Краткие сведения о трансформаторах

Применяемые в электронных устройствах и приборах трансформаторы разделяют на силовые, низкочастотные и импульсные.

Силовые трансформаторы служат для получения необходимых величин напряжений, питающих выпрямители, моторы, цепи накала электронных ламп, электронно-лучевых трубок и магнетронов, обмотки реле и другие нагрузки.

Низкочастотные трансформаторы применяют в усилителях звуковой частоты в качестве согласующих элементов между источниками сигналов и входами усилительных схем, между двумя усилительными схемами или между усилительными схемами и нагрузками. По месту расположения с схеме устройства такие трансформаторы подразделяют на входные, междукаскадные и выходные.

Импульсные трансформаторы, составляющие особую группу трансформаторов, используются для формирования и преобразования импульсов малой длительности, например, в генераторах разверток телевизоров.

Любой трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), изготовленного из ферромагнитного материала, и надетых на магнитопровод обмоток. Минимальное количество обмоток, размещаемых на магнитопроводе, равно двум. Магнитопровод обеспечивает электромагнитную связь между обмотками, благодаря чему электрические и магнитные процессы в одной обмотке влияют на электрические и магнитные процессы в другой обмотке. Магнитопровод обычно выполняется в виде некоторой замкнутой конструкции: кольца, прямоугольника или более сложной структуры (броневой магнитопровод).

Функционирование трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции и вытекающем из него явлении взаимной индукции. При изменении величины или направления тока в обмотке, которую условно можно назвать первичной, магнитное поле, создаваемое этой обмоткой, начинает изменяться. Магнитное поле первичной обмотки распространяется вдоль магнитопровода и таким образом пронизывает другую обмотку, которую условно можно назвать вторичной. То есть все изменения магнитного поля около первичной обмотки оборачиваются изменением магнитного поля около вторичной обмотки. В соответствии с законом электромагнитной индукции при изменении магнитного поля, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в этом проводящем контуре наводится ЭДС, которая создает ток. Направление возникающего тока в соответствии с принципом Ленца таково, что он своим магнитным полем стремится компенсировать изменения внешнего магнитного поля, то есть пытается увеличивать убывающее внешнее магнитное поле и пытается уменьшать возрастающее внешнее магнитное поле. В этом проявляется влияние вторичной обмотки на первичную обмотку. В случае трансформатора замкнутым проводящим контуром, пронизываемым магнитным полем, является вторичная обмотка, замкнутая на сопротивление нагрузки. Таким образом, при подаче переменного синусоидального тока на первичную обмотку трансформатора вдоль магнитопровода начинает действовать переменное синусоидальное магнитное поле, благодаря которому во вторичной обмотке возникает переменная синусоидальная ЭДС, способная создать в нагрузке переменный синусоидальный ток. Соотношение между числами витков обмоток, напряжениями (ЭДС) на этих обмотках и токами в них выглядит следующим образом:

= = , (2.7.1)

где w₁, w₂ – числа витков соответственно первичной и вторичной обмоток;

U₁, U₂ – напряжения соответственно на первичной и вторичной обмотках, В;

I₁, I₂ – токи соответственно в первичной и вторичной обмотках, А.

Из соотношения 2.7.1 можно сделать ряд выводов. При одинаковом количестве витков у первичной и вторичной обмоток напряжение подаваемое на первичную обмотку будет равно напряжению, снимаемому со вторичной обмотки – изменения напряжения в таком случае не происходит. Трансформаторы с подобным соотношением параметров обмоток применяются в основном для гальванической развязки между собой различных электрических цепей. Гальваническая развязка – это устранение прямого электрического контакта между цепями при сохранении электромагнитной связи.

Если число витков у первичной обмотки больше, чем число витков у вторичной обмотки, то, как видно из соотношения 2.7.1, трансформатор будет понижать напряжение – с вторичной обмотки будет сниматься меньшее по величине напряжение, чем подано на первичную обмотку. Однако так как трансформатор – это прибор, передающий мощность из одной цепи в другую с минимальными потерями, то снижение напряжения сопровождается увеличением тока, то есть в таком случае изменения тока в первичной обмотке оборачиваются в разы большими по величине изменениями тока во вторичной обмотке.

Если число витков у первичной обмотки меньше, чем число витков у вторичной обмотки, то, как видно из соотношения 2.7.1, трансформатор будет повышать напряжение – с вторичной обмотки будет сниматься большее по величине напряжение, чем подано на первичную обмотку. Но в таком случае изменения тока в первичной обмотке будут оборачиваться в разы меньшими по величине изменениями тока во вторичной обмотке.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации. Если коэффициент трансформации больше единицы, то трансформатор называется повышающим, если меньше – понижающим.

В рамках данной курсовой работы производится расчет силового трансформатора, предназначенного для преобразования величины сетевого напряжения в требуемую величину в блоке питания.

Дата добавления: 2017-01-13