Назначение и области применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазных трансформаторов

С целью экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и распределения ее между разнообразными потребителями появляется необходимость в ее трансформации. Последнее осуществляется с помощью повышающих и понижающих трансформаторов.

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, его действие основано на явлении взаимной индукции, он предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока с параметрами U₁, I₁ в энергию переменного тока с параметрами U₂, I₂ той же частоты.

Трансформаторы широко используются во всякого рода измерительных устройствах, радиоприемниках, телевизорах, осциллографах, для местного освещения, в сварочных и электротермических установках, при измерении тока, напряжения и мощности в электрических цепях с большим напряжением или с большими токами.

Трансформатор (рис.1) состоит из ферромагнитного магнитопровода 1, собранного из отдельных листов электротехнической стали, на котором расположены две (w₁, w₂) обмотки, выполненные из медного или алюминиевого провода. Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключаются приемники, - вторичной. Если первичную обмотку трансформатора с числом витков w₁ включить в сеть переменного тока,

Рис.1

то напряжение сети U₁ вызовет в ней ток I₁ и МДС I₁w₁ создаст переменный магнитный поток Ф. Переменный магнитный поток Ф создаст в обмотке w₁ ЭДС Е₁, а в обмотке w₂ ЭДС Е₂. Когда есть нагрузка, электрическая цепь вторичной обмотки оказывается замкнутой и ЭДС Е₂ вызовет в ней ток I₂. Таким образом, электрическая энергия первичной цепи с параметрами U₁, I₁ и частотой f будет преобразована в энергию переменного тока вторичной цепи с параметрами U₂, I₂ и f.

Коэффициент трансформации трансформатора:

Отношение значений ЭДС Е₁ и Е₂ равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.

Т.к. U₁ ≈ Е₁, U₂ ≈ Е₂, то откуда следует, что U₂ = U₁ w₂ / w₁ = U₁/n₁. Тогда I₂ = I₁n.