Трансформатор: устройство иназначение

Трансформатор: устройство иназначение

Одновременно с этим современные энергетические совокупности устроены так, что все их компоненты трудятся синхронно. Все трансформаторы города в один момент поют одну и ту же ноту. И время от времени их песня может поведать о совершенном правонарушении.

Так, например, произошло в громком деле английской полиции против криминального трио Хьюма Бента, Карлоса Мокриэффе и Кристофера Маккензи, обвиненных в контрабанде оружия. Главным доказательством стала диктофонная запись сделки, сделанная милицейским под прикрытием.

Защита усомнилась в подлинности улики, объявив, что фонограмма была смонтирована. Доказать аутентичность записи, и подтвердить, в час и какой день она была сделана, удалось врачу Алану Куперу, заведующему лабораторией криминалистических изучений полиции Метрополитан. За счет того, что в течение последних восьми лет врач Купер непрерывно записывал сигнал из электрической розетки (ту самую «песню трансформаторов»), а после этого опознал привычную «мелодию» в чуть заметных электромагнитных наводках на своевременной записи, преступники отправились за решетку на 33 года.

В эфире — радио ТЭС

Электрические провода, окружающие нас везде, нечайно являются огромные антенны. Ток, проходящий по ним с частотой порядка 50 Гц, порождает магнитное поле, кроме этого известное как электромагнитные наводки. Высоковольтные линии, большие электродвигатели, дроссели люминесцентных ламп, большие электрические устройства — все они показывают в эфир «трансформаторную арию».

Электрические компоненты аналоговых аудиоприборов кроме этого с радостью принимают эти наводки. В этом вы имеете возможность легко убедиться, прислушавшись к радиоприемнику в паузах между музыкальными фрагментами либо включив замечательный усилитель на полную громкость.

Фактически на любой записи, сделанной посредством аналогового оборудования (к примеру, кассетного диктофона), возможно найти наводки. Их фиксирует и цифровой диктофон, поскольку его микрофон преобразует звук в аналоговый электрический сигнал, что после этого оцифровывается.

Дабы сохранить отпечаток несущей частоты сети, диктофону не обязательно кроме того владеть чертями, разрешающими ему записывать 50-герцевый сигнал. Во-первых, наводки — это не звук, а электромагнитные волны, и ограниченный частотный диапазон микрофона для них не помеха. А во-вторых, взаимодействуя с нужным знаком, наводки образуют кратные гармоники в районе 100, 150, 200 Гц и т. д. Так что их след возможно отыскать кроме того в диапазоне людской речи.

Очевидно, их гармоники и наводки намного не сильный нужного сигнала, поскольку оборудования и производители всеми силами борются за понижение паразитных шумов и улучшение качества звука. Но опытные аудиоинтерфейсы и современный софт, которым пользуются специалисты, разрешают оцифровать и подвергнуть компьютерному анализу кроме того самые не сильный составляющие сигнала.

Эксперты Университета Мэриленда создали метод, благодаря которому наводки возможно не только «услышать» на фонограмме, но и «заметить» на записи. Мерцание находящихся в кадре люминесцентных ламп, соответствующее частоте тока в сети, приводит к колебательным процессам яркости кадра, незаметным невооруженному глазу, но пригодным для компьютерного анализа.

Роль личности в истории

Чуть более десяти лет назад румынский эксперт Каталин Григораш высказал предположение, что темперамент колебаний частоты тока в сети так же неповторим для определенной единицы времени, как отпечаток пальца для человека. Логика врача Григораша ясна: частота в единой энергетической сети (речь заходит о колебаниях в тысячные доли герца) определяется нагрузкой, другими словами действиями миллионов потребителей, каковые нереально угадать. В случае если нагрузка растет, частота падает, и напротив.

Само собой разумеется, в случае если лично вы отключите ночник на полчаса раньше, на частоте тока это не отразится. Но в случае если в вашем городе сейчас вечером проходит футбольный матч на многотысячном стадионе, в соседнем поселке днем запустился новый завод, а все телевизоры страны показывают телемост с президентом, то врач Григораш возьмёт желанные колебания в собственной электрической летописи. Чем больше городов, электростанций и предприятий объединяет в себе сеть, чем сложнее ее структура, тем бросче ежедневно ее жизни отпечатывается в истории.

На помощь рассуждениям приходит статистика. Согласно данным Университета криминалистики Нидерландов, для правильного определения, в час и какой день была сделана запись, необходимо иметь фонограмму с длительностью чуть более десяти мин..

Танец генераторов

Способ установления даты и времени аудиозаписи по анализу наводок в первый раз был использован в британском суде, и это вовсе не случайность. На территории Англии действует единая энергетическая сеть, и для работы с записями со всех уголков страны достаточно всего одной базы данных частоты тока в национальной сети.

Как это быть может, что в электрических артериях каждого прибора по всей стране бьется однообразный пульс? Так как потребности сети в электричестве обеспечиваются посредством множества электростанций различного типа, мощности и размера. Тысячи генераторов различных моделей приводятся паровыми и гидротурбинами.

Неужто их валы вращаются с полностью однообразной скоростью и полностью одинаково реагируют на трансформацию нагрузки в сети, с точностью до тысячных долей герца?

Как это ни парадоксально, ответ на данный вопрос — «да», и поблагодарить за это мы должны Николу Теслу и Михаила Доливо-Добровольского, создавших трехфазный синхронный электродвигатель, он же генератор. Принцип работы синхронной автомобили более детально разъясняется во врезке. Наиболее значимое ее свойство содержится в рвении привести частоту вращения вала в правильное соответствие с частотой электрического тока в сети.

В случае если синхронный генератор на электростанции отстает от частоты сети, в нем появляется крутящий момент, заставляющий машину наверстать потерянное. Генератор преобразовывается в электродвигатель, и чем посильнее его отставание, тем больший момент он развивает. При опережении частоты сети в генераторе появляется тормозной момент, наряду с этим машина отдает энергию в сеть.

Данный эффект именуется синхронизмом, и он весьма силен.

Синхронная работа генераторов очень важна для здоровья сети. Маленькая рассинхронизация ведет к повышенному износу а также разрушению силовых автомобилей за счет того самого реактивного момента. Большая рассинхронизация ведет к страшнейшим скачкам напряжения в сети, чреватым выходом из строя бытовых целых и электроприборов электростанций.

Каскадная авария столичной энергосистемы 2005 года наглядно показала, как отказ одной большой электростанции и следующее за ним частоты тока и падение напряжения ведет к последовательному вынужденному отключению вторых станций и провалу всей сети.

Частота тока — один из основных показателей качества электричества. Именно на нее ориентируются совокупности автоматической регулировки мощности на электростанциях, в частности клапаны на паровых турбинах. Любая станция собственными силами пробует возвратиться к эталонным 50 Гц, но синхронизм так силен, что все генераторы разгоняются и тормозят в едином ритме, как слаженный оркестр.

Единая энергетическая сеть России покрывает восемь часовых поясов. Совокупность складывается из 69 региональных энергосистем, и все они соединены между собой в синхронном режиме. Столь большая сеть требует протяженных и дорогостоящих высоковольтных линий, но предоставляет последовательность неоспоримых преимуществ.

Это и строительство больших и более действенных электростанций, и свойство перебрасывать энергию в том направлении, где она требуется сейчас, и, конечно же, возможность вести базу данных частот для целых регионов.

Само собой разумеется, Российская Федерация больше Англии, и если вы позвоните по телефону из Санкт-Петербурга во Владивосток, то на записи беседы найдёте пара наводок с различными частотами. Эта отличие в частотах разрешает перебрасывать мощность из одних регионов в другие. Но 69 синхронных региональных энергосистем достаточно стабильны, дабы в каждой из них способ трудился надежно.

Время заметает след

Приятно сознавать, что перспективная криминалистическая разработка имеет российские корни. Основной специалист компании «Центр речевых разработок» Сергей Коваль поведал нам о том, что анализ наводок сети переменного тока В первую очередь 1990-х использовался им для установления аутентичности фонограмм. С упомянутыми выше допущениями таковой сигнал является синусоидой , и в случае если запись смонтирована, возможно подметить, как эта синусоида разрывается в месте склейки.

В случае если различные части фонограммы были записаны в различных условиях, заметно изменение не только по фазе, но и по амплитуде, и по частоте.

С докладом об этом Сергей Львович выступал на столичной конференции Европейского общества судебной акустики в 2004 году. На конференции находился и Каталин Григораш.

К сожалению, время накладывает на перспективный способ экспертизы все больше ограничений. В частности, записанный разговор по сотовому телефону нельзя анализировать таким методом. Стандарт GSM предусматривает очень плотное сжатие звукового сигнала, в котором сохраняется только приблизительная информация о тембральной окраске голоса, а не сильный гармоники всецело уничтожаются.

Дабы ощутить эту «приблизительность», достаточно попытаться послушать музыку по сотовому телефону.

Помимо этого, в случае если беседа записывается программно телефона (встроенным диктофоном), сигнал не проходит через аналоговые цепи и, следовательно, не имеет возможности включить в себя электромагнитные наводки.

Наконец, методы сжатия совершенствуются и все лучше отличают нужный сигнал, что необходимо сберечь, от негативных шумов, каковые необходимо удалить. Формат МP3 с переменным разрешением уже не разрешает всецело вернуть картину трансформаций частоты в сети.

К счастью, специально для МВД производятся диктофоны с функцией цифровой подписи и «водяных знаков»: в фонограмму намерено добавляется неразличимый на слух кодирующий сигнал, разрешающий с высочайшей точностью подтвердить отсутствие склеек и время записи.

Диктофон

Основной специалист «Центра речевых разработок» Сергей Коваль поведал «Популярной механике» о следах, каковые оставляют на фонограмме различные средства звукозаписи.

Кассетный диктофон

Лентопротяжный механизм — богатый источник всевозможных циклических сигналов. Его двигатель вращается неравномерно, и при различных позициях щеток скорость вращения легко возрастает либо убывает. Ролики смогут быть не совсем круглыми, прижим ленты — не совсем равномерным, сама лента — неодинаково плотной, толстой и скользкой.

По мере наматывания ленты на ролик практически изменяется его диаметр, и скорость перемещения ленты равномерно растет. Нарушение цикличности либо равномерности в соответствующих процессах при воспроизведении — предлог заподозрить монтаж.

Цифровой диктофон

Цифровые эти записываются на флеш-память порциями. Эти сперва накапливаются в кэше (в большинстве случаев, 512 байт), а после этого передаются на флешку. Процесс передачи очень энергоемкий, и сейчас напряжение в аналоговых цепях диктофона падает. В следствии на записи наблюдаются периодические понижения уровня сигнала.

В случае если эта периодичность нарушается, необходимо держать ухо востро.

Электроликбез

— В энергетических артериях страны течет трехфазный электрический ток. В отечественных зданиях мы привыкли видеть розетки с двумя контактами, по причине того, что для питания бытовых электрических устройств одной фазы достаточно. На предприятия подаются все три фазы.

Принято сказать, что смещение между ними — 120 градусов.

— Статор синхронного электродвигателя (генератора) содержит три обмотки, установленные под углом 120 градусов друг к другу. На каждую из них подается переменный электрический ток в одной из трех фаз. Обмотки статора создают вращающееся электромагнитное поле.

Частота вращения соответствует частоте тока — 50 Гц.

— Ротор двигателя является обмоткой , финиши которой замкнуты накоротко. самый естественный режим работы двигателя — холостой движение, при котором ротор вращается с совершенно верно такой же скоростью, как и магнитное поле. В случае если пренебречь силами сопротивления, то в этом режиме в роторе отсутствует наведенная электродвижущая сила (ЭДС), двигатель не потребляет энергию и больше напоминает трансформатор.

— В случае если ротор отстанет от вращающегося поля, в нем появится ЭДС, и величина ее будет тем больше, чем больше угол отклонения. Наряду с этим машина делается двигателем и потребляет энергию из сети.

— В случае если ротор обгонит вращающееся поле, в нем появится ЭДС противоположного направления, замедляющая вращение. Наряду с этим машина делается генератором и отдает энергию в сеть.

— Так синхронная машина постоянно стремится привести собственный движение в соответствие с частотой тока в сети, и рвение это тем посильнее, чем больше отклонение.

Статья «О чем гудит трансформатор» размещена в издании «Популярная механика» (№128, июнь 2013).

Силовой трансформатор. Устройство, назначение и принцип действия.


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: