Принцип работы трансформатора.

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, имеющими между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем, и служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при сохранении частоты тока неизменной.

Для усиления магнитной связи между обмотками они помещаются на стальном сердечнике. Трансформаторы, не имеющие стального сердечника, называются воздушными. Они применяются в специальных случаях при преобразовании переменных токов высокой частоты (от 10000— 20000 Гц и выше). Мы будем рассматривать трансформаторы со стальным сердечником.

Трансформатор имеет не меньше двух обмоток; из них первичной обмоткой 1 называется обмотка, которая получает энергию преобразуемого переменного тока, вторичными обмотками 2 — обмотки, которые отдают энергию преобразованного переменного тока.

Назначение трансформаторов:

Трансформатор – статический электромагнитный преобразователь переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Т может быть однофазными и трехфазным, двухобмоточным и многообмоточным.

Классический Т – двухобмоточный.

Устройство однофазных и трёхфазных трансформаторов:

Содержит замкнутый ферромагнитный сердечник из тонких изолированных друг от друга листов эл. Тех . стали и двух обмоток охватывающих сердечники расположенных одна поверх другой.

Принцип действия двухобмоточного трансформатора:

Обмотка, которая подключена к источнику питания называется первичной. Для первичной обмотки вводим индекс 1. Обмотка, к которой подключены приемники электроэнергии, называют вторичной. Индекс – 2.

Первичная обмотка подключена к источнику синусоидального тока с , а ко вторичной обмотке подключен приемник с .

Напряжение создает в первичной обмотке ток , который создает МДС , которая создает магнитный поток

Магнитный поток индуцирует в обеих обмотках ЭДС в соответствии с законом электромагнитной индукции.

ЭДС вторичной обмотки создает в обмотке и приемнике ток и МДС , которая воздействует на магнитный поток, т. е. магнитный поток создается совместным действием токов обеих обмоток.

воздействует на ток

Таким образом в трансформаторе имеются две обратные связи: от МДС по току и от к току .

Трансформатор является преобразователем тока, напряжения и сопротивления.

Преобразователь напряжения и тока:

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС, индуцируемые переменным магнитным потоком в обмотках, пропорциональны количеству витков и скорости магнитного потока.

Согласно второму закону Кирхгофа для идеального трансформатора:

Отношение напряжений и ЭДС

- коэффициент трансформации.

Трансформатор – преобразователь напряжения, тока, сопротивления:

Т.о. трансформатор является масштабным преобразователем напряжения, т. е. изменяет напряжение по амплитуде пропорционально количеству витков , не изменяя при этом формы кривой напряжения.

Изменяя количество витков вторичной обмотки можно получить, либо понижающий трансформатор, либо повышающий.

Если , то - трансформатор повышающий

Если , то - трансформатор понижающий

Согласно закону полного тока для идеального трансформатора в соответствии с электромагнитной схемой

, где Н – напряженность магнитного поля в сердечнике

l – длина средней линии сердечника

В идеальном трансформаторе Н=0

Т. о. трансформатор является масштабным преобразователем тока.

Любое изменение тока в приемнике ( соответственно и во вторичной обмотке) вызывает пропорционально изменение тока в первичной обмотке и соответственно изменение тока в источнике питания трансформатора.

Мгновенная и полная мощности при преобразовании U и I остаются неизменными

, т.е.

или , т.е.

Т.е. полная мощность любой из обмоток является полной мощностью трансформатора.

Она указывается в паспорте трансформатора.

Преобразование сопротивления:

Полная мощность энергии, потребляемая приемником

Полная мощность энергии, потребляемая первичной обмоткой трансформатора от источника питания

, где - полное сопротивление приемника, воспринимаемое источником питания.

Т.к.

Отсюда

Т.о. трансформатор «изменяет» сопротивление приемника пропорционально квадрату коэффициента трансформации.