Принцип действия однофазного силового трансформатора

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

При подведении переменного напряжения u₁ к первичной обмотке 2 в ней возникает переменный ток i₁, который возбуждает в магнитопроводе 1 также переменный магнитный поток.

Его основная часть Ф_t замыкается по магнитопроводу и магнитно сцепляет первичную и вторичную 3 обмотки. Эта часть потока называется основным магнитным потоком. Небольшая часть потока Ф_d1 замыкается помимо магнитопровода вокруг первичной обмотки. Эта часть потока создает потокосцепление рассеяния первичной обмотки.

Основной магнитный поток Ф_t индуцирует в обмотках ЭДС:

,

ЭДС е₁ и е₂ имеют одинаковое направление по отношению началу обмоток, т.к. созданы одним и тем же магнитным потоком.

Отношение ЭДС в обмотках пропорциональны отношению чисел витков обмоток

и называется коэффициентом трансформации трансформатора. Таким образом, при заданном напряжении U₁ можно получить любое значение ЭДС Е₂ (U₂), подобрав числа витков обмоток:

.

Коэффициент трансформации показывает во сколько раз повышается или понижается напряжение на вторичной обмотке относительно первичной. Бывают понижающие и повышающие трансформаторы (зависит от соотношения числа витков обмоток).

Силовые трансформаторы трехфазной эл. сети обычно имеют магнитопровод с разветвленной системой. В конструкции таких трансформаторов обычно предусматривается система охлаждения трансформаторным маслом, циркулирующим по трубам.

Роль ЭДС в обмотках различна. ЭДС Е₁ первичной обмотки уравновешивает напряжение сети U₁, уменьшает ток I₁. ЭДС Е₂ вторичной обмотки создает ток I₂.

Ток вторичной обмотки (МДС w₂i₂) создает в магнитопроводе свой магнитный поток, направление которого по закону Ленца противоположно потоку, создаваемому МДС (w₁i₁) первичной обмотки. Таким образом, результирующий магнитный поток магнитопровода равен алгебраической сумме потоков первичной и вторичной обмоток. То есть появление тока во вторичной обмотке ведет к размагничиванию (уменьшению общего потока) магнитопровода. Однако амплитуда магнитного потока в магнитопроводе определяется напряжением первичной обмотки, и т.к. напряжение в сети неизменно, то и значение потока должна сохраняться неизменным. Поэтому при появлении тока во вторичной обмотке и его размагничивающего действия на магнитопровод, первичная обмотка автоматически увеличит потребление тока из сети, компенсируя размагничивающее действие тока вторичной обмотки. Таким образом, при возрастании энергии, потребляемой нагрузкой (увеличении тока I₂), автоматически увеличивается и потребление энергии (тока I₁) из сети.