Явление взаимоиндукции. Трансформаторы

		Рис. 5. Схема опыта по обнаружению взаимоиндукции

Взаимоиндукция - это явление, в котором обнаруживается связь двух или более электрических цепей, при этом возникает ЭДС в одной из цепей при изменении тока в другой.

,

,

где - коэффициент взаимной индукции, Гн (генри).

На взаимоиндукции основано действие трансформаторов - устройств, в которых преобразуется напряжение переменного тока.

В трансформаторе первичная обмо­т­ка с числом витков N ₁ сопротивлением R ₁ под­­ключается к источнику пе­ре­менного то­ка с напряжением U ₁. К клеммам вто­рич­ной обмотки с числом витков N ₂ под­клю­чается нагрузка с сопротивлением R ₂, по­требляющая энергию. Обмотки нави­ты на один и тот же сердечник, являющийся об­щим магнитопроводом с потоком Ф _В.

От­ношение напряжения сети к на­пря­же­нию на нагрузке называется коэф­фи­ци­ен­том трансформации: K = U ₂/ U ₁. При K >1 трансформатор – повышающий; при K< 1 трансформатор – понижающий.

,

(6)

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора зависит от соотношения числа витков, знак минус говорит о том, переменные напряжения в обмотках противоположны по фазе.

Полученные соотношения применимы только к идеальному трансформатору. Причины потерь в реальном трансформаторе:

· активное сопротивление обмоток;

· индукционные токи в сердечнике (токи Фуко);

· перемагничивание ферромагнитного материала сердечника.

Пренебрегая потерями энергии в реальном трансформаторе(~1…2%), запишем равенство передаваемых мощностей на обмотках

, (7)

т.е. токи и напряжения в обмотке трансформатора обратно пропорциональны.

K > 1: повышающий трансформатор, N ₂ > N ₁, U ₂ > U ₁, I ₂ < I ₁,

K < 1: понижающий трансформатор, N ₂ < N ₁, U ₂ < U ₁, I ₂ > I ₁.

Трансформатор, состоящий из одной обмотки, называется автотрансформа­то­ром (для понижающего автотрансформатора энергия подводится ко всей обмотке, а снимается с части обмотки).

Рис. 7. Условная схема высоковольтной линии передачи электроэнергии

При передаче энергии для уменьшения потерь на нагревания проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи (Q~I ² R), и, следовательно, увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400…500 кВ, при этом в линиях используется трехфазный ток частотой 50 Гц. При повышении напряжения в линиях передачи увеличиваются утечки энергии через воздух. В сырую погоду вблизи проводов линии может возникнуть коронный разряд, который можно обнаружить по характерному потрескиванию. КПД линии передач не превышает 90 %.

Дата добавления: 2014-01-06