Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

Трансформатор

Трансформатор – это прибор, который понижает или повышает напряжение переменного электрического тока. В переводе с латинского transformare означает «преобразовывать». В состав трансформатора входит сердечник, который выплавляется из электротехнической листовой стали с несколькими обмотками. Трансформаторы по назначению делятся на осветительные, измерительные, силовые и регулирующие приборы.

Первый трансформатор был изобретен в 1876 г. русским электротехником Павлом Николаевичем Яблочковым.

В состав трансформатора входят катушки, или обмотки, которые намотаны изолированным проводом на каркас. Катушки размещаются на сердечнике трансформатора, изготавливаемого из тонких стальных пластин. Первичная катушка перегоняет переменный электрический ток,

который создает вокруг катушки и сердечника переменное магнитное поле. Поле пересекается со вторичной катушкой и возбуждает в ней переменную электродвижущую силу. Переменный ток может образоваться в замкнутой цепи, если к выводам вторичной катушки будет подключена лампа накаливания. Электрическая энергия за счет переменного магнитного поля, которое связывает катушки, передается из одной трансформаторной катушки в другую без какого-либо соприкосновения и соединения. При наличии в обеих катушках одинакового количества витков во вторичной катушке будет такое же напряжение, как и в первичной катушке. Если на первичной катушке ток напряжения будет равен 220 В, то и на вторичной катушке возникнет аналогичный ток. Если катушки отличаются друг от друга, то, соответственно, токи напряжения будут расходиться. В трансформаторе, в котором напряжение электрического тока повышается, напряжение на вторичной катушке будет больше из-за большего числа витков на ней.

В трансформаторе, понижающем напряжение электрического тока, первичная катушка содержит больше витков, поэтому напряжение вторичной катушки будет меньшим.

Трансформаторы широко используются как в быту, так и в промышленности. Силовые электрические трансформаторы передают переменный ток на большое расстояние. Линии электропередачи позволяют передавать ток с малыми потерями энергии. Генераторы электростанции вырабатывают напряжение переменного тока, оно повышается трансформаторами до напряжения, равного около нескольких сотен тысяч вольт. После этого переменный ток по линиям электропередачи расходится по разным направлениям. В том месте, где энергия потребляется, опять же трансформаторы понижают напряжение переменного тока.

Чтобы мощные трансформаторы не сильно нагревались при работе, применяется система охлаждения. Она представляет собой специальные баки с минеральным маслом, куда ставятся трансформаторы. За счет этого нагрев катушек и сердечника уменьшается. Электрический трансформатор в совокупности с системой охлаждения имеет большие размеры. Высота такого сооружения достигает пару метров, а масса становится около сотни тонн.

В телевизорах, радиоприемниках, магнитофонах и телефонных аппаратах также присутствуют трансформаторы, но только гораздо меньшего размера. Подобные приборы называются трансформаторы-карлики.

Они получают одновременно несколько напряжений, которые питают цепи различных устройств. Кроме этого, мини-трансформаторы передают сигналы от одного каскада к другому, от одной электрической цепи, к другой и т. д. Трансформаторы также разделяют электрические цепи.

Трюкмашина

Трюкмашина – установка, состоящая из нескольких киносъемочных аппаратов, создает комбинированные кадры фильма. Способ ее работы основан на совмещении нескольких изображений, что осуществляется использованием двух кинопроекторов, расположенных под углом (тогда в фильмовый канал киносъемочного аппарата изображение направляет светоделительная система – полупрозрачная призма), или кинопроекционного аппарата, имеющего два фильмовых канала, которые находятся на одной оптической оси (в фильмовый канал киносъемочного аппарата изображения из двух фильмовых каналов кинопроектора направляются вместе). На светочувствительный слой кинопленки, находящейся в фильмовом канале киносъемочного аппарата, проецируется изображение с одного или нескольких негативов (позитивов). Совмещение нескольких изображений осуществляется комбинированием способов проецирования. При изменении положения элементов трюкмашины, направления, скорости движения лентопротяжных механизмов, использовании разных светофильтров также осуществляется комбинированное изображение.

При помощи трюкмашины происходит и печать комбинированных кадров, изменение размера изображения, скорости и направления движения объекта в кадре.

Фазированная антенная решетка

Фазированная антенная решетка – это антенная решетка, в которой присутствуют

управляемые фазы или фазовые сдвиги. Фазы принимают волны элементами решетки, или же излучают их своими излучателями. При хорошей управляемости фаз формируется должная диаграмма направленности фазированной антенной решетки, а также изменяется направление луча неподвижной решетки и осуществляется быстрое качание луча. Кроме этого, за счет управляемости фаз изменяется интенсивность боковых лепестков, ширина луча и другие формы диаграммы направленности. Благодаря подобным свойствам, совмещенным с современными средствами автоматики, фазированные антенные решетки достаточно перспективны, они широко применяются в радионавигации, радиосвязи, радиоастрономии и радиолокации. Антенные решетки с большим количеством управляемых элементов составляют стационарные и подвижные, наземные и воздушные, корабельные, космические и авиационные радиоустройства. Теория и техника фазированных антенных решеток и по сей день является интересным научным исследованием, не потерявшим свою актуальность.

Фазированную антенную решетку составляют излучающие элементы, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга в одной плоскости. С элементами соединяются сигналы микроволнового диапазона, которые совпадают по своей фазе и имеют равные амплитуды. Генерируется сигнал микроволнового диапазона задающим генератором, усиливают его лампы бегущей волны и транзисторы.

Формы и размеры антенных решеток зависят от типа используемых излучателей и их расположения. Сектор качания луча решетки, т. е. сканирования, определяет диаграмма направленности излучателей. В тех антенных решетках, где происходит широкоугольное сканирование, применяются симметричные, несимметричные вибраторы с несколькими рефлекторами, рупорные, логопериодические, щелевые, спиральные антенны и другие слабонаправленные излучатели. Фазированные решетки больших габаритов составляют, как правило, несколько малых решеток. Диаграмма направленности модулей, т. е. малых фазированных решеток, соответствует направлению луча всей большой фазированной антенной решетки. Остронаправленные антенны с механическим поворотом выполняют функции излучателей, если допустимо медленное лучевое отклонение. Если необходимо отклонение всей фазированной решетки на большой угол, то поворачиваются все антенны.

В 1960—1970-е гг. стали использоваться первые радиолокационные станции, применявшие фазированные антенные решетки. Первоначально решетки использовались в военных целях.

Фазированные антенные решетки представляют собой усовершенствованную модель плоских решеток. В подобных решетках из-за постоянства фаз микроволн луч постоянен как по форме, так и по направлению. При изменении фаз меняются и форма с направлением луча. Если фазы изменяются электроникой, то изменение происходит в считаные секунды. В основном это происходит под управлением шифтера, устройства, меняющего фазы микроволн. Компьютер управляет микроволнами, которые проходят сквозь шифтер. За счет применения компьютера вся плоская решетка становится антенной, у которой форма луча и его направленность программируемы.

Управляемые электроникой фазированные решетки применялись в больших стационарных радарах и небольших радарах противовоздушной обороны.

Широкое применение фазированных антенных решеток в военных, промышленных и других областях объясняется тем, что фазированные антенны выполняли работу сразу нескольких антенн. Узкие лучи фазированной решетки применялись для сопровождения, широкие при поиске, плоские веерообразные определяли высоту, узкие направленные лучи использовались для полетов по ландшафту. Другими положительными характеристиками фазированной решетки были дозволенность размещения нуля, т. е. позволение блокировать волну глушения от попадания в радиоприемник, а также автоматическая направленность антенны в направлении цели.

Стоимость фазированной антенной решетки зависит от количества излучающих элементов, чем их меньше, тем скорее стоимость снижается. В радиолокационной технике, как правило, используются антенные решетки с большим количеством излучающих элементов. Небольшая решетка имеет широкий, мало сфокусированный луч. Маленькая площадь такой фазированной решетки снижает чувствительность к отраженным сигналам, широкий луч способствует уменьшению разрешающей способности по угловым координатам. Если не требуется наблюдать за большим воздушным пространством, недостатки малой фазированной решетки компенсируются за счет присоединения ее к большому рефлектору.