Главная цель любого трансформатора будь он повышающим или понижающим – изменение напряжения. Действие прибора основано на явлении электромагнитной индукции. Это означает, что используется переменный, а не постоянный ток. Почему? Всё очень просто, повысить напряжение постоянного тока невозможно, а при понижении через 2 резистора очень много тепла и мощности уходит в никуда, что крайне невыгодно. А ведь понижать зачастую приходится ни в 2 раза, а значительно больше. Поэтому использование переменного тока является оправданным и выгодным. Трансформатор может работать в 3 режимах: холостой ход, под нагрузкой и короткое замыкание.
Устройство.
Состоит из 2 обмоток, сердечника из ферромагнетика. Обмотка, на которую подаётся напряжение — первичная обмотка. Вторичная обмотка – обмотка с которой выходит изменённое напряжение.
Холостой ход
– режим работы при котором не подключена вторичная обмотка трансформатора. На первичную обмотку подаётся напряжение, возникает небольшой ток, которого достаточно для возникновения магнитного поля, сосредоточенного в приборе. Магнитное поле вызывает возникновение магнитного потока, который пронизывает обе обмотки. По закону Фарадея ЭДС индукции в 1 первичном и 1 вторичном витке равны между собой. А общее ЭДСопределяется их суммой равной нулю. ( по 2 закону Киргхофа) ЭДС индукции равны соответствующим напряжениям. Значит получаем формулы U1=N1 dfi/dt U2=N2 dfi/dt Почленно поделив получим: U1/U2 = N1/N2. N1/N2 = K Отношение витков первичной обмотки к отношению витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации, который определяет повышающим или понижающим будет трансформатор. K>1 – понижающий, а K<1 повышающий.
Под нагрузкой.
Подключаем нагрузку, по цепи нагрузки начинает течь второй ток. Этот ток течёт по вторичной обмотке и способствует созданию магнитного поля, которое по правилу Ленца направлено против магнитного потока. Чтобы не дать изменится магнитному потоку в первичной обмотке потечёт ток. В результате магнитный поток не меняется. Поэтому справедливо равенство P1=P2 или I1U1 = I1U2
Короткое замыкание
– режим работы при котором клеммы замыкаются без напряжения. Это приведёт к тому что по вторичной обмотке потечёт большой ток КЗ, ток может повысится и в первичной обмотке, что является аварийной ситуацией. В сердечнике начинают течь токи фуко и он сам себе создаёт КЗ, чтобы их прервать сердечник набирают из тонких изолированных пластин вихревые токи течь не смогут и работа трансформатора станет безопаснее.
В этой статье были рассмотрены основные равенства и режимы работы трансформатора.
