Трансформаторы

Трансформатором (преобразователем) называется электромагнитное устройство, состоящие из двух или несколько индуктивно связанных обмоток, электрически не связанных между собой.

Обмотки могут располагаться на магнитопроводе, за счет которого увеличивается индуктивная связь обмоток, либо без магнитопровода.

Трансформаторы служат для преобразования напряжений и токов или для согласования сопротивлений цепей. В промышленности трансформаторы используют в основном для преобразования электроэнергии при ее передаче от источника (электростанции) к потребителю.

Обмотка. к которой подводятся напряжение (питание) называется первичной, а обмотка, к которой подключается приемник (потребитель) энергии – вторичной. Соответственно, токи и напряжения в обмотках принято называть первичными и вторичными.

При подключении к первичной обмотке переменного напряжения, по ней будет протекать ток . Он создает магнитное поле, которое будет пересекать витки первичной и частично витки вторичной обмоток. За счет этого в первичной

Рис.71.

обмотке будет наводится ЭДС самоиндукции, а во вторичной – ЭДС взаимной индукции. Если подключить к зажимам второй обмотки нагрузку, то за счет ЭДС взаимной индукции потечет ток . Таким образом, электромагнитная энергия первичной обмотки преобразуется в энергию вторичной обмотки, те. происходит преобразование электрической энергии источника в электрическую энергию потребителя.

Идеальным трансформатором называют такой, у которого обмотки имеют большие индуктивности и сопротивления обмоток равные нулю. Это упрощает уравнения трансформатора, составленные по второму закону Кирхгофа и, соответственно, расчеты трансформаторов.

Если считать, что обе обмотки пронизывает один и тот же магнитный поток Ф, то в первичной обмотке будет наводится ЭДС самоиндукции

,

а во второй ЭДС взаимной индукции

,

где w₁ и w₂ – число витков первичной и вторичной обмоток.

Отношение называется коэффициентом трансформации. Если , то трансформатор - повышающий, если , то – понижающий выходное напряжение по отношению к входному.

Рассматривая работу идеального трансформатора в режиме холостого хода и короткого замыкания можно показать, что коэффициент трансформации

или

;

Трансформатор может использоваться для согласования нагрузки Z_н с внутренним сопротивлением источника Z_i, что необходимо для максимальной передаче энергии от источника к приемнику.

Входное сопротивление трансформатора

.

Рис.72.

Зная и можно за счет изменения k_T добиться равенства и , при котором максимальна передача энергии.

Трансформатор с магнитопроводом близок по свойствам к идеальному, при достаточно большом числе витков его обмоток. Поэтому расчетные формулы для преобразования в идеальном трансформаторе вполне применимы для реального трансформатора с магнитопроводом. Такие трансформаторы широко используются в цепях питания электротехнических приборах и устройствах в том числе и в бытовых.

ЕСЛИ ОСТАЮТСЯ ЛЕКЦИИ ТО ПО ПЛАНУ МОЖНО ДАТЬ RL, RC, LC – ЦЕПИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛАПЛАСА ИЗ «TEORIA BYCHKOV/Ю.А.БЫЧКОВ_ОСНОВЫ ТЭЦ»