Назначение, устройство и принцип действия трансформатора

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.

Рис. 39. Пояснение устройства и принципа действия трансформатора

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, его действие основано на явлении взаимной индукции, он предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока с параметрами U ₁, I ₁ в энергию переменного тока с параметрами U ₂, I ₂ той же частоты.

Трансформатор (рис. 39) состоит из ферромагнитного магнитопровода 1, собранного из отдельных листов электротехнической стали, на котором расположены две (ω₁, ω₂) обмотки, выполненные из медного или алюминиевого провода. Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключаются приемники, – вторичной. Все величины, относящиеся к первичной и вторичной обмоткам, принято соответственно обозначать индексами 1 и 2.

Если первичную обмотку трансформатора с числом витков ω₁ включить в сеть переменного тока, то напряжение сети U ₁ вызовет в ней ток I ₁ и МДС I ₁ω₁создаст переменный магнитный поток Ф. Переменный магнитный поток Ф создаст в обмотке ω₁ ЭДС E ₁ а в обмотке ω₂ – ЭДС E ₂. Когда есть нагрузка, электрическая цепь вторичной обмотки оказывается замкнутой, и ЭДС Е ₂ вызовет в ней ток I ₂. Таким образом, электрическая энергия первичной цепи с параметрами U ₁, I ₁ и частотой f будет преобразована в энергию переменного тока вторичной цепи с параметрами U ₂, I ₂ и f.

e ₁ = –ω₁d F / d t, e ₂ = –ω₂d F / d t.

Их действующие значения (при синусоидальном изменении) соответственно равны:

E ₁ = 4,44ω₁ fF_m,

E ₂ = 4,44ω₂ fF_m.

Разделив значения ЭДС первичной цепи на соответствующее значение ЭДС вторичной цепи, получим

Величина n называется коэффициентом трансформации трансформатора. Электрическая энергия из первичной цепи во вторичную в трансформаторе передается посредством переменного магнитного потока, поскольку гальваническая связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора отсутствует.

Отношение значений ЭДС Е ₁ и Е ₂ равно отношению числа витков первичной и вторичной обмоток.

Дата добавления: 2015-05-06