Трансформатор: принцип трансформации переменного тока, устройство трансформатора, холостой ход, режим нагрузки, передача электрической энергии 11(2)

Трансформатор – устройство, служащее для повышения или понижения напряжения переменного тока без потери мощности.

Устройство трансформатора. 1.Стальной сердечник служит усиления и концентрации магнитного поля. Для уменьшения потерь энергии на нагревание

при перемагничивании материал сердечника – ферромагнетик (сталь), а для уменьшения потерь на нагревание токами Фуко сердечник изготавливают из листов стали. 2. На сердечник одеты две или более катушек, которые называются обмотками. Первичная – обмотка подключается к источнику переменного тока. Вторичная – обмотка, к которой присоединяют нагрузку, приборы, потребляющие электроэнергию. Одна и та же обмотка может быть и первичной и вторичной. Для уменьшения потерь энергии на нагревание материал обмоток - ферромагнетик. В основе работы трансформатора лежит явление эл/м индукции. Переменный ток, текущий по первичной обмотке создаёт ~ магнитное поле, которое пронизывает: 1- первичную обмотку; в ней возникает самоиндукция; 2 – сердечник, который намагничивается и усиливает магнитное поле; 3 – вторичную обмотку; в ней возникает ток за счёт явления эл/м индукции. В зависимости от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках, трансформатор может повышать или понижать напряжение. K = _1/ 2= = K - коэффициент трансформации, _{1, 2} - ЭДС в первичной и вторичной обмотках;

U_1, U₂ - напряжение - „ -; N₁, N₂ - число витков - „ -;

I_1, I₂ - сила тока - „ -; Р_1, Р₂ - мощность - „ -.

Холостой ход – вторичная обмотка разомкнута, значит I₂= 0, = = = , если K > 1, U₁>U₂, то трансформатор понижающий,

если K< 1, U₁<U₂, то трансформатор повышающий.

Режим нагрузки – к концамвторичной обмотки присоединили цепь, то I₂≠0 Р₁≈ Р₂, - трансформатор самый экономичный преобразователь энергии, К.П.Д. 97 – 99 % но

Р = I U_, значит I₁ U₁≈ I₂ U₂ отсюда = ( повышая напряжение во столько же раз уменьшаем силу тока и наоборот).

Передача электрической энергии. Трансформаторы применяются в электро и радиоприборах, при электросварке, при передаче и распределении электроэнергии.Согласно закону Джоуля – Ленца: Q = I²Rt, Q - количество теплоты бесполезно расходуемой на нагрев проводов.R - сопротивление линии электропередачи “Q” можно уменьшить двумя путями: 1) уменьшая R, но для этого пришлось бы делать провода возможно более толстыми – это дорого и неосуществимо; 2) уменьшая I, то есть, увеличивая U напряжение до сотен тысяч вольт. Нельзя строить генераторы на электростанциях с высоким напряжением (воспламенится изоляция), нельзя высокие напряжения подавать потребителям, поэтому на электростанции с помощью повышающего трансформатора напряжение увеличивают в 10 раз, для использования электроэнергии с помощью понижающих трансформаторов в несколько этапов происходит понижение напряжения до 220 вольт.