Принцип действия трансформатора

 

Как отмечалось, работа трансформатора основана на электромагнитной индукции. Пусть трансформатор имеет две обмотки: первичную, содержащую N1 витков, и вторичную, содержащую N2 витков (рис. 1).

 Принцип действия трансформатора

И пусть к первичной обмотке приложено синусоидальное напряжение

                                           u1=U1sinωt                                                (1)

Протекающий по ней переменный ток i1(t) создаст в магнитопроводе поле Н, определяемое теоремой о циркуляции

                                                         Принцип действия трансформатора,                                               (2)

а значит, в магнитопроводе появится и переменное поле В (индукция). Следовательно, будет и магнитный поток Ф=ВS, замыкающийся по магнитопроводу (здесь S – сечение магнитопровода).

Законы Ома и электромагнитной индукции, применённые к контуру первичной обмотки, дают:

                                                        Принцип действия трансформатора,                                              (3)

   где r1 – активное сопротивление первичной обмотки. А так как у реальных силовых трансформаторов сопротивления медных обмоток обычно невелики, то можно считать, что

                                                   r1I1U1,                                                     (4)

      где I1 и U1 – амплитуды тока и напряжения в первичной обмотке (r1I1 меньше U1 примерно на два порядка). Поэтому вместо (3) можно с хорошей точностью записать:

Принцип действия трансформатора.

     Отсюда вывод: если входное напряжения трансформатора синусоидально, то и магнитный поток в его сердечнике также будет синусоидальным:

                                                          Принцип действия трансформатора,                         (5)

Если пренебречь рассеянием, то тот же самый синусоидальный поток (5) пронизывает и витки вторичной обмотки. Следовательно, в ней наводится синусоидальная ЭДС, которая создаёт на её концах напряжение

Принцип действия трансформатора

с амплитудой Принцип действия трансформатора.

Определение. Отношение

                                                   Принцип действия трансформатора,                                            (6)

показывающее, во сколько раз амплитуда напряжения на вторичной обмотке больше, чем на первичной, называется коэффициентом трансформации. Если k>1, то трансформатор называется повышающим, а при k<1 – понижающим.

Таким образом, амплитуды напряжений на обмотках относятся как числа их витков.

EXMO affiliate program