Принцип работы трансформатора

Рассмотрим двухобмоточный понижающий трансформатор, предназначенный для работы однофазной цепи (рис.3). На рисунке − число витков первичной обмотки − число витков вторичной обмотки.

Рис. 3. К пояснению устройства и принципа действия трансформатора

Пусть на первичную обмотку подается переменное синусоидальное напряжение:

(6)

Тогда по обмотке потечет ток

(7)

Этот ток создаст в магнитопроводе трансформатора магнитное поле, магнитный поток которого

(8)

Переменный магнитный поток согласно закону электромагнитной индукции наведет по вторичной обмотке трансформатора ЭДС:

(9)

где:

– потокосцепление обмотки.

Тогда

(10)

Таким образом, на зажимах вторичной обмотки будет индуцироваться синусоидальная ЭДС той же частоты, что и приложенное напряжение, отстающая от магнитного потока на угол π/2.

Действующее значение этой ЭДС

(11)

где

Если теперь к вторичной обмотке подключить нагрузку, то в нее будет поступать синусоидальный ток той же частоты, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора сохраняет ту же частоту, что и напряжение и имеет другое действующее значение.

При работе трансформатора под нагрузкой ток вторичной обмотки (i ₂)действует также, как и ток первичной, то есть, создает магнитный поток в магнитопроводе (), который, в свою очередь, наведет синусоидальную ЭДС в первичной обмотке (). В результате в магнитопроводе трансформатора сосредотачивается магнитный поток, который называется основным магнитным потоком () и который складывается из алгебраической суммы магнитных потоков и .

Именно этот магнитный поток индуцирует ЭДС и , поэтому:

Замечание1. Отношение − называется коэффициентом трансформации трансформатора.

Если , т.е. , то трансформатор понижающий, а если , т.е. , то трансформатор повышающий

Замечание 2. Амплитуда магнитного потока в магнитопроводе пропорциональна амплитуде приложенного напряжения и при постоянном значении магнитный поток в трансформаторе практически не изменяется при изменении нагрузки, поэтому можно считать, что при работе трансформатора магнитный поток практически равен магнитному потоку без нагрузки (то есть потоку при холостом ходе трансформатора).

Замечание 3: Конструктивно трансформатор рассчитывается на длительную работу при определенных значениях напряжения, тока и мощности, которые называются номинальными и обозначаются:

и т.д.

Индекс 1 относится к первичной обмотке, индекс 2 – к вторичной.

Дата добавления: 2015-07-15