Работа трансформатора

Принцип работы трансформаторов

Принцип работы трансформатора связан с принципом электромагнитной индукции. Ток поступающий на первичную обмотку создает в магнитопроводе магнитный поток.

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, сдвинутый по фазе, при синусоидальном токе, на 90° по отношению к току в первичной обмотке. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° по отношению к магнитному потоку. Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик, и определяется в основном её индуктивным сопротивлением. Напряжение индукции на вторичных обмотках в режиме холостого хода определяется отношением числа витков соответствующей обмотки w2 к числу витков первичной обмотки w1: U2=U1w2/w1.

При подключении вторичной обмотки к нагрузке, по ней начинает течь ток. Этот ток также создаёт магнитный поток в магнитопроводе, причём он направлен противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате, в первичной обмотке нарушается компенсация ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке, до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения. В этом режиме отношение токов первичной и вторичной обмотки равно обратному отношению числа витков обмоток (I1=I2w2/w1,) отношение напряжений в первом приближении также остаётся прежним.

Схематично, выше сказанное можно изобразить следующим образом:

U1 > I1 > I1w1 > Ф > ε2 > I2.

Магнитный поток в магнитопроводе трансформатора сдвинут по фазе по отношению к току в первичной обмотке на 90°. ЭДС во вторичной обмотке пропорциональна первой производной от магнитного потока. Для синусоидальных сигналов первой производной от синуса является косинус, сдвиг фазы между синусом и косинусом составляет 90°. В результате, при согласном включении обмоток, трансформатор сдвигает фазу приблизительно на 180°. При встречном включении обмоток прибавляется дополнительный сдвиг фазы на 180° и суммарный сдвиг фазы трансформатором составляет приблизительно 360°.

Опыт холостого хода

Для испытания трансформатора служит опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

При опыте холостого хода трансформатора его вторичная обмотка разомкнута и тока в этой обмотке нет (/2—0).

Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника электрической энергии переменного тока, то в этой обмотке будет протекать ток холостого хода I0, который представляет собой малую величину по сравнению с номинальным током трансформатора. В трансформаторах больших мощностей ток холостого хода может достигать значений порядка 5— 10% номинального тока. В трансформаторах малых мощностей этот ток достигает значения 25—30% номинального тока. Ток холостого хода I0 создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Для возбуждения магнитного потока трансформатор потребляет реактивную мощность из сети. Что же касается активной мощности, потребляемой трансформатором при холостом ходе, то она расходуется на покрытие потерь мощности в магнитопроводе, обусловленных гистерезисом и вихревыми токами.

Так как реактивная мощность при холостом ходе трансформатора значительно больше активной мощности, то коэффициент мощности cos φ его весьма мал и обычно равен 0,2-0,3.

По данным опыта холостого хода трансформатора определяется сила тока холостого хода I0, потери в стали сердечника Рст и коэффициент трансформации К.

Силу тока холостого хода I0 измеряет амперметр, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора.

При испытании трехфазного трансформатора определяется фазный ток холостого хода.

О потерях в стали сердечника Pст судят по показаниям ваттметра, включенного в цепь первичной обмотки трансформатора.

Коэффициент трансформации трансформатора равен отношению показаний вольтметров, включенных в цепь первичной и вторичной обмоток.

*****

Устройство и принцип работы трансформатора

Трансформаторомназывается статическое электромагнитное уст­ройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напря­жения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы с одной первичной и с одной вторичной обмоткой назы­вают двухобмоточным. Если трансформатор имеет несколько первичных и вто­ричных обмоток, то такие трансформаторы называются многообмоточными.

По числу фаз трансформаторы бывают однофазными и трехфазными, а также с дру­гими числами фаз. Такие трансформаторы используются в специальных устройствах.

Трансформаторы можно подразделить на силовые и специальные. Силовые трансформаторывыполняются на большие мощности и применяют в энерго­системах при передаче электроэнергии от электростанций к по­требителям. Для электропитания различных радиоэлектронных и коммутационных систем применяют специальные трансформаторы питания небольшой мощности.

Специальные трансформаторы(автотрансформаторы, трансформа­торы для преобразования числа фаз и частоты, выпрямительные, изме­рительные, вра­щающиеся и др.) используют в самых разнообразных системах радиоэлектроники и телекоммуникации, а также системах в автоматизации и управления.

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотки.

Магнитопровод(сердечник) служит для усиления электромагнит­ной связи между обмотками. Сердечники трансформаторов собирают из листов элек­тротехнической стали или из ленты холоднокатаной ста­ли, целью умень­шения потерь энергии от вихревых токов и гистерезис. При изготовлении маг­нитопроводов для маломощных трансформаторов применяют электротехниче­ские ста­ли толщиной 0,35 – 0,5 мм.

Обмоткитрансформаторов состоят из первичной и вторичной обмотки, которые выполняются из медных проводов круглого или прямоугольного се­чения. Чаще всего для обмоток маломощных трансформаторов применяют про­вод с эмалевой изо­ляцией марок, а также с хлопчатобумажной изоляцией марки ПБД. Обмотки выполняют в виде многовитковых цилиндриче­ских катушек и располагают на каркасе, изготовленной из элек­тротехнического картона или другого изоляционного материала. Конструкция обмоток трансформатора должна удовлетворять условиям вы­сокой электрической и механической прочности, а также нагревостойкости. В высоковольтных трансформаторах обмотки состоят из двух катушек. При этом достигается хоро­шая изоляция обмоток друг от друга. Недостаток такого расположения обмоток – большое рассеяние магнитного потока.

В броневом трансформаторе используют одну катушку вместо двух. При этом получается высо­кий коэффициент заполнения окна и обмотки будут защищены от меха­нических повреждений. На ка­ждом стержне размещают катушку с двумя обмотками – первичной и вторичной.

Обмотку, подключаемую к источнику питания, называют первичной, а к нагрузке – вторичной(в многообмоточном транс­форматоре может быть несколько вторичных обмоток). На рисунке 2.1 представлена схема одно­фазного трансформатора подключенного к нагрузке.

Принцип работы трансформатора заключается в следующем. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети синусоидальным на­пряжением в обмотке возникает ток . который создает изменяющийся маг­нитный поток . замыкающийся по сердечнику.

Работа трансформатора

Рисунок 3.1 – Схема трансформатора под нагрузкой

Поток согласно закону электромагнит­ной индукции наводит ЭДС как в первичной, так и во вторичной обмотке. При подключении ко вторичной об­мотке нагрузки в этой обмотке будет протекать ток и на ее зажимах устанавли­вается некоторое напряжение . Следует отметить, что магнитный поток создается токами обоих обмоток.

31.173.84.190 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

*****

Устройство и принцип работы трансформатора

Назначение и виды трансформатора.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное оборудование, при работе которого происходит преобразование переменного тока с трансформацией напряжения. Т.е. этот аппарат позволяет его понижать или повышать. Установленные на электростанциях трансформаторы осуществляют на длительные расстояния передачу электроэнергии при высоких напряжениях до 1150кВ. А уже непосредственно в местах потребления происходит понижение напряжения, в пределах 127-660В. При таких значениях обычно работают различные электрические потребители, которые устанавливаются на заводах, фабриках и в жилых домах. Электроизмерительные приборы, электросварка и другие элементы в цепи высокого напряжения также требуют использования трансформатора. Они бывают одно- и трехфазные, двух- и многообмоточные.

Существует несколько видов трансформаторов, каждый из которых определен своими функциями и предназначением. Силовой трансформатор преобразует электрическую энергию в сетях, которые предназначены для использования и приема этой энергии. Трансформатор тока служит измерением больших токов в устройствах электрических систем. Трансформатор напряжения преобразует высокое напряжение в низкое. Автотрансформатор имеет электрическую и электромагнитную связь, за счет прямого соединения первичной и вторичной обмотки. Импульсный трансформатор преобразует импульсные сигналы. Разделительный трансформатор отличается тем, что первичная и вторичная обмотки не связаны друг с другом электрически. Вкратце говоря, во всех видах принцип работы трансформатора чем-то схож. Еще можно выделить гидротрансформатор, принцип работы которого заключается в передаче крутящего момента к коробке передач от двигателя автомобиля. Это устройство позволяет бесступенчато изменять частоту вращения и крутящий момент.

Устройство и принцип действия трансформатора.

Принцип работы трансформатора заключается в проявлении электромагнитной индукции. Это устройство состоит из магнитопровода и двух обмоток, которые расположены на нем. К одной подается электроэнергия, а ко второй подключаются потребители. Как уже указывалось выше, эти обмотки называются первичной и вторичной, соответственно. Магнитопровод выполнен из электротехнической листовой стали, элементы которого изолированы лаком. Его часть, на которой располагаются обмотки, называется стержнем. И именно такая конструкция получила большее распространение, т.к. обладает рядом достоинств – простая изоляция обмоток, простота ремонта, хорошие условия охлаждения. Как видно, принцип работы трансформатора не так уж и сложен.

Существуют еще трансформаторы броневой конструкции, которая значительно уменьшает их габариты. Чаще всего это бывают однофазные трансформаторы. В таком оборудовании боковые ярма играют защитную роль обмотки от механических повреждений. Это очень важный фактор, т.к. малогабаритные трансформаторы не имеют кожуха и находятся с остальным оборудованием в общем месте. Трехфазные трансформаторы чаще всего выполняют с тремя стержнями. Бронестержневая конструкция применяется также в трансформаторах большой мощности. Хоть это и увеличивает расходы электроэнергии, но зато позволяет уменьшать высоту магнитопровода.

Различают трансформаторы по способу соединения стержней: стыковые и шихтованные. В стыковых стержни и ярма собираются раздельно и соединяются крепежными частями. А в шихтованных листы собираются внахлест. Шихтованные трансформаторы получили большее применение, т.к. у них намного выше механическая прочность.

Принцип работы трансформатора также зависит от обмотки, которые бывают цилиндрическими, дисковыми и концентрическими. Оборудование большой и средней мощности имеют газовое реле.

Работа трансформатора

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Работа трансформатора

10 загадочных фотографий, которые шокируют Задолго до появления Интернета и мастеров «Фотошопа» подавляющее большинство сделанных фото были подлинными. Иногда на снимки попадали поистине неверо.

Работа трансформатора

Каково быть девственницей в 30 лет? Каково, интересно, женщинам, которые не занимались сексом практически до достижения среднего возраста.

Работа трансформатора

13 признаков, что у вас самый лучший муж Мужья – это воистину великие люди. Как жаль, что хорошие супруги не растут на деревьях. Если ваша вторая половинка делает эти 13 вещей, то вы можете с.

Работа трансформатора

Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.

Работа трансформатора

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека. Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

*****

Работа трансформатора
Главная | О нас | Обратная связь

Принцип работы и устройство трансформатора

В трансформаторе передача электрической энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется, как и во всех электрических машинах, посредством магнитного потока Ф, который является переменным, т.е. изменяющимся во времени.

Работа трансформатора

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. в соответствии с которым значение электродвижущей силы (ЭДС), наведенной в контуре, пропорционально скорости изменения потока Ф, пронизывающего этот контур. Если в контуре имеется несколько последовательно соединенных витков w. то наведенная в катушке ЭДС будет в w раз больше.

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора, электромагнитная система которого представлена на рис. 8.2.

Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода 3 и двух обмоток с числом витков w1 и w2 .

Обмотки трансформатора служат для создания магнитного поля. посредством которого осуществляется передача электрической энергии и обеспечивается наведение в обмотках ЭДС, требуемой по условиям эксплуатации. Обмотки выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения.

Обмотку w1 трансформатора, к которой подводится электрическая энергия (напряжение u1 ), называют первичной. а обмотку w2. от которой энергия отводится (напряжение u2 ), — вторичной .

Магнитопровод трансформатора служит для усиления магнитной связи между обмотками и является конструктивным основанием (остовом) для установки и крепления обмоток, отводов и других деталей трансформатора (рис. 8.3).

Работа трансформатора

Магнитопровод набирают из изолированных листов специальной электротехнической стали с относительным содержанием кремния до 5 %. Толщину листов выбирают из условий получения приемлемого уровня потерь от индуктированных в них вихревых токов при заданной частоте питающего трансформатор источника переменного тока и технологических условий при производстве магнитопровода. При частоте 50 Гц в современных силовых трансформаторах толщина листов равна 0,27—0,35 мм.

Часть магнитопровода, на которой располагается обмотка, называют стержнем. а часть магнитопровода, замыкающая стержни, на которых не располагаются обмотки, называется ярмом .

Если первичную обмотку трансформатора при разомкнутой вторичной включить в сеть переменного тока с напряжением u1. то по ней потечет ток i1 = i0. называемый током холостого хода. Обусловленная током i0магнитодвижущая сила (МДС) первичной обмотки i0w1 создает в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток Ф, который почти полностью, за исключением некоторого рассеяния, сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Магнитный поток Ф в соответствии с законом электромагнитной индукции наведет в первичной обмотке ЭДС самоиндукции e1. значение которой пропорционально числу витков w1. а во вторичной обмотке — ЭДС e2. пропорциональную числу витков w2 .

Отношение индуктированных в первичной и вторичной обмотках ЭДС, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации K = el /e2 = wl /w2 .

Таким образом, подбирая число витков обмоток, можно при заданном напряжении ul. которое примерно равно ЭДС el. получить требуемое выходное напряжение трансформатора u2 = e2 .

При подключении вторичной обмотки к сопротивлению нагрузки Zн по ней потечет переменный ток i2. При этом в первичной обмотке возникнет ток i1. который поддерживает магнитный поток постоянным. Вследствие этого обеспечивается равновесие между ЭДС el. наведенной в первичной обмотке, и напряжением в сети ul .

Таким образом, при нагрузке трансформатора магнитный поток создается совместным действием магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток.

При замкнутом магнитопроводе, собранном из пластин электротехнической стали, обладающей небольшим магнитным сопротивлением, МДС первичной обмотки i0w1 (при разомкнутой вторичной обмотке) составляет 0,2—3,0 % МДС обмоток при номинальной нагрузке, поэтому можно принять, что i1w1i2w2. Следовательно, токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков i1 /i2 = w2 /w1 .

Для силовых трансформаторов установлены стандартные обозначения (маркировка) начал и концов (выводов) обмоток.

В однофазном трансформаторе начало и конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначается соответственно прописными буквами А и X. а обмотки низшего напряжения (НН) — строчными латинскими буквами а и х. При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним ) напряжением (СН) начало и конец обмотки обозначают соответственно Аm и Хm .

В трехфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначаются соответственно А. В. С и X. Y. Z и т.д.

В трехфазных трансформаторах обмотки могут быть соединены по схемам «звезда», «треугольник» или «зигзаг», которые соответственно обозначают русскими буквами У и Д и латинской Z. При выводе от нейтрали (общей точки обмоток фаз) у схемы «звезда» или «зигзаг» отвода (ответвления) его обозначают 0, добавляя к буквенным обозначениям схем соединения обмоток индекс «н» (Ун ).

Схемы соединения трехфазного трансформатора обозначаются в виде дроби, в числителе которой ставят обозначение схемы соединения обмотки ВН, а в знаменателе — НН, например для трансформатора с обмоткой ВН, соединенной по схеме треугольник, а НН — в звезду с выведенной нейтралью обозначение имеет вид Д/Ун .

При обслуживании трансформаторов кроме схем соединения необходимо знать взаимное направление ЭДС в обмотках ВН и НН. Если две обмотки 1 и 2 размещены на одном и том же стержне и пронизываются одним и тем же потоком Ф, то при одинаковом направлении намотки и обозначении выводов (концов) (рис. 8.4, а ) наведенные ЭДС одинаково направлены (от концов к началам) и, следовательно, совпадают по фазе.

Работа трансформатора

Для характеристики сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН введено понятие группы соединения обмоток трансформатора .

Группа соединения обозначается целым числом, которое получено от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС на одноименных выводах обмоток ВН и НН трансформатора, причем отсчет угла производится от вектора ЭДС обмотки ВН по направлению движения часовой стрелки.

На рис. 8.4, а сдвиг между ЭДС Е1 и Е2 обмоток АХ и ах равен нулю, поэтому группа соединений обмоток обозначается как I/I-0, где «I» говорит об однофазном варианте трансформатора, при этом ЭДС высшего напряжения Е1 ассоциируется с минутной стрелкой часов и условно направляется на циферблате часов на цифру 12. Часовая стрелка часов представляет собой ЭДС низшего напряжения Е2 и обозначает группу соединения.

Фазовый сдвиг между фазными ЭДС обмоток ВН и НН зависит как от обозначения выводов, так и от направления намотки. При размещении обмоток на одном стержне этот сдвиг может быть равным либо 0, либо 180°.

На рис. 8.4, б. в при изменении обозначений концов обмотки НН (рис. 8.4, б ) или изменении направления намотки обмотки НН (рис. 8.4, в ) ЭДС Е2 поворачивается на угол 180°, что дает группу соединений I/I-6.

В трехфазных трансформаторах схемы соединения У, Д, Z могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30°.

Работа трансформатора

На рис. 8.5 для примера приведены схема соединения обмоток У/У и соответствующая векторная диаграмма для нулевой группы, которая обозначается У/У-0 (рис. 8.5, а ), а также векторная диаграмма для одиннадцатой группы при соединении обмоток У/Д (обозначение У/Д-11) (рис. 8.5, б ).

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов стандартизировано только две группы: 0 и 11 — с выводом в случае необходимости нулевой точки «звезды» или «зигзага», а для однофазных трансформаторов — только с соединением I/I-0.

Для трансформации трехфазного тока и напряжения применяют или три однофазных трансформатора (рис. 8.6, а ), или один трехфазный трансформатор (рис. 8.6, б ), в котором общий для трех фаз магнитопровод может быть образован из трех однофазных.

В самом деле, если три однофазных трансформатора расположить, как показано на рис. 8.7, а. то стержни магнитопроводов, на которых не размещены обмотки, можно конструктивно объединить в один. Учитывая, что в трехфазной системе сумма фазных токов IA + IB + IC = 0, а следовательно, и сумма потоков равна нулю, то надобность в объединенном стержне вообще отпадает. Полученный таким образом магнитопровод (рис. 8.7, б ) является пространственным трехфазным. В реальных конструкциях используют магнитопровод, называемый плоским стержневым трехфазным; он образуется, если у пространственного магнитопровода убрать ярма фазы В и все три стержня расположить в одной плоскости (рис. 8.7, в ).

Работа трансформатора

Работа трансформатора

Работа трансформатора

Трехфазные трансформаторы с плоскими стержневыми магнитопроводами получили наибольшее распространение, а свойственная им магнитная несимметрия фаз существенного значения при эксплуатации не имеет.

На рис. 8.8 представлена конструкция пространственного ленточного магнитопровода, состоящего из трех овальных секций, имеющих фасонную форму сечения и навитых из ленты холоднокатаной стали переменной ширины при безотходном раскрое стали и высоком коэффициенте заполнения сечения стержня активной сталью. Обмотки наматываются после сборки системы непосредственно на стержни на специальном стенде.

Для передачи электрической энергии с незначительным изменением напряжения и тока применяются автотрансформаторы, у которых, в отличие от обычного трансформатора, обмотки имеют не только магнитные, но и электрические связи. Автотрансформатор, как и трансформатор, может быть понижающим или повышающим (рис. 8.9).

Работа трансформатора

Электромагнитная (расчетная) мощность автотрансформатора меньше расчетной мощности двухобмоточного трансформатора вследствие того, что часть мощности передается во вторичную сеть за счет непосредственной электрической связи обмоток.

За счет уменьшения массы металла обмоток и стали магнитопровода КПД автотрансформатора выше по сравнению с трансформатором такой же номинальной мощности.

К числу недостатков автотрансформаторов, ограничивающих их применение, относится усложнение их релейной защиты и регулирования напряжения. а также повышенная опасность атмосферных перенапряжений из-за электрической связи обмоток. Автотрансформатор имеет, кроме того, повышенные токи короткого замыкания.

Автотрансформаторы используются для соединения электрических сетей высокого напряжения, пуска двигателей переменного тока большой мощности и т.д.

*****

Принцип работы трансформатора основан на законе электромагнитной индукции.

Перед чтением этой стать рекомендуем ознакомится с устройством трансформатора .

Работа однофазного двухобмоточного трансформатора

Рассмотрим работу идеального однофазного двухобмоточного трансформатора. Говоря «идеальный трасформатор» обычно подразумевают отсутствие в нём потерь [1, c. 118]. а точнее принимаются следующие допущения:

  • Отсутствуют тепловые потери в обмотках;
  • Отсутствуют потери на перемагничевание магнитопровода;
  • Весь магнитный поток замыкается по магнитопроводу;
  • магнитный поток сцепляется со всеми витками первичной и вторичной обмотке одинаково;
  • Вебер-амперная характеристика магнитопровода линейна;

На рисунке 17.1 приведена принципиальная схема однофазного двухобмоточного трансформатора. На общем магнитопроводе намотаны первичная обмотка с числом витков \(w_1\) и вторичная обмотка с числом витков \(w_2\). К первичной обмотке трансформатора подключен источник переменной ЭДС напряжением \(\dot_1\), а ко вторичной обмотке нагрузка \(R_1\).

При подключении к первичной обмотке источника переменной ЭДС \(\dot_1\) напряжением \(\dot_1\) в ней возникает переменный ток \(\dot_1\). Он, в свою очередь, создает переменный магнитный поток \(\dot<Ф>\) который замыкается по магнитопроводу. Этот магнитный поток создает в первичной обмотке трансформатора переменную ЭДС самоиндукции \(\dot_\), а во вторичной обмотке — ЭДС \(\dot_\). Под действием ЭДС \(\dot_\) во вторичной обмотке возникает переменный ток \(\dot_2\), а на её концах появляется напряжение \(\dot_2\). ЭДС \(\dot_\) и \(\dot_\) пропорциональны числу витков \(w_2\) и \(w_1\) и скорости изменения магнитного потока \(dФ/dt\). Закон и формула, связывающая эти величины воедино была открыта Максвелом:

Коэффициент трансформации

Из формул выше видно, что изменяя число витков одной из обмоток мы изменяем ЭДС в ней. Разделив левую и правую части выражений (1) и (2) друг на друга получим коэффициент трансформации :

Так как ранее был принят ряд допущений, можно записать: \(\dot_1 = \dot_1, \dot_2 = \dot_2\). Тогда коэффициент трансформации будет определятся следующим выражением:

Значение \n\ характеризует отношение напряжений и токов первичной и вторичной обмоток, а также трансформацию сопротивления нагрузки на вторичной обмотке трансформатора.

Отношение токов первичной и вторичной обмотки

Преобразуя формулу (4) для напряжений \(U_1\) и \(U_2\) можно записать:

Заменив в формуле (5) напряжение \(U_1\) и \(U_2\) на выражения \(P_1\over I_1\) и \(P_2\over I_2\) соответственно:

Из принятых допущений следует, что \(P_1 = P_2 = P\). Разделим выражение (6) на \(P\):

Умножим выражение (7) на \(I_1×I_2\) чтобы избавится от дроби:

Выражение (8) отражает отношение токов первичной и вторичной обмоток идеального двухобмоточного трансформатора.

Трансформация сопротивления нагрузки

Для определения зависимости трансформации сопротивления нагрузки рассмотрим мощность, потребляемую нагрузкой \(R_2\):

Помня, что \(P_1 = P_2\), можно записать следующее:

где \(R_1\) — сопротивление нагрузки подключенной ко вторичной обмотке, приведённое к ВН. Подставляя выражение (8) в выражение (10) получим:

Разделив выражение (11) на \(^2\) и умножив его на \(n^2\) получим формулу приведения сопротивления вторичной обмотки (нагрузки) к первичной.

Обобщая выражения (4) и (8) относительно \(n\) можно записать:

Иначе говоря, трансформатор, при повышении величины напряжения на выводах одной из обмоток (ВН или НН) понижает величину тока в ней, и наооборот при понижении напряжения на выводах одной из обмоток возрастает протекающий по ней ток.

Взаимодействие напряжения, тока, магнитного потока и ЭДС в трансформаторе

Как было написано выше, ЭДС напряжением \(\dot_1\), создает ток \(\dot_1\), который в свою очередь создает магнитный поток \(\dot<Ф>\) в магнитопроводе. Этот магнитный поток \(\dot<Ф>\) наводит в первичный обмотке ЭДС самоиндукции \(\dot_1\), а во вторичной ЭДС взаимоиндукции \(\dot_2\). [2, с. 342][3, с. 199]

Если ко вторичной обмотке трансформатора не подключена нагрузка (режим холостого хода), то ЭДС самоиндукции \(\dot_1\) уравновешивает напряжение \(\dot_1\) приложеное к первичной обмотке, что в свою очередь приводит к уменьшению тока \(\dot_1\). На выводах вторичной обмотке появляется напряжение \(\dot_2 = \dot_2\), а ток \(\dot_2 = 0\). [3, с. 199]

При наличии нагрузки на вторичной обмотке трансформатора (рабочий режим) под действием напряжения \(\dot_2\) по ней начинает протекать ток \(\dot_2\). Он в свою очередь создает магнитный поток \(\dot<Ф'>\) который складывается потоком \(\dot<Ф>\).

Трансформатор в цепи постоянного тока

Трансформатор работает только в цепях переменного напряжения и тока. Причина в сущности протекающих в нём процессов — переменный ток протекающий по обмотке создаёт переменный магнитный поток который в свою очередь наводит в другой обмотке переменную ЭДС. Если же подключить трансформатор к цепи постоянного тока, то магнитный поток созданный им будет постоянный и им не будет индуцироваться переменная ЭДС.

Список использованных источников

  1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники: учебник / Л.А. Бессонов — Москва: Высшая школа, 1996. — 623 с.
  2. Ломоносов, В.Ю. Электротехника основные понятия: учебное пособие / В.Ю. Ломоносов, К.М. Поливаров — Москва: Государственное энергетическое издательство, 1962. — 392 с.
  3. Касаткин А.С. Электротехника: учебное пособие для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов — Москва: Энергоатомиздат, 1995. — 240 с.

Похожие статьи

  • Вы здесь:  
  • Главная Работа трансформатора
  • Статья Работа трансформатора
  • Принцип работы трансформатора




Внимание, только СЕГОДНЯ!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *