ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ - Основные понятия о трансформаторах

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток I1 который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС -- Е1 и Е2, Пропорциональные, согласно закону электромагнитной индукции, числами витков W1 и W2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока DФ/Dt. Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке, Е1=-- w1DФ/Dt; е2 =-- w2 dФ/Dt.

Отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяются выражением

(3-1)

Если пренебречь падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3...5% от номинальных значений напряжений U1 и U2, И считать EL ? U1 и E2 ? U2 , то получим

(3-2)

Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков W2 берут больше числа W1; такой трансформатор называют Повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2, То число витков W2 берут меньшим W1, такой трансформатор называют Понижающим.

Используя уравнения равновесия по II закону Кирхгофа, можно составить систему уравнений (3-3), описывающую динамические режимы работы трансформатора.

(3-3)

Также существуют потоки рассеивания ФД1 и ФД2, которые замыкаются по воздуху, они наводят ЭДС самоиндукции - ЕД1, ЕД2: , ЕД1 =-- w1D ФД1/Dt; еД2=-- w2 d ФД2/Dt.

Коэффициент трансформации. Отношение ЭДС ЕВН обмотки высшего напряжения к ЭДС ЕНН обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют Коэффициентом трансформации:

(3-4)

Коэффициент K Всегда больше единицы. Он показывает во сколько раз изменилась первичная энергия.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики -- многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или более изолированных друг от друга обмоток, что позволяет при питании одной из обмоток получать два или более различных напряжений (U2, U3, U4 и т. д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно,

(3-5)

При увеличении вторичного напряжения трансформатора в К Раз по сравнению с первичным ток I2 во вторичной обмотке соответственно уменьшается в К Раз.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Е1 в первичной обмотке ток IL=U1/RL весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивление. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R Через трансформатор с коэффициентом трансформации K, То для цепи источника

(3-6)

Где Р1--мощность, потребляемая трансформатором от источника переменного тока, Вт; --мощность, потребляемая сопротивлением R От трансформатора.

Таким образом, Трансформатор изменяет значение сопротивления R В K2 раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников электрической энергии.

Похожие статьи




ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ - Основные понятия о трансформаторах

Предыдущая | Следующая