електрод се зарежда отрицателно. Към тези положителни цин-
кови йони се насочват отрицателните хлорни йони (CI), конто
се получават при разпадане на електролита на йони. В резул-
тат на това цинкът и хлорът си взаимодействуват и се полу-
чава цинков хлорид (ZnCl2). Този хлорид си взаимодействува
веднага след получаването му с амониевата трупа NH4, която
И Електротехника за радиолюбителя
161
се получава при разпадане на електролита на йони. Като последен
продукт от тази реакция остава сложно комплексно съедине-
ние ((ZnNH3) С12).
Мангановият двуокис от своя страна влиза в реакция с
водата и се получава манганов хидрат (Мп(ОН)2). Наред с
тези основни продукта при протичането на ток през елемента
се получават и някои допълнителни продукта.
Рис. 125. Устройство
на течек елемент
Рис. 126. Устройство на водо-
наливен елемент
Има три вида елементи Лекланше: течни, наливни и сухи.
На рис. 125 е показан общият вид на течен елемент. Същият
представлява стъклен цилиндър, напълнен с воден разтвор от
нишадър, в който са потопени електродите и деполяризаторът.
Електродвижещата сила на такъв прясно зареден елемент е
Е = 1,5е, а вътрешното му съпротивление г = 0,5 ома.
Електролитът на този елемент се приготвя от един литър
вода, в която се разтварят 500 г нишадър. Положително ка-
чество на тези елементи е, че чрез доливане на електролит могат
да се използуват, докато се изразходва цинкът. Главен техен
недостатък е, че те не са удобни за пренасяне от едно място
на друго и затова производството им е ограничено. По-голямо
приложение имат наливните исухитеелементи. На рис. 126 е
пэказан в разрез водоналивен елемент. Същият е поместен в
картонена кутия 1, която го пази и служи за изолатор от вън-
шната среда. В нея е поместен отрицателният цинков електрод
162
2. На горния му край е припоен меден изолиран проводник
На дъното на кутията е поставен парафиниран картон 3.
В средата на кутията е поставен положителният електрод. На
горния край на същия е поставена металическа капачка с винт
за свързване с външната верига. Около него е разположен депо-
ляризаторът 4. Той е смес от манганов двуокис и графит. Съ-
щият е обвит с марля. Между него и цинковия електрод е
поставена филтрираща хартия 5. Върху деполяризатора се по-
ставя картон 6, а върху него сух нишадър 7. Над цилиндъра
се поставя друг картон 8, върху който се налива до нивото
на кутията изолираща смола 9. За зареждане на елемента
се поставя стъклена пръчка 10, а за излизане на газовете при
работа — друга стъклена тръбичка И.
В това състояние елементът не е готов за работа и може
дълго време да се съхранява на склад. За да бъде заредей,
елементът се залива с вода. След 6—10 часа от заливането му
същият може да се използува за работа. При заливането му
нишадърът се разтваря и се образува електролит. Оттук е
ясно, че незаредените елементи трябва да се пазят от влага,
като се държат в сухи помещения и тръбичките им да са
винаги добре затворени (запушени). Влагата е равносилна на
зареждане, макар и по-бавно, на елемента и води към неговото
преждевременно разреждане. В някои случаи елементът се
приготвя без нишадър, а се залива с готов електролит тогава,
когато ще се използува.
Електродвижещата сила на наливния елемент е 1,5 в, а вът-
решното му съпротивление се колебае от 0,5 до 5 ома. При
нормална работа елементът може да се използува до 18 ме-
сеца. При спадане на напрежението му до 0,7 в той се смята
негоден за употреба.
Сухите елементи се отличават от наливните по това, че
електролитът им представлява паста, която се приготвя главно
от воден разтвор на нишадър в смес с цинков хлорид, пше-
ничено или картофено брашно. Същите с излизането им от за-
вода са готови за ползуване и затова не бива да се държат
на склад повече от 10—18 месеца, тъй като се саморазреж-
дат. Електрическите им характеристики са като тия на оста-
налите елементи Лекланше.
Друг вид галванични елементи, конто намират все по-го-
лямо приложение, са галетните елементи. Тяхното устройство
е показано на рис. 127. Положителният електрод I е смес от
манганов двуокис, графит и други въглеродни материали. Част
от него е покрита с тънка хартия 2, която заедно с пропития
163
с електролит картон 3 го предпазва от отрицателния цинков
електрод 4. Външната
циален електропроводен
Рис. 127. Устройство на
галетен елемент
страна на цинка е покрита със сле-
пла ст 5.
Така събрагият елемент се стяга
с хлорвинилна лента 6, а отделните
елементи (галети) се нареждат един
до друг и образуват батерии.
Освен посочените по-горе елементи
правят се опити за създаване на га-
зови елементи, в конто отделните
електроди са комбинации от газове.
В процес на лаборатории изследвания
са също така галванични елементи,
основани на използуване слънчевата
и атомната енергия.
Галваничният елемент Лекланше,
направен саморъчно, представлява че-
тиристенна цинкова кутия с дебелина
до 1 мм (рис. 128). Краищата на ку-
тията, конто се срещат, се заливат с
восък или озокерит. Същата кутия
представлява отрицателен електрод
на елемента. Тя се облепва с картон 1—1,5 мм, който се взема
до 1 см по висок от цинковата кутия. Дъното се прави също
от картон, като се закрепва за кутията с гвоздейчета. От въ-
трешната страна то се намазва с восък или парафин, за да не
тече. Електролитьт е воден разтвор от цинков хлорид, ниша-
дър п пшеничено брашно. Същите се вземат в с лед ните
пропорции: 5 части вода, по една част нишадър и брашно, и
половина част цинков хлорид.
Приготвянето на електролита става, като най-напред се
разтваря нишадърът, а след това цинковият хлорид и браш-
ното. Съдът, в който се разтварят горните материали, леко се
нагрява и се разбърква, за да не се образуват зърна в елек-
тролита. Това нагряване продължава, докато брашното възври.
След това разтворът изстива до 30—35° и чакслед 10—12 часа се
налива в елемента.
Преди да бъде наляг електролитьт в кутията, се поставя
положителният електрод с деполяризатора. За положителен
електрод се използува манганов двуокис, който се пресова
около въгленова пръчка с размери 8x30X165 мм. Деполя-
ризаторы е смес от графит и манганов двуокис
164
Положителният електрод се обработва по следния начин.
Взема се въгленовата пръчка и единият й край се нагрява до
70°. Същият край хубаво се натрива с парафин. След това се
Рис. 128. Устройство на само-
ръчно направен медно-цинков
елемент:
1 — бъркалка ; 2— зареждащ картонеи
пръстен : 3 — цинков електрод; 4 —
станиол ; 5 — меден проводник ; 6 —
стена иа бурка на ; 7 — меден сулфат
Рис. 129. Устройство на саморъч-
но направен елемент Лекланше:
1 — картоиена кутия; 2— цинкова ку-
тия ; 3 — коксова пръчка ; 4 — восък;
5 — стъклена тръбичка ; 6 — смола ;
7 — стьрготинн : 8 — гумен пръстен ;
9 — манганова смес ; 10 — картоиено
дъно
изтрива до блясък и върху него се надява капачката. За да
се закрепи по-добре капачката, във въглена се прави бразда,
която се запълва при нахлузване на капачката с разтопено
олово. След това около нея се пресова мангановият двуокис с
деполяризатора.
За тази цел се вземат 60 части манганов двуокис и 40
части графит във вид на прах. Те се размесват хубаво и се
изсипват в 20% разтвор от нишадър.
За да се пресова, тази маса се изсипва в разглобяема
дървена кутия с размери 35 X 55 X 145 мм. В средата на ку-
тията най-напред се поставя въгленовата пръчка, а след това
отстрани се сипва по малко смес, която добре се натъпква.
Готовият деполяризатор при разглобяване на кутията трябва
165
да може да запази формата си. След това деполяризаторът се
увива с марля и конци и се оставя да съхне едно денонощие.
За изолиране на цинка върду него се нахлузват два гумени
пръстена или между тях се поставят дървени пръчки.
Рис. 130. Последователно свързване
на галваничннте елементи
След като се постави деполяризаторът в кутията, налива
се електролит, а върху него — дървени стърготини на около
1 см дебелина. Над сгърготините се поставя картонен пръ-
стен. Същият се пробива и се поставя тръбичка за отвеж-
дане на газовете.
Върху картонения пръстен се налива разтопена смола. Тя
е смес от 10 части жълт колофон и 5 части обикновен восък.
След изстиване на смолата елементът е готов за употреба.
Електродвижещата сила на такъв елемент е 1,45 в, а мак-
сималнага сила на тока за разреждане — 60 — 70 ма.
Свързване на галваничннте елементи в батерии
За да получим с галваничннте елементи напрежение или
ток по-високи от тези на огделния елемент, свързваме ги в
батерии. Това свързване може да бъде последователно, пара-
лелно или смесено.
При последователното свързване на елементите
един от полюсите на първия елемент, например положител-
ният, се свързва с отрицателния полюс на втория елемент, по-
ложителният полюс на втория — с отрицателния на трети я
и т. н. (рис. 130). Отрицателният полюс на първия елемент
166
и положителният полюс на последний елемент остават ево-
бодни и към тях се включва външната верига.
Общата електродвижеща сила на батерията ще бъде равна
на сумата от електродвижещите сили на отделните и после-
дователно свързани елементи.
Вътрешното съпротивление на батерия от последователно
свързани елементи е равно на сумата от вътрешните съпро-
тивления на отделните елементи.
Токът, който протича във външната верига на батерията,
е равен на тока, който би протичал, ако в същата верига е
включен само един еле-
мент. Той се определи по трицателЕн полни
следната формула : но батерийто
пЕ1
пг?1 -+-/?’
където: / е снлата на тока >
п — броят на по-
следователно
включените
елементи;
Et — еде на един
елемент;
Го,— вътрешното
съпротивле-
ние на един
елемент;
R— съпротивлени-
ето на външ-
ната верига.
Изхождайки от горната
формула, чрез преобразу-
ването й можем при съ-
щите условия да опреде-
лим броя на елементите,
последователно, за да получим
Рис.
конто
131. Паралелно свързване на галва-
ничните елементи
трябва да бъдат включени
необходимата сила на тока.
1R
П — с------1---
Ei — IrOl
Паралелно то свързване на елементите в батерия ста-
ва, като положителните полюси на всички елементи се евързват
помежду си и отделно всички отрицателни полюси (рис. 131).
167
Паралелно трябва да се свързват само елементите с еднаква
електродвижеща сила. В противен случай ще става изравня-
ване на потенциалите на едноименните електроди, като еле-
ментите с по-голяма електродвижеща сила ще се разреждат
през тия с по малка.
Към паралелно свързване се прибягва, когато за захранване
на веригите е необходим ток или капацитет по-голям от този
на отделния елемент, тъй като при него тези величин се уве-
личават толкова пъти, колкото е броят на елементите.
Силата на тока, който протича във външната верига при пара-
лелното свързване, се определи по формулата
Капацитетът на отделния елемент се определи по формулата
Q = It,
където: Q е количеството електричество;
/ — силата на тока в а;
t времето в часове.
При паралелното свързване на елементите електродвижещата
сила на батерията е равна на тази на отделния елемент. Вът-
решното съпротивление на такава батерия е толкова пъти по-
малко от това на отделния елемент, колкото е броят на всички
паралелно свързани елементи
Гобщ~ п '
Смесеното свързване на елементите в батерии е ком'
бинация от последователно и паралелно свързване. То се из-
ползува, когато е необходимо да се получи по-високо напре-
жение и сила на ток от тия, който дава една последователно
или паралелно свързана батерия. На рис. 132 е дадена схема
на смесено свързване на елементите.
Ако батерията се състои от т паралелни групи, всяка от
конто включва по п последователно свързани елементи, общото
напрежение на батерията ще бъде равно на това на една
последователно свързана трупа, независимо от броя на пара-
лелните групи
£общ '
168
Общото вътрешно съпротивление се определи по фор-
мулата
ЛГо1
Рис. 132. Смесено свързване на галваничните елементи
Силата на тока във въьшната верига ще бъде
Капацитетът на батерии, образувани от смесено свързани
•елементи, се увеличава толкова пъти в сравнение с този на
последователно свързана трупа, колкото е броят на паралел-
ните групи.
При свързване на елементите за получаване на необходи-
мо™ напрежение или ток и за по-пълното им използуване се
налага такава комбинация, при която най-пълно могат да бъ-
дат използувани. Трябва да се отбележи, че елементите, конто
се използуват за отоплението на лампите, могат да се изпол-
зуват, докато се разредят не както е указано в техните
паспорта до 0,7 в, а само до 0,9 в. Това се дължи на обстоя-
телството, че при по-ниско напрежение отоплителните жички
на лампите не се нагряват добре и емисията им е недоста-
тъчна.
Пример 1. На един четирнлампов приемник лампите, конто са свър-
зани по две в две паралелни групп, се захранват от 5 елемента ВНЕЛ-18.
Как трябва да се свържат елементите, ако всеки има напрежение £1=1,4в.
Лампите са от двуволтова серия.
169
Решение. Напрежението, което е необходимо за захранване на при-
емника, е Еобщ = 2.2=4 в.
За получаване на това напрежение трябва да свържем четири елемента
паралелно и един последователно.
Пример 2. Токът, който тече през отоплителннте вериги на един
приемник е 7=20 ома, а напрежението, с което се захранва £‘0014 = 6 в.
Колко елемента трябва да бъдат включени за захранване на приемника и по
какъв начин, ако напрежението на всеки елемент е Et = 1,2 в, а разрядният
му ток I = 0,1 а.
Решение. За осигуряване на напрежение от Еобщ = 6 в трябва да
включим последователно т = 5 елемента, а за осигуряване на необходимия
ток /=20 ома трябва да включим паралелно по две групп от по пет после-
дователно свързани елемента, тъй като през всяка трупа ще тече ток
7= 100 ма.
Сухи анодни батерии
Сухите анодни батерии представляват последователно свър
зани сухи галванични елементи. На рис. 133 е показана схема-
тично суха анодна батерия.
Рис. 133. Схематично нзобразяване на суха анодна батерия
Тези батерии намират твърде широко приложение в радио-
техниката. Използуват се предимно за захранване анодните
вериги на преносимите радиостанции и радиоприемници, откъ-
дето са получили и името си.
170
На никои сухи анодни батерии, конто се произвеждат от на-
шата промишленост, електрическите характеристики са пока-
зани в таблица 8-ма.
Таблица 8
Сухи анодни батерии и техните електрически данни
Jsj поред Наименование на батериите 1<9г в Работно на- преженне, в Сопротивле- ние, ом
1 Ан. бат. БАС-22.5 22,5 20 75
2 Ан. бат. БАС-60 60 53 200
3 Ан. бат. БАС-80 90 84 300
4 Ан. бат.‘ БАС-90 94,5 88 315
5 Ан. бат. БАС-120 120 112 420
6 Ан. бат. БАС-132 132 117 440
7 Ан. бат. БАС-150 150 138 520
5
5
5
5
5
5
5
10,5
28
42
44
58
61,5
72,5
1,3
0,9
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
4
2
4
4
6
4
4
0,9
0,6
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
3
4
3
3
3
3
3
Съкратеното наименование на батериите се разшифрова по
следния начин: буквата „Б" означава „батерия", буквата „А" —
„анодна“ и буквата „С"— „суха". Цифрата означава напреже-
нието на батерията.
Електрическите характеристики на анодните батерии се из-
менят с течение на времето. Затова на всяка батерия освен
общият минус има по няколко положителни отделно изведени
полюси, за да може в зависимост от нуждата и степента на
разреждане на батерията да става и съответното превключване
на по-голямо или по-малко напрежение. Например, ако за за-
хранването на дадена радиоапаратура са необходими 200 в, а
ние разполагаме с три батерии БАС-80, за получаване на
горното напрежение ще трябва да вземем от третата батерия
не 80 в, а 40 в, когато и трите батерии са пресни. При раз-
реждането на батериите тяхното напрежение ще спада и съ-
ответно ще трябва да превключваме на 60 в и най-накрая ще
включим на максимално напрежение на батерията 80 в.
Както вече се подчерта, галваничните елементи намират
твърде широко приложение в радиотехниката. Преди да бъдат
използувани в дадена апаратура, трябва да се провери полюс-
ното им напрежение, т. е. това при включен консуматор. Това
171
се налага, тъй като в резултат на самораяреждане е възможно
значително увеличение на вътрешното им съпротивление и ма-
кар да имат необходимата електродвижеща сила, те нямат
нужното полюсно напрежение поради увеличаване падението
на самия токоизточник.
Най-честите повреди, конто се срещат в галваничннте еле-
менти и батерии, са: счупване на въгленовия полюс, окисля-
ване на капачката на положителния полюс от вътрешната
страна, изтощаване на електролита и деполяризатора, прекъс-
ване на съединителните проводници в батериите. В зависимост
от характера на повредата се извършва и съответният ремонт.
Галваничннте елементи и батерии трябва да се държат при
постоянна и ниска температура. Помещенията и сандъците, в
конто се съхраняват, трябва да бъдат сухи. При висока темпе-
ратура смолата се разтопява и електродите се дават накъсо.
При резки изменения на температурата елементът се овлаж-
нява от въздушните пари, конто кондензират във вид на
капки. Това причинява саморазреждане на елементите и бате-
риите. Ако имаме на склад водоналивни елементи, най-напред
трябва да използуваме тия, конто преди още да са залети, по-
казват известна електродвижеща сила, т. е. тия, конто са
овлажнели.
Сроковете за съхраияване на склад на галваничннте еле-
менти и батерии, конто се произвеждат от нашата промишле-
ност, са дадени в таблица 8.
17. АКУМУЛАТОРИ
Алкални акумулатори
Акумулаторите са устройства, способни да натрупат, зала-
зят и отдадат електрическа енергия в резултат на определени
химически процеси. Акумулаторите се различават от галванич-
ните елементи по това, че елементите стават негодни след
разреждане, а акумулаторите позволяват многократно зареж-
дане и разреждане. Еднократното зареждане и разреждане на
акумулаторите се нарича цикъл.
Най-широко разпространение засега имат алкалните (основни)
и оловните (киселинни) акумулатори. Първите от своя страна
се делят на кадмиево-никелови и желязно никелови.
Наша га промишленост произвежда само оловни акумула-
тори. Алкални акумулатори се внасят от чужбина.
172
В радиоапаратурата по-голямо приложение имат алкалните
акумулатори поради техните предимства пред оловните. Те са
по-устойчиви на различии атмосферни влияния, по-малки по
размери, не са така чувствителни към късо съединение поради
по-голямото им вътрешно съпротивление и допускат по-голям ток
при разреждане. Техните слаби страни са, че напрежението,
което дават, и коефициентът на полезното им действие са
по-малки от тия на оловните.
Алкалните акумулатори представляват желязна никелирана
кутия в правоъгълна основа. Вътре в нея са поместени поло-
жителните и отрицагелните плочи, разделени с ебонитови
пръчки. Всяка плоча представлява желязна никелирана рамка,
разделена на отделки клетки. В тези клетки на тънки железни
решетовидни плочи се формира активната маса. За положител-
ните плочи тя е никелов хидрат Ni(OH)3, примесен с графит,
а за отрицателните — смес от кадмий Cd и желязо Ее (кад-
миево-никелоби) или гъбесто желязо (желязно-никелови). Отдел-
ната клетка в акумулатора представлява две положителни и една
отрицателна плочи. Първите се съединяват и се извеждат на от-
делно витло, съединено с масата на кутията. Отрицателната
плоча, която се поставя между положителните, се извежда на
друго витло, добре изолирано от масата на кутията.
Електролитът е воден разтвор от калиева или натриева
основа. Приготвя се от дестилирана вода, в която се разтваря
калиевата или натриевата основа, до получаване плътност съ-
ответно 1,2—1,21 и 1,17—1,19. Заливането с вода на основата
е опасно и не бива да се допуска. За наливане на електролита
отгоре на кутията има специално отвърстие.
Общият вид на алкален акумулатор е показан на рис. 134.
При разреждане на акумулаторите никеловият хидрат се
превръща в хидрат от по-долна валенция (Ni (ОН)2), а кадмият
и желязото — съответно в кадмиев (Cd(OH)2) и железен хид-
par (Fe(OH)3). При зареждане се възстановява първоначалното
състояние на електродите.
Работното напрежение на отделната клетка е 1,2— 1,25 в.
За получаване на по високо напрежение свързваме последова-
телно няколко клетки в батерии. Например за получаване на
напрежение от 5 в трябва да свържем четири такива клетки.
Капацитетът на акумулаторите зависи от размерите иа
плочите, от състоянието на електролита, от силата на тока за
зареждане и разреждане и от температурата.
При по-големи плочи капацитетът е по-голям. При ток по-
силен от нормалния капацитетът намалява. За неутрализиране
173
Рис. 134. Общ вид и устройство на алкален акумулатор:
я — външен вид ; б — разрез; в — блок положвтелни плочи ; г — блок отрицатели» плочж
влиянието на температурата се използува зимен електролит —
разтвор от калиева основа и летен — разтвор от натриева
основа.
В последно време за увеличаване капацитета на акумулато-
рите в разтвора от калиевата основа се добавя литиева основа.
Вътрешното съпротивление на алкалните акумулатори е много
по-малко от това на галваничните елементи. Величината му
е стотни от ома. Това позволява да се черпи по-голям ток от
тях. При разреждане на акумулаторите съпротивлението се
увеличава до два пъти.
Коефициентът на полезното действие (КПД) представлява
отношение на енергията, която акумулаторът отдава при раз-
реждане, към енергията, която той е получил при зареждане.
За алкалните акумулатори КПД е 50—60%.
Означаването на всеки акумулатор става с цифри и букви.
Например в акумулатор 5НКН-60 съветско производство, циф-
рата 5 озна-чава броя на последователно свързаните клетки.
Н—отоплението (от руската дума инакал“), КН — кадмиево-ни-
келови и 60 — капацитета в амперчаса.
Зареждане и разреждане на алкалните акумулатори
Всеки акумулатор, напрежението на който е достигнало
1,1 в, се смята, че се е разредил и трябва огново да бъде
зареден. Зареждането на акумулаторите става от източник на
постоянен ток. Най-често за тази цел се използуват токоиз-
правители.
Включването на акумулаторите става, като всеки полюс на
акумулатора се включва към едноименния полюс на токоиз-
точника.
Преди зареждане се отварят отвърстията за наливане на елек-
тролит и се измерва нивото му. То трябва да бъде 5—10 мм
над плочите. През време на зареждането и 4—6 часа след'
това отвърстията на отделните клетки оставят отворени.
Ако се налага по-рано да се използуват акумулаторите,
преди затваряне на отвърстията акумулаторът трябва да се
остави 5 — 10 минути на разреждане.
В зависимост от силата на тока и времето зареждането
може да бъде нормално, ускорено и усилено. При нормално
зареждане величината на зареждания ток е т/4 от капацитета
на акумулатора. Например акумулатор 5НКН-60 се зарежда с
15 а. Времето за зареждане е 6 часа. То се определи от съ-
ображението, че при зареждане акумулаторът трябва да по-
175
лучи капацитет 1,5 пъти по-голям от тоя, който има. Напри-
мер акумулатор 5НКН-60, който се зарежда с 15 а за 6 часа,
ще получи капацитет 6 X 15 = 90 а-ч.
Ускорено™ зареждане става за 4,5 часа, като 2,5 часа акуму-
латорът се зарежда с нормален ток, а останалите два часа с
два пъти по-голям.
Усиленото зареждане става за 12 часа, като 6 часа акуму-
латорът се зарежда с нормален ток, а 6 часа с половината
от величината на нормалния ток за зареждане. То се изпол-
зува при първоначално зареждане на акумулаторите, след смяна
на електролита и след всеки 50—60 цикъла
0 0 зареждане — разреждане.
/=з Зареждането на акумулаторите става спо-
п X ред рис. 135.
______________J I___________ За зареждането на акумулаторите съдим
лк____________по отдаления му през време на зареждането
V капацитет. Напрежението на всяка напълно
Р___________ заредена клетка трябва да бъде 1,75—1,86.
S Г1к1 Пример. Да се определи какви и колко акумула-
ЧуХ тора трябва да включим за зареждане в мрежа от по-
стоянен ток с напрежение 40 в. Съпротивлението на
Рис 135. Схема за реостата в началото на зареждането е 7,2 ома, а силата
зареждане на аку- на зарялния ток 2,5 а.
мулатори Решение:
/з = ^; Q = 4/3 = 2,5.4 = 10 а-ч.
Такъв капапитет имат акумулаторите 4НКН-10 и 5НКН-10 съветско
производство.
Напрежението за зареждане на акумулаторите U3=E — Up.
Напрежението на реостата е
UP = RP.I3= 7,2.2,5 = 18 в,
тогава U3 = 22 в.
Напрежението на всяка клетка при включване за зареждане е 1,1 в, а това
на 4НКН-10 — 47 = 4,4 в. Тогава броят на акумулаторите, конто трябва
да се включат последователно, ще бъде
б3 22
" — U ~ 4,4 ~ 5
Ако разсъждаваме по същия начин н за акумулаторите 5НКН-10, ще
видим, че в горната мрежа можем да зареждаме също така 4 такива аку-
мулатора.
76
Разреждането на алкалните акумулатори става с ток, равен
1
на о от техния капацитет.
О
При работа и особено при
бездействие акумулаторите се
саморазреждат. Това се дължи на металически
примеси, на повишена гъстота на електролита
и др.
Пазене и поддържане на акумулаторите
Акумулаторите се пазят в сухи, добре про-
ветрявани помещения.
За по-дълго пазене акумулаторите, конто са
били в употреба, се разреждат и след това от
тях се излива електролитьт, а никелираните
части се намазват с технически вазелин.
Акумулатори, конто не се използуват за
работа редовно, могат да се държат с електро-
лита в разредено или полуразредено състояние.
Плътността на електролита трябва да се про-
верява всеки месец. Проверката се извършва с
гъстомер (ареомер) (рис. 136). Смяната на елек-
тролита се извършва всяка година или след
всеки 100 цикъла.
Тъй като при химическите реакции се обра-
зува гърмящ газ, влизането с огън в помеще-
нието, където се зареждат акумулаторите, е
забранено. Не бива също така да се допуска
заедно зареждане на алкални и оловни акуму-
латори, тъй като в резултат на киселинните из-
парения алкалните акумулатори се разрушават.
Оловни акумулатори
Оловните акумулатори представляват баке-
литови или стъклени съдове, в конто се нами-
рат плочите, потопени в електролит. Положи-
телните имат активна маса от оловен двуокис
РЬО2( а отрицателните — олово РЬ. Цветът на
първите е тъмнокафяв, а на вторите светлосив.
Едноклетъчният оловен акумулатор има две
отрицателни плочи, дадени на маса и една по-
ложителна, поставена между тях.
12 Електротехника за радиолюбителя
Рис. 136. Уреж
за измерване
плътиостта на
електролита:
1 — гумен бялоя ;
2—стъклена тръба ;
3 — гъстомер; 4 —
гуменя тръба ; б—
ебоиитова тръбжчка
177
На рис. 137 е показано устройството на оловен акуму
латор.
Електролитът е воден разтвор от сярна киселина.
Рис. 137. Устройство на оловен акумулатор
При разреждане на акумулаторите в резултат на химичес-
ките реакции и двата вида плочи се преврыцат в оловен сул-
фат, а електролитът понижава своята цлътност.
178
При зареждане се възстановява първоначалното състояние
на плочите на акумулатора. Кипенето, което се наблюдава в
края на зареждането, се дължи на бурното отделяне на водо-
род и кислород в резултат на химическите реакции.
Полюсното напрежение на акумулаторите е 1,95—2,05 в.
Минималното напрежение, при което се допуска изпразването
на акумулатора, е 1,8 в за една клетка, а максималното, което
достига при зареждане, е 2,8 в.
Силата на тока за зареждане и разреждане е равна на
от капацитета на акумулатора.
Вътрешното съпротивление на оловните акумулатори е зна-
чится но по-малко от това на алкалните и се измерва с хи-
лядни от ома. Затова те допускат по-голям разряден ток от
алкалните. От друга страна, те са по-чувствителни при късо
съединение, т. е. при съединяване на полюсите направо без
външен товар.
Пример. Оловен акумулатор с напрежение 2 в е даден накъсо. Какъв
ток ще протече през него, ако вътрешното му съпротивление е 0,004 onat
Решение:
„ 2
г ~ 0,004" —500 а-
Такъв голям ток ще разруши активната маса на плочите и •
ще ги изкриви, затова не бива да се допуска късо съединение.
Има стационарни и преносими оловни акумулатори.
Зареждането и разреждането, както и пазенето и поддър-
жането на оловните акумулатори, са аналогични на тези на
алкалните. При по-продължително прекъеване на работата
акумулаторите трябва да се държат в заредено състояние,
като всеки месец се дозареждат.
Освен алкални и оловни акумулатори сега се правят опити
за създаване на газови, сребърни, живачни и други видове
акумулатори. В газовите акумулатори електродите представляват
комбинации от газове. Така например комбинация от хлор
(положителен електрод) и водород (отрицателен електрод),
конто се натрупват в две въгленови пръчки, потопени в 15%
разтвор от готварска сол, дава електродвижеща сила 2,5 в-
комбинация от родород и кислород дава 2 в; въглерод и въг-
лероден двуокис — 1 в и т. н.
Опитите по създаването на тези акумулатори засега носят
само лабораторен характер и затова още нямат практическо
приложение.

179
ШЕСТА ГЛАВА
ТРАНСФОРМАТОРЫ И ТОКОИЗПРАВИТЕЛИ
18. ТРАНСФОРМАТОРИ
Определение
В много области на техниката често се налага да се пони-
жава или повишава напрежението на токоизточииците за про-
менлив ток. Например, за да бъде захранен един радио-
приемник от мрежата, необходимо е напрежението да бъде
повишено, тъй като никои от радиолампите изискват по-ви-
соки напрежения в сравнение с напрежението на мрежата. За
да се намалят безполезните разходи на електрическа енер-
гия в проводниците, конто съединяват дадено населено мисто
с електростанцията, необходимо е тази енергия да се пренася
под високо напрежение (рис. 138).
ПобишаВаш ПоникаЪащ
Рис. 138. Използуване на траисформатори при преиасяне
на електрическа енергии
Както се вижда от рисунката, трансформаторният пост при
електростанцията повишава напрежението от 380 в на 10 000 в.
Под такова високо напрежение електрическата енергия се пре-
нася от електростанцията до населения пункт. Обаче консума-
торите в населения пункт (радиоапарати, електромотори, кот-
лони и др.) не могат направо да използуват това напрежение
180
(от 10 000 в), защото е опасно за живота на хората и самите
апарати. Следователно налага се то да бъде понижено, напри-
мер до 220 в.
Устройствата, конто повигпават или н а м а л fl-
ват напрежението и тока на различните токоиз-
точници за променлив ток, се наричат трансфор-
ма т о р и.
Първият трансформатор в света е бил конструиран от
талантливия руски учен Павел Николаевич Яблочков
в 1882 г. Оттогава досега са създадени най-различни видове
траисформатори. Например в СССР сега се проектират транс-
форматора конто ще позволяват да се пренася електрическа
енергия от градовете Куйбишев и Сталинград до Москва при
напрежение 400000 в.
Принцип на действие
Принципът на действие на трансформатора е основан на
явлението електромагнитна индукция. Устройство™ на транс-
форматора схематично е дадено на рис. 139. На желязна сър-
цевина са навити две намотки. Едната от тях има навивки Wj,
а другата w2. Навивката е проводник, който е навит само
един път около желязната сър-
цевина. На рис. 139 за една нави-
вка се приема от т. 1 до т. 2.
Следователно всяка намотка се
състои от известен брой навивки.
Краищата на една от намот-
ките, например А и Л, се съе-
диняват с токоизточника. Тази
намотка се нарича първична.
Краищата на другата намот-
ка (я и х) се съединяват с кон-
суматора. Тя се нарича вто-
рична.
Когато променливият елек-
трически ток протича през пър-
вичната намотка, той създава
/Пелязна сърцевина
Магнитна
силово линия
Рис. 139. Схема на трансформатор
променлив магнитен поток в
желязната сьрцевина на трансформатора. Този магнитен поток
затваря веригата си главно през желязната сърцевина. Следо-
вателно неговите силови линии ще пресичат навивките както
181
на първичната, така и на вторичната номотка и ще индук-
тират в тях електродвижещи сили — в първичната ej и във
вторичната Е2. При това Ег представлява еде на самоиндукцията,
а Е2 — еде на взаимоиндукцията. Величините на Ег и Е2 се опре-
делят от броя на навивките w1 и w2 при определено напре-
жение на токоизточника.
Желязната сърцевина увеличава магнитния ток, а това значи
увеличаване на Ег и Е2, защото желязото има голяма магнитна
проницаемост.
Енергетични съотношения в трансформатора
Магнитният поток се създава от една част на променливия
ток, който протича през първичната намотка. За всеки транс-
форматор при определено външно (първично) напрежение U,
магнитният поток има определена величина. Токът, който съз-
дава магнитния поток, се нарича ток на намагнитването. По
същество той е реактивен ток, тъй като първичната намотка
в този случай представлява индуктивен консуматор за токоиз-
точника.
Освен тока на намагнитването съществува и една активна
съетавна. Този активен ток се дължи на загубите, създадени
от токовете на Фуко и от пренамагнитването на желязната
сърцевина.
Загубите от пренамагнитването се заключават в това, че
когато се измени магнитният ток по величина и посока, израз-
ходва се безвъзвратно електрическа енергия, която отива за
изменение на магнитното състояние на желязната сърцевина.
Този активен ток е изцяло безполезен. Той нагрява желязото
и намотките. Ако трансформаторът е лошо конструиран, това
нагряване може да е толкова голямо, че да стопи изолацията
на проводника, да повреди целия трансформатор.
Досега ние разглеждахме въпроса при положение, че про-
водникът, който в повечето случаи е меден, няма собствено
активно съпротивление rt. Това съпротивление обаче същест-
вува и когато токът 1г протича, то също консумира активна
мощност. Това са нови допълнителни активни загуби.
И така общият първичен ток Д има реактивна и активна
съетавна. Неговата величина при работа на трансформатора не
остава постоянна. Така например, ако трансформаторът е вклю-
чен към източника, но вторичната му намотка не е натоварена,
токът 1г ще бъде по-малък, отколкото когато вторичната намотка
е натоварена. Разликата се обяснява така. Преди всичко с кон-
182
суматор или без консуматор в трансформатора трябва да има
винаги магнитен поток с определена величина. Когато има консу-
матор, това означава, че веригата на вторичната намотка е затво-
рена и по нея ще протече ток /2, създаден от индуктираната в нея
еде Е2. Този ток ще създаде свой магнитен поток, който по прави-
лото на Ленц ще противодействува на основния магнитен поток,
т е. ще размагнитва желязната сърцевина. Това е равностойно на
намаляване индуктивното съпротивление на първичната намотка,
вследствие на което първичният ток Д ще се увеличи, т. е.
отново ще се увеличи и основният магнитен поток. Този про-
цес продължава, докато бъде достигната предишната величина
на основния магнитен поток. Въобще всяко изменение на кон-
суматора (т. е. на тока /2) автоматически води до изменение
на първичния ток Iv за да се възстанови основният магнитен
поток до първоначалната си величина. От тази гледна точка
можем да кажем, че първичният ток на трансформатора има
две съставни части, едната е намагнитващият ток, а другата —
токът, компенсиращ размагнитващото действие на вторичния
ток. Първата съетавна е много по-малка от втората и въобще
не зависи от товара на трансформатора.
От гледна точка на мощностите може да се каже, че
приблизително мощността в първичната верига е равна на мощ-
ността във вторичната, т. е. Р^^Рг- Ако изразим тия мощ-
ности чрез напрежението, токът и коефициентът cos<p, ще
(получим
7/j/j COS tfi U2 4 C0S •
Оттук се определи, че
£4 =4 =
При празен ход на трансформатора, когато може да се пре-
небрегне активното съпротивление на първичната намотка, в
сила е следното съотношение
U, W1 L
rT=—==k>
U2 w2
т. e. напреженията на първичната и вторичната намотка ма
трансформатора са право пропорционални на броя на навивките.
Отношението
U2 1г w~
I
се нарича коефициент на трансформация?а. Той
може да се определи по опитен път като отношение на на-
преженията При това необходимо е при измерването на
UA и U2 във вторичната намотка да няма включен консуматор.
Ако има такъв, коефициентът k може да се определи като
г,
отношение на навивките /< = — .
w2
От горните формули се вижда, че ако искаме да получим
напрежение по-високо от първичното — повишаващ тран-
сформатор, необходимо е навивките на вторичната намотка
да бъдат повече от тия на първичната. В този случай токът
/2 ше бъде по-слаб от тока 7j. Ако желаем да получим по-
ниско напрежение от първичното, трябва навивките на вторич-
ната намотка да бъдат по-малко от тия на първичната — по-
ни ж а в а щ трансформатор.
Пример. Да се определи броят на навивките на вторичната намотка
на трансформатора, ако броят на навивките на първичната намотка е w, =300,
напрежението иа мрежата U, = 220 в. Вторичното напрежение трябва да е
£4 = 110 в.
Решение:
U, w, U^tv1 110.300
с/2 w3 ’ 2 l/j 220
Видове трансформатори
В радиотехниката различаваме главно мрежови трансформа-
тори, междулампови, микрофонни и изходящи. Последните три
вида често се наричат нискочестотни. Би било по-правилно и
мрежовите трансформатори да се наричат така, тъй като по
същество и те са нискочестотни.
При обясняване принципа на действие на трансформаторите
се имаше пред вид мрежовият трансформатор. Разбира се,
този принцип е общ и за останалите видове трансформатори.
Последните обаче имат и свои особености, конто ги отличават
от мрежовия. Тия особености произтичат главно от тяхното
предназначение.
Междуламповите трансформатори свързват от-
делните стъпала в радиоприемника (Тр2 на рис. 140). В пове-
чето случаи те повишават първичното напрежение, получавано
от предидещото стъпало. Докато мрежовият трансформатор
работа само на една честота (обикновено 50 или 60 хц), меж-
дуламповият трансформатор работа в цяла лента от честоти —
184
например от 50 хц до 15 000 хц. Този факт, свързан тясно с
изискванията за равномерно усилване от стъпалата, конто той
свързва, значително усложнява изчислението и конструирането
му. В радиолюбителската практика твърде рядко става нужда
от изчисление на такъв трансформатор. Затова ще дадем ия-
кои най-общи данни.
Рис. 140. Схема на междулампови трансформатори
Сечението на сърцевината е обикновено 2 — 3 — 6 см2, фор-
мата на плочите е Ш-образна. Коефициентът на трансформа-
цията му е от 1:2 до 1:5; броят на навивките на първичната
намотка е около 2 000 — 4 000, а на вторичната — 4 000—15 000
навивки. Проводникът обикновено е ПЭ-1 с диаметър 0,08 —
0,1 мм.
Разновидност на междуламповия трансформатор е двутакт-
ният трансформатор. Отличава се от обикновения по това, че
вторичната му намотка се състои от две равни половини, съ-
единени последователно. Изводът от мястото на съединява-
нето се нарича средна точка.
Микрофонните трансформатори Трх (рис. 140) се отнасят
също към междуламповите. Отличават се от тях с по големия
си коефициент на трансформацията, достигащ от 1:10 4- 1:15
Употребяват се на входа на усилватели, работещи от микро-
фон в модулаторното стъпало на радиопредавателите. Те пре-
връщат пулсиращия микрофонен ток, протичащ в първичната
намотка на трансформатора, в променлив ток, протичащ във
вторичната му намотка.
Изходящите трансформатори позволяват да се
използува най-рационално звуковата енергия на нискочестотния
усилвател, при даден внд товар, например високоговорител.
В практиката на радиолюбителя изходящите трансформатори
заемат значително място. Затова ще се спрем по-подробно на
действието и изчислението им.
185
За да се получи най-добро използуване на енергията на ни-
скочестотния усилвател, необходимо е да се съгласуват вът-
решното съпротивление на крайната лампа на усилвателя с
нейния консуматор. Какъв може да бъде консуматорът ? Може
да е високоговорител (един или няколко), звукозаписващо
устройство, съединителна линия, например линията, която съеди-
нява апаратната стая със самата радиостанция, абонатна тран-
слационна линия, входящо съпротивление на лампа и др.
Ще отбележим, че съпротивлението на тия видове консума-
тори при изчислението на изходящите траисформатори се взема
за чисто активно, т. е. Zk = Rk.
Какво значи да се съгласуват вътрешното съпротивление с
консуматора ?
Крайната лампа, която има вътрешно съпротивление ще*
отдава най голяма мощност на консуматора /?*, включен към
нея, ако неговото съпротивление /?* е равно на
На практика оптималното съпротивление на товара не е
равно на вътрешното съпротивление на лампата. Всеки вид
лампа има определено оптимално съпротивление на товара Ra.
Оптималните съпротивления на електронните лампи имат значи-
телни величини — няколко хиляди ома. От друга страна съпро-
тивленията на по-голямата част от горепоменатите консуматори
са много по-малки. Например лампа 6V6-G има Ra— 2 500 ома.
Ако към изхода на едно усилвателно нискочестотно стъпало,
в което работи тази лампа, бъде включен непосредствено ви-
сокоговорител, съвсем малка част от енергията на стъпалото
би се използувала във високоговорителя, защото високоговори-
телите имат много малко съпротивление — няколко десетки,
дори единици омове. Следователно по някакъв начин съпроти-
влението на високоговорителя трябва да се направи равно на
Ra. Но да се направи това вътре в самия високоговорител е
много трудна задача — главно поради това, че проводникът за
навиване на неговата бобина трябва да бъде много тънък, за
да се получи голямо съпротивление. Но такъв тънък провод-
ник не ще издържи доста силния аноден ток на лампата.
Дори ако бъде направен такъв високоговорител, той не би
могъл да се използува за други видове радиолампы, защото
имат различно Ra. На помощ ни идва изходящият трансфор-
матор. Например, ако бъде включен между лампата и високо-
говорителя (рис. 140), той така ще трансформира съпротивле-
нието Rk, че то ще стане равно на Ra. За тази цел е необходимо
да се подбере внимателно коефициентът на трансформацията.
186
Кратки сведения по конструктивного оформяване
на трансформаторите
В практиката съществуват най-различни видове трансфор-
матори. Обаче всичките имат много еднакви белези. В зави-
симост от това мо-
жем да набележим
два основни вида:
брониран (рис. 141, а)
и открит (рис. 141, г).
Бронираният тран-
сформатор има само
една бобина, която е
разположена на сред-
ната част на сърцеви-
ната. Фактически това
са две намотки: една
първична и една вто-
рична. Сърцевината се
състои от три колони
АВС. Сечението на
централната колона е
най-голямо и е равно
на сумата от сече-
нията на двете край-
ни колони. Пътят на
магнитния поток е по-
казан на рис. 141,а.
След като излезе от
централната част на
сърцевината, той се
раздели на две рав-
ни части. Обикновено
Рис. 141. Трансформатор с П-образни пластинки:
а — събран пакет с напречен разрез на бобината на
Ш-образен трансформатор ; б — елементи на трансфор-
матора ; в — външен вид на Ш-образния трансформатор ;
г — открит трансформатор
бронираните транс-
форматори се изпол-
зуват за мощност до
1 кет.
Положителните свойства на бронирания трансформатор са:
бобината е само една, по-добро запълване на прозореца на
сърцевината с проводника на навивките, частична защита на
бобината от механически повреди благодарение Ш-образната
форма на сърцевината.
J87
Като недостатък може да се спомене сравнително малката
повърхност за охлаждане, поради което за големи мощности
не може да бъде използуван, и относителната неикономичност
в трансформаторна ламарина. Използува се главно в радио-
приемниците (като мрежов, междинен, входящ или изходящ) и
при захранване на никои от апаратурите за други цели.
Откритият вид трансформатор, наричан още П-образен, се
използува обикновено, когато мощността е по-голяма от 1 000 вт.
Обаче той намира приложение и при помалките мощности,
особено в радиолюбителската практика. Неговата бобина се
раздели на две равни части, конто се разполагат на двете
крайни колони А и В. Магнитният поток е еднакъв при двете
колони.
Никои от предимствата му са следните: голяма повърхност
за охлаждане, малка индуктивност на разсейване, по-малък
разход на проводник, тъй като се намалява дебелината на бо-
бината. Тей е по-малко чувствителен на влиянието на външ-
ните магнитни полета, защото електродвижещите сили, индук-
тирани от тия полета в бобината, имат противоположни посоки
и се унищожават взаимно.
Сърцевината на трансформаторите се състои от отделни
пластинки със специална форма. Тази форма зависи главно от
вида на трансформатора (брониран или открит, маломощен или
мощен) и от начина на комплектуването.
Отделните пластини се изолират една от друга чрез тънка
хартия, лакирване или като се окислява повърхността им.
Комплектуването на сърцевината от отделни пластини става
съобразно навитата на тялото вече бобина. След като ком-
плектуването е извършено, пластините се стягат добре с бол-
тове или със специални планки. Трябва да се има пред
вид, че пластините не бива да се стягат много, защото голя-
мото стягане води до намаляване на магнитната проницаемост,
а следователно и до намаляване на индуктивността на първич-
ната намотка.
Желателно е болтовете за стягане на пластините да бъдат
изолирани с прешпан, особено за по-мощните трансформатори.
В противен случай може да се образува накъсо затворена ве-
рига около цялата сърцевина, което довежда до намаляване на
изходящата мощност, до изкривяване на честотната характери-
стика на нискочестотните трансформатори.
Бобината се навива на тяло, което се прави от картон, ге-
тинакс или други подобии изолирващи материали. Формата на
тялото зависи от формата на сърцевината. Навиването на про-
188
водника върху тялото се извършва на специални машини или
ръчно.
Навиването се извършва на слоеве. Един слой от друг или
една трупа слоеве от друга се изолират помежду си със спе-
циално платно или прешпан.
В мрежовите трансформатори между първичната и вторич-
ната намотка се поставя специален екран против проникването
на смущения от външната мрежа. Най-често този екран се
прави във вид на отделен слой от навивки.
Автотрансформатори
Често пъти в радиотехническата апаратура се използуват
автотрансформатори. Принципната им схема е дадена на рис. 142.
Автотрансформаторът има само една намотка с брой на навив-
ките Консуматорът Z е включен към част от тия на-
вивки— в т. Б.
Ако към точките А и О се включи източник на променлив
ток, във веригата ще бъде индуктира на еде Ег на самоиндук-
цията. Величината на тази еде е пропор-
ционална на броя на навивките
В навивките на участъка БО се индук-
тира еде Е2, която е по-малка от Ег и по
същество е част от нея.
Коефициентът на трансформацията се
изразява с формулата:
fi = = Ux
2 W2 ^2
където е броят на навивките, към ко-
нто е включен трансформаторът Z.
На рис. 142 е показана схемата на по-
нижаващ трансформатор, тъй като Wj е
по-голямо от т. е. и е по-високо
токоизточникът се включи към точките
към АО, автотрансформаторът ще е повишаващ.
Индуктираната еде на самоиндукцията, която създава тока
/г, е противоположна по знак на напрежението на външния
токоизточник. Следователно токът Д, създаден от напреже-
нието на токоизточника, ще е противоположен на тока /2. Об-
щият ток, който протича по участъка БО, ще представлява
разлика между токовете Д и 12.
Рис. 142. Схема на
автотра нсформатор
от Uz. Ако обаче
БО. а товаоът Z
189
Най-често автотрансформаторите се използуват, когато на-
прежението трябва да се измени незначително, т. е. /] и /2
малко се отличават помежду си. Тогава разликата между тях
е много малка и по общата част — БО — ще протича слаб
ток. Това дава възможност да се използува по-тънък провод-
ник за навивките то2.
Точката Б може да бъде направена подвижна. В такъв
случай получаваме възможност да регулираме величината на
вторичното напрежение U2.
Както и обикновените трансформатори, автотрансформато
рите могат да бъдат с желязна сърцевина (нискочестотни) и
без сърцевина — високочестотни. Обикновено конструктивното
оформяване е както при останалите трансформатори.
Изчисление на мрежов трансформатор
радиоприемник, направен
Рис. 143. Типова схема
иа мрежов трансформа-
тор за двупътен токо-
изправител
Да се изчисли мрежов трансформатор към кенетронен токоизправител за
по двупътна схема (рис. 143} със средпа точка.
I. Дадени са: 1) напрежениетонавторичната
намотка на трансформатора U2 — 350 в;
2) напрежението на отоплението на лампите на
радиоприемника Um = 6,3 е ;
3) напрежението на отоплението иа токоизправи-
телната лампа Uiv = 5 в;
4) токът във вторичната намотка иа трансфор-
матора /2 = 150 ма;
5) токът на отоплението на лампите на прием-
ника If = 2,5 а;
6) токът на отоплението на токоизправителиата
лампа ук = Ча.
При задаването на тия Дании известна трудиост
може да се срещне в определянето на U2 и /2> по-
неже в практиката, особено в радиолюбителската,
най-често се знаят само необходимото изправено по-
ложение UB и необходимият изправен ток 7,,. При-
близително може да се вземе за основа известното
напрежение (7(„ като се увеличи с 20—30 в. Тия
20— 30 в отчитат падението н напрежението в дро-
села на изглаждащия филтър, т. е. Uv Uo -J- (20 — 30) в. За ориентировъчно
определяне иа Z, може също да се вземе за о нова 70 и се увеличи с известен
процент. Този процент зависи от вида на токоизправителиата схема, а именно :
двупътната схема може да даде приблизително I2 g? 1,25.10; мостовата —
12 1,75.4,, еднопътната 12 = 2,5 4, мостовата схема с удвояване на напре-
жението — 12 = 3,5 1В.
Например, как бихме постъпили за нашия случай ?
Предполагаме, че трансформаторът ще бъде към токоизправител, зах-
ранващ радиоприемник, който ще консумира изправен ток около 1е —120 ма.
Имайки пред вид гореказаното, определяме Z2 = 1,25. 70= 1,25.120 = 150 ма.
190
II. Дасе определят:
1. Изчислителната мошиост на трансформатора Рт вт. Тази мощност
е само спомагателна величина, която улесиява изчислението на трансфор-
матора.
2. Мощността, която изправителят заедио с трансформатора консумира
от мрежата 'Рм (вт).
3. Консумираният ток от мрежата 1М.
4. Геометрическите размери на сърцевината (рис. 144): широчината на
средната колона -— 1Ж (мм), дебелииата (височината) на трансформатора —
Рис. 144. Геометрически размери на сърцевината
(мм), сечението на сърцевината (}ж (см1), размерите иа прозореца на
последната Qnp = lnp hnp(cM2).
5. Броят на навивките на първичната намотка wl (рис. 143) и диаме-
търът на проводника й — dj, без да се взема под внимание дебелината на изо-
лацията, както н диаметърът на същия проводник, ио вече с изолация —
Dt мм.
6. Броят иа навивките на вторичната (анодна) намотка на трансфор-
ма ора — w2, диаметърът на роводника им без изолация — da и с изола-
ция Da(MM);
7. Броят на навивките на отоплението на токоизправителиата лампа tu’IV
диаметърът на проводника им без изолация div и с изолация £>IV.
8. Броят иа навивките на отоплението иа лампите на радиоприемника —
wln, диаметърът на проводника без изолапия dm и с изолация £>ш.
III. Изчисление:
а. Мощност на трансформатора.
Ако при мостовата схема токоизправителят е селенов, величи-
ните f/iv и ZjV липсват във формулата, тъй като селеновите елементи нямат
отопления.
За нашня пример :
1. Рг=1,1 (1,41 (4/2 + 7/373+ ад) = 1,1 (1,41.350.0,150 + 6,3.2,5 +
+ 5,2) 90 вт.
Рт
2. Консумираният от мрежата ток 1М = 77—
Um
при
90
£/« — 220 в j 1м —220 — 0,41 а.
191
Т а б л и ца 9
ВИДОВЕ Ш-ОБРАЗНИ СЪРЦЕВИНИ
№ поред Вид на сърцевината Широчина на средната колона Прозорец Ефективна средна дъф- жина на магнитната силова ли- ния, 1м, см
Широчина Zo> мм Височнна Ло, мм Площ Qnp = = ^пр • мм
1 Ш—141 14 7 21 1,47 8,5
2 Ш-15® 15 13,5 27 3 64 8,35
3 Ш-150 15 13,5 27 3,64 8,35
4 Ш—16 16 8 24 1,92 9,7
5 Ш-18 18 9 27 2,43 20,9
6 Ш—19® 18 17 46 7,81 14,3
1 Ш-19’ 19 17 46 7,81 14,3
8 Ш—19° 19 17 56 9,52 16,3
9 Ш—20ук° 20 18 30 5,40 10,86
10 Ш 20ук° 20 18 30 5,40 10,86
11 Ш- 2Оо 20 18 56 10,07 15,46
12 Ш-20» 20 18 56 10,07 15,46
13 Ш-20 20 10 30 3,00 12,1
14 Ш-20» 20 17 46 7,81 16,2
15 Ш—20° 20 17 46 7,81 16,2
16 Ш—21° 21 19 38 7,22 11,8
17 Ш-—21° 21 19 38 7,22 11,8
18 Ш-250 25 31,5 58 18,2 23,0
19 Ш—25° 25 25 60 15,0 18,75
20 Ш—25° 25 25 60 15,0 18,75
21 Ш—25° 25 25 25 60 15,0
22 Ш-25° 25 25 60 15,0 18,75
23 Ш-25° 25 25 60 15,0 18,75
24 Ш-28 28 14 42 5,88 17,0
25 Ш—28* 28 23,5 50 11,7 19,6
26 Ш—30 30 15 45 6,75 18,2
27 Ш—30° 30 27 54 14,6 16,7
28 Ш—32° 32 16 48 7,68 19,4
29 Ш—32э 32 36 72 25,9 28.4
30 Ш-36' 36 18 54 9,72 31,9
Начисление на сърцевината
1. При избиранс размерите на пластините, от конто се комплектува
сърцевината, трябва да се имат пред внд следните ориентировъчни данни: за
мощности до 35 вт най-подходянш са пластините Ш-15, Ш-19 или Ш-20
(виж таблица 9); за мощности от 35—100 вт — пластини Ш 25, Ш-28, Ш-30
или Ш-32, за мощности от 100—200 вт се използуват пластини Ш-30 и
нагоре.
192
ЗА ТРАИСФОРМАТОРИ И ДРОСЕЛИ
Таблица 9
Видове трансформаторни пакета Средна дъл- жина на на- внвката от наметь ата Z#, см Широчина на стра- ничните колони 1g мм Общи размери
Дебелина мм Сечение на сърцевината = = см2 Чисто сече- ние на же- лязото см* Обем на желязото в сърце ви- на га С л’ Широ- чина Z, мм Височи- на ft - ~ ^пр
14 1,96 1,82 15,5 6,2 7 42 35
19 2,85 2,42 38,8 10,97 И 64 49
30 4,50 3,82 61,3 13, >2 11 64 49
16 2,56 2,25 21,5 8,85 8 48 40
18 3,24 2,85 31,0 10,0 9 54 45
19 3,62 3,07 37,1 12,95 11 75 68
27 5,12 4,36 81,5 14,55 И 75 68
19 3,62 3,07 62,0 . 12,95 11 75 78
20 4,00 3,40 59,5 13,1 13 82 56
30 6,00 5,10 89,5 15,65 13 82 56
20 4,00 3,40 80,0 13,1 13 82 82
30 6,00 5,10 120,0 15,65 13 82 82
20 4,00 3,60 43,0 11,14 10 60 50
20 4,00 3,6 60 0 13,35 11 75 68
30 6,00 5,4 90,0 15,35 11 75 68
27 5,68 4,93 119,8 15,72 16 91 70
43 9,03 7,85 181,5 18,95 16 91 70
25 6,25 5,4 152,0 19,9 16 120 90
25 6,25 5,4 137,0 17,85 15 105 90
35 8,75 7,44 192,0 19,85 16 105 90
18,75 40 10,0 8 50 219,0 20 15 105
50 12,5 10,63 274.0 22,85 15 105 90
65 16,2 23,81 356,6 25,85 15 105 90
28 7,84 6,9 116,2 15,6 14 84 70
40 11,2 10,0 206,0 21,0 15 105 80
30 9,00 7,9 142,0 16,7 15 90 75
38 Н,4 9,7 282,0 21,95 20 124 94
60 18,0 15,3 446,0 26,45 20 124 94
32 10,24 9,0 173,0 17,8 16 96 80
35 11,20 10,0 295,0 24,7 18 140 108
36 12,96 11,5 280,0 20,1 18 108 90
За нашия случай избираме пластините Ш-30, тъй като изчислителиата
мошност е 90 вт (т. е. близо до 100 вт). Размерите на една пластина са
1ж ~ 30 мм, lnp ~ 27 мм, hnn = 54 мм.
2. Предварително си задаваме така наречения коефициент на запълва-
нето kM. Този коефициент показва каква част от площта на прозореца се
заема от медння проводник.
Колкото е по високо вторичною напрежение, толкова коефициентът kM е
no-малък. Трябва да се знае, че kM може често пъти да бъде неточно аададен
13 Електротехника за радиолюбителя
193
предварително, което се констатирва в хода иа изчислението. В такъв случай
може да се наложи ново преизчисление на трансформатора.
За мощности до 35 вт този коефициент се приема Ал = 0,15 — 0,2, ако
са употребени проводници с марки ПЕ-1, ПЭЛ, ПЭН; за мощности от 35 до
100 вт kM — №— 0,35, ако е използуван проводник ПЕ или км =0,15+0,25,
ако е у потребен проводник ПЕКЕ или ПШД. При мощност до 200 вт
км = 0,25 — 0,4 за проводници ПЕ-1 и kM — 0,2 — 0,3 за проводници с книжна
изолация.
За нашия случай при />?' = 90 вт избираме А«=0,25 и проводник ПЕ-1.
2. Минималната дебелина на сърцевината — <1Ж:
(0,48 + 0,58) Рт
1ж. Qnp км
В тази формула обикновено се поставя коефициент 0,48, когато Рт е по-
голямо от 50 вт, а коефициент 0,58 — когато Рг е до 30 вт, Съобразио
тия граиици може да се варира от 0,48 до 0,58. Във формулата 1Ж се по-
ставя в см, Qnp в см2, Рт — във вт; а йж се получава в см.
Преди да изчислим с1ж, необходимо е да определим площта на прозореца
Qnp = Lnp hnp = 2,7 X 5,4 = 14,6 см? :
0,48.90
йж = 3.14, 6 .0,25 =-4 см’
3. Сечението иа сърцевината може да се определи от таблица 9-та,
по дебелииата с!ж, от графата .Видове трансформатории пакета" или да се
изчисли по формулата:
QaK === 1ж ' 3.4 = 12 СМ,
Изчисление на навивките на трансформатора
1. Намираме колко навивки са необходими за 1 в напрежение —w0
450 000
W°=B.QM ’
където: В е магнитната индуктивност в гауси;
Qm:—площта на сърцевината в слг2 (напречно сечеиие иа средиата
колона на Ш-образния трансформатор).
Обикиовено магнитната индукция при мрежовите трансформатори може
да се вземе от 7 500 до 10 000—12000 гауса. При това увеличението на
магнитната индукция води до увеличение на загубите в трансформатора, но
пък спомага за намаляване на навивките за 1 в. Този въпрос се решава във
всекн конкретен случай различно, освен това В зависи и от доброкачестве-
ността на трансформаторната ламарина. За обикновената траисформаторна
ламарина най-често се вземат В = 10 000 гауса. Тогава :
450 000 навивки
= 16666.12 = 3,8~ вомп~ ‘
2. Броят на навивките ще бъде:
а) за 220 в първично напрежение
= Uj w0 = 220.3,8 = 840;
194
б) за 350 в вторично напрежение на едната ^Головина на анодиатз на»
мотка, в която се индуктира напрежение U, :
®ц — U3 wnp = 350. 3,8 1 330;
в) за отопление на приемно-усилвателните лампи :
Win = W5 • W"P = 1.05.6,3.3,8 К 25;
г) за отопление на токоизправителната лампа :
wlv = 1,05 . Uwwnp — 1,05.5.3,8 = 20.
Коефициентът 1,05 отчита падението на напрежението във вторичните
навивки на отоплението.
3. Диаметърът на проводника на навивките се изчислява по номограми,
по точни или приблизителии формули. Задоволителии резултати дава фор-
мулата : d = 0,8 J 1мм, където / е токът в а, протичащ по съответната на-
мотка. Съществува и по-точна формула, съгласно която предварително се из-
числява иеобходимото иапречно сечение на проводника д = _/ мм3, а след
това по съответната таблица 10-та се определи диаметърът d. В тази фор-
мула I е пълният ток, определен при изчислението на изправителя, j — до-
пустимата плътност на тока, определяща се по таблица 11-та.
Когато определянето на ди-
аметъра на проводника по тия
два начина е затруднено, мо-
же да се използува и номо-
грамата, дадена на рис. 145.
С нея се работи по следния
начин. Избира се една от на-
клонените отляво надясно
линии, конто означават до-
пустимата плътност на тока
а
j ММ2 , например 2 а/мм3. На
долната хоризонтална линия,
по която е нанесен токът в
ампери, иамираме точката, съ-
ответствуваща на протичащия
Таблица 11
Данни за плътността на тока в зави-
симост от мощността на трансформатора
Типова мощност Рт, ва Плътност на тока а J ММ2
до 100 100 — 500 500 — 1 000 1 000 — 2500 2500 — 5000 2 1.6 1,4 1,3 1.3 - 1,2
през проводника ток, диаме-
търа на който искаме да определим — т. А за Z, = 150 ма. Прекарваме
линия от тая точка вертикално, докато се пресече с избраната наклонена линия
на плътността. На тази линия се получава точка Б. От точка Б прекарваме
иадясно хоризонтална линия и в т. В иамираме искания диаметър на провод-
ника : d — 0,3 мм.
За нашия случай ще използуваме формулата d—0,8^1:
а) токът в първичната намотка ориентировъчио се определи:
а)
, Р 90
~ Ui ~ 220 ~ 0,41
= 0,8 = 0,8 >/41 = 0,52 мм ;
б) dn = 0,8 >72 = 0,8 s/0,150 = 0,31 мм;
195
B) dm =* 0,8 jlf = 0,8 72’5 = 1,26 мм ;
г) div = 0,8 JTfk = 0,8 ^2 = 1,13 мм.
От таблица 10-та избираме днаметрите на отделните проводници от
марка ПЕ-1.
rfj = 0,51 мм\ Di — 0,545 мм\
du = 0,31 мм ; Du = 0,340 мм;
rfjjj = 1,25 мм ; === 1,310;
Рис. 145. Номограма за определянс диаметъра на проводника, когато
ни са известии допустим ата плътност на тока и действителният ток I
Както виждаме, някои от тези диаметри не отговарят на изчислените по-
рано, защото в таблица 10-та няма такива диаметри, а в нея са отразеии
произвежданите от промишленосгта проводници. В такива случаи се вземат
обикновено диаметри, по-големи от изчислените.
196
Проверочно изчисление за разположението на бобината
върху тялото на трансформатора
1. Определяме в един слой (ред) колко иавивки и/ ще се съберат. За
тази цел трябва да знаем полезната дължина иа тялото (рис. 146). Дебели-
Рис. 146. Тяло на бобина
ната на крайните стени Др както н разстоянието от крайиата стена до желя-
зото Д2 ориентировъчно се взематот таблица 12-та: Дх = 2 мм, Д2 = 0,5 мм.
В такъв случай полезната дължина на тялото ше е hK = hnp — 2 Д, — 2 Д, =
= 54 — 2.2 — 2.0,5 = 49 мм.
Тогава:
? йк 49
а) 0 545 =90 навивки в ред ;
197
• Таблица 12
Данни за дебелината иа стените на бобинното тяло
Напре- жение,, в Дебелина на тялото и на изолирващия пласт между пър- вичната и вторич- иата намотка б, мм Дебелина и а стените на тялото Др мм Разстояние между тялото и сърцеви- ната Д2, •«« Мияимално допустимо 1 разстояние между бо- ' бините, ogj мм |
до 200 1—1,5 2 0,5 । 2
500 1,5-2,0 3 0,5 2
I 000 2,5 4 1 3
2 000 3 5 2 5
3 000 4 5 5 7
5 000 5 6 7 12
7 000 6 7 <0 18
10 000 8 10 15 25
12 000 10 12 20 30
, hK 49
б) w[t - — Q34Q- = 144 навивки в ред;
' 49
в) — Diii — j 31 - 38 — и —
49
г) — Dk — 1,22 — 40 »
2. Определяме колко слоя ще има всяка намотка:
wi 840
a) = Wj = 9 слоя ; 90
б) тц = WII wu 1330 = 9 слоя 144
Will 25 „ „
в) т1П — 41 ~ - — или слоя, 38
г) "4v = Wiv wiv ~ 20 !— =0,5 СЛОЯ. 40
3. Проверяваме възможността за разполагане на слоевете по формулата
Ik = 1,25 [/П] 4- wi£i Z?j| + гпщ ©ц] 4- mpj 4* 6 •n + (1 ~ 2)],
където Ik e полезпата височина на стените на бобината в мм;
б — дебелината на изолациоииите платненн, книжки нли пресшпанови
листове между отделните навивки или между отделяйте слоеве;
п — броят на изолациоииите слоеве; завися от величината на иапре-
жението между всеки слой. За по-голяма снгурност против повреждане на
изолацията желателно е да се слага изолационен лист по възможност
по-често.
198
Дясната страна на това равенство трябва да е по-голямо или равно на
величината Ik. Височината Ik може да бъде изёта : Ik = Inp — (2 4-5) мм —
= 27 — 2 = 25 мм.
Да предположим, че слагаме изолациоииа парафинирана хартия между
всеки слой с дебелина 6 = 0,15. Тогава дясиага страна на равенството, което
нзразява дебелината на всички навивки, ще бъде :
1,25 (9.0,545 + 9.0,34 -f- 1 . 1,31 + I . 1,22 + 24.0,15 + 1) 55 20 мм.
Следователно дебелината на цялата бобииа не е по-голяма от полезната
височина и тя може да се разположи в прозореца на трансформатора. При
тази проверка могат да се окажат два случая. Едииият е, когато общата де-
белина на бобината е по-голяма от полезната величина на тялото. Ако усло-
вията ие позволяват да се накалят изолиращите листове, или ако бъдат из-
хвърлеин съвсем и въпреки това вясочината Ik е по-малка от дебелината на
бобината, трябва да се иземе трансформатор с по-големи размери на желез-
ните пластини и да се направи ново изчисление.
Вторият случай е, когато дебелината на бобината е много по-малка от
полезната височина hk. Това означава, че прозорецът (следователно и тран-
сформаторът) не се използува рационално. В такъв случай може да се вземе
трансформатор с по-малки размери.
Въобще още в хода на изчислението — след като бъдат определени раз-
мерите на трансформатора — може да се провери орнентироиъчно ше стигне
ли мястото за бобината по формулата
Pr^O.SQ^.F,
където F—lnp. ha см1.
Ако дясната част е по-голяма от лявата или равна на нея, бобината може
да се побере в прозореца и изчислението може да продължава; ако е по-
малка, необходимо е да се подбере друг трансформатор, който вма по-големи
размерн.
След като се направи трансформаторът, проверяват се отделните иамотки
на изоляция и след това се иключва на напрежение.
19. ТОКОИЗПРАВИТЕЛИ
Електрическата енергия обикновено се произвежда и пре-
нася във вид на променлив ток. Обаче в много устройства, в
това число и в свързочната апаратура, тази електрическа енер-
гия се използува във вид на постоянен ток. Следователно про-
менливият ток трябва да бъде преобразуван в постоянен. Пър-
воначални преобразуватели са били електрическите машини,
конто впоследствие били изместени от специални устройства,
наречени токоизправители. Токоизправителите са уст-
ройства, конто преобразуват променливия елек-
трически ток в постоянен.
На рис. 147 последователно с консуматора /?* е включен
изправящ елемент ИЕ. Главното свойство на този еле-
мент е, че той пропуска ток само в една посока (на рис. 147
199
от а към б) и не пропуска в обратна посока, т. е. от б към а.
Рис. 147. Блок-схема за преобра-
зуване на променливия електри-
чески ток в постоянен
По-подробно това означава следното.
Когато във веригата на рис. 147 се подава положителна
полувълна, показана на рис. 148,а, през ИЕ (по-нататък за
краткост вместо изправящ елемент ще пишем ИЕ) ще протече ток
/0 с посока от а към б. Проти-
чайки през съпротивлението Z?*,
той ще създаде на него паде-
ние на напрежение Uo с озна-
чената на рисунката полярност.
Когато се подаде отрицател-
ната полувълна, токът би тряб-
вало да протече в посока, об-
ратна на предишната. Налич-
ността обаче на ИЕ във вери-
гата не пропуска тока в обратна
посока.
Изправящият елемент трябва да има добра елек-
трическа здравина, за да не се пробие, когато е приложено
напрежението на отрицателната полувълна, наречено обратно
напрежение, защото съпротивлението на ИЕ е много го-
лямо и цялото приложено напрежение пада на него.
И така за един период на променливия ток през веригата
протича само един импулс. Разглеждайки този процес за голям
Рис. 148. График, който пояснява процеса на
изправянето:
а — променливо нанрежение ; б — изправен ток
брой непрекъснато следващи периоди, ще видим, че токът ще
протича само в една посока през съпротивлението Rk и през
ИЕ. Често пъти този ток се нарича изправен ток.
Изправеният ток не ще бъде строго постоянен, защото не-
говата стойност ще се мени, както това е показано на рис. 148,6.
Но във всеки случай това е вече ток, който протича само в
една посока.
200
За да се подобри формата му, например да стане приблизи-
телно такава, каквато е показана на рис. 149, използуват се
не един, а няколко изправящи елемента и значително по-сложни
схеми. Освен това за тази цел се използуват и така наречените
изглаждащи филтри.
Рнс. 149. Изправена форма на графика,
ладен на рис. 148
Твърде често необходимото изправено напрежение трябва
да се различава по величина от променливото. За да се по-
стигне това, необходимо е променливото напрежение да бъде
преобразовано с помощта иа трансформатор. Тогава общата
схема на изправянето ще бъде, както е показано на рис. 150.
ИзпраВнш
елемент
Токоизточник Трансформатор
филтър консуматор
Рис. 150. Блок-схема на токоизправител
Класификация на изправителите според
изправящия елемент
В практиката се използуват най-различни изправящи еле-
менти. В зависимост от това различаваме механически и
електрически токоизправители.
От механическите за свързочната апаратура най-голямо зна-
чение имат вибрационните изправящи елементи. Например пре-
носимите малки радиостанции, голяма част от апаратурата за
проводна свръзка, почти всички автомобилни радиоприемници
имат вибрационни изправители.
Електрическите изправители се делят на: електронни (или
вакуумни); йонни или газови; електролитни и полупроводникови.
201
Йонни изправящи елементи
Към тях спадат: газотроните, живачните изправителни еле-
менти, тиратроните и игнитроните.
Газотрон. Газотронът е електрически изправящ елемент,
състоящ се от стъклен балон (рис. 151, а и б), в който са
разположени катод, анод и ек-
ран. В долната част на балона
има капка живак, който изпуща
живачни пари. На анода се по-
дава положително напрежение,
а катодът се загрява чрез елек-
трически ток.
Да предположим, че катодът
е нагрят и на анода е подадено
положително невисоко напре-
жение. Под действието на елек-
трическото поле на анода от-
Рие. 151. Газотрон делените от катода електрони
ще се устремят към аноца. Ще
се появи ток, създаден от движещите се електрони. Това
става при невисоки анодни напрежения, при конто скоростта
на електроните е сравнително малка и те не могат да „йони-
зират" срещаните по пътя си молекули на живачните пари.
Ако обаче анодното напрежение се повиши, скоростта на
електроните ще нарасне, ще се увеличи и енергията им. Идва
такъв момент, когато скоростта и енергията на електроните са
достатъчни да йонизират живачните молекули. В такъв случай
вътре в балона се намират електрони, конто са получени от
катода, и електрони, получени през процеса на йонизацията.
От друга страна съществуват и положителни йони. Електро-
ните се движат към анода, а Йоните — към катода. Движейки
се към катода, Йоните срещат натрупалите се до него елек-
трони и ги неутрализират. Това облекчава излизането на нови
електрони от катода и е равносилие на намаляване на вътреш-
ното съпротивление на газотрона.
Приблизително по тоя начин се извършват процесите в га-
зотрона, когато към анода се подаде положителна полувълна
на променливото напрежение, което подлежи на изправяне.
Картината се изменя, когато на анода се подаде напрежението
на отрицателната полувълна.
Тогава катодът става положителен спрямо анода. Следова-
телно той ще привлича вече не положителните йони, а елек-
202
троните, От друга страна под действието на електрическото
поле на отрицателния вече анод Йоните ще попадат на него.
С други думи токът ще има обратна посока на предишната
(рис. 152, участък, а-бв).
Наред с това произлиза и явлението рекомбинация, което
означава, че положителните йони привличат отново към себе
си електрони, вследствие на
което стават електрически не-
утрални. Това значи, че елек-
трическите заряди в балона
намаляват, т. е. и обрат-
им ят ток ще намалява.
Обратният ток в първия
момент при сменяване на по-
соката на променливото на-
прежение има величина някол-
ко милиампера, след което
намалява до нищожни вели-
чини. Практически обратният
ток не пречи на процеса на
изправянето. Обаче има слу-
чаи, когато този ток придоби-
ва големи стойности и може
Рис. 152. Характеристика на ток, който
протича през газотрона
да доведе до пълно разрушаване на изправителя. Този ненор
мален и авариен режим става при известии условия, напълно
определени за всеки вид газотрон. Без да се впущаме в подробно
разглеждане на причините и физическата същност на явленията,
конто стават в газотрона при аварийния режим, ще кажем, че:
1) величината на обратния ток е много голяма;
2) вътрешното съпротивление на газотрона е много малко.
Увеличеният обратен ток води до разрушаване на анода, а
в самия стъклен балон се появява дъга — получава се така на -
реченото обра тно запалване.
Намаляването на съпротивлението в обратна посока преди-
звиква повреди в трансформаторите, тъй като дава фактически
накъсо вторичната им намотка.
За да се избегне този авариен случай и въобще да се извър-
шва правилна експлоатация, трябва да се спазват следните
условия:
1) да се знае величината на допустимого обратно напреже-
ние; като се знае U,16p_ правилно да се подбира схемата на
изправителя и точно да се изчисли трансформаторът;
203
2) да се поддържа определена окръжаваща температура —
в зависимост от вида на газотрона;
3) преди да бъде включен газотронът, необходимо е да се
загрее катодът, като се включи отоплението. Времето за загря-
ване е указано (в някои случаи) за всеки вид газотрон. Въобще
може да се препоръча около 1 мин. за по-малките газотрони и
15—30 мин. за по-мощните. В съвременните изправители с га-
зотрон се поставя временно реле, което включва анодното
напрежение, след като катодът е вече загрят;
4) включването на отоплението трябва да става през рео-
стат. Това се прави, за да не се отдели оксидният пласт от
тялото на катода, т. е. да не се разрушава поради рязкото из-
менение на температурата на катода;
5) да се поддържа нормално напрежение на отоплението с
точност от 4-10% до —5%. По-високото отоплително напре-
жение води до изтощаване на катода, а по-ниското улеснява
„обратного запалване" ;
6) след продължително съхраняване (например на склад
или получени нови) газотроните трябва да се загряват доста
дълго — в зависимост от вида на газотрона. В противен случай
може да се получи авариен обратен ток. И така процесът на
образуването на тока в газотрона се дължи на йонизирането
на живачните пари. За да започне този процес, изисква се опре-
делена величина на анодното напрежение. Тази величина се на-
рича „точка на запалването“. За нормална работа трябва да се
спазват техническите данни за всеки вид газотрон.
Йонните изправящи елементи могат да бъдат запълнени не
само с живачни пари (газотрони), но и с инертни газове, на-
пример с аргон. В този случай те се наричат тунгари.
Твърди (полупроводникови) изправящи елементи
Към тях спадат селеновите, медноокисните, сулфидните и
германиевите диоди.
Основна конструктивна част на селеновия изпарвящ елемент
е железен или алуминиев диск (наричан още шайба — оттук
и названието „селенови шайбн“). От всички страни този диск
се покрива с никел (рис. 153). От едната страна на покрития
диск се нанася тънък (около 0,1 мм) пласт кристален селен.
Върху него се нанася нов пласт от кадмий и бисмут, служещ
за катод. Между селеновия пласт и катодния се образува така
нареченият задържащ пласт, който е много тънък.
204
Селеновият елемент изправя променливия ток. Когато на
селеновия пласт действува положителната полувълна, токът ще
протече от него към кадмиевия пласт. В следващия полупериод,
когато действува отрицателната
в обратна посока и ще бъде из-
вънредно слаб. С други думи
селеновият елемент има едно-
посочна проводимост и може да
бъде използуван за изправяне
на променлив ток.
Както при другите изправя-
щи елементи, и тук съществува
обратно напрежение, което, ако
бъде превишено, довежда до
прекратяване на изправящата
способност на елемента. За селе-
новгте изправящи елементи то
полувълна, токът ще протече
Рис. 153. 1 — железе и или алу-
миниев диск ; 2 — никелов пласт,
покриващ диска; 3 — селенов
кристален пласт; 4 — задържащ
пласт ; 5 — пласт от кадмий и
е 15 4-25 в. Величината на тока, бисмут, служещ за катод
който протича през селеновия
елемент, зависи от активната площ на шайбата. През всеки
1 см2 може да протече ток около 20—30 ма.
Данните за селеновите и изправящи елементи са дадени в
таблица 13-та.
Фабричните селенови шайби се подразделят на класове. Кла-
сът се означава с дроб. Числителят на тази дроб показва на-
прежението, при което в обратна посока би протекъл ток
. ма „
4 —В знаменателя стой число, което означава снова при-
ел/2
ложено към шайбата напрежение, при което в права посока
__ ма
през елемента ще протече ток 50 . Класът на елемента
може да се определи и по така наречените волтамперни
характеристики (рис. 154). Например за тази рисунка е
22 5
показана подобна характеристика на елемент от клас —’ .
1
Волтамперната характеристика показва зависимостта на тока,
който протича през 1 см2 на шайбата от полярността и вели-
чината на приложеното напрежение. Областта надясно от вер-
тикалната линия съответствува на случайте, когато на селено-
вия пласт е подадено положително напрежение, а областта на-
ляво от тази линия — когато е подадена отрицателната полу-
вълна.
205
ДАННИ ЗА СЕЛЕН ОВИ
Размер на шайба та Максимално допустимо ефективно напре- жение, което се подана на елемента Еа макс* в ! Максимално до- пустим средея ток на един еле- мент в права посока, а
Диаметър на кръглата шайба, мм Страна иа правоъгъл- иата плас- тина, мм
Клас А Клас Б Клас В
18 12 в 15 в 18 в 0,0375
25 — за еднофаз- ннте схеми и за еднофаз- ните схеми и за еднофаз- ните схеми и 0,075
35 . 10 в 13,5 в 16,5 в 0,15
45 • 67 84 100 112 60X60 75X75 90X90 юохюо за трифаз- ните схеми за трифаз- ните схеми за трифаз- ните схеми о,з 0,6 1,2 1,5 2,0
Конструктивного оформяване на селеновите шайби е пока-
зано на рис. 155. Тук могат да се различат: желязната или
алуминиева никелирана шайба
пласт 2, катодният пласт 3. Ь
пласт се поставя пружинираща
Рис. 154. Волтамперни характеристики ОТ нас схема.
’, нанесеният на нея селенов
ьм повърхността на катодния
пластина 4, която осигурява
добър контакт с него. От дру-
га страна на диска 1 също има
контактна пластина 5 с токо
отвод. Всички тия части са
събрани на изолирваща вту
лка 6, през която минава
болт 7. На този болт могат
да се поставят няколко еле-
мента, конто се пристягат с
пружиниращи пластини 8 и
гайки 9. Между крайната
пластина 8 и токоотводяща-
та 5 се поставя изолираща
шайба 10.
Елементи, образуващи гру-
пп или стълбчета, могат да се
съединяват последователно,
паралелно или по избраната
206
ИЗПРАВЯЩИ ЕЛЕМЕНТИ Таблица 13
Максимален среден ток на един «3 я га за е на ента Я £ о « <с « п ’= О сЗ Е Ь-
елемент в обратна посока в ма Железен диск ЛЛОЩ 1, см' = S § " « © 40 Ь О X Ь- Ф Я S F- ощ нг гта н; i (едн см*
Алуминиев диск к ® е 5 га 5 5 35 g К 0) «г 3s s ш « я к ч СХ 5 ш S X в g X га га ® £ я
5 W s. ч £ «У сх
Клас А Клас Б Клас В ка и x = s из g fi Ч g Е и а л & ч ь g СФ и
5/4 __ 1.2 М-4 2,15 24 2,5
7/6 — — 3 М-4 2,6 32 4,8
9/8 15/20 7,2 М-4 4,4 32 9,6
12/10 18/25 — 12 М-5 4,7 32 16
25'20 ’ 40/50 — 27 М-6 6,3 28 35,5
40/30 60/75 150/ 44 М-8 6,8 24 55
60/40 85/100 — 67 М-8 6,8 24 78,6
75/50 100/125 — 85 М-8 6,8 18 98
Рис. 155. Конструктивно оформяване на селенови шайби
207
Селеновите елементи са доста чувствителни на влага: при
попадане на вода върху запиращия пласт се извършва проце-
сът електролиза и елементът се разрушава. Затова шайбите се
боядисват с влагоустойчива боя.
При експлоатация трябва да се внимава шайбите да не се
прегряват, защото това води до пълното им разрушаване. С те-
чение на времето селеновите елементи „стареят**, т. е. съпро-
тивлението им в права посока (селен — кадмий) се увеличава.
Смята се, че щом това съпротивление е станало 1,5 пъти по-
голямо от нормалното, елементът е вече износен. Той може
още да работи, но падението на напрежението в самия елемент
е значително и за да получим пак нормално изправено напре-
жение, трябва съответно да увеличим подаваното променливо
напрежение. Тия режими оба-
че не могат да се смятат за
нормални.
Данни за никои селенови
изправящи елементи са да-
дени в таблица 13-та.
Рис. 156. Устройство на медноокисни
изправящи елементи
Медноокисни изправящи
елементи
За изправяне на ниски на-
прежения при значителни ве-
личини на тока често пъти се
използуват медноокисни из-
правящи елементи. Устрой-
ство™ им е показано на
рис. 156. Основа на елемента
е медният диск 1 с дебелина
1,3 мм. На едната страна на
диска, а понякога и от двете
му страни има пласт от меден
окис 3. Между медния диск и медния окис се създава запиращ
пласт 2. Отвеждането на тока от страната на медноокисния пласт
става с оловна шайба 4, плътно прилягаща към него. За да се
намали съпротивлението между тези два пласта, насипва се
ситен графит върху медния окис, който запълва порите му.
Целият елемент е стегнат с болт 5; болтът е изолиран от
останалите части с изолациониа тръбичка 7 и изолационни
шайби 8.
208
Рис. 157. Волтмерви характеристики на
медноокисния изправяш елемент (шай-
бата е с диаметър 41 мм)
Изправящото действие на елемента се дължи на запиращия
пласт между медния диск и медния окис. Този пласт мени елек-
тропроводността си в зависимост от величината и знака на при-
ложено™ напрежение. Така например, ако на пласта от медей
окис се подаде положителни-
ят полюс на променливо на-
прежение, а на медния пласт —
отрицателният, протичащият
през елемента ток ще е много
по-голям, отколкото токът,
който би протекъл през него,
ако положителният полюс се
подаде на медния пласт, а от-
рицателният на медноокисния.
На рис. 157 е дадена зави-
симостта на прэтичащия през
елемента ток в зависимост от
полярността и величината на
приложено™ променливо на-
прежение.
Работата на изправящия
елемент силно зависи от тем-
пературата. Затова през все-
ки елемент може да се про-
пуске ток със строго опреде-
лена величина. Плътносгта на
тока е 20—30 Ако охлаждането се подобри, тази плът-
ност може ,да бъде увеличена. Когато се наложи да се изправя
по-високо напрежение, отделяйте елементи се съединяват по-
следователно; за изправяне на по-силни токове те се съеди-
няват паралелно. Трябва да се помни, че се съединяват само
ония елементи, конто имат еднакви електрически данни — осо-
бено спрямо съпротивлението им. Ако се съединят елементи с
различии данни, някои от тях силно ще се нагряват и могат
да се повредят.
Германиеви диоди
Те са полупроводникови изправящи елементи. На рис. 158
е дадено схематичного устройство на един германиев диод
ДГ-Ц 21-24. Без да се впускаме в обяснение на действието
14 Електротехника за радиолюбителя
209
им (теорията на германиевите диоди сега се разработва), ще
покажем някои техни възможности.
Засега с някои опитни образуй може да се изправя про-
менливо напрежение около 140 в (действува ща стойност), мак-
Рис. 158. Общ вид на плосък германиев диод ДГ-Ц 21-24:
1 —контактии изводи ; 2— стъклен изолятор ; 3 — корпус ; 4 — горев
токоотвод; 5 — анднй ; 6 — германит; 7 — долей токоотвод
сималният изправен ток достига до 300 ма в права посока и
обратен ток 0,5 ма. Тези данни са при температура 4-20°С.
По своите данни, както и попади експлоатационните си
удобства, германиевите диоди с успех могат да заменят диод-
ните електронни лампи, селеновите и медноокисните изправи-
телни елементи. На рис. 159 е дадена сравнителна ^олтамперна
характеристика.
Собственият капацитет, който германиевите диоди прите-
жават, достига до. 15-4-20лд5, поради което врадиотехничес-
ките схеми могат да се използуват до 50 000 хц. Гарантирана
работа дават в продължение на 4 000 часа. Механическата им
здравина е висока, разходите им са минимални. Коефициентът на
полезно действие е много по-голям, отколкото при ламповите
изправящи елементи. Германиевите диоди с успех могат да се
използуват в усилвателни схеми в радиоприемниците, телевизо-
рите и други електрически устройства. Приложението им на-
малява размерите на устройството, подобрява работата му и
го прави по-икономично. Например някои от съветските радио-
приемници „Москвич“ са направени с изправител на герма-
ниев диод.
210
Сега се водят научно-изследователски работи по съединяване-
то на германиевите диоди в паралелни и последователни групи.
за да могат да се увеличат изправеният ток и напрежението.
Рис. 159. Сравнителна волтамперна характе-
ристика на германиев диод
Вибропреобразуватели
Вибропреобразувателите са устройства, предназначени за
захранване на анодните вериги и тия на екраниращите решетки
на радиоприемниците и радиостанциите с малка мощност. Те
се състоят от електромагнит Е, котва О—О1Г контакта 1, 2, 3,
4, 5, повишаващ трансформатор Тр и филтър (рис. 160).
Как действува вибропреобразувателят ?
От точките 12 и 13 се подава постоянно ниско напрежение
(//.Н) на цялото устройство. То може да се вземе например
от акумулатор с 6 или 12 в. При включване на ключа Кл се
образува следната токова верига: т. 73 — т. 7—участъка 7, 6 от
първичната верига на трансформатора Тр — т.6 — провод-
ника—т. 2 (контакта на котвата О—О^ — земя. Освен това
от т. 7 се отклонява ток /2, който протича през участъка 7—3
211
от първичната намотка на трансформатора, през електромаг-
нита Е—контакта 5 — земя. Освен това от т. 7 се отклонява
ток /j, протичащ през участъка 1—6, през котвата на електро-
магнита О—<?1 и на земя. Ако сравним двата тока Д и Z2> ще ви-
Рис. 160. Опростена принципна схема на вибропреобразувател
дим, че по първичната намотка на трансформатора те протичат в
противоположни посоки, следователно и магнитните полета, конто
те създават, ще бъдат противоположни. Но унищожават ли се
по тази причина полетата ? Те не се взаимоунищожават, защото
магнитното поле на тока Д е много по-силно от това на тока /2
и защото електромагнитът Е увеличава общото съпротивление
на веригата. В резултат на това остава да действува само маг-
нитното поле на тока lv То индуктира във вторичната на-
мотка на трансформатора Тр еде („-Т" в т. 10 и “ в т. 9).
Под действието на тази еде ще протече ток по веригата:
т. 10 — проводника—витлото В.Н (високо напрежение) — то-
вара— т. О — т. 11 — т. 9 — участъка 9, 10 от вторичната на-
мотка на трансформатора — т. 10. В същото време електро-
магнитът се е задействувал от тока /2 и привлича към себе си
котвата О—Ov тъй като неговата притегателна сила е по-го-
ляма от тая на пружината П. Благодарение на това котвата
ще се приближи към т. 3 и т. 4. Тогава обаче настъпват след-
ните промени. Горепосочената верига, по която протича индук-
212
тираният ток, е прекъсната в мястото на контакта 2, т. е. не е
вече затворена. Първичният ток протича по следната нова ве-
рига: на токоизточника — проводника — т. 7 — участъка
7,8 — т. 4 и контакта 2 на котвата— “ на токоизточника
Този ток индуктира във вторичната намотка еде, която съз-
дава токпо веригата: т. 10— витлото + В.Н— консуматора —
„—общ“ —т.З—-участъка 11, 10 — т. 10. Следователно в полез
ния товар Z токът ще протече пак в същата посока, т. е. токът
е изправен.
Имайки пред вид това, не трябва да забравяме, че при вто-
рото положение на котвата токът през електромагнита е пре-
станал да протича, тъй като тази верига е прекъсната в т. 5.
Но щом не протича през него ток, той ще престане да при-
влича котвата, тя отново ще се приближи към точките 1, 5 и
2 под действието на пружината П. Ще се създадат същите
вериги, както и при първия случай.
Процесът на прехвърляне на котвата се извършва пзетоянно
с честота 60—200 пер/сек.
По този начин постоянното ниско напрежение претърпява
две преобразувания: веднъж се превръща във високо про-
менливо напрежение, тъй като транс] орматорът е повиша-
ващ; от друга страна, това променливо напрежение се изправя
и се подава на консуматора.
Схеми и начини на действие на токоизправителите
Съставните части на токоизправители — трансформатор, из-
правящ елемент и филтър — могат да бъдат съединени по-
между си по различии схеми. Никои от тях са следните.
Еднопътна схема
На рис. 161 е дадена еднопътна схема на токоизправителя.
Той действува по следния начин. Да предположим, че поляр-
ността на променливото напрежение, подадено към първичната
намотка на трансформатора, е такава, както е показана на
рис. 161: плюсът е в т. 2, а минусът в т. 1. Съгласно законите
на електромагнитната индукция тази полярност ще се измени
обратно във вторичната намотка: в т. 3 ще бъде положителен
потенциал (по отношение на катода, а в т. 4 — отрицателен).
Понеже анодът на диодната лампа е непосредствено привързан
към т. 3, той ще има положителен потенциал по отношение
на катода. Тъй като катодът е загрят (за опростяване на схе-
мата веригата на отеплителя не е дадена), ще протече ток от
анода към катода. Веригата на тока ще бъде: анод — катод —
213
съпротивление /? и кондензатор С — т. 4—вторичната намотка
на трансформатора — т. 3 — анод. По съпротивлението /?ипрез
кондензатора ще протече ток с посока от т. 5 към т. 6. Този
ток образува полярност, ксято е показана на схемата. Въобще,
за да се определи къде ще се създадат положителен и отри-
цателен потенциал на дадено съпротивление, когато през него
Рис. 161. Еднопътеи изправител. Входы иа
товара е кондензатор и съпротнвленне, свър-
зани паралелно
протича ток, трябва да се помни, че положителният ще бъде
откъм страната, от която токът влиза в съпротивление, а от-
рицателният — откъм страната, от която той излиза.
През следващия полупериод на променливото първично на-
прежение полярността ще се измени навсякъде обратно (на
рис. 161 е показан с пунктирни линии). Вижда се, че в този
случай анодът ще бъде отрицателен спрямо катода. При такава
полярност през диода ток не ще протече.
Следователно за един пълен период на променливото напре-
жение през диода, а то значи и през консуматора (/? и С) ще
протече само един импулс на ток —когато е подадена поло-
жителната полувълна на напрежението.
Тази схема има следните качества.
Отрицателни:
1. Сравнително голямо вътрешно съпротивление на изправя-
щия елемент, тъй като за такъв най-често се използува кено-
трон. Това обуславя непостоянството на изправяното напре-
жение 170 при изменяването на товара.
2. Вследствие на големите вътрешни загуби КПД на тази
схема е нисък.
3. Непълноценно се използува трансформаторът.
4. Формата на тока е много несъвършена, вследствие на
което се изисква сложен филтър за изглаждането й (рис. 162).
5. Голямо обратно напрежение.
214
Положителни:
1. Простота на схемата ина трансформатора — няма изводи
от средата на намотката му.
2. Необходимост само от един изправящ елемент.
Рис. 162. График на променливото напрежение и на изправеиия
ток при едиопътна схема
3. Напрежението между краищата на вторичната намотка ня
трансформатора е сравнително неголямо.
Най-често тази схема се употребява за изправяне на малки
мощности —в маломощни радиоприемници и усилватели, в из-
мервателни схеми.
Двупътна схема (двуфазна)
Тази схема има голямо практическо приложение. В зави-
симост от характера на входа на филтъра тя има няколко
варианта. На рис. 163 са показани два варианта. Действието
им се обяснява по следния начин.
Да предположим, че полярността на първичното напрежение
е такава, както е показано на рис. 163, а. Като разглеждаме
вторичната намотка на трансформатора като цяло, виждаме, че
единият й край 4 е положителен спрямо другая 3. Освен това
приблизително може да се каже, че цялото напрежение е пропор-
ционално разделено между навивките на цялата намотка. Всички
точки, конто се намират вляво от точкам, са с отрицателен потен-
циал спрямо т. 4. Следователно т. 5 спрямо т. 4 е отрицателна.
Но към т. 5 е съединен катодът на лампа Лг (и на
215
J72), t. e. катодът e отрицателен спрямо т. 4. В такъв случай
съединеният към т. 4 анод на диодаЛг е положителен спрямо своя
катод и през лампата ще протече
ток (тъй като катодът е на-
грят и изпуска електрони)
Веригата на тока ще е:
анод — катод — т. 9 — съ-
противление R и конденза-
тор С — т. 8 — т. 5—т. 4 —
анода на лампа . На съ-
противлението R се обра-
зува изправено напрежение
в Uo = /0 R, където /0 е ве-
личина на изправения ток.
Да видим какво става
в тоя момент с втория
диод — Л2. Неговият анод
е свързан с т. 3, а катодът,
му — ст. 5. Но всички точки
от вторичната намотка на
трансформатора, конто се
намират вляво от т. 3 (т. е.
по-близо до т. 4), са с по-
ложителен потенциал спря-
мо т. 3. Следователно т. 5
е положителна спрямо т. 3,
което значи, че и катодът
на Л2 е положителен спря-
мо своя анод. През лампа-
та в тоя момент не ще
протича ток.
Такава е картината, до-
като трае положителният
полу период. След него оба-
че идва другият полупе-
риод на променливото на-
прежение U~. Неговата по-
лярност е обратна на по-
лярността на предидещия
полупериод (виж рис. 163,о). Като разсъждаваме, както при пре-
дишния случай, ще дойдем до заключението, че анодът на Л2
е положителен спрямо своя катод и през лампата ще протече
ток. В същото това време анодът на лампата Лг е вече отри-
цателен спрямо катода си и през нея ток не ще протече.
216
Токът през лампа Л протича по затворената верига: анод —
катод — т. 9 — съпротивлението R и кондензатора С—т. 8 —
т. 5 — т. 3 — анода на Л2. Както виждаме, посоката на тока
през съпротивлението R и кондензатора С има същата посока,
както за предидещия полупериод, т. е. токът през консума-
тора е винаги еднопосочен, следователно изправен.
От изложеното може да се каже, че и двете полувълни
(положителната и отрицателната) на променливото напрежение
Т/~се изправят, поради което тази схема се нарича двупътна.
При обясняване действията на схемата ние допускахме, че
токът протича през R и С. Това трябва да се разбира по след-
ния начин. Изправеният ток не е чисто постоянен, защото в
състава му има постоянна съставна и променливи съставни с
различии честоти, кратни на основната. Постоянната съставна
на тока — /0 минава през съпротивлението R и създава на него
постоянно напрежение U0—I0R. Променливата съставна протича
главно през кондензатора С, защото неговата величина така се
подбира, че съпротивлението му за променлив ток да е много
по-малко от R. Всички апаратури, който работят на постоянен
ток и се включват към токоизправителя, използуват именно
постоянното напрежение Uo. Колкото е по-малък процентът на
променливата съставна, толкова изправителното устройство е
по-доброкачествено. За намаляване на този процент се изпол-
зуват така наречените фил-
т р и, действието на който ще
бъде обяснено по-късно.
Основните качества на та-
зи схема са следните.
Отрицателни:
1. Сравнително голяма ве-
личина на обратного напре-
жение—приблизително Цдр=
= 3 77О. Това значи, че ако
ни е нужно Uo = 300 в, тряб-
ва да търсим такъв изправящ
елемент, който да издържа
/7,^ = 300x3 = 900 в.
2. Сравнително неефекти-
вно се използува трансформа-
торът — само 58%.
3. Тъй като тази схема се
вътрешното й съпротивление
ще е нисък н КПД на изправителя.
ч
б о
t
В О
I и„ I 1 • I
г 0\
t
Рис. 164. График на пронеся на изпра-
нянето, без да е взето под внимание
действието иа кондензатора С
използува предимно с кенотрони,
е значително; вследствие на това
217
Положителни:
Променливата съставна, която протича през съпротивлението
R, е значително по-малка, отколкото при еднопътната схема и
формата на изправения ток е по-добра (рис. 164, г).
Когато филтърът на схемата започва с индуктивност
(рнс. 163, б), за изправящи елементи обикновено се използуват
газотрони или живачни лампи. Използува се за мощности до
1—2 кет, главно за зареждане на акумулатори.
Мостова еднофазна схема
На рис. 165 е даден общият вид на схемата. Начинът на
действие е следният. Нека т. 6 е положителна спрямо т. 7.
Тогава токовата верига може да бъде затворена само през
следните елементи: т. 6 — т. А— елемента 1 — т. Б — т. 5 и
товара R— т. Г—елемента 3—т. В—т. 7—намотката — т. 6.
В същото време елементът 2 се намира под действието на
цялото вторично напрежение, тъй като т. В е отрицателна, а
т. Б положителна. Следователно той трябва да има достатъчно
електрическа здравина, за да не се разруши.
Когато полярността на напрежението се смени на обратно
(показано е с пунктир на рис. 165), токовата верига ще бъде
Рис. 165. Мостова еднофазна схема
г. 7—т. В — елемента 2—т. Б — т. 5 и товара R—т. Г —
елемента 4—т. А и т. 6 —вторичната обмотка на трансфор-
матора— т. 7.
Виждаме, че токът през товара R и в двата случая има
една и съща посока, т. е. той е вече изправен. Както в дву-
пътната схема и тук се използуват двата полупериода на про-
менливото напрежение. По същество тази схема представлява
218
две двупътни схеми, съединени последователно и използуващи
един трансформатор.
Мостовата схема може успешно да се използува със селе-
нови изправящи елементи. Трансформаторът е сравнително
опростен, тъй като няма отвод от средата на вторичната на-
мотка. В сравнение с другите схеми тя има два пъти по-малко
обратно напрежение.
Тази схема с успех се използува за захранване на радио-
приемниците, както и за зареждане на акумулатори. За мощ-
ности по-големи от 2—3 кет използуването й не се препоръчва.
Схема на токоизпра вител за удвояване на
напрежението
Тази схема се състои от два изправящи елемента или групи
от елементи и от два кондензатора или групи от кондензатори,
съединени по мостовата схема (рис. 166).
Как се получава удвояване на напрежението ?
Да предположим, че полярността в даден момент на вто-
ричната намотка на трансформатора е такава, че т. 3 е поло-
жителна, а т. 4 отрицателна. Следователно само през изпра-
вящия елемент 1 може да протече ток, като веригата му ще
«бъде: т. 3~т. А — елемента 1—кондензатора Сг — т. Б — т. 4 —
вторичната намотка — т. 3.
Кондензаторът Сг ще се
зареди до напрежение —
близо до £72т, т. е. до ам-
плитудного напрежение на
вторичната намотка на тран-
сформатора.
В следващия полупери-
•од, когато полярността ще
бъде обратна, ток ще про-
тече през кондензатора С2
и елемента 2. Този ток ще
зареди кондензатора С2.
Кондензаторите Сх и С2
се зареждат за много крат-
ко време от периода на промевливото напрежение. През остана-
лото време те се разреждат през консуматора R. В случая за него
те са като своеобразен източник на постоянен ток. Като просле-
дим какса съединени краищата на товарами каквае полярността
на зарежданите кондензатори, ще видим, че те са последова-
Рис. 166. Схема за удвояване иа напре-
жението
219
Основни съотношения в изправител-
Наименование на схемата 1 Основнн съотношения между напре-
Активен товар
sis II Uобо ~й О h "Й 0 1т h А А р,р р„ р,Р Р„ рт Ро
Едиопътна I 2,22 3,14 1,57 1,57 3,14 1,21 3,49 2,69 3.07
Ктр
Двупътна 1,11 3,14 0,78 0,78 1,57 1,11 Ктр 1,74 1,23 1,48
Мостова 1,11 1,57 1,П 0,78 1,57 1,11 Ктр 1,23 1,23 1,23
телно включени, т. е. напрежението им ще се сумира По та-
къв начин към консуматора се подава удвоено изправено
напрежение. Ако се сравнят двупътната, мостовата и раз-
глежданата схема, може да се каже, че последната ще даде
4 пъти по-високо напрежение от двупътната и 2 пъти по-ви
соко от мостовата.
Използува се главно там, където се изискват сравнително
високи напрежения при по-слаби токове. Трябва обаче да се
има пред вид, че тя има високо обратно напрежение: Ucep—^Uin.
Като се комбинират изправящи елементи с кондензатори,
може да се получи увеличение на напрежението не 2 пъти, а
3, 4, 5 и повече пъти.
Дотук главно се разгледаха никои от схемите, по конто се
построяват токоизправителите. За правилното им изчисление са
необходими още никои допълнителни данни. Това са постоян-
ните и променливи напрежения, токове и мощности. Ге зависят
от схемите на токоизправителя и от характера на консуматора.
Към тях спадат: посгоянната съетавна на изправеното напре-
жение t/0, постоянната съетавна на изправения ток /0, ефек-
тивната стойност на тока във вторичната и в първичната на-
мотки на трансформатора /2 и и максималната стойност на
вторичното напрежение Uzm и на тока 1г п- Тези величини се
намират в определено съотношение помежду си (таблица 14-та).
220
пата схема за различии видове товари
Таблица 14
Изглаждащи филтри
Казахме, че изправеният ток по величина не е постоянен.
Той може да се представи като сложен ток, който съдържа
постоянна и променлива съетавна (рис. 167). Променливите
съставни имат различии честоти: /, 2/, 3/, 4/ и т. н. По вели-
чина най-значителна е съставната с честота /, поради което в
изчисленията обикновено се взема под внимание само тя. Тези
променливи съставнн, конто говорят за неефективно изправяне
на променливия ток, влошават действието на апаратурата,
която се захранва от дадения токоизправител.
Например, ако в един радиоприемник се пропуске промен-
ливата съетавна с честота f в него ще се чува много силен
фон, който влошава качеството на говора или музиката.
Затова почти всички изправители се снабдяват с така наре-
чените изглаждащи филтри, конто се включват между
изправителя и полезния товар. Гяхната роля е да намалят ве-
личината на променливите съставни на изправения ток.
В зависимост от вида на захранваната апаратура — радио-
приемник, радиопредавател, телефонна апаратура, зареждащи
устройства и пр. — схемите на изглаждащите филтри са най-
различни (рис. 168). Принципът на действие е следният. Да
разгледаме рис. 169. На изхода иа изправителя действува на-
221
прежение U0', през изправящия елемент тече ток Л>. Както
така и 1о съдържат постоянна променлива съставна. Означа-
ваме тия величини, както следва: постоянните съставни с
Рис. 167. а—променлив неизправен ток; б—изправен
ток; в — постоянна съставна на изправения ток; г — про-
менливи съставии на изправения ток: 1 — с честота, равна
на основиата со; 2 — с честота, равна на 2со
или /9 и променливите съставни с Un или 1„. Индуктивната
бобина L, наречена дросел, представлява съпротивление за
222
променливия ток. Обратно, за постоянния ток тя представлява
малко съпротивление, равно на активното й съпротивление.
Кондензаторът С оказва много голямо съпротивление на
постоянния ток — фактически се смята, че не го пропуска. На
променливия ток той оказва съпротивление обратно пропор-
ционално на честотата и на величината на капацитета.
Рис. 168. Някои схеми на изглаждащи филтри:
а — индуктивен изглаждащ филтьр; б — филтьр от кондензатор и индук-
тивна бобина ; в — П-образен филтьр ; г — комбиниран филтьр
Рис. 169. Г-образен изглаждаш филтър
Като имаме пред вид казаното, можем да подберем такива*
L и С±, че дроселът свободно да пропуска постоянната съ-
ставна, а да не пропуска променливата. Последната ще затвори
свояга верига главно през С1г защото от т. 1 започват две
паралелни вериги: едната R и L, а другата Cj. Токовете ще
протекат по ония вериги, конто представляват за тях по-малко
съпротивление.
На рис. 170 са показани импулсите на изправеното напре-
жение и кривите на тока, който протича през полезния товар.
Кривата на рис. 170, в показва, че филтърът действува не съв-
223
сем активно, а тая на рис. 170, г, че действието на филтъра е
по-добро.
В практиката се използуват и много по-сложни филтри от
разгледаните: те са толкова по-сложни, колкото по-добро из-
Рис. 170. Изглаждане на изправения
ток с различии филтри:
а — изправен ток ; б — изгладен недоста-
гьчно 1 в — изглаждането е по-добро, но
все още недостатъчно ; г — добро изгла-
ждане
глаждане иа изправеното напре-
жение е нужно.
За да се съди доколко е из-
гладено изправеното напреже-
ние и0, въвежда се така наре-
ченият коефициент наиз-
г л а ж д а н е т о kU3. Той ни по-
казва колко пъти даден филтър
е отслабил променливата съста-
вна. Числено е равен на отно-
шението: kg3— 7.100%, къде-
Uп
то Un е амплитудната стойност
на променливата съставна на из-
правеното напрежение на входа
на филтъра (в точки 1—2), a Un'—
същата съставна на изхода на
филтъра. При изчисление на из-
глаждащите филтри е необхо-
димо да се знае и така наречени-
ят коефициент на пулсациите kn.
По неговата величина съдим
за съогношението между по-
стоянната и променлива състав-
на в състава на тока 10 или на-
прежението %. Математически
се изразява с отношението:
£„-.^100%.
%
Различните апаратури изискват
различии съотношения между
Uo и %. В зависимост от вида
на апаратурата допуска се една
или друга амплитуда на промен-
ливата съставна, действуваща
непосредствено на полезния то-
224
вар. Съответно с това въведен е още един коефициент, наре-
чен допустим коефициент на пулсациите
*,=^.100%,
където Un е амплитудата в променливата съставна, действу-
ваща на полезния товар.
Този коефициент е определен за всеки вид апаратура.
Таблица 15
Стойности на k'п за различии апаратури
К» по ред Вид на захранваната апаратура Допустим коефициент на пулсацинте в в/0
1 Радиотедеграфен предавател 0,5 — 1
2 Радиотелефонен предавател 0,05 — 0,1
3 Радиоконцертен предавател 0,01 — 0,05
4 Осцилатор на радиопрсдавателя 0,001 — 0,003
5 Радиотелеграфен приемник 0,2 — 0,5
6 Радиотелефонен приемник 0,02 — 0,1
7 Концертен радиоприемник 0,01 — 0,02
8 Микрофоини вериги до 0,00001
9 Телеграфии станции до 3,0
10 Усилватели на висока честота в радиоприем- ника 0,01 — 0,1
11 Усилватели на ниска честота в приемника (мощно еднотактно стъпало) 0,1 — 0,5
Между тези три коефициента съществува определено съ-
отношение

kn
А»
Избиране на изправящия елемент и на схемата
на токоизправителя
Видът на изправящия елемент е свързан непосредствено с
мощността, с изправените напрежения и ток, с вида на товара.
За малки мощности и сравнително високи напрежения най-
подходящи са електронните изправителни лампи. При средни
мощности, когато изправеният ток се измерва с няколко де-
сетици ампера, целесъобразно е да се използуват газотрони,
тиратрони, стъклени живачни лампи. За по-големи мощности —
15 Електротехника за радиолюбителя
225
за стотици и хиляди ампера — най-добри резултати дават жи-
вачните метални изправителни колби. Голямо приложение на-
мират също така и селеновите изправящи елементи — за малки
и средни мощности — особено в свързочната апаратура.
Практически, когато се избира изправящият елемент, опре-
дели се и схемата на токоизправителя. При избиране на схемата
може да се вземат под внимание следните положения: за мало
мощните изправители (например захранване на радиоприемник-
може да се употреби двупътната или мостова схема; при малки)
мощности и високи напрежения следва да се използува схемата
за удвояване на напрежението; за захранване на маломощни
радиоапаратури целесъобразно е да се използува безтрансфор-
маторна схема с удвояване на напрежението. При много високи
напрежения (от 5 до 7 кв и нагоре) и при големи мощности
(повече от 2 кет) трябва да се употребят трифазни схеми.
Тия кратки указания не бива да бъдат шаблон, а трябва
да се тълкуват само като насочващи.
След като е избран видът на изправящия елемент и опре-
делена схемата на токоизправителя, пристъпва се към избиране
на конкретния вид изправящ елемент. За да се извърши това,
необходимо е да се знаят величините на тока, протичащ през
изправителния елемент: 10а и 1та за кенотронните; 1та—за
газотрона; 10-—за живачните елементи; 1а — за селеновите еле-
менти. Тези данни се вземат ориентировъчно от таблица 16.
Ако товарът е чисто активен, тези данни могат да се вземат
от таблица 14, при това величината Uo6P трябва да се взема
с 20—30% повече, отколкото е дадена в тази таблица.
Ако се изчислява токоизправител за зареждане на акуму-
латори и същият няма изглаждащ филтър, необходимо е горе-
посочените данни да се вземат от таблица 16 както за товар
с капацитивен характер.
При определянето елементите на филтъра трябва да се имат
пред вид следните съображения. Когато филтърът започва с
капацитет, използуването на трансформатора не е най-доброто.
Затова използуването на П-образните филтри са целесъобразни
само при маломощните токоизправители, конто имат сравни-
телно голямо вътрешно съпротивление. Когато са употребени
газотрони или живачни изправящи елементи, филтърът трябва
да започва с индуктивност. Индуктивният вход е желателен
също и тогава, когато са употребени селенови изправителни
елементи; в този случай може да бъде използуван и капаци-
тивен вход, но размерите на селеновите шайби ще трябва да
бъдат по-големи.
226
Таблица l(>
Ориентировъчни данни за токовете и напрежението
на никои изправителни схеми
Величини на токовете и напреженията Товар с капапитивен характер Товар с ин- дуктивен характер Двупътна и мостова схема
Двупътна еднотактна схема Схема за удвояване на напреже- нието Мостова схема
Максимален ток през изправящия елемент ^та (34-4) /0 (34-4) 4 4
Среден ток през еле- мента 10а 4 т 4 Jo 2 л т
Ефективен ток през елемента 1а (2,34-2,6) (2,34-2,6) /„ (1,154-1,3) 4 £
Обратно напрежение "овр з и0 1,5 Uo 1,5 Uo (2,54-3,5) Uo (1,84-2) Uo за мостовата
След като бъдат определени изправящият елемент, схемата
на токоизправителя и на филтъра, пристъпва се към определяне
параметрите на изправителя, изчисляват се трансформаторът и
филтърът.
Изчисление на кенотронен токоизправител
за захранване на радиоприемник
Да се изчисли токоизправител за захранване на суперхете-
родинен радиоприемник с нискочестотна лента от 60 до 6000 хц.
Първичното напрежение е 220 в. Напреженията и токовете на
приемника са дадени в таблица 17.
Изправящ елемент, схема на изправителя
Изправената мощност, консумирана от радиоприемника, е
Ро = Uo 10. Напрежението Uo обаче не е еднакво за всички
лампи. Трябва да се провери дали не може изправителят да
дава едно напрежение 315 в, а от него да се вземат остана-
лите 250 в и 100 в.
227
Т аблица 17
Напрежения и токове на приемника
Назначение на лампите Вид на лампата Анод II решетка Отопление
Еа, в Zc, ма Ер, в 4* ма Е^ в 4 а
Смесител 6А1Б 250 3,5 100 8,5 6,3 0,3
У си л вате л на междннна честота 6К7Б 250 7 100 1,7 6,3 0,3
Детектор и ннскочес- тотен усилвател 6Р17Б 250 0,5 — — 6,3 0,3
Нискочестотен усилва- тел 6П2 315 34 250 2 6,3 0,45
За да отговорим на този въпрос, необходимо е да видим
каква е мощността на ония вериги, конто използуват напре-
жение 250 ей 100 в. Това е нужно, защото при значителни
мощности ще има неоправдани загуби в съпротивленията, конто
ще служат за понижаване на напрежението от 315 до 250 и 100 в.
Общият ток на веригите за 250ее: 3,5 + 74-0,54-2 = 13м.а,
а мощността 250.13 = 3 240 мет. =3,24 вт. Общият ток на
веригата със 100 е е 8,5+1,7=10,2 ма и мощността им
100.10,2 = 1 020 мвт= 1,02 вт. Тия две мощности не са го-
леми и могат сравнително лесно да се получат от едно на-
прежение— 315 в при несложен изглаждащ филтър. В такъв
случай общият ток ще бъде
Zo = 13+10,2 + 34 = 57,2 ма^57 ма,
а общата консумирана мощност
Ро = (J0I0 = 315.57 = 18 000 мет = 18 вт.
При такава малка мощност и напрежение 315 в най-удобно
е да се използува електронен изправящ елемент. С успех може
да се използува двоен диод, съединен по двупътната схема.
Ако се използува еднопътна схема, би трябвало да се употреби
много сложен изглаждащ филтър, защото тази схема дава
напрежение с големи променливи съставни.
Схема на филтъра
Тъй като е избран вече кенотрон, схемата на филтъра
трябва да започва с кондензатор. Обаче само един конден-
228
229
затор не би могъл да осигури дори по-ниските изисквания от-
към пулсациите на напрежението kn = 0,5 за нискочестотни
усилватели. Затова приемаме П-образната схема (рис. 171, а).
На изхода на филтъра в точки 1—2 може да се осигури кое-
фициент на пулсацията на напрежението 0,5 и напрежение 315 в.
Затова от тия точки се снема захранването за нискочестотния
усилвател. Обаче за получаване на напрежение 250 в и 100 в
при /г„ = 0,1% този филтър е недостатъчен. Затова към него
съединяваме още едно Г-образно звено от R2C2 (рис. 171,6).
Тук съпротивлението R2 играе ролята на дросел. Използуването
на индуктивен дросел вместо съпротивлението R2 излишно би ос-
къпило филтъра и неоправдано би увеличило габаритите му. Към
точките <?и 4севключват всички вериги на 250 в. За образу ване
на 100 в се използува още едно Г-образно звено от R3C3, съеди-
нено към изхода на П-образния филтър, защото и тук е необ-
ходим коефициент на пулсациите kn = 0,1 о/о. По този начин
схемата на филтъра приема вид, даден на рис. 171, в, на която
е показана и общата схема на токоизправителя.
Вид на кенотрона
За определяне вида на кенотрона трябва да са известии
следните величини: средната стойност на изправения ток, от-
насящ се за единия анод на кенотрона — амплитудата на
тока, протичащ през един анод — 1та, и амплитудата на обрат-
ното напрежение Umo6p- Да намерим тези величини:
= § = ма.
Делим /0 на 2, защото общият ток ще се дава от двата
анода на кенотрона.
Съгласно таблица 16-та получаваме
/ 57
1та (6-8) ° = 8 • = 228 ма.
Тук т е броят на фазите на тока откъм вторичната на-
мотка на трансформатора. За удобство броят на фазите е да-
ден в таблица 18-та.
иобр = 3ио = 3.315 css 945 в.
230
Таблица 18
Фази на тока
Вид на схемата Еднопътна Двупътна Мостова Схема за удвоение
Б рой на фазите, т 1 2 2 2
Избираме кенотрон 511, 4С. Неговите технически данни са :
10 = 62,5 ма
1ма = 315 ма
Uf = 5e
If = 2 а
Uo6p= 1350 в
Ri = 200 ома
Qa = 5 вт
Сравнявайки табличните 1та и UoeP с определените по-
горе, виждаме,- че избраният кенотрон отговаря по всички ве-
личини.
20. ИЗЧИСЛЕНИЕ РЕЖИМА НА РАБОТА НА ТОКОИЗПРАВИТЕЛЯ
1. Ориентировъчната стойност на изправената мощност бе
определена на Ро 18 вт. Обаче тук не влизат загубите в
дросела на изглаждащия филтър. Тъй като данните на дросела
не са известии, а падението на напрежението в него трябва
предварително, макар и орйентировъчно, да се знае, определяме
го по кривата на рис. 172. На тази рисунка е дадена про-
д^%
центната зависимост на отношението —ту2 от величината на
изправената мощност. За Ро=18 e/д отношението = 11.
<Уо
Тогава
Д(/
б/0.11 315.11
100 в ~ 100
34,6 в.
Приемаме 3(7=35 в. Следователно напрежението на входа
на изглаждащия филтър трябва да бъде:
Ц = (70 + Д Сф = 315 + 35 = 350 в.
В такъв случай ще се измени и величината на изчисляваната
изправена мощност, тъй като се вземат вече под внимание н
загубите в дросела на филтъра, а именно:
Рд — Uglo = 350.57 20 000 мет = 20 вт.
231
2. Мощността, изразходвана за отоплението на лампите
Р, - Ufk. Ifk + Ufn. Ifn = 5.2 + 6,3 (0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,45) =
= 18,5 вт,
където: Ufk и //* са напрежението и токът на кенотрона;
Ufn и Ifn — напрежението и токът на лампите на
приемника.
3. Общата активна мощност, получавана от трансформатора’
ще бъде:
Ра = />' + Pf= 20 + 18,5 аэ 39 вт.
4. Съпротивлението на товара на изправителя, включително
и съпротивлението на филтъра, ще бъде:
Р
U'o
4
350.1 000
57 ма
= 6 150 ома.
5. Определяме активното съпротивление на трансформатора
по таблица 19-та в зависимост от потребяваната активна
мощност.
232
Таблица 191
Стойности на активното съпротивление на трансформатора
Мощност на изправителя а 1—10 вт 10—100 вт 100—1 000 вт
Активно съпротивление иа трансформатора Гтр (0,1—0,07)1? (0,8—0,05)7? (0,06 — 0,04) R
Съгласно тази таблица при Р^=29 вт получаваме
гтр 0,06 R = 0,06.6 150 = 369 ома.
6. Съпротивлението на веригата на токоизправителя г се
състои от вътрешното съпротивление на изправящия елемент
Rt и активното съпротивление на трансформатора гтр\
r = Rt-\- гтр = 200 + 369 = 569 ома.
Рис. 173. Определяне спомагателните'коефициенти
А, В, D, F и Н
7. Опре деляме спомагателните коефициенти А, В, D, F и
Н. Това определяне става по графиците на рис. 173, 174,
175 и 176, след като бъде изчислен коефициентът А предва-
рително:
п.г
mR
3,14.569
2.6150
0,145.
233
По горепосочените рисунки намираме останалите коефи-
щиенти:
от рис. 173 5 = 0,92; от рис. 175 £> = 2,3;
от рис. 174 5=7; от рис. 176 /7=250.
Рис. 174. Опре деляне спомагателните коефициенти
А, В, D, В и Н
8. Електродвижещата сила за едната анодна намотка:
£2 = Blf0 = 0,92.350 = 322 в.
9. Амплитудата на обратного напрежение за избраната
схема:
Uo6p = 2 V2". 52 = 2 322 =910 в.
Величината на изчисленото 7/с<5Р=910в е по-малка от тая,
която беше ориентировъчно определена (JJC6P 950 в), т. е.
кенотронът е правилно избран, тъй като той издържа U06P —
= 1350 в).
10. Амплитудата на тока, протичащ през единия анод:
I 57
7™ = 5-'° =7.° ^200 ма.
Tfl £
Кенотронът 5ЦЧС издържа максимален ток до 375 ма за
един анод.
234
Рис. 175. Определяне спомагателните коефицпснти
А, В, D, F и И
235
И. Ефективният ток през един анод:
/ 57
Z« = £> — = 2,3— Ой 65,5 ма.
m 2
12. Мощността, която се разсейва на един анод на кено-
трона :
Q'a = PaRt^ 0.06552.200 = 0,856 em,
която е много по-малка от допустимата мощност за този ке-
нотрон.
13. Коефициентът на трансформация на анодната намотка:
^=^=-^- = 0,683.
14. За тази схема ефективният ток на анодната намотка е
равен на тока, протичащ през първия анод, т. е.:
Z2 = Zn = 65,5 ма.
15. Съставната на първичния ток, предизвикана от дейст-
вието на анодната намотка на трансформатора за тази сила:
Л = Д-72=г&--65,5 = 135 ма.
•^щр UjOOo
16. Типова мощност на трансформатора. Тази мощност
дава възможност да се изчисли сърцевината на трансформа-
тора или да се избере трансформатор от съществуващите
трансформатори. Тя въобще няма пряк физически смисъл, а
само служи за определяне размерите на трансформатора. Мате-
матически се изразява:
р _ Р1р + ^2Р
Рт--------2 ’’
където Р1р е изчислената мощност иа първичната намотка на
трансформатора, а Р2р — на вторичната. Когато освен анодни
намотки в трансформатора има и намотки за отопление на
лампите, типовата мощност се определи по формулата:
Рт=
+ + j 05 р =
Р1р~^Р2р + 1,05 Pf--------2
1.220.0,135+2.322.0,0655, , „ ,ос
1,05.18,5^45 ва,
2
където тг е броят на фазите на първичното напрежение.
236
В примера = 1.
Коефициентът 1,05 определи падението на напрежението в
отоплителната намотка. По тоя начин, когато отоплението на
лампите не е включено, напрежението на отоплителната на-
мотка не ще е точно 6,3 в, а повече. Ако не се поставеше
коефициентът 1,05, при включено отопление на лампите щеше
да се подава не 6,3 в, а по-малко, именно: 6,3 — 6,3.0,05 =
= 6 в.
17. Определяме пълния ток /1п, който протича през първич-
ната намотка на трансформатора. Този ток се състои от тока,
който създава магнитния поток, когато още изправителят не е
натоварен, и от допълнителния ток, обусловен от влиянието на
анодната намотка, когато вече е включен товарът.
1,12 ( 1354
1,05.18,5
220
224 ма.
Коефициентът е даден в
18. Загубите в токоизпра-
вителната лампа се състоят в
мощността, която се разсейва
на двата анода на лампата
и от мощността на отопле-
нието, т. е.:
Qa — Qa Pf— flaQ а-\-
4" nKUfк. IfK — 2.0,8564-
4-1.5.2 11,7 вт.
таблица 20-та.
Таблица 20
Стойности на коефициента kq
Типова мощиост Рт ky
До 100 ва 1.12
100 — 1 000 ва 1,1
1 000 — 5 000 ва 1,05
5 — 500 ква 1,03
19. Коефициентът на полезно действие на трансформатора
приблизително се определи по графика на рис. 177 в зависи-
мост от типовата мощност. При РТ 45 ва — т1тр 2^2 0,84. След
като се изчисли трансформаторът, този коефициент може да
бъде уточнен.
20. Загубите във филтъра за приетата схема:
Q& = Д Udp 70 4- Д А® + Д 4>з>
където: Д U#p е падението на напрежението на дросела ;
Д U2 — падението на напрежението на съпротивлението
R2 от Г-образното звено /?2Q; Д£72 = £70 —
— 250 = 315 —250 = 65 в, тъй като от съпротив-
лението R2 се снема напрежение само 250 в;
237
Д6/3 — падението на напрежение на филтровото съп-
ротивление /?3 от звеното R3C3, за да се намали
напрежението от 315 в до 100в; Д£73 = 315—
— 100 = 215 в;
/02 — токът на веригите, захранващи се от звеното
R^C3 при напрежение 250 в; /02 = 13 ма ;
/03 — токът на веригите, конто се захранват от зве-
ното R3C3 при напрежение 100 в; /03 = 10,2 ма.
Рис. 177. График за коефициента на полезното действие на трансформатора
Тогава = 35.0,057 +65.0,013 + 215.0,01 Q2 5 вт.
21. Активна мощност, консумирана от трансформатора:
Р’а = + pf + Q, + Q$=20 + 18,5 +11,7 + 5 аз 55 вт.
22. Загубите в трансформатора могат да бъдат определен»
по формулата:
Ътр~ P' + Qm/
откъдето
«-=^7• р° - TST •55 -10’5 т-
238
23. КПД на токоизправителя. При работа винаги се губи
известно количество енергия в елементите на схемата: в транс-
форматора, в изправящия елемент и във филтъра. Това може
да се илюстрира с блоковата енергетична диаграма, дадена на
рис. 178, където: Рг е мощността, черпена от електрическата
Рис. 178. Енергетнческа диаграма на токоизправителя:
Qmp — загуби в трансформатора ; Qpjg— загуби в извравителния елемеит;
Q$ — загуби във филтъра
мрежа, Р2 — мощността, отдавана от вторичната обмотка на
трансформатора; Qmp — загубите в трансформатора; Qhe —
загубите в изправящия елемент; Р^ — полезната изправена
мощност, създадена от постоянните и променливи съставни на
изправените напрежения и ток; Q# — загубите във филтъра;
Ро — полезната изправена мощност, създадена само от постоян-
ната съставна на изправените напрежения и ток.
Съгласно казаното, имайки пред вид, че изправителят захранва
и отоплението на всички лампи, можем да определим неговия
КПД по формулата:
______A+f/___________=
Pq + Р f + Qa + Q& + Qmp
=_______________________CX3 057
18+18,5+11,7 + 5+10,5 =u’u'-
Изчисление на изглаждащия филтър
Изчислението на филтъра се извършва на части, по звена.
Най-напред се определи капацитетът на кондензатора Со; след
това се изчисляват поотделно звената LClt R2C2 и R3C3.
1. Общият допустим коефициент на пулсацията за П-об-
разния филтър бе определен на 0,005 (/=0,5%). Да допуснем,
че кондензаторът сам ще изглади напрежението U'o с /ел0 = 0,1.
Тогава капацитетът Со се изчислява по формулата:
_ Н 250 .. ,
С°= rknQ 569 . 0,1— 4,4 МК&
239
Приемаме Со = 5 мкф, като имаме пред вид произвежданите
електролитни кондензатори.
Тъй като сме увеличили Со в сравнение с изчислените
4,4 мкф на 5 мкф, ще се получи и по-добър коефициент на
лулсациите kn0, а именно:
k_____Н _ 250
kno~ Сог — 5.569 - °’088-
2. Коефициентът на изглаждането иа звеното ЬСг ще бъде:
_ k„o.U'o _ 0,088.350 _
knl.UQ ~ 0,005.315 “ ’
3. Активното съпротивление на дросела ориентировъчно се
намира-по падението на напрежението LUdp-
35
г'"'- -//—о,оэт =6 j ома-
4. Определяме произведението LC1. След това от него поот-
делно се определят L и Q:
£С Jofe+IL. W+O нкф
1 т2 22
Ако произведението LCt беше се получило повече от 100
хн. мкф (или повече от 40 хн. мкф за мощиите токоизправи-
тели), филтърът трябваше да бъде многозвенен. Но тъй като
намерихме, че /,(?! = 51,3 хн. мкф, остава избраната схема.
5. Определяме капацитета на кондензатора Сг по формулата:
където: е ъгловата честота, която отговаря на най-ниската
звукова честота в приемника; в нашия случай
/« = 60 хц
и =2л/„ = 2.3,14.60^376.
У?! — съпротивлението на товара, захранван от звеното ЬСг~.
240
1
0,98
Величината k4Ua е коефициентът на честотните изкривява-
ния, конто внася филтърът. Обикновено той се взема близко
до единица.
Тогава:
г 1 0,98 . ,
376.5540 ^1-0,982
По тази формула се определи не най-целесъобразната ве-
личина на капацитета на кондензатора Q, а неговата мини-
мал н а величина. По принцип може да вземем Сг = С1лан,
обаче в такъв случай би се получил много голям дросел, по-
неже L зависи обратно пропорционално от Сг. По тази при-
чина приемаме същия кондензатор както Со, т. е. Сг = 5мкф.
6. Коефициентът на самоиндукцията на дросела L се изчи-
слява по формулата:
r ЬСг 51,3
= = 10,26 хн.
С, о
51 3
Ако бихме приели Q = CiMUH — 0,236 мкф, то L — =217 хн,
коего е явно нецелесъобразно — биха се получили големи раз-
мери на дросела.
7. Коефициентът на изглаждането на звеното R2C2 е равен на:
, knl Uo =_0,5^315^7,7
"э2 = kn0 U02 0,088 ‘250 = ’
Този коефициент ни е необходим, за да изчислим капаци-
тета на кондензатора С2.
8. Величината на съпротивлението:
п 672 05 „
/„2 «из м
Това съпротивление трябва да има мощност, равна или по-
голяма от величината:
Рда = Д UJ = 65.0,013 = 0,846 вт.
Избираме съпротивление А*2=5 100 ома вид ВС-1-0,5
(виж таблица 21).
9. Величината на капацитета С2 се определи по формулата:
„ 10®.Лп2 , 10®.7,17 оо ,
С2=—-----т— мкф) =-=—-—,, _ , _ _ = 2,2 мкф.
2 m.u.k2 J 2.2гс.£2.5100
16 Електротехника за радиолюбителя
241
сч
rt
У
S
Ч
ю
са
Ь
Номинални величини на постоянните нежични съпротивления
242
Избираме кондензатор С2 = 5 мкф еднотипен с Со и Сг.
Увеличаването на капацитета от 2,2 мкф на 5 мкф подобрява
работата на звеното /?2С2.
Изчисляваме звеното /?3С3.
10. Съпротивлението Z?3 е равно на:
D &U3 315-100 О1СПП
R3 = - - = — — - = 21500 ома.
*оз U,U1
Мощността на това съпротивление не трябва да е по-малка
от величината Р7?3^ДЦ/03 = 215.0,01^2,15 вт. Вземаме съ-
противление ВС-2-0,5 с величина 22 000 ома (тъй като не
се произвеждат съпротивления с величина 21 500 ома).
И. Ако вземем кондензатора С3=С3 = С\ = Со — 5 мкф, ще
се получи коефициент на изглаждането:
k„a3 R3 т • • С3 .10 6 эй 22 000.2.2к. 50.5.10~б = 69.
По такъв начин kus3 е по-голям от kU33, което означава, че
звеното R3C3 ще изглажда по-добре от звеното /?2С2 и конден-
заторът С3 може да бъде взет 5 мкф.
Изчисление на дросел от изглаждащия филтър
• Обикновено дроселите на изглаждащите филтри трябва да
имат сравнително голяма индуктивност L. По тая причина бо-
бината на дросела се поставя върху желязна сърцевина.
Както ни е вече известно, през дросела протича постоянната
съставна на тока /0. Този ток намагнитва желязната сърце-
вина, вследствие на което индуктивността на дросела намалява
и става зависима от измененията на тока. За да се намали
това действие на /0, желязната сърцевина на дросела се прави
с въздушна междина fn^ls на рис. 179,
Предварителните данни за изчисление на дросела се полу-
чават при изчислението на токоизправителя. Когато изправената
мощност е над 10 вт, достатъчно е да знаем коефициента на
индуктивността L и величината на изправения ток /0. Ако
изправената мощност е до 10 вт, необходимо е да се знае и
падението на напрежението на дросела MJdP. Обикновено в
тия случаи то се взема (3 4- 10) % О0, ако няма поставени
някои специални условия за величината му.
Пример. Дадени са: /.= 10 хн; /0 = 57 ма (взети от примера „начи-
сление на токоизправителя “).
243
Да се определят:
1. Геометрические размери иа сърцевината на дросела; обемът Vow в см3,
площта на напречното сечение ()ж, средвата дължина на магнитната силова
линия 1м .
2. Броят на навивките на дросела w, диаметърът на проводника без изо-
ляция d и с изолация Диз
Рис. 179. Желязва сърцевина на дросела
на изглаждащия филтър
244
Изчислени я
1. Минимален обем на сърцевината:
I2 L
. ‘о
Уж — д см3.
Величината Д се определи по графика на рис. 180 в зависимост от ампер-
навивките cw0. За дроселите aw0 се взема от 15 4-30. Приемаме aw0 = 24.
По тия aw0 определяме Д = 800.
Тогава :
70£ 57*. 10
Пж= д = 800 S40 см3.
Рнс. 180. График за определяне коефициентите
Д н F в зависимост от броя иа ампер-навнвкнте
От таблица 10-та избираме сърцевина с обем Уж, не по-малък от начи-
сления. От същата таблица определяме фж и 1М по взетия вече обем Уж.
И така вземаме Пж- = 43 см3; Q.» = 3,60 см3, 1м = 12,1 см.
2. Броят на навивките:
245
w = 860
Величината F се определи от графика на рис. 180 съобразно приетнте
aw6. Така за aw0 = 24 величината /7=860 и
16Т12Г
— 2 6— 5 000 навивки.
3. Диаметърът на проводника:
6= (0,022 4-0,027) 7^=0,022 ^57 =0,16 мм.
Ако активното съпротивление на дросела е било предварително зададено,
диаметърът на проводника трябва да се изчисли по формулата
Un w
d = 0,015 \J >
където: г е зададеното съпротивление на дросела в омове,
1н — средната дължина на една навивка, определяща се от таблица
9-та. В нашия случай прн Ш-20 и 1/ж = 43 cms—1Н= 11,14.
Диаметърът на проводника с изолацията определяме по таблица 11-та, а
именно: Ж, = 0,175 мм за проводник ПЕ-1.
4. Провгрката на практическата възможност за разположение иа бобината
в прозореца на сърцевината се извършва по формулата:
hele — l,25.d2.w,
където he и le са полезна дължина и полезна височина на тялото на боби-
ната, измерени по вътрешните й стени (рис. 179,6). За нашия случай, взе-
майки пред вид дебелината на стените и разстоянието от стените иа сърцеви-
ната до желязната сърцевина, ще имаме
he — й0 — 2 Д1 = 30 — 2.2 = 26 мм ;
/б^/0 —2^10—2§g8 мм;
(h„ и Zo са взети от таблица 9-та за Ш-20).
Лявата страна на равенството lehe — 8.26 = 208.
Дясната страна: 1,25. cPw = 1,25.0,162.5000 = 160.
Лявата страна на равенството е по-голяма от дясната, което показва, че
прозорецът ще побере бобината. Ако лявата страна беше по-малка от дяспата,
трябваше да се избира сърцевина с по-големи размери.
5. Величината на въздушното разстояние се определи ориентировъчно по
10.1м —|- a Wq
формулата 1п^-----ГгГпог)--
In
10.12-1- 24
—10 000- = °>144 мм-
Сърцевината на дросела може да бъде с Ш и П-образна форма, когато
токоизправителят е сравнително маломощен до стотици ватове; при по-големи
мощности, когато токът /0 е единицн ампери, а напрежението Uo—киловатн,
обикповено се използува сърцевина с П-образна форма и с кръстовидно на-
пречно сечение.
246
i
Ако дроселът е маломощен и трябва да се спазва нредварително зада-
дено Д Uдр, сечението се определи по формулата
. w 10
Д№Р ’
където: р е специфичното съпротивление на взетия вид меден проводник;
lw — дължината на една навивка, определена приблизително.
6. Активно съпротивление rgp:
гдр =. r0. lw . w . 10—5 ома за малгмощните дросели, при конто предвари-
телно е дадено Д Uep ;
Гдр = (1,1 4- l,2j r0. lw. w. 10—s за по-мощните дросели;
г0 — съпротивление на 1 км от взетия проводник (по таблица 10-та).
7. Падение на напрежението на дросела:
Д Udp = 70 Гдр .
8. Загуби в дросела:
Qdp — 7q •
9. Проверка на охлаждането. Проверяват се мощните просели:
а) приета повърхност за охлаждане:
за П-образна сърцевина
Зохл =z 41б (У14" 4~ б,?) 10 -4 м2
за Ш-образна сърцевина:
Зохл = 2/л (Ух 4” У2 4~ л бб) л<2,
където: бв е височина на бобината, равна на полезната височина на тялото
без незапълнената й част;
б) загуби, отнасящи се за единица от охлажданата повърхност:
Q°-SOXx
вт
При въздушно охлаждане се допуска Qo < 650 ~2 .
вт
При маслено охлаждане се допуска Qo5^160O^2.
Ако Qo е по-голямо от тези норми, трябва да се намали плътността
на тока.
247
СЕ’ДМА ГЛАВА
ЕЛЕКТРОИЗМЕРВАТЕЛНИ УРЕДИ И ЕЛЕКТРИЧЕСКИ
ИЗМЕРВАНИЯ
21. ЕЛЕКТРОИЗМЕРВАТЕЛНИ УРЕДИ
Общи сведения и определения
Електрическо измерване се нарича сравнението на из-
мерваната величина с друга величина, приета за единица.
Измерването става с електроизмервателни уреди. Те са ус-
тройства, с конто се измерват непосредствено различните елек-
трически величини.
В зависимост от принципа, на който почива устройството и
действието на електроизмервателните уреди, те се делят на
магнитоелектрически, електродинамични, електромагнитни, то-
плинни и др. Освен по принципа на своето действие елек-
троизмервателните уреди се различават помежду си и по рода
на измерваната величина. Така например те могат да се из-
ползуват за измерване на ток, напрежение, съпротивление,
мощност и други величини и затова различаваме ампермери,
волтмери, оммери, ватмери и др.
Електроизмервателните уреди се делят на уреди за постоя-
нен и за променлив ток в зависимост от това, дали те се из-
ползуват във веригите на постоянния или променливия ток. Има
и уреди, конто могат да се използуват както във веригите на
постоянния ток, така също и във веригите на променливия ток.
Различните електроизмервателни уреди имат различна точ-
ност на измерване. Това значи, че при сравнение на измерва-
ната величина с тази, приета за единица, уредът, по който от-
читаме, допуска известна неточност. В зависимост от точността,
която имат различните уреди, те се делят на пет класа: 0,2;
0,5; 1; 1,5; 2,5.
Тези цифри характеризират точността, която имат различ-
ните уреди, измерена в процента.
248
Най-голяма точност имат уредите от първи клас с точност
0,2 процента и най-малка •— тия от пети клас с точност 2,5
процента.
Никои уреди се характеризират с величината на тяхната чув-
ствителност. Тя изразява отношението на ъгловото или ли-
нейно отклонение на стрелката към изменението на измерва-
ната величина, която е предизвикала това отклонение. Чувст-
вителността се измерва в деления или милиметри от скалата
на единица от измерваната величина.
Таблица 22
Условии означения на системите електроизмервателни уреди
Система на уреда
Условен
знак
Система на уреда
Условен
знак
Магнитиелектрическа
Електродинамична
Електромагннтна
Индукционна
Т ермоелектрическа
Електротоплинна
Детектори
Лампова
На таблица 22-ра са дадени условните означения на елек-
троизмервателните уреди от различните системи. Тези означе-
ния обикновено се нанасят на скалите на уредите. Освен това
на скалите се нанасят и някои допълнигелни означения, дадени
в таблица 23-та.
Устройство на електроизмервателните уреди
Основните възли на електроизмервателните уреди от раз-
личните системи си приличат твърде много. Някои конструк-
тивни особености внася самата система, на която почива устрой-
ството на уреда, неговата точносг и условията на експлоатация.
249
Таблица 23
Условии означения на различии технически характеристики
на електроизмервателните уреди
Техническа
характеристика
Условно
означение
Техническа
характеристика
Условно
означение

Клас на точността на
уреда 2,5
Изолация на уреда,
проверена на 2 кв
напрежение
Уред за измерване на
постоянен ток
Честота 50 хц
Вертикално положе-
ние на уреда
Работа с уреда при
наклон 60°
^60°
Уред за измерване на
променлив ток
Хоризонтално поло-
жение на уреда
Уред за измерване на
постоянен и про-
менлив ток
Предупреждение за
високо напрежение
Във всеки електроизмервателен уред има подвижна и не-
подвижна част. Към подвижната част на уреда се отнасят
подвижният елемент, с който се създава въртящ момент, ус-
тройството за създаване на противодействуващ момент, устрой-
ството за успокоение и уравновесяване на подвижната част и
стрелка. Всички тези основни части заедно с останалите части
на уреда се поставят в кутия, която ги пази от повреда и
замърсяване.
Подвижната част на уреда се закрепва с ос, която може
да бъде цяла или да се състои от две полуоси. Краищата на
оста, както и основата, на която те се поставят, се правят
от твърд метал, който се полира, за да се намали триенето, а
оттам и неточността на уреда. В уредите с голяма точност
250
основата, на която ляга оста, се правя от твърди материали:
ахат, сапфир, рубин и др.
При измерване подвижната част на уреда се завърта на
определен ъгъл в резултат на протичащите по нея токове.
Това завъртане се уравновесява от
мент на специални пружини, вгра-
дени в уреда.
В съвременните електроизмер-
вателни уреди най-често се изпол-
зуват плоски спирални пружини.
Те се правят обикновено от сплав
от мед, цинк, олово и фосфор. Пру-
жини от стомана не се използуват,
тъй като те се намагнетизирват
и се окисляват бързо.
Главен недостатък на всички
пружини е, че след известно изпол-
противодействуващия мо-
Рис. 181. Спирална пружина,
с коректор на стрелката
зуване на уреда не връщат стрел-
ката в нулево положение, с което
се нарушава точността на уреда.
На рис. 181 е показана спи-
рална пружина на електроизмервателен уред. Единият край на
пружината се закрепва за оста, а другият към неподвижната
част на уреда.
Освен пружини във вид на спирала в някои уреди, конто
имат малък въртящ момент, се използуват пружини във вид
на тънка металическа лента. В този случай подвижната част
на уреда се закрепва на пружинена лента, която при завърт-
ване създава противодействуващ
момент.
За съвместване центъра на
тежестта на подвижната част с
оста на въртене, противополо-
жно на стрелката се поставят
противовеси (рис. 182>.
Коректорът, към който в
Рис. 182. Противовес
някои уреди се прикрепва еди-
ният край на пружината, представлява лост, краят на който
може да се движи в малки граници с един винт (рис. 182). Този
винт обикновено се извежда на лицевата част на уреда и с
него стрелката се довежда в нулево положение.
За да се избягнат колебанията на стрелката, в електроиз-
мервателните уреди се използуват специални успокоители. Те
251
биват въздушни и електромагнитни. Първите представляват
дъгообразен алуминиев цилиндър или четиристенна кутия, в
която се движи леко бутало, укрепено на оста на уреда
(рис. 183). Съпротивлението, което оказва въздухът на бута-
лото, намалява колебанията на стрелката.
Рис. 183. Въздушен успокоител
Електромагнитните успокоители са основани на взаимо-
действието на магнитното поле на вихровите токове, конто се
получават в един металически диск, неподвижно закрепен за
Рис. 184. Електромагнитни успокоители
оста, при завъртването му между полюсите на постоянен маг-
нит и постоянно магнитно поле (рис. 184).
Всеки измервателен уред има стрелка, която е неподвижно
закрепена за оста. Формата и размерите на стрелката се оп-
ределят в зависимост от точността на отчитането. На рис. 185
са показани стрелки с най-различни форми. Стрелките обикно-
вено се правят от алуминий или дуралуминий с дебелина от
252
0,07 мм но 0,2 мм. За да се увеличи здравината им, те се
правят с различии сечения (рис. 186).
Отчитането на измерваната величина става по скалата на
уреда, която е градуирана в деления (рис. 187). Скалите обик-
Рис. 183. Напречен разрез на различии стрелки
Рис 187. Общ вид на скалите
новено са плоски с форма на полукръг, сектор или право-
ъгълник. Те се правят от месинг или алуминий и по-рядко от
изолационен материал. Върху тази основа се залепва специална
бяла хартия, разграфена на деления със съответни цифрови
означения. Тази хартия не бива да измени своя цвят и размери.
253
В някои уреди скалата е градуирана само в деления, като
граничите за измерване се указват на витлата за включване
на уреда във веригата.
Скалите биват равномерни и неравномерни. Една скала се
счита за равномерна, ако отношението на най-голямото деление
към най-малкото не превишава 1,2.
При резки сътресения най-често се поврежда подвижната
част на уреда. Затова в някои уреди има специално приспо-
собление, с което се блокирва подвижната част.
Някои конструктивни особености на измервателните уреди
ще бъдат разгледани при изучаване на различните системи
уреди.
Магнитоелектрически уреди
Принципът, на който почива устройството и действието на
електроизмервателните уреди от магнитоелектрическата си-
стема е основан на взаимодействието между магнитното поле
на постоянен магнит и това, създадено от тока, който про-
тича по подвижната бобина на уреда.
Оттук следва, че един такъв уред трябва да съдържа по-
стоянен магнит, полюсите на който завършват с наставки от
меко желязо, сърцевина и подвижна система.
Постоянният магнит е с форма на подкова и се прави от
висококачествена кобалтова или волфрамова стомана, която
дълго време запазва магнитните си свойства.
Сърцевината, която има форма на цилиндър, се’закрепва
неподвижно. между полюсните наставки. На осга на сърцеви-
ната се поставя подвижна алуминиева рамка, на която се на-
мотава тънка медиа или алуминиева жица с копринена изола-
ция. На рис. 188 е показан магнитоелектрически уред.
При протичане на ток по намотките на бобината около тях
се създава магнитно поле, което си взаимодействува с това на
постоянния магнит. В резултат на това взаимодействие се съз-
дава въртящ момент, който завърта рамката, а заедно с нея и
стрелката на уреда. В уредите от тази система отклонението на
стрелката е право пропорционално на тока, който протича по
намотките на рамката. Затова скалата на тези уреди е равно-
мерна, което е тяхно предимство.
Ако вместо постоянен ток по намотките на рамката про-
пуском променлив ток, стрелката няма да се отклони, тъй
като при всяко изменение посоката на тока се измени и по-
соката на въртящия момент. Рамката, която има известна
254
инерция, не може да следва тези изменения и застава в едно
средне положение.
Следователно магнитоелектрическите уреди не могат да
се използуват за измерване във веригите на променливия ток.
Рис. 188. Принципно устройство на магнито-
електрически уреди:
1 — постоянен магнит ; 2—полюсни наставки ; 3—сър-
цевина ; 4 — рамка с навивки ; 5 — пружина ;
6 — стрелка ; 7—противовеси; 8—виит към коректора
За да могат да се използуват за измерване и във веригите на
променливия ток, в тези уреди се вграждат сухи токоизправи-
тели, конто изправят променливия ток (рис. 189).
В този си вид обаче уредите имат значително понижена
точност на измерване. При това с увеличаване честотата на
измервания ток неточността се увеличава.
255
Успокоението на стрелката става на принципа на електро-
магнитните успокоители. Ролята на диск тук изпълнява под-
вижната рамка, в която се индуктират вихрови токове.
За регулиране силата на магнитния поток при първоначално
пасване на уреда се използува специален шунт, който за-
тваря през себе си част от магнитните силови линии.
Рис. 189. Изправителни схеми за измерване
па променлив ток:
а — двупътиа ; б — мостова
Посоката, в която се отклонява стрелката на уреда, зависи
от посоката на тока, който протича през него. Това значи,
че магнитоелектрическите уреди са полярни и стрелката им ще
се отклони само при правилно включване във външната верига.
Затона на тях има означения „4*“ и „—конто показват как
трябва да стане включването на тези уреди.
Енергията, която консумират магнитоелектрическите уреди,
е незначителна /э=(10 — \00)мквт. Намотайте на рамката обик-
новено са изчислени на ток / = (1—20) ма.
Между различните системи електроизмервателни уреди тия
от магнитоелектрическата система имат най-голяма точност.
Благодарение на голямата им точност те се използуват за из-
мерване на малки електрически величини, като специални уре-
ди— галваномери. Те се отличават от обикновените уреди от
тази система по това, че бобината не се крепи на ос, където
триенето оказва известно влияние върху чувствителността им,
а виси на тънък проводник (рис. ISO). Измерването се фиксира
със стрелка или с обективи и огледала. В последний случай,
макар и да се усложнява цялата система, подвижната част на
уреда значително се 'облекчава. Това осигурява висока чувстви-
телност на уреда. Този уред се нарича обикновен магнито-
256
електрически галваномер. Освен него в практиката се срещат
още балистичен и резонансен галваномер.
Външните магнитни полета не оказват сыцествено влияние
на уредите от магнитоелектрическата система. Техен недостатък
е, че с тях не може да се измерва променлив ток и напреже-
ние. Освен това те имат полярност, която налага да се обръща
внимание на нея при измерване с тях.
Рис. 190. Закрепване
рамката на бобината
на галваномер
С течение на
Рис. 191. Включване иа милиампермер
за измерване постоянната съставна на
анодния ток:
а — иеправилио ; б — яра вил но
постоянният магнит на тези уреди
отслабва и точността им намалява.
В радиотехниката магнитоелектрическите уреди намират
твърде широко приложение. Те се използуват за измерване
постоянните съставни на токовете в различните вериги. Преди
да се включи уредът, необходимо е макар и ориентировъчно
да се знае измерваната величина.
Включването на уредите от магнитоелектрическата система
в различните схеми трябва да става така, че да не създава
условия за паразитни генерации. На рис. 191, а е показано не-
правилно и на рис. 191, б правилно включване на милиампермер,
с който желаем да измерим постоянната съставна на тока в
анодната верига на един усилвател на мощност.
Електродинамични уреди
Тези уреди са устроени на принципа на взаимодействието
между магнитните полета на две бобини, по конто тече ток. Едната
бобина е неподвижна, а другата е закрепена на оста на уреда
17 Електротехиика за радиолюбителя
257
и се движи заедно с нея. Навивките на неподвижната бобина
еа от дебел изолиран проводник, а на подвижната от тънък
също изолиран проводник.
Използуването на електромагнитен успокоител в тази си-
стема е нецелесъобразно, поради това че неговото поле би
оказало влияние върху слабите
магнитни полета на бобините и по
такъв начин би влошило точността
на измерването. Затова в тези уре-
ди се използуват въздушни успо-
коители.
На рис. 192 е показано схема-
тичного устройство на измерва-
телен уред от електродинамична-
та система.
Когато по навивките на двете
бобини потече ток, техните магни-
тни полета си взаимодействуват.
В резултат на това взаимодействие
подвижната бобина се стреми да
заеме такова положение спрямо
неподвижната, при което техните
магнитни полета ще съвпадат.
Силата, с която си взаимодей-
ствуват двете бобини, зависи от
величината на токовете, конто про-
тичат по тях. Тя зависи също
Рис. 192. Схематично устройство
на измервателен уред от елск-
тродинамичната система
така и от броя на навивките на бобините.
В зависимост от назначението на уреда свързването на
бобините може да бъде последователно, когато се използува
като ампермер, или паралелно, когато се използува като ватмер.
В първия случай скйлата на ампермера ще бъде неравномерна,
тъй като силата на взаимодействие между бобините е пропор-
ционална на квадрата на тока, който тече по тях, докато
във втория случай скалата е равномерна, поради това че
силата на взаимодействие тук е право пропорционална на мощ-
ността.
Ако едновременно изменим посоката на тока в двете бо-
бини, посоката, в която ще се прояви силата на взаимодей-
ствие между тях, остава непроменена. От това следва, че из-
мервателните уреди от електродинамичната система могат да
се използуват за измерване както във веригите на постоянния,
така също и във веригите на променливия ток.
258
За неутрализиране влиянието на външните магнитни полета
уредите се екранират.
Поради това, че екраните отежняват и оскъпяват уредите, а
така също и поради недостатъчна защита, вместо с екрани тези
уреди се правят по така наречената астатична конструкция
Рис. 193. Схема иа аста-
тичен уред от електроди-
намичиата система
Рис. 194. Външен вид на
ватмер от електродина-
мичната система
В тези конструкции има две неподвижни и две подвижни
бобини, конто така са свързани, че посоката на токовете в
едната подвижна и неподвижна бобини е противоположна на
тази в останалите две бобини (рис. 193). По такъв начин
влиянието на външните магнитни полета се неутрализира, тъй
като допълнителните момента, конто се създават от тях„
взаимно се уравновесяват.
Уредите от тази система имат най-голяма точност при из-
мерване във веригите на променливия ток. Те се използуват
главно за измерване на ток, напрежение и мощно ст.
Границите за измерване на тези уреди могат да се раз-
ширяват чрез секциониране на навивките на бобините.
259i
Недостатък на тези уреди е влиянието на външните маг-
нитни полета върху тях, а така също и чувствителността им
при претоварване.
На рис. 194 е показан външният вид на измервателен уред
от електродинамичната система, съветско производство.
Електромагнитни уреди
Измервателните уреди от електромагнитната система са ус-
троени върху принципа на взаимодействието между магнитното
поле, което се създава в една бобина при протичане на ток
по навивките й, и металическата пластина, която се намагне-
тизирва от магнитното поле на тази бобина.
Металическата пластина е свързана ексцентрично с оста, на
която е закрепена стрелката и при завъртване на пластината
се отклонява и стрелката на уреда.
На рис. 195 е показано схематично устройство™ на измер-
вателен уред от електромагнитната система.
При протичане на ток по навивките на бобината в нея се
създава магнитно поле. Това поле намагнетизирва пластината.
В резултат на това бобината си взаимодействува с пластината,
Рис. 195. Схематично устройство на електроизмервателен
уред от електромагнитната система
като я въвлича в специален прорез в нея. При това въвличане
пластината, която е неподвижно свързана с оста на уреда, я
завърта и стрелката се отклонява. Това отклонение ще бъде
толкова по-голямо, колкото по-силен ток протича през бо-
бината.
260
Поради това, че масата на пластината е малка, последната
успява да се пренамагнетизирва и при протичане на променлив
ток по бобината. Втози случай уредът ще дава средната стой-
ност на измервания променлив ток.
Измервателните уреди от електромагнитната система имат
много голяма точност. Понякога техните неточности при измер-
ването достигат 3—4 %. При това колкото честотата на измер-
вания ток е по-голяма, толкова по-значителна е и самата не-
точност. За тока с техническа честота (50 хц) тази неточност
е незначителна. За повишаване точността и намаляване влия-
нието на външни магнитни полета и тук се използуват аста-
тични уреди.
Тези уреди консумират доста много енергия. Например при
измерване на ток със сила 5 а при напрежение 220 в консу-
мацията на уред от електромагнитната система достига 2—6 вт.
Рис. 196. Външен вид на волтмер от
електромагнитната система
Поради това, че тези уреди позволяват измерване както във
веригите на постоянния ток, така също и във веригите на про-
менливия, те намират твърде широко приложение в практиката.
На рис. 196 е показан външният вид на волтмер от елек-
тромагнитната система.
261
Твърде сходни на уредите от електромагнитната система
са уредите от индукционната система. И тук отделно маг-
нитно поле индуктира вихрови токове в металически диск, укре-
пен на оста на уреда. В резултат на взаимодействието между
Рнс. 197. Схематично устройство
на електроизмервателен уред от
индукционната система
магнитните полета дискът,
който е закрепен неподвижно
на оста, се завърта и стрел-
ката се отклонява (рис. 197).
Тези уреди се използуват
само за измерване на промен-
лив ток с определена честота.
Най-често се използуват като
ватмери и електромери за из-
мерване на мощността и елек-
трическата енергия.
Те имат нисък клас на то-
чността (1,5—2,5).
Термоелектрически уреди
В уредите от термоелектрическата система се използува
термоелектрическият ефект. Същността на това явление се
заключава в това, че ако споим два различии метала и ги на-
греем до определена температура, между тях възниква еле-
ктродвижеща сила. Величината на тази електродвижеща сила
зависи както от споените метали, така също и от степента на
нагряването им.
Така например при използуване на комбинация от мед-кон-
стантан при увеличаване на температурата с 1°С се получава
термоелектродвижеща сила 40 мкв. При същата разлика в тем-
пература комбинация от желязо-констаптан дава 50 мкв, а
бисмут-антимон — 100 мкв.
За разищряване границите на измерване в тези уреди се
използуват няколко такива термоелемента, конто се свързват
последователно и образуват термобатерия. С такива термоба-
терии може да се измерва ток до няколко ампера.
На рис. 198 е представено принципното устройство на уред
от термоелектрическата система. Той включва термоелемент С
и отделен уред от магнитоелектрическата система. С послед-
ний ние измерваме термотока, който се получава в резултат
на възникналата термоелектродвижеща сила. Нейната вели-
чина се определи пък от величината на тока, който нагрява
термоелемента и който желаем да измерим.
262
Зависимостта на показанията на магнитоелектрическия уред
от измервания ток е квадратична и затова скалата му е нерав-
номерна;
Към предимствата на тези уреди можем да отнесем въз-
можността за измерване както на постоянния, така и на про-
Рис. 198. Принципно устройство на електроиз-
мервателсн уред от термоелектрическата система
менливия ток с различна честота. Точността им е сравнително
голяма.
Те обаче оа доста чувствителни при претоварване и при
механически сътресения.
Наред с уредите от термоелектрическата система, където
се използува топлинният ефект, създаден от протичащия във
веригата ток, в практиката намират приложение и уреди от
електротоплинната система. В тях се използува свойството на
проводниците при нагряване да се удължават (рис. 199).
При протичане на тока по жичката последната се на-
грява и провисва. Жичката е свързана с оста, а чрез нея и с
плоската пружина. В зависимост от степента на провисване
на жицата оста се завърта под влияние на пружината и стрел-
ката съответно се отклонява.
Уредите от тази система имат квадратична скала и работят
при голямо нагряване на жичката (200—500<>С). Те са доста
чувствителни при претоварване. Известно влияние върху тях
•оказва и околната среда.
Тези уреди могат да се използуват както за измерване на
постоянен ток, така също и във веригите за променлив ток.
С увеличаване честотата на измервания ток се увеличава и
неточността на измерването. Така например при честота 10
мгхц неточността достига 10%.
263
Освен системите уреди, конто разгледахме по-горе, в про-
мишлеността макар и по-рядко се използуват и други системи
електроизмервателни уреди, като електростатични, феро ма-
гнитни, детекторни и др. В радиотехниката твърде често се из-
ползуват лампови волтмери за измерване на високочестотни
напрежения. Те обаче не се разглеждат в тази книга.
Рис. 199. Схематично устройство на уред
от електротоплинната система:
1 — жичка ; 2 — плоска пружина
• Пазене и пренасяне на електроизмервателните уреди
Както видяхме от описанието на различните системи уреди
в тяхната конструкция влизат елементи, конто лесно се пов-
реждат както от климатическите условия, така също и от
резки механически сътресения. Това налага особени грижи по
правилното експлоатиране и пазене на уредите.
При голяма влага, а така също при изпарения от акумула-
торите, металическите части в уредите могат да се окислят,
да се повреди изолацията, а скалата да се изкриви. За това те
трябва да се пазят и използуват при температура от —15 до
-f-35° С, при максимална влажност не повече от 80%.
Ако във въздуха, където се използува даден уред, има
прах, той прониква в гнездото на оста, което увеличава трие-
нето и влошава точността. Това налага уредите да се пазят в
шкафове или сандъци, а не на открито.
При пренасяне на уредите трябва да се вземат мерки за
запазване на подвижната част, която лесно се поврежда при
264
сътресение. За тази цел уредите, конто имат приспособления
за блокиране на подвижната част, се блокират, а за тези, конто
нямат приспособления, се вземат мерки за смекчаване ударите
при сътресения.
22. ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ИЗМЕРВАНИЯ
Измерване силата на тока
Силата на тока се измерва с ампермери, милиампермери или
галваномери в зависимост от неговата величина и желаната
точност на измерване. Измерването силата на постоянния ток
става с уреди от магнитоелектрическата, електромагнитната и
електродинамичната система, а така също и с уредите, осно-
вани на използуване топлинното действие на електрическия
ток. Там, където е необходима голяма точност, измерването
става с уреди от магнитоелектрическата система.
Измерването силата на променливия ток може да стане с
електроизмервателните уреди от всички системи, с изключение
на тия от магнитоелектрическата система.
Най-често за измерване на променливия ток с честота
50 хц се използуват електромагнитни, електротоплинни и тер-
моелектрически уреди. Освен това за токовете с ниска честота
се използуват детекторни уреди, в конто променливият ток се
изправя, като постоянната съетавна на изправения ток се измерва
с магнитоелектрически уред. Има различии схеми за изправяне
на измервания променлив ток. Най-добра чувствителност имат де-
текторните уреди, конструирани по мостовата схема (рис. 189, б).
Предимство на последните е, че тяхната чувствителност е
почти равна на тази на магнитоелектрическите уреди. Техен
недостатък е голямото съпротивление, което имат и на което
пада значително напрежение.
Показанията на тези уреди са доста чувствителни към из-
мененията на температурата и честотата.
Измерването на токове с висока честота става с термоелек-
трически и електротоплинни уреди. Както се каза, те работят
добре на честота до няколко мгхц. На по-високите честоти
повърхностният ефект започва да дава отражение. В тези
уреди използуването на шунтове е нецелесъобразно, поради
влиянието, което оказва тяхната индуктивност и собствен ка-
пацитет.
При измерване силата на тока електроизмервателният уред
се включва последователно във веригата, по конто протича из-
265
мерваният ток (рис. 200, а). За разширяване границите за из-
мерване на различните уреди към тях включват паралелно така
наречените шунтове. Това са съпротивления, конто имат
постоянна величина и не се изменят под влиянието на темпе-
ратурата, влагата и др. Те се правят от манганинова сплав във
Рис. 200. Схема за включване на ампермера:
а — без шунт ; б —с шунт
вид на проводник или лента. Манганови съпротивления от на-
вит проводник се използуват за измерване ток до 50 а, а тези
във вид на лента — до 100—200 а.
Както се вижда от рис. 200, б, токът между уреда и шунта
се разпределя обратно пропорционално на тяхното съпро-
тивление.
1ш _Ra
la Ria ’
където: /ш е токът, протичащ през шунта;
1а — токът, протичащ през ампермера;
Rm — съпротивлението на шунта ;
Ra — съпротивлението на ампермера.
Общият ток, който тече във външната верига, съгласно за-
кона на Кирхов е равен на сумата от токовете, конто проти-
чат през ампермера и шунта
/ — Zs+ 1ш-
Обикновено при изчисление на шунта се изхожда от гра-
ницата, на която искаме да разширим скалата на ампермера.
Тя се характеризира с така наречения коефициент на шунтиране
п и представлява отношение на общия ток към протичащия
през ампермера ток.
п
66
Ако изразим този коефициент с /?а и RM, ще получим
_ Rm + Ra
Rm ‘
От тази формула можем да определим съпротивлението на
шунта
Пример 1. Дасе определи какво трябва да бъде съпротивлението на
един шуит, който трябва да се включи към ампермер със съпротивление
Ra = 0,9 ома, за да се разширят границите му на измерване п = 10 пъти.
Решение:
Обикновено, за да се осигурят няколко граници за измер-
ване, се включват и съответният брой шунтове.
За да може лесно да се градуира скалата на уреда, съ-
1 1
противленията на шунтовете се вземат равни на g > S9 и
9g9 и т. н. от съпротивлението на уреда. По такъв начин
през ампермера ще протича съответно 0,1 0,01 0,001 от об-
щия ток. Коефициентът на шунтиране в тези случаи ще бъде
10, 100, 1 000. Ако умножим този коефициент на показанията
на уреда, ще получим величината на тока във веригата.
Пример 2. Към ампермер с граници на измерване 1 а е включен шуит
с коефициент на шунтиране п —10. Каква сила на ток тече през въишиата
верига, ако всяко деление на уреда отговаря на а1=100 ма и при включване
на уреда стрелката му се отклонява на пето деление.
Решение:
I— п 1а а, = 10.5.0,1 = 5 а.
Шунтове се използуват само в уредите от магнитоелек-
трическата система. Разширяването на границите за измерване
на повечето от ампермерите за измерване на променлив ток
става чрез секциониране на техните бобини. В някои уреди
за същата цел се използуват специални трансформатори.
Трябва да отбележим, че мощността, която ампермерът
консумира при разширяване на границите му, се увеличава тол-
кова пъти, колкото е коефициентът на шунтиране
P = nPaRa
267
Оттук може да се направи извод, че използуването на шун-
тове е желателно само за ампермери, конто консумират малка
мощност, каквито са тия от магнитоелектрическата система.
Градуирането на ампермерите или проверката на тяхната гра,
дуировка може да стане по схемите, дадени на рис. 201.
Градуирането по схе-
мата на рис. 201, а
става, като с потен-
циометри се измени
напрежението на вери-
гата, в която са вклю-
чени последователно
еталонният ампермер,
проверяваният ампер-
мер и допълнителното
съпротивление, което
ограничава величина-
ще съответствува раз-
лична сила на тока. Въз основа на получените резултати се
съставя таблица, с която се извършва или проверява градуи-
рането. Градуирането по втората схема (рис. 201, б) става,
като напрежението, измерено с еталонния волтмер, се дели на
съпротивлението 7? и получаваме различии стойности за тока.
Очевидно тук съпротивлението R трябва да бъде много по-
голямо от това на ампермера.
. а 5.
Рис. 201. Схема за градуиране и проверка
градуировката на ампермера
та на тока. На различните напрежения
Измерване на напрежения
В практиката на радиолюбителите често пъти се налага да
се измери напрежението в различии точки на радиоапаратурата.
Измерването на постоянното напрежение става главно с уреди
от магнитоелектрическата система, конто, както е известно,
имат най-голяма точност. Там, където не се изисква голяма
точност, могат да се използуват и волтмери от електромагнит-
ната система.
Волтмерите се отличават от ампермерите главно по това,
че последователно на намотките на уреда се включва допъл-
нително съпротивление, което значително превишава това на
самата бобина на уреда. Тези съпротивления се правят от съ-
щите сплави, от конто се правят и шунтовете.
Включването на волтмера става паралелно на този участък
от веригата, на който желаем да измерим напрежението (рис.
202). При измерване напрежението на токоизточника се свър-
268
зват едноименните полюси на волтмера и на токоизточника, т. е.
плюс с плюс, минус с минус.
Границите за измерване на даден волтмер лесно можем да
разширим, като включим към него допълнителни съпротивле-
ния с различии стойности.
Рис. 202. Схема за включване:
а — без допълнително съпротивление ; б — с допълнително
съпротивление
Числото, което показва колко пъти сме разширили грани-
ците за измерване с допълнителното съпротивление, се нарича
преводен множите л.
Между допълнителното съпротивление /?,?, съпротивлението
на волтмера Ra и преводния множител т съществува след-
ната зависимост:
Rd = Re (т — 1).
Пример. Да се определи допълнителното съпротивление, което трябва
да се включи към волтмер със съпротивление Re — 300 ома, за да се раз-
ширят границите му на измерване т = 10 пъти.
Решение:
Rd = Re(jn— 1) = 300(10— 1) = 2700 ома.
Трябва да отбележим, че в зависимост от съпротивлението,
което имат волтмерите, послёдните се делят на нискоомни и
високоомни. Например, ако имаме волтмер със съпротивление
Rs — 600 ома и скалата му е градуирана на 3 волта, той ще
има по 200 ома на волт съпротивление. Волтмер с такова
съпротивление на волт е нискоомен. Високоомни се смятат
волтмерите, конто имат не по-малко 10000 ома на волт. По-
следните обикновено са чувствителни уреди (галваномер, микро-
ампермер), към конто се включват допълнителни съпротивления
от няколко стотин хиляди ома до няколко мегаома.
Нискоомните волтмери се използуват за измерване на напре-
жението, когато се включват непосредствено към полюсите на
269
токоизточника. С тях можем да измерваме напрежението на
електродите на лампите само при положение, че във веригите
на тези електроди няма включени големи съпротивления. От
рис. 203, а се вижда, че включването на волтмера към раз-
Рис. 203. Схеми за включване волтмера за измерване по-
стоянните напрежения на електродите на лампата:
а — без съпротивление в измерваните вериги ; б — със съпротивле-
ние в измерваните вериги
личните електроди на лампата няма да предизвика някакво
сериозно преразпределение
дите на лампата, на която
Неправилно
Правилно
Рис. 204. Правилно и неправилно
включване на волтмер за измерва-
не преднапрежението на лампата
на токовете. Ако обаче в електро-
желаем да измерим напрежението,
има включени големи съпротивле-
ния (рис. 203, б), при включването
на волтмера ще се получи значи-
телно преразпределение на токо-
вете, което ще приведе към невер-
ии показания. Последните ще бъ-
дат по-ниски от действителните.
Затова включването на волтмера
трябва да стане непосредствено
към тия точки, от конто се снема
напрежение. На рис. 204 е пока-
зано правилно и неправилно вклю-
чване на волтмера.
Допуска се да се включват напра-
во към участъка решетка — катод
за измерване на напрежението само лампови волтмери, конто
имат голямо входящо съпротивление от няколко мегаома до
няколко десетки мегаома.
Измерването на напрежения с честота 50 хц може да стане
с волтмери от електромагнитната система. За измерване на
270
напрежения с по-високи честоти те обаче са непригодни. В
тези случаи се използуват волтмери с изправителни групи, от
сухи токоизправители. По своето устройство те не се отли-
чават от ампермерите от тази система, само че тук се включва
добавъчно съпротивление.
Най-добри резултати дават волтмерите, в конто изправи-
телната трупа е събрана по мостовата схема. При чувствите-
лен галваномер съпротивлението на тези волтмери може да
достигне до 10 000 ома на волт.
Нискочестотни напрежения могат да се измерват и с лам-
пови волтмери.
Напрежения с висока честота до няколко стотин мегахерца
се измерват само с лампови волтмери.
Градуирането на волтмерите може да стане по най-раз-
лични схеми. На рис. 205, а и б е дадена една от схемите за
градуиране на волтмери.
Рис. 205. Схеми за градуиране
и проверка на волтмери
Измерване на съпротивления
Практикуват се различии мето ди за измерване на съпро-
тивления. Те се определят както от величините на измерваните
съпротивления, така също и от измервателните уреди, с конто
разполагаме, и точността, с която желаем да измерим дадено
съпротивление.
При измерване на малки съпротивления трябва да се об-
ръща най-голямо внимание на контактите и проводниците,
чрез конто включваме съпротивлението, тъй като тяхното съ-
противление може да се окаже по-голямо от това, което измер-
ваме, и няма да добием вярна представа за неговата величина.
Ако пък измерваме много големи съпротивления (по-големи
от 100 000 ома), тогава не бива да допускаме при измерването
към тях да се включват съпротивления, равни или по-малки по
величина, тъй като последните ще ги шунтират.
271
Измерване на съпротивления по метода на ам-
пермера и волтмера
Този метод е основан на закона на Ом за постоянния ток'
Ако разполагаме с ампермер и волтмер и искаме да измерим
величината на дадено съпротивление, съставяме схемата на
рис. 206, а или схемата на рис. 206, б, като към избраната
схема включваме източник на постоянен ток.
Рис. 206. Схеми за измерване съпротивлението по метода
на ампермера и волтмера:
а — при много по-голямо от съпротивлението на ампермера ;
б — при много по-малко от съпротивлението на волтмера
Схемата на рис. 206, а се използува, когато величината на
измерваното съпротивление е значително по-голяма от тази на
ампермера. Съпротивлението на ампермерите лежи в границите
от няколко десети от ома до няколко ома. Схемата на рис.
206, б се използува, когато измерваното съпротивление е зна-
чително по-малко от това на волтмера.
Ако желаем да изключим неточността, която допускаме,
като пренебрегваме съпротивлението на ампермера, изчисля-
ваме измерваното съпротивление по формулата
R = ~~Ra.
В този случай освен величината на тока и напрежението,
конто ампермерът и волтмерът ни показват, трябва да знаем
още и съпротивлението на ампермера.
Но ако желаем да изключим и неточността, която допускаме,
като не вземаме пред вид шунтиращото действие на волтмера,
трябва да имаме пред вид и неговото съпротивление. Така
величината на измерваното съпротивление се определи по фор-
мулата
272
Пример. Да се определи величината на едно съпротивление, включено
съгласно рис. 206, б, ако силата на тока /=0,51 а, напрежението, което пада
на това съпротивление U = 50 в, а съпротивлението на волтмера R =5 ОООожа,
Решение:
U 50
R —------у- =---------gQ— = 100 ома.
r~Re 0,51 — 5000
Измерване на съпротивление с един волтмер
Измерването на този метод става съгласно рис. 207. Както
се вижда от схемата, при включване на волтмера към токоиз-
точник с постоянно на-
прежение и ключът Кл Я»
се намира в положение 7 2<г>---Ч_Пи--
волтмерът ще показва . —
падението на напреже- 0 ™
ние на неговото съпро- {j / 0
тивление иг. При поста-
вяне на ключа в по- &________________________________
ложение 2 той ще по-
каже падението на сво- Рис. 207. Схема за измерване на съпро-
ето съпротивление и то- тивления с един волтмер
ва на неизвестното съ-
противление U2- Ако съпротивлението на волтмера Re е известно,
можем да определим величината на неизвестното съпротивление
«-=(§-' )R-
Измерване на съпротивления с оммер
Най-удобно е измерването на съпротивления с оммери. Това
са специални уреди от магнитоелектрическата система, гра-
дуирани направо в омове.
Както се вижда от описания по-горе метод за измерване на
съпротивления с един волтмер, напрежението Ulf което ще
показва уредът, ще бъде постоянно, тъй като неговото съпро-
тивление е постоянно. Следователно отклоненията му ще
зависят само от величините на съпротивленията, конто ще
включваме за измерване. Ако за различните съпротивления из-
мерим отклонението на волтмера U2 и по горната формула
изчислим тези съпротивления, ние можем да намерим на всяко
.18 Електротехника за радиолюбителя
273
отклонение какво съпротивление съществува, т. е. да градуи-
раме волтмера направо в омове.
Основен недостатък на оммерите, построени на принципа
на един волтмер, е зависимостта на техните показания от на-
прежението на токоизточника. Този недостатък се отстранява
в оммерите, събрани по схемата, показана на рис. 208. В тях
Рис. 208. Схема за оммер, показаннята на който
зависят от отношението на токовете, конто про-
тичат по тяхната бобина
показанията зависят не от напрежението, а от отношението на
токовете в бобините. Тези отношения са постоянни.
Границите за измерване на съпротивления с оммери са много
големи. Те започват от нула и стигат до стотици мегаома.
Това позволява да се открие с тях както късо съединение,
така също и прекъсване на веригата.
В радиотехническата практика често се използуват така
наречените пробници за проверка изправността на различ-
ните вериги или за ориентировъчно определение величините
На съпротивленията в тях. За пробници могат да се използуват
електрически крушки, телефонии слушалки, волтмери и мили-
ампермери. Схеми на различии пробници са дадени на рис. 209.
Пробниците с електрическа крушка се използуват за про-
верка на вериги, съпротивлението на конто не е по-голямо от
това на крушката. Веригата е изправна, ако лампичката светва
при включването й към схемата.
При изправна верига, която се проверява с телефонна
слушалка, трябва да се чува пукане при включване и изключ-
чване на слушалката. По силата на пукането ориентиро-
274
въчно при добра практика може да се определи величината на
съпротивлението на веригата.
Пробниците с волтмер и милиампермер имат еднакви ка-
чества. Съпротивлението, което се включва в милиампермера,
се избира с такава величина, че при даване накъсо краищата на
пробника стрелката му да даде пълно отклонение.
Рис. 209. Схеми на пробници:
а — пробник с електрическа крушка ; б — пробник с телефонна слушалка ;
в — пробник с милиампермер ; г — пробник с волтмер
Мост за измерване на капацитети и индуктивности
Измерването капацитета на кондензаторите става със спе-
циални мостове. Такъв мост е показан на рис. 210. Както
се вижда от схемата на този мост, две от рамената му пред-
ставляват чисто активни съпротивления Rx и /?2, а другите
две — кондензатори, един от конто с неизвестен капацитет
Сх и две допълнителни активни
съпротивления.
Захранването на моста става
обикновено от мрежата за освет-
ление като за индикатор, който се
включва в диагонала на моста, се
използува галваномер.
Условие за равновесие на мо-
ста са следните равенства:
Сх = %- Сп\ Rx = ^Rn.
'<2 «1
Както се вижда от тези равен-
ства, отношението ~ влиза и в две-
'4
Рис. 210. Мост за измерване
на капацитети
те равенства и изменението му в първото равенство, т. е.
за изравняване капацитета би нарушило второго. Затова тук
обикновено в едното рамо се включва кондензатор с променлив
капацитет и точно градуиран. Той има и активно съпротивле-
ние, което също така ще се измени при изменяване капацитета
на кондензатора.
275
Като включваме в едното рамо кондензатора с неизвестен
капацитет и активно съпротивление и като изменяме капаци-
тета на вградения вътре висококачествен кондензатор, ние
уравновесяваме моста
-0
(през галваномера не тече ток). При
Ri
известно съотношение на ~ можем да
намерим неизвестния капацитет.
Пример. Да се определи капацитетът и ак-
тивното съпротивление на конденза ор, включен в
мост с п1 = 1 и Сп = 1000 пф и Rn = 10 ома.
Решение:
Сх = Сп = 1 .1000 = 1000 пф ;
Rx = ь' Rn*= 1.10 = 10 ома.
-0r\J 0.
Рнс. 212. Мост за измерване
Рис. 211. Мост за измер- Мостовете за измерване капацитетите
ване на индуктивности на кондензаторите се наричат флюк-
симери.
Измерването на индуктивности става също така с измерва-
телни мостове (рис. 211). Тук по-голяма трудност представлява
изменението на индуктивността в по-широки граници, а така
също взаимного влияние между две-
те бобини. Тези недостатъци биха
могли да се отстранят, ако компен-
сирането на измерваната индуктив-
ност става с кондензатор, както е
показано на рис. 212.
Индуктивността в този случай се
определи по формулата
Lx = lbR3C.
Въз основа на тази формула се
градуира и скалата на моста. Актив-
на индуктивности, в конто
компенсмрането на нндуктив-
ността става с променлив
кондензатор
ното съпротивление на измерваната
индуктивност се определи по форму-
лата
_ RtR3
Ых R •
Уредите, конто се използуват за
ността, се наричат хенримери.
измерване на индуктив
278
Измерването на взаимоиндукцията между бобините може да
стане по схемата на рис. 213. Тя се изчислява по формулата
лл и
М =-у—.
/ О)
Рис. 213. Схема за измерване
на взаимоиндукцията
Поради това, че в схемата се използуват няколко уреда,
всеки от конто внася известна неточност, самото измерване не
дава съвсем точки резултати. Затова често при измерване на
взаимоиндукцията във втората бобина се използува балистичен
галваномер.
Измерване на мощността
Мощността на постоянния ток се определи по формулата
P=UI.
Оттук следва, че мощността на постоянния ток може да се
определи лесно, ако измерим тока, който консумира потреби-
Рис. 214. Схеми за измерване мощността на постоянния ток
по метода на ампермера и волтмера
телят, и напрежението, което па да на него. На рис. 214 са по-
казани две схеми, по конто може да бъде измерена мощността
на постоянния ток с ампермер и волтмер.
277
Както се вижда от рис. 214, а, мощността, която ще из-
мерим по тази схема, представлява фактически сумата от
мощностите, конто консумират ампермерът и потребителят
P = Pa + Pn = I2Ra + UI,
където: / е токът, който протича през ампермера и потре-
бителя;
Ra — съпротивлението на ампермера;
U — напрежението, което пада на потребителя.
Мощността, която ще измерим по втората схема (рис. 214, б),
представлява пък сума от мощностите, конто консумират
волтмерът и потребителят
U2
p = pe + p,~^UI.
Re е съпротивлението на волтмера.
От тези две формули следва, че първата схема е за пред-
почитане, когато съпротивлението на ампермера е значително
по-малко от това на потребителя. Съпротивлението на волт-
мера не оказва никакво влияние.
Втората схема е целесъобразно да се използува, когато съ-
противлението на волтмера е значително по-голямо от това на
консуматора.
Освен с ампермера и волтмера мощността би могла да се
измерва и непосредствено със специални измервателни уреци-
ватмери. В практиката най-широко се използуват ватмери от
електродинамичната система. С тях може да се измерва както
мощността на постоянния ток, така също и мощността на
променливия ток.
Тези ватмери съдържат две неподвижни бобини, съединени
последователно или паралелно, и една подвижна, краищата на
278
която не са съединени с неподвижните бобини вътре, както това
е в ампермерите и волтмерите. Краищата на намотките, конто
трябва да се съединят с неподвижните бобини, са изведени на
отделни витла, означени със звездичка (рис. 215). И тук са
възможни двата варианта на включване, аналогични на тия при
Рис. 216. Схема за измерване на големи мощности с нзмервателен
трансформатор за напрежение:
а — правилно включване ; б — неправилно включване
измерване мощността с ампермера и волтмера. Това значи, че
в зависимост от величината на съпротивлението на консума-
тора по сравнение с това на последователната или паралелни
бобини се избира едната или другата схема. За измерване на
по-големи мощности се използуват специални измервателни
трансформатори за напрежение (рис. 216). В този случай при
отчитане мощността по ватмера е необходимо да се вземе под
внимание и коефициентът на трансформацията.
279
СЪДЪРЖАНИЕ
Стр.
Предговор........................................................ 3
Увод.............................................................. 4
Пъреа глава. Постоянен ток
1. Кратки сведения от теорията за строежа на веществата.......... 9
2. Електрическо поле............................................. 16
3. Електрически ток. Посока и сила на тока. Плътност на тока. Елек-
тродвижеща сила и напрежение........................•............ 22
4. Електрическа верига на постоянния ток . . . . •.............. 28
5. Електрическо съпротивление................................... 36
6. Електрически капацитет.................................... 53
7. Работа и мощност на постоянпия електрически ток............. 67
Втора глава. Магнетизъм и електромагнетнзъм
8. Магнетизъм................................................... 73
9. Електромагнетнзъм.............................................78
10. Взаимодействие между магнитно поле и проводник, по който тече
ток.............................................................. 89
Трета глава. Електромагнитна индукция
11. Основни понятия и определения. Индуктирана еде и индуктиран ток 92
12. Самоиндукция. Взаимоиндукция................................. 97
13. Бобннн и тяхната конструкция.................................101
Четвърта глава. Променлив ток
14. Основнн понятия и определения................................111
15. Вериги на променливия ток. Вериги с активно, индуктивно и капаци-
тивно съпротивление. Закон на Ом за променливия ток..............119
Пета глава. Химически източници на ток
16. Галванични елементи. Устройство и принцип на действие........159
17. Акумулатори..................................................172
Шеста глава. Траисформатори н токоизправители
18. Траисформатори.................................... . . 180
19. Токоизправители . .'........................................ 199
20. Изчисление режима на работа на токоизправителя..............231
Седма глава. Електроизмервателни уреди и електрически
измервания
21. Електроизмервателни уреди ..................................248
22. Електрически измервания ................................... 265
Редактор : Н. Никитов
Техн, редактор: К. Георгиев
Худ. редактор : Н. Грудков
Коректор: М. Иванова
Корица — Йор. Марков
Дадена за печат на 4. 1.*1957 г. Излязла от печат на 12. III. 1957 г.
Формат : Vjc — 59/84 Тираж : 8070
Печатни коли : 17х/2 Издат. коли : 14,52
Сигнатура № 13C5-III/2 Поръчка № 70
{иа книжно тяло 5-90лв. \
за подвързията 2'30 лв. / лв*
Държавна печатница „Дею Стефанов" — 70—1957 г.
ЗАБЕЛЯЗАНИ ПЕЧАТНИ ГРЕШКИ
Ред Напечатано Да се чете По вика
и
17 3 отдолу токчов точков печатни
24 8 милиампора милиампера •
81 в текста на рис. 5Э Определяне навивките О 1ределяне полюсите автора
112 16 отдолу ръката рамката »
114 3 отгоре след именно да се постави
многоточие *
124 3 отдолу и и
134 10 отгоре променливата токова промеиливотоковата
верига верига к
139 на рис. 104 долната дясна част на крива та не отива до пула
(/) — не се допира до стрелката »
140 14 отгоре задържа от създава на V
147 19 посока н 1р. посока, както н 1р >
147 2 отдолу Честотата, с коятосе из- Честотата на цпкловите
меият изменения на а
151 в рис. 116 U, да се чете U, също 7, да се чете i »
181 8 отгоре Павел Николаевич Яб- Иван Филаретович Уса-
лочков гин В
181 в рис. 139 да се постави т. 2-ра при първата лява'извивка на
навивката горе вьрху лявата страна на желязната сърцевина »
181 2 отгоре е! Et Я
181 18 отдолу ток ПОТОК
191 10 иа
197 4 отгоре тялото (рнс. 146) тялото hk (рис. 146) •
201 в текста под рис. 149 Изправена форма на графика Изправена форма на тока -
Във форму- и /г-Лг
272
лата отдолу ‘-Re ‘ Re печати hl
Електротехника за радиолюбителя