ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i ₁который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — е ₁и е ₂, пропорциональные, согласно закону электро­магнитной индукции, числами витков w ₁и w ₂соответствую­щей обмотки и скорости изменения потока d Ф/ dt. Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каж­дой обмотке, е ₁ =— w ₁ d Ф/ dt; е ₂ =— w ₂ d Ф/ dt.

Отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяются выражением

(3-1)

Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3...5% от номинальных значений напряжений U ₁ и U ₂, и считать E _l ≈ U ₁и E ₂ ≈ U ₂, то получим

(3-2)

Следовательно, подбирая соответствующим образом чис­ла витков обмоток, при заданном напряжении U₁ можно получить желаемое напряжение U₂. Если необходимо повы­сить вторичное напряжение, то число витков w₂ берут боль­ше числа w ₁;такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U ₂, то число витков w ₂берут меньшим w ₁, такой трансформатор называют понижающим.

Используя уравнения равновесия по II закону Кирхгофа, можно составить систему уравнений (3-3), описывающую динамические режимы работы трансформатора.

(3-3)

Также существуют потоки рассеивания Ф _δ1 и Ф _δ2, которые замыкаются по воздуху, они наводят ЭДС самоиндукции - е _δ1, е _δ2:, е _δ1 =— w ₁ d Ф _δ1/ dt; е _δ2 =— w ₂ d Ф _δ2/ dt.

Коэффициент трансформации. Отношение ЭДС Е _ВНобмот­ки высшего напряжения к ЭДС Е _ННобмотки низшего напря­жения (или отношение их чисел витков) называют коэффици­ентом трансформации:

(3-4)

Коэффициент k всегда больше единицы. Он показывает во сколько раз изменилась первичная энергия.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики — многооб­моточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или более изолированных друг от друга обмоток, что позволяет при питании одной из обмоток получать два или более различных напряжений (U ₂, U ₃, U ₄и т. д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых транс­форматорах различают обмотки высшего, низшего и средне­го (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно,

(3-5)

При увеличении вторичного напряжения трансформатора в к раз по сравнению с первичным ток i₂ во вторичной обмотке соответственно уменьшается в к раз.

Трансформатор может работать только в цепях перемен­ного тока. Если первичную обмотку трансформатора под­ключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторич­ной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Е ₁в пер­вичной обмотке ток I _l =U ₁ /R _lвесьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивле­ние. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R через трансформатор с коэффициентом трансформации k, то для цепи источника

(3-6)

где Р ₁—мощность, потребляемая трансформатором от ис­точника переменного тока, Вт; —мощность, потребляемая сопротивлением R от трансформатора.

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопро­тивления R в k ²раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для со­гласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротив­лением источников электрической энергии.

Поиск по сайту: