Принцип дії трансформатора

Як і у електричних машин, принцип дії трансформаторів оснований на законі електромагнітної індукції, згідно якому при перетині магнітним потоком струмового витка в останньому виникає ЕРС, яка визначається рівнянням (В. 2).

Трансформатор складається з замкненого сталевого осердя зібраного з листової електротехнічної сталі (для зменшення вихрових струмів і втрат на гістерезис) і яке називають магнітопроводом, і двох або більше обмоток, настромлених на осердя трансформатора (рис. 8.1). Обмотка, до якої підводиться енергія, називається первинною; вона має витків і приєднується до джерела напруги. Обмотка, від якої відводиться енергія, називається вторинною; в ній є витків. До затискачів вторинної обмотки під'єднується навантаження, повний опір якого.

Прийнято позначати початки обмотки вищої напруги (ВН) великими літерами латинського алфавіту. А, В, а їх кінці - буквами X,; відповідно початки і кінці обмотки нижчої напруги (НН) -

маленькими літерами а, і, у.

Рис. 8.1. Схема трансформатора

Таким чином, трансформатор, з одного боку є споживачем енергії, оскільки первинна обмотка приєднана до джерела, а з другого - джерелом енергії, так як до вторинної обмотки приєднаний споживач енергії. Потужність трансформаторів, як і всіх джерел змінного струму виражають в вольт-амперах (В-А) або кіловольт-амперах Виражати потужність джерел змінного струму вватах або кіловатах не можна тому, що їх потужність не постійна і залежить від коефіцієнта потужності споживача

При підключенні до мережі первинної обмотки в ній створюється змінний струм, який створює змінний магнітний потік, замкнутий по магнітопроводу. Потік Ф перетинає обидві обмотки і створює в них змінні ЕРС

(8.1)

Якщо підведена первинна напруга і струм синусоїдальні, то нехтуючи насиченням магнітопроводу,можна вважати синусоїдальним також магнітний струм і наведену ЕРС, тобто

(8.2)

де Ф_т - амплітудне значення потоку. Підставивши в (8.1) вираз (8.2) отримаємо

(8.3)

(8.3а)

З отриманих виразів видно, що відстають по фазі від потоку Ф на кут. Діючі значення обох ЕРС рівні відповідно

(8.4)

(8.5)

Якщо, то і такий трансформатор називається понижувальним,. При зворотному відношенні числа витків, а значить і ЕРС, трансформатор буде підвищувальним.

Відношення первинної і вторинної ЕРС носить назву коефіцієнт трансформації, з урахуванням виразів (8.4) віндорівнює

(8.5)

Незалежно від того підвищувальнийтрансформатор чи понижувальний, для визначення коефіцієнту трансформації приймають відношення більшого числа витків до меншого, тобто завжди.

Дня простоти в подальшому будемо розглядати понижувальний трансформатор, у якого обмотка ВН є первинною.

Якщо вторинна обмотка замкнена на навантаження, то разом з напругами в трансформаторі перетворюються і струми, а потужність залишається приблизно незмінною, так як втрати енергії в силових трансформаторах дуже малі і складають не більше потужності, тобто

Отже, якщо не враховувати спад напруги, то

(8.6)

Таким чином, якщо при перетворенні енергії при трансформації підведена напруга зменшилась в разів, то струм приблизно в к разів збільшився.

Дата добавления: 2014-01-04