Устройство трансформатора. Через замкнутый кольцевой сердечник трансформатора понижающего напряжение

ekz_elmash

1. Дополните.

По закону электромагнитной индукции в обмотке трансформатора наводится …(ЭДС)

2. Дополните.

В трансформаторе магнитопровод служит для усиления и концентрации ...(магнитного потока)

3. Дополните.

Магнитопровод трансформатора состоит из ярма и … (стержня)

4. Дополните.

Для изготовления обмоток трансформатора в основном применяется медь или ...(алюминий)

5. Дополните.

Обмотка, на которую подается напряжения питающей сети называется …(первичной)

6. Дополните.

Обмотка, к которой подключается потребитель электрической энергии (нагрузка) называется …(вторичной)

7. Дополните.

Трансформатор, первичное напряжение которого больше вторичного является …(понижающим)

8. Дополните.

При увеличении магнитного потока в трансформаторе ЭДС в обмотках …(возрастает)

9. Дополните.

Правило Буравчика предназначено для определения направления…(силовых линий, магнитного потока)

10. Дополните.

Магнитопровод трансформатора выполняется из стали для уменьшения …(сопротивления) магнитному потоку.

11. Дополните.

К элементам активной части трансформатора относятся первичная, вторичная обмотки и …(магнитопровод)

12. Дополните.

Сердечник трансформатора выполняется из изолированных листов электротехнической стали для уменьшения потерь на (вихревые токи)… …

13. Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора называют … …( коэффициент трансформации) трансформатора.

14. Дополните.

Принцип действия трансформатора основан на законе … …(электромагнитной индукции)

15. Дополните.

В силовом трансформаторе ближе к стержню обычно располагается обмотка … (низкого) напряжения.

16. Дополните.

Магнитный поток (рассеяния) … смыкается только с витками своей обмотки, замыкается частично по воздуху.

17. Дополните.

Трансформатор является (идеальным)…, если пренебречь потерями и потоком рассеяния.

18. Дополните.

Величина ЭДС, наводимой в обмотке трансформатора зависит от величины основного магнитного потока и от количества (витков) … данной обмотки.

19. Установите соответствие.

1. ЭДС обмотки трансформатора	а.
2. Магнитодвижущая сила обмотки	б.
3. Закон электромагнитной индукции	в.
4. Закон Ома для магнитной цепи	г.
	д.

20. Установите соответствие между элементами, указанными на рисунке и из наименованием

Позиция на рисунке:	Название детали:
1	Обмотка высокого напряжения
2	Ярмо магнитопровода
3	Стержень магнитопровода
	Обмотка низкого напряжения

21. Установите соответствие между обмоткой на рисунке и ее типом.

Рис 1 Рис.2

Обмотка на рисунке:	Наименование обмотки
1.	а. концентрическая
2.	б. чередующаяся
	в. винтовая

22. Выберите варианты всех правильных ответов.

Магнитопровод трансформатора служит для

а. усиления и концентрации магнитного потока;

б. увеличения коэффициента трансформации;

в. усиления магнитной связи между обмотками;

г. Уменьшения тока короткого замыкания

23. Дополните

Величина магнитного потока зависит от величины … (реактивной) составляющей тока.

24. Выберите вариант правильного ответа

Для повышающего трансформатора справедливы соотношения:

U1>U2; I1>I2.
U1 <U2 ; I 1< I2
U1<U2; I 1 > I2.

25. Выберите варианты всех правильных ответов

Магнитный поток взаимоиндукции трансформатора на холостом ходу зависит от:

магнитной проницаемости стали магнитопровода;
приложенного напряжения;
э.д.с. взаимоиндукции.

26. Выберите вариант правильного ответа

Коэффициент трансформации определяется в режиме

Номинальной нагрузки.
Короткого замыкания.
Холостого хода.

27. Выберите вариант правильного ответа

При удаление из трансформатора стального сердечника напряжение вторичной обмотки

не изменится.
уменьшится.
возрастёт.

28. Выберите вариант правильного ответа

При удаление из трансформатора стального сердечника магнитный поток

возрастёт
уменьшится
не изменится

29. Выберите вариант правильного ответа

Пластины сердечника трансформатора стягивают шпильками для

увеличения механической прочности.
крепления трансформатора к объекту.
уменьшения влаги внутри сердечника.
уменьшения магнитного шума.

30. Выберите вариант правильного ответа

Принцип действия трансформатора основан на законе

электромагнитных сил.
Ома.
электромагнитной индукции.
Кирхгофа.

31. Дополните

При увеличении ширины канала рассеяния между первичной и вторичной обмотками трансформатора величина UК% …(увеличится)

1. Дополните.

Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута является режимом … …(холостого хода)

2. Дополните.

Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка замкнута накоротко является режимом … …(короткого замыкания)

3. Дополните.

В токе холостого хода пренебрегают (активной)… составляющей, поскольку она незначительна по величине.

4. Дополните.

В опыте холостого хода определяются потери в (сердечнике)… трансформатора (указать элемент конструкции трансформатора).

5. Дополните.

В опыте короткого замыкания определяются потери в (обмотках)… трансформатора. (указать элемент конструкции трансформатора).

6. Дополните.

Чтобы избежать аварийного режима, в опыте короткого замыкания на первичную обмотку подается (меньшее)… напряжение по сравнению с номинальным.

7. Дополните.

В опыте короткого замыкания на первичную обмотку трансформатора подается пониженное напряжение, при котором по обмоткам протекают (номинальные)… токи.

8. Дополните.

Параметры ветви намагничивания определяются в опыте (холостого хода)… …

9. Установите соответствие между номером элемента на схеме замещения и его наименованием

Номер элемента:	Наименование элемента
1	Активное сопротивление первичной обмотки
2	Индуктивное сопротивление первичной обмотки
3	Приведенное активное сопротивление вторичной обмотки
4	Приведенное индуктивное сопротивление вторичной обмотки
5	Фиктивное активное сопротивление, выделение тепла на котором эквивалентно потерям в стали
6	Индуктивное сопротивление, вызванное суммарным потоком сердечника
7	Сопротивление нагрузки
	Суммарное сопротивление первичной и вторичной обмоток

10. Установите соответствие между номером вектора на векторной диаграмме и его наименованием

Рис.1 Векторная диаграмма идеального трансформатора

в режиме холостого хода.

Номер вектора:	Наименование вектора
1	U10
2	I10
3	Ф10
4	Е10
5	Е20
	Z10

11. Установите соответствие между элементом системы уравнений и его наименованием

Номер вектора:	Что изображено
	Напряжение первичной обмотки трансформатора
	ЭДС первичной обмотки трансформатора
	ЭДС самоиндукции первичной обмотки от потока рассеяния
	Падение напряжения в первичной обмотке
	Напряжение вторичной обмотки трансформатора
	ЭДС вторичной обмотки трансформатора
	Ток холостого хода
	Активная составляющая тока холостого хода
	Реактивная составляющая тока холостого хода
	ЭДС сердечника трансформатора

12. Установите последовательность появления электромагнитных параметров при работе трансформатора в режиме холостого хода:

1. U1

2. I1

3. F1 = I1 w1

4. Ф1

5. е1, е2

13. Выберите вариант правильного ответа

При удаление из трансформатора стального сердечника ток холостого хода:

увеличится.
уменьшится.
не изменится.

14. Выберите вариант правильного ответа

Приведённый трансформатор от неприведенного отличается

коэффициентом трансформации
соотношением мощностей
конструкцией обмоток
схемой соединения обмоток

15. Выберите вариант правильного ответа

Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной выполняется для

учёта влияния вторичного тока на первичный
получения электрической схемы замещения
построения векторных диаграмм
расчета потерь

16. Выберите вариант правильного ответа

Величина сопротивления rm (r0) в контуре намагничивания схемы замещения трансформатора учитывает потери в стали, имеющим место:

в номинальном режиме;
в опыте холостого хода при номинальном напряжении;
в опыте короткого замыкания при номинальном напряжении;
в опыте короткого замыкания при пониженном напряжении;

17. Выберите вариант правильного ответа

Индуктивные сопротивления схемы замещения трансформатора соотносятся

X1s + X2s << Xm
X1s + Х2s >>Хm
X1s + Х 2s ~ X m

18. Выберите вариант правильного ответа

При увеличении числа витков первичной обмотки в два раза ток холостого хода трансформатора

увеличится в два раза.
уменьшится в два раза,
уменьшится в четыре раза.

19. Выберите вариант правильного ответа

При увеличении числа витков первичной обмотки в два раза магнитный поток трансформатора в режиме холостого хода

Увеличится в два раза.
Уменьшится в четыре раза.
Уменьшится в два раза.

20. Выберите вариант правильного ответа

Ток холостого хода идеального трансформатора

совпадает по фазе с магнитным потоком;
отстаёт от потока на угол потерь;
опережает поток на угол потерь.

21. Выберите вариант правильного ответа

При появлении в сердечнике трансформатора воздушного зазора ток холостого хода

увеличится.
уменьшится.
не изменится.

22. Выберите вариант правильного ответа

Магнитный поток взаимоиндукции трансформатора в режиме холостого хода

отстаёт от приложенного напряжения на 90°;
опережает э.д.с. обмоток на 90°;
совпадает по фазе с током холостого хода.

23. Выберите вариант правильного ответа

При удаление из трансформатора стального сердечника ток холостого хода

увеличится.
уменьшится.
не изменится.

24. Выберите вариант правильного ответа

Уровень насыщения стали магнитопровода трансформатора в опыте короткого замыкания

высокий
низкий
соответствует уровню в номинальном режиме

25. Выберите вариант правильного ответа

В режиме короткого замыкания трансформатора вектор тока

отстаёт от вектора напряжение на угол π/2,;
опережает вектор потока на угол π/2;
отстаёт от вектора напряжения на угол меньший π/2.

26. Выберите вариант правильного ответа

Напряжение короткого замыкания U1к и номинальное U1н в трансформаторах по величине соотносятся

U1к ≈ 0,05.U1н
U1к ≈ 0,5.U1н
U1к ≈ 0,6.U1н
U1к ≈ 0,75.U1н
U1к ≈ U1н

27. Выберите вариант правильного ответа

В опыте холостого хода для Т-образной схемы замещения трансформатора определяются

r0 , r1 , r’2
x0 , x1, x’2
r’2 , x’2
r0 , x0
r1 , x1

28. Выберите вариант правильного ответа

Режиму холостого хода трансформатора соответствуют параметры

U1 = U1н, I1 = I1н, I2 = 0
U1 = U1н, I1 < I1н, I2 = 0
U1 < U1н, I1 = I1н, I2 = 0
U1 = U1н, I1 = 0, I2 = 0

29. Выберите вариант правильного ответа

Режиму опытного короткого замыкания трансформатора соответствуют параметры

U1 = U1н, U2 = 0, I1 = I1н
U1 < U1н, U2 = 0, I1 = I1н
U1 = U1н, U2 = U2н, I1 = 0
U1 = U1н, U2 = 0, I1 = 0

30. Выберите вариант правильного ответа

В опыте холостого хода однофазного двухобмоточного трансформатора получены данные: номинальное напряжение U1н=220 В, ток холостого хода I0=0,25 А, потери холостого хода Рхх= 6 Вт, тогда коэффициент мощности cosφ0 равен

1) cosφ ≈ 0,05

2) cosφ ≈ 0,11

3) cosφ ≈ 0,21

4) cosφ ≈ 0,01

5) cosφ ≈ 0,35

31. Дополните

Если в опыте холостого хода получены данные: U0 = UН = 240 В, I0 =12 А, Р0 = 700 Вт, то полное сопротивление цепи намагничивания z0 равно …(240/12=20)

32. Дополните

Если полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора z0 =1720 Ом, активное сопротивление r0 =420 Ом, тогда индуктивное сопротивление x0 равно …(1668)

33. Установите соответствие между электрическим параметром трансформатора и коэффициентом приведения

Номер вектора:	Наименование вектора
U'2	kтр
Е'2	kтр
I'2	1/kтр
r'2	kтр2
x'2	kтр2
	kтр/2

34. Дополните

Символом со штрихом обозначаются параметры …(приведенной)обмотки трансформатора

1. Дополните.

При работе трансформатора под нагрузкой магнитные потоки первичной и вторичной обмоток направлены …(встречно)

2. Дополните.

Результирующий магнитный поток в режиме нагрузки трансформатора (меньше)… , чем поток в режиме холостого хода.

3. Выберите вариант правильного ответа

При увеличении тока вторичной обмотки трансформатора ток первичной обмотки

не изменится.
уменьшится.
увеличится.

4. Выберите вариант правильного ответа

Если при уменьшении тока нагрузки от номинального до нуля напряжение вторичной обмотки понижается, то характер нагрузки

емкостной.
индуктивный.
активный.

5. Выберите вариант правильного ответа

Элементов конструкции трансформатора нагреваются сильнее при работе в режиме

холостого хода
короткого замыкания при
номинальной нагрузки

6. Выберите вариант правильного ответа

Причиной изменения напряжения на вторичной обмотке при увеличении тока нагрузки является

падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора.
потери в обмотках трансформатора,
изменение степени насыщения магнитопровода

7. Выберите вариант правильного ответа

Если нагрузка трансформатора носит индуктивный характер, тогда при уменьшении тока нагрузки до нуля вторичное напряжение

не изменится
увеличится
уменьшится.

8. Выберите вариант правильного ответа

Коэффициент мощности первичной обмотки трансформатора всегда меньше коэффициента мощности вторичной обмотки так как

трансформатор потребляет реактивную мощность для создания магнитного потока
в трансформаторе имеют место потери электрической энергии
параметры первичной обмотки отличаются от параметров вторичной

9. Выберите вариант правильного ответа

Если в магнитопроводе трансформатора появится воздушный зазор, то вторичное напряжение

не изменится.
увеличится.
уменьшится.

10. Выберите вариант правильного ответа

Если трансформатор с номинальным напряжением 220 В включить в сеть 380 В, тогда потери в стали увеличатся

в три раза.
более, чем в три раза.
в раз.

11. Выберите вариант правильного ответа

При работе в режиме нагрузки силовой трансформатор преобразует величину

напряжения
частоты
мощности

12. Выберите вариант правильного ответа

Если трансформатор включить в сеть постоянного напряжения той же величины, то

ток первичной обмотки возрастет по сравнению с номинальным примерно в 50 раз
токов в обмотках не будет
уменьшится основной магнитный поток
уменьшится магнитный поток рассеяния первичной обмотки.

13. Выберите вариант правильного ответа

Электрическая энергия из первичной обмотки автотрансформатора передается во вторичную

электрическим путем.
электромагнитным путем.
электрическим и электромагнитным путем.

14. Выберите вариант правильного ответа

В трансформаторе осуществляет передачу электрической энергии на вторичную обмотку магнитный поток

рассеяния первичной обмотки
рассеяния вторичной обмотки.
вторичной обмотки.
сердечника

15. Установите соответствие между номером характеристики на графике и характером нагрузки трансформатора

Рис.1 Внешняя характеристика трансформатора при различном характере нагрузки

Номер характеристики:	Характер нагрузки
1	активно-емкостная
2	активная
3	активно-индуктивная
	реактивная

studfiles.net

Незамкнутый сердечник - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Незамкнутый сердечник

Cтраница 1

Незамкнутый сердечник, кроме того, дает возможность существенно упростить конструкцию обмотки высокого напряжения. [1]

Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся. [2]

Сердечппковый индуктор представляет собой трансформатор с незамкнутым сердечником. Для создания замкнутого магнито-провода сердечник устанавливают на подогреваемом металле, замыкающем магнитную цепь. [4]

Сердечниковый индуктор представляет собой трансформатор с незамкнутым сердечником. Для создания замкнутого магнито-провода сердечник устанавливают на подогреваемом металле, замыкающем магнитную цепь. [6]

Такой датчик состоит из двух катушек с незамкнутыми сердечниками, в пространстве между которыми перемещается якорь из ферромагнитного материала; якорь управляется измерительным штоком, перемещающимся поступательно в зависимости от измеряемой величины. При перемещении якоря вследствие изменения воздушных зазоров сердечников коэффициенты самоиндукции катушек меняются в разных направлениях. [8]

В 1876 г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. [9]

Для записи, считывания и стирания информации на магнитном носителе могут быть использованы самые разнообразные типы головок как с замкнутыми, так и с разомкнутыми магнитопроводами. Однако головки с незамкнутыми сердечниками характеризуются низкой эффективностью, вследствие чего в устройствах магнитной записи информации повсеместное применение получили так называемые кольцевые головки, имеющие замкнутый сердечник с небольшими зазорами. [11]

Индуктор типа ИНА-9 предназначен для нагрева как плоских листовых конструкций, так и трубопроводов диаметром 325 - 720 мм, имея для этих целей комплект сменных башмаков. Устройство его представляет собой обычный трансформатор с незамкнутым сердечником, питание которого осуществляется от обычного сварочного трансформатора со вторичным напряжением 65 в. [12]

Индукционный нагревательный аппарат состоит из стального сердечника ( магнитопровода) и обмотки, по которой пропускается электрический ток. На рис. 174, а изображен нагреватель с незамкнутым сердечником и обмоткой. Свободные концы обмотки нагревателя и вторичной обмотки трансформатора замыкаются на нагреваемое изделие. [13]

Возможен и другой способ контроля крутящего момента. На валу, если это возможно, на некотором расстоянии друг от друга размещают два одинаковых зубчатых венца, возле которых с небольшим зазором помещают две катушки с незамкнутыми сердечниками. Обмотки подключают к источникам постоянного тока. Помимо обмоток, обтекаемых постоянным током, на сердечниках находятся и вторичные обмотки, с которых при вращении вала снимается напряжение, частота которого зависит от числа зубьев венца и частоты вращения вала. [14]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Радио для всех - Трансформаторы

Первые шаги к созданию трансформатора сделал Столетов Александр Григорьевич. Изучая свойства материалов он обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика. Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей. Английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора. Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока.

Яблочков Павел Николаевич(1847-1894)Военный инженер и предприниматель.Родился в семье обедневшегомелкопоместного дворянина.Изобрёл дуговую лампу.

В 1848 году немецкий механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.

Индукционный аппарат.Генрих ДаниэльРумкорф1848г

30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки. Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон.

Устройство трансформатора.

Две электрически изолированные катушки разместим рядом друг с другом. Приложим к одной из них переменное напряжение, возникнет меняющееся магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует напряжение во второй катушке. Величина индуцируемого напряжения зависит от величины взаимоиндукции двух катушек. Как мы уже знаем, это явление называется электромагнитной индукцией. Катушка , к которой приложено переменное напряжение, называется первичной. Другая, в которой напряжение индуцируется, называется вторичной. Сложим наши размышления вместе и получим трансформатор. Дадим краткое определение. Трансформатор - это устройство использующие явление взаимоиндукции, передающее электрическую энергию из одной цепи в другую без непосредственного контакта между ними. В некоторых трансформаторах магнитный поток замыкается по воздуху, в других - через ферромагнитный сердечник (стержневой, замкнутый, кольцевой и «Ш-образный»). В трансформаторах часто бывает несколько обмоток.

Каркас, на котором размещаются обмотки трансформатора, выполняется обычно из прессшпана и состоит из гильзы и щечек. В целях удешевления производства трансформаторов иногда практикуется так называемая бескаркасная намотка. При этом обмотки наматываются на гильзу, не имеющую щечек. Между слоями сбмотки кладутся прокладки из тонкой бумаги, концы которых проклеиваются. Обмотки трансформатора выполняются из медного провода с эмалевой, бумажной или шелковой изоляцией. В целях предохранения трансформатора от пробоя между слоями обмоток помещаются изолирующие прокладки из тонкой бумаги или лакоткани. В случае проводов с эмалевой изоляцией прокладки помещают после каждого слоя, для других проводов через 3 — 5 слоев намотки. Для защиты трансформатора от влаги, после намотки катушки пропитываются специальным составом (церезин или изолирующий лак). Выводы обмоток трансформатора выполняются из мягкого многожильного провода с хорошей изоляцией.

Работа трансформатора.

Подведем к первичной обмотке I переменное напряжение от генератора, в этой обмотке, как мы знаем пойдет переменный ток. Он создаст переменное магнитное поле, с помощью которого наведется напряжение U2 во вторичной обмотке II, и если подключить к ней Rн, то в этой нагрузке пойдет ток I2. Если U1 синусоидальное напряжение,значит U2 (наведенное) такой же формы. Наведенное напряжение зависит от скорости изменения тока. Ток I2, во вторичной обмотке II, своим магнитным полемнаводит ток I1-1 в обмотке I. Величины в первичной обмотке зависят от Rн. Чем меньше Rн, тем больше I2 (увеличивается I1-1).

Вторичная обмотка сама никакой мощности не дает, а получает ее из первичной. Мощность Р2

( потребляемая во вторичной цепи) равна мощности Р (поступающей от генератора в первичную цепь). Реально, часть ее, теряется в самом трансформаторе, и нагрузке достается меньшая мощность, чем дает генератор. Важная особенность трансформатора — напряжение U2 на вторичной обмотке (определяется самим устройством трансформатора, его коэффициентом трансформации).

Коэффициент трансформации n - это соотношение витков W1 (первичная обмотка) и W2 (вторичная обмотка). Показывает во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение и ток.

Из сказанного следует

Из условия равенства мощностей

отношение токов будет

Если W2 равно W1,то n равен единице.

Трансформатор будет со стопроцентной связью. U2=U1.

Если W2 меньше чем W1, то n меньше единицы. Трансформатор будет понижающим. U2<U1

Если W2 больше чем W1, то n больше единицы. Трансформатор будет повышающим. U2>U1.

Сопротивление генератора (источника тока)

К генератору как бы подключена дополнительная нагрузка, называемая "вносимое сопротивление" (Rвн).

Главное замечание:

При приложении к трансформатору постоянного напряжения,

Э.Д.С наводиться не будет.

Основные типы и обмотки.

Тип трансформатора определяет форма магнитопровода. Обозначение сердечников состоит из букв, определяющих тип сердечника (Ш — шихтованный; Л — ленточный; О или К — кольцевой; Ш — броневой: П — стержневой), и цифр, указывающих размеры сечения стержня, несущего катушку. Первая цифра указывает на ширину этого стержня, а вторая — на толщину. Наиболее употребительными являются следующие унифицированные ряды сердечников: для трансформаторов наименьшей массы - Ш, ШЛ, ШЛМ, ШЛО, ПЛ, ПЛМ ШПР; для транстрансформаторов наименьшей стоимости - УШ, ОЛР и для малогабаритных трансформаторов - ША, ШБ и ШВ.

Цилиндрическая обмотка отличается простотой выполнения. Она может быть выполнена на каркасе или быть бескаркасной. Каркасная намотка более надежна, чем бескаркасная. При намотке на каркас (катушку) провод может укладываться или беспорядочно — намотка «внавал», «кучей», или правильными рядами — рядовая намотка. Галетная намотка сложнее в изготовлении, но имеет более высокую электрическую прочность, меньшую собственную емкость и допускает возможность замены отдельных секций при ремонте. Поэтому она применяется для мощных выходных трансформаторов и высоковольтных дросселей.

Тороидальный трансформатор

Обмотки наматываются на кольце из ленты трансформаторного железа, никаких специальных каркасов не требуется. Это приближает провод к сердечнику, диаметр витка уменьшается, что снижает общую длину провода, то есть его сопротивление.

Броневой трансформатор

Применяется один каркас для намотки обмоток, не требует специфического оборудования. Главный недостаток: относительно низкий коэффициент полезного действия, ограниченное место для обмоток и плохое рассеивание тепла.

Стержневой трансформатор

Среднее положение между тороидальным и броневым. Количество обмоток на трансформаторе удвоено. На каждом стержне присутствует первичная (сетевая) и вторичная обмотка (их может быть несколько)

Импульсный преобразователь.

Современная техника бежит вперед, отставать не будем. Почитаем о сборке импульсных трансформаторов, которые есть в любом блоке питания. Большую пользу в расчетах количества витков, принесет формула.

Вначале нужно подобрать ферритовое кольцо. Его размер можно найти при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов (скачать в интернете не проблема) и справочника по ферритовым магнитопроводам. В окна для расчета вводим данные предполагаемого магнитопровода , чтобы определить габаритную мощность сердечника. Чем меньше кольцо, тем больше придется мотать (не забывайте об этом). Диаметр провода первичных и вторичных обмоток зависит от параметров блока питания, который вы будете собирать. Чем больше ток обмотки, тем больший потребуется диаметр провода. Ток первичной обмотки пропорцонален (равен) мощности трансформатора. Намотка импульсных трансформаторов на тороидальных магнитопроводах имеет свои особенности. При изготовлении, одна из обмоток, может недостаточно равномерно распределиться по периметру магнитопровода. Это безусловно приведет к уменьшению мощности. Точно выдерживать в любительских условиях, расчетное расстояние между витками, чтобы они уложились ровно, невозможно. Поэтому, проще всего намотать однослойную обмотку «виток к витку». Значит, провод нужен такого диаметра, чтобы он уложился «виток к витку», в один слой, в отверстие имеющегося кольцевого сердечника. Число витков первичной обмотки не должно отличаться от расчётного.

Прямое включение лампы накаливания 12в,

в электрическую сеть (~220в).

Лучше такие опыты не делать!!!

Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов. Для питания разных узлов электроприборов требуются всевозможные напряжения. Например, в телевизоре напряжения от 5 вольт (питание электронных схем) до 20 киловольт (питание анода кинескопа). Эти напряжения получаются с помощью трансформаторов. Напряжение 5 вольт снимается с помощью сетевого трансформатора, а напряжение 20 кВ с помощью строчного трансформатора.

Включение лампы накаливания 12в, в электрическую сеть (~220в), через понижающий трансформатор.

То что надо, лампочка довольна !!!

Сетевой трансформатор одна из самых тяжёлых деталей многих приборов и усройств. Размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного тока. Поэтому в сегодняшних блоках питания переменное напряжение в сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют в высокочастотные импульсы, которые подаются на импульсный трансформатор, он же преобразует их в нужные напряжения. Такая конструкция заметно уменьшает массу и

габаритные размеры.

Обозначение трансформаторов.

Символы катушек используют и в построении условных графических обозначений различных трансформаторов. Простейший трансформатор содержит две индуктивно связанные катушки (обмотки). Необходимое для обеспечения работоспособности некоторых устройств фазирование обмоток (т. е. порядок подключения выводов) показывают точками, обозначающими их начало. Если магнитопровод общий для всех обмоток, его изображают между их символами а если каждая из них имеет свой магнитопровод — над ними. Возможность подстройки индуктивности изменением положения сердечника показывают знаком подстроечного регулирования, пересекая им либо только изображение магнитопровода, либо одновременно символов обмоток. Трансформаторы, работающие в широкой полосе частот, обозначают буквой Т, а их обмотки - римскими цифрами.

Обозначение Реальный вид

Иногда вместо последних для обозначения обмоток используют условную нумерацию их выводов. Число полуокружностей в символах обмоток трансформаторов может быть любым. Для уменьшения помех, проникающих из сети, между первичной и вторичными обмотками трансформаторов питания иногда помещают электростатический экран. Он представляет собой незамкнутый виток медной или алюминиевой фольги или один слой тонкого провода, соединяемый с общим проводом устройства. На схемах такой экран изображают штриховой линией, а соединение с общим проводом - поперечной черточкой на конце вывода экрана. Условное графическое обозначение трансформаторов допускается показывать повернутым на 90°. Разновидность трансформаторов - автотрансформаторы изображают на схемах, как и катушки с отводами. Возможность плавного регулирования снимаемого с них напряжения показывают знаком регулирования (стрелка).

Виды трансформаторов.

Силовой трансформатор

Предназначен для транспортировки электрической энергии в электрических сетях и установках (приём и передача электрической энергии с минимальными потерями).

Трансформатор напряжения

Работает от источника напряжения.

Типичное применение - преобразование высокого напряжения в низкое. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты от цепи высокого напряжения.

Трансформатор тока

Трансформатор питающийся от источника тока.

Типичное применение - снижение первичного тока до нужной величины, используемой в цепях.

Импульсный трансформатор

Преобразует постоянное напряжение в переменное сравнительно высокой частоты (высокой по сравнения с 50 герцами промышленной сети). Габариты минимальны, хорошая стабилизация питания. Высокий КПД (85-90%), по сравнинию с обычными трансформаторными. Современная электроника без ни никуда.

Разделительный трансформатор

Первичная обмотка электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаний к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.

Сдвоенный дроссель

Трансформатор с двумя одинаковыми обмотками. Благодаря взаимной индукции катушек он при тех же размерах более эффективен, чем обычный дроссель.

Пик – трансформатор

Преобразует напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение, с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

www.junradio.com

Трансформаторы

3.6. Трансформаторы

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности. Трансформатор состоит из двух или более катушек, надетых на общий сердечник. Катушка, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а катушка, к которой присоединяется нагрузка (потребители электрической энергии), - вторичной (рис. 3.22). Сердечники трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали и набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин (для уменьшения потерь энергии вследствие возникновения в сердечнике вихревых токов) – рисунок 3.23.

Катушки трансформатора, как правило, содержат разное количество витков, причем большее напряжение оказывается приложено к катушке с большим числом витков. Если трансформатор используется для повышения напряжения, то обмотка с меньшим числом витков подключается к источнику напряжения, а к обмотке с большим числом витков присоединяется нагрузка. Для понижения напряжения все делается наоборот. При этом не следует забывать, что подавать на первичную обмотку можно напряжение не больше номинального (того, на которое она рассчитана).

Коэффициентом трансформации называют отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Он равен также отношению ЭДС в обмотках.

При отсутствии потерь в обмотках коэффициент трансформации равен отношению напряжений на зажимах обмоток: k=U1/U2.

Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего - меньше 1.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При протекании переменного тока через первичную катушку вокруг нее возникает перемененное магнитное поле и магнитный поток, который пронизывает также и вторую катушку. В результате во вторичной катушке появляется вихревое электрическое поле и на ее зажимах возникает ЭДС индукции.

Трансформатор характеризуется коэффициентом полезного действия, равным отношению мощности, выделяющейся во вторичной катушке, к мощности, потребляемой первичной катушкой от сети. У хороших трансформаторов КПД составляет 99 - 99,5%.

Важным свойством трансформатора является его способность преобразовывать сопротивление нагрузки. Рассмотрим трансформатор с КПД приблизительно равным 100%. В этом случае мощность, выделяющаяся во вторичной цепи трансформатора, будет равна мощности, потребляемой первичной обмоткой от источника напряжения. Для такого трансформатора мощность, потребляемая от источника напряжения, будет чисто активной. Мощность в первичной цепи трансформатора P1=(U12)/R1, а во вторичной цепи P2=(U22)/R2.

Так как P1=P2 и U1=kU2 , то R1=k2R2.

Таким образом, нагрузка сопротивлением R2, подключаемая к источнику переменного напряжения через трансформатор, по мощности будет эквивалентна нагрузке сопротивлением R1, подключаемой без трансформатора.

Для регулировки переменного напряжения широко применяются лабораторные автотрансформаторы. Автотрансформаторы рассчитаны на подключение к сети переменного напряжения 220 В или 127 В. Как правило, выходное напряжение автотрансформатора регулируется плавно до 250 В. Принципиальная схема автотрансформатора приведена на рисунке 3.24а, а его устройство

показано на рисунке 3.24 б. Обмотка трансформатора выполнена изолированным проводом в один слой. На участках обмотки, которых касается подвижный контакт с угольной вставкой, изоляция очищена. При перемещении контакта угольная вставка закорачивает виток провода. Однако вследствие небольшого напряжения на одном витке и заметного сопротивления угольной вставки через замкнутый виток протекает допустимый ток.

Первичная обмотка автотрансформатора является частью его вторичной обмотки и поэтому между первичной и вторичной обмоткой трансформатора имеется гальваническая связь. К вторичной обмотке автотрансформатора нельзя непосредственно подключать потребители, один из проводов которых может оказаться соединенным с землей. Такое подключение приведет к аварии или несчастному случаю. При работе с автотрансформатором запрещается заземлять вторичную цепь.

Рассмотрим кратко простейший расчет маломощных трансформаторов бытовой радиоаппаратуры. Мощность трансформатора (в Вт) численно равна квадрату площади (в см2) поперечного сечения среднего стержня магнитопровода. Зная номинальную мощность трансформатора, можно найти ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке во вторичных обмотках. Диаметр провода обмотки выбирается из расчета (2,5-3)А/мм2 поперечного сечения провода. Для стандартных магнитопроводов, применяемых для изготовления трансформаторов, число витков на 1 вольт примерно равно частному от деления 50 на площадь поперечного сечения центрального стержня магнитопровода, выраженную в см2. Однако в зависимости от качества магнитопровода коэффициент может изменяться от 35 до 65.

Полное сопротивление катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником зависит от силы протекающего через нее тока. Сопротивление катушки в зависимости от силы протекающего тока сначала увеличивается, достигает максимального значения, а затем уменьшается. На рисунке 3.25 приведена зависимость тока, протекающего в обмотке ненагруженного трансформатора, от приложенного к ней напряжения (исследован трансформатор источника ВУ-4/36 в режиме повышения напряжения).

Зависимость, приведенную на рисунке 3.25, называют характеристикой холостого хода трансформатора. Нелинейное возрастание тока холостого хода в зависимости от приложенного к первичной обмотке напряжения начинается примерно с 0,8Uном. Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора выбирают так, чтобы ток холостого хода составлял 5-10% от номинального тока. При напряжении 1,1Uном ток холостого хода не должен превышать 20-25% номинального тока нагруженного трансформатора.

ivatv.narod.ru

Устройство трансформатора - Практическая электроника

Что такое трансформатор? Как он работает и для чего он вообще нужен? Давайте разберемся…

Слово «трансформатор» образуется от английского слова «transform» — преобразовавывать, изменяться. Надеюсь все помнят фильм «Трансформеры». Там машинки лекго преобразовывались в трансформеров и обратно. Но… трансформатор у нас не преобразовывается по внешнему виду. Он обладает еще более удивительным свойством — преобразовывает переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения! Это свойство трансформатора очень широко используется в радиоэлектронике и электротехнике.

Трансформаторы бывают однофазные и трехфазные. Что это означает? Да все просто! Есть ток, который течет по четырем проводам — три фазы и ноль — это и есть трехфазный электрический ток. А есть ток, который течет по двум проводам — фаза и ноль — это однофазный ток. Для того, чтобы из трехфазного сделать однофазный, достаточно взять один провод трехфазного и его другой провод — ноль. Однофазный электрический ток поступает в Ваши дома. В вашей розетке переменный однофазный электрический ток 220 Вольт. Думаю, не будем сильно углубляться в подробности и рассмотрим в нашей статье однофазный трансформатор бытового назначения.

Рассмотрим вот такую картинку:

1 — первичная обмотка трансформатора

2 — магнитопровод

3 — вторичная обмотка трансформатора

Ф — направление магнитного потока

U1 — напряжение на первичной обмотке

U2 — напряжение на вторичной обмотке

На картинке показан самый обычный однофазный трансформатор. Давайте разберемся что у нас там накаверкано. 2 — это у нас магнитопровод. Он состоит из пластинок стали, по нему течет магнитный поток Ф (показано стрелками). Этот магнитный поток создается переменным напряжением, поданым на провод, намотанный на этот самый магнитопровод Ф. А снимается напряжение с провода, намотанного на другой стороне магнитопровода. Откуда берется напряжение во вторичной обмотке? Оно ведь никак не связано проводами? Все дело в магнитном потоке, который создает первичная обмотка. А вторичная обмотка его ловит и преобразовывает в переменное напряжение с такой же частотой.

Вот здесь точно такой же трансформатор, но в другом конструктивном виде.

Такой конструктивный вид обладат такими плюсами, как малые габариты и удобство использования.

Так от чего же зависит напряжение, которое выдает нам трансформатор на вторичной обмотке? А зависит оно от витков, которые намотаны на первичной и вторичной обмотке ! Вот она, вот она, формула моей мечты! ВОТ ОНА!

где

U2 — напряжение на вторичной обмотке

U1 — напряжение на первичной обмотке

N1 — количество витков первичной обмотки

N2 — количество витков вторичной обмотки

I1 — сила тока первичной обмотки

I2 — сила тока вторичной обмотки

В трансформаторе соблюдается закон сохранения энергии, то есть какая мощность в транс заходит, такая и выходит.

Если подзабыли, что такое мощность, тогда читаем статью работа и мощность постоянного тока. Для переменного тока она определяется также, но только вместо постоянного напряжения берется среднеквадратичное напряжение.

Итак, у нас в гостях трансформатор от выжигательного прибора по дереву:

Его первичная обмотка — это цифры 1,2. Вторичная обмотка — цифры 3,4. N1 — 2650 витков, N2 — 18 витков. Транс построен по упрощенной конструкции:

Его внутренности выглядят вот так:

Подключаем первичную обмотку транса к 220 Вольтам

Ставим крутилку на мультике на измерения переменного тока и замеряем напряжение на первичной обмотке (напряжение сети).

Замеряем напряжение на вторичной обмотке.

Настало время проверить наши формулы

1.54/224=0.006875 (коэффициент отношения напряжения)

18/2650=0.006792 (коэффициент отношения обмоток)

Сравниваем числа… погрешность вообще копейки! Формула работает, ура! Погрешность связана с потерями на нагрев обмоток транса и магнитопровода, а также погрешность измерения мультика. Насчет силы тока есть одно простое правило для транса: понижая напряжение, повышаем силу тока и наоборот, повышая напряжение трансом, понижаем силу тока.

Трансформатор, который преобразовывает большее напряжение в меньшее, называется понижающим, а который преобразовывает меньшее напряжение в большее напряжение, называется повышающим. Также есть трансы, которые выдают такое же напряжение на выходе, как и на входе. Их чаще всего называют разделительными или развязывающими. У понижающего трансформатора вторичная обмотка выполнена из провода больше диаметра, потому что через нее потечет большая сила тока при низкоомной нагрузке. Если провод во вторичной обмотке будет малого диаметра, то согласно закону Джоуля-Ленца у нас он просто напросто нагреется и спалит весь транс.

Основные неисправности транса могут заключаться в обрыве или в коротком замыкании обмоток. Хоть на трансе они прилегают очень пллотно к друг другу, их разделяет лаковый диэлектрик, которым покрываются и первичная и вторичная обмотка транса. Если где-то возникло короткое замыкание, то транс будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. Все зависит от того, где коротнули обмотки.

При обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультика мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки. На фото ниже я проверяю целостность первичной обмотки, которая состоит из 2650 витков. Сопротивление есть? Значит все ОК. Обмотка не в обрыве. Если бы была в обрыве, мультик показал бы на дисплее «1».

Таким же способом проверяем и вторичную обмотку, которая состоит из 18 витков

В заключении хотелось бы добавить, что некоторые электронщики сами мотают трансы. С помощью формулы транса они могут получить напряжение какое захотят. Кто-то с нуля мотает транс, а кто то переделывает под себя, добавляя обмотки или наоборот убирая лишние.

www.ruselectronic.com

Трансформатор

Компьютерная программа иллюстрирует принцип действия трансформатора.

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Различают два режима работы трансформатора.

1. Трансформатор на холостом ходу (нагрузка отсутствует)

При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях. В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.

Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей N1 витков) обозначить как ε1, а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке (N2 витков) как ε2, то имеет место следующее соотношение:

Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.

Величина K называется коэффициентом трансформации. При K > 1 трансформатор является понижающим, а при K < 1 – повышающим.

2. Работа нагруженного трансформатора

Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно уменьшить и ЭДС индукции в первичной обмотке. Но это невозможно, так как модуль напряжения на зажимах первичной катушки по прежнему приблизительно равен модулю ЭДС индукции. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

Отсюда:

Таким образом, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Компьютерная программа моделирует два режима работы трансформатора.

Трансформатор на холостом ходу (ненагруженный).
Нагруженный трансформатор.

В режиме холостого хода модель позволяет проводить эксперимент, изменяя число витков первичной и вторичной обмотки трансформатора, напряжение на первичной обмотке (напряжение на вторичной обмотке изменяется автоматически, в соответствии с выбранными пользователем параметрами).

В режиме нагруженного трансформатора можно изменять число витков первичной и вторичной обмотки, напряжение на первичной обмотке, сопротивление нагрузки. Выводятся значения напряжения на вторичной обмотке, а также силы тока в первичной и вторичной обмотках.

files.school-collection.edu.ru

Т. Трансформатор — PhysBook

Трансформатор

Трансформатор — устройство, служащее для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.

Он был изобретен П.Н.Яблочковым в 1878 г., а технический трансформатор впервые создал И.Ф.Усагин в 1882 г.

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор (рис. 1) представляет собой две изолированные друг от друга катушки (обмотки), намотанные на общий замкнутый сердечник.

Рис. 1

По одной из обмоток (первичной) пропускается преобразуемый переменный ток, а вторичная обмотка соединяется с потребителем. Ток в первичной обмотке создает в сердечнике переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС самоиндукции \(~\varepsilon = -\frac {\Delta \Phi}{\Delta t}\) в каждом витке первичной катушки (ΔΦ — изменение магнитного потока через один виток за время Δt). Этот же магнитный поток пронизывает витки вторичной катушки и создает в каждом ее витке ЭДС индукции \(~\varepsilon .\) Если первичная обмотка имеет N1 витков, а вторичная N2 витков, то в обмотках индуцируются (без учета потерь на рассеивание магнитного потока) соответственно электродвижущие силы \(~\varepsilon_1 = - N_1\frac {\Delta \Phi}{\Delta t}, \varepsilon_2 = - N_2\frac {\Delta \Phi}{\Delta t},\) а их отношение \(~\frac {\varepsilon_1}{\varepsilon_2} = \frac {N_1}{N_2}, \) т.е. возникающие в катушках ЭДС индукции (самоиндукции) пропорциональны числу витков в них:

\(~ k = \frac {N_1}{N_2}; \frac {\varepsilon_1}{\varepsilon_2} = k.\)

Отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной называют коэффициентом трансформации k .

Если N2 > N1(k < 1), то трансформатор называется повышающим, а если N2 < N1(k > 1) — понижающим.

Коэффициент трансформации определяется обычно при холостом ходе трансформатора, т.е. при разомкнутой цепи вторичной обмотки. В этом случае в первичной обмотке проходит так называемый ток холостого хода, действующее значение которого Ix. На основании закона Ома для замкнутой цепи действующие значения напряжения U1, приложенного к первичной обмотке, ЭДС самоиндукции \(~\varepsilon_1\) и сила тока Ix в первичной обмотке связаны между собой соотношением \(~U_1 - \varepsilon_1 = I_x R_1,\) где R1 — активное сопротивление первичной обмотки. Знак минус обусловлен тем, что ЭДС \(~\varepsilon_1\) согласно правилу Ленца противофазна U1. Трансформатор проектируется так, чтобы в отсутствие нагрузки потребляемый из сети ток был незначительным. Это достигается выбором малого активного сопротивления R1 и достаточно большого индуктивного сопротивления ωL. Для увеличения индуктивности катушки в нее вводят стальной сердечник и наматывают достаточно большое число витков N1. Тогда сила тока \(~I_x \sim \frac 1{\sqrt {R^2 + \left( wL\right)^2}}\) будет мала и величиной IxR1 можно пренебречь. Следовательно, \(~U_1 \approx \varepsilon_1.\)

Цепь вторичной обмотки при холостом ходе разомкнута, вследствие чего в ней тока нет, и напряжение на зажимах вторичной обмотки равно индуцированной в ней ЭДС индукции \(~U_2 = \varepsilon_2.\) Поэтому коэффициент трансформации можно найти, измерив напряжения на концах катушек при холостом режиме

\(~k = \frac {\varepsilon_1}{\varepsilon_2} = \frac {U_1}{U_2}.\)

При включении во вторичную цепь какой-либо нагрузки (рабочий ход трансформатора) в ней начинает проходить ток нагрузки I2 (переменный, такой же частоты). Ток I2 создает в сердечнике магнитный поток, направленный по правилу Ленца навстречу потоку первичной обмотки. В результате суммарный поток магнитной индукции в первичной катушке уменьшается, уменьшается и ЭДС \(~\varepsilon_1,\) а следовательно, сила тока \(~I_1 = \frac {U_1 - \varepsilon_1}{R_1}\) увеличивается. Увеличение тока в первичной цепи приводит к увеличению магнитного потока, ЭДС индукции и силы тока во вторичной цепи. Но увеличение тока во вторичной цепи сопровождается увеличением тока самоиндукции и, следовательно, уменьшением магнитного потока (который только что возрастал). В конце концов при постоянной нагрузке устанавливаются определенные магнитный поток, ЭДС индукции во вторичной цепи, ток I1 в первичной цепи (I1 > Ix). Таким образом, увеличение тока I2 во вторичной цепи автоматически приводит к увеличению тока I1 в первичной цепи, т.е. трансформатор автоматически регулирует потребление энергии в зависимости от нагрузки во вторичной цепи.

При рабочем ходе трансформатора происходит непрерывная передача энергии из первичной цепи во вторичную. Мощность, потребляемая в первичной цепи \(~P_1 = I_1 U_1 \cos \varphi_1,\) а выделяемая на нагрузке \(~P_2 = I_2 U_2 \cos \varphi_2.\) Коэффициент полезного действия трансформатора

\(~\eta = \frac {P_2}{P_1} = \frac {I_2 U_2 \cos \varphi_2}{I_1 U_1 \cos \varphi_1}.\)

Не вся энергия, потребляемая от генератора, передается потребителю. При работе трансформатора имеются потери на нагревание обмоток трансформатора, на рассеивание магнитного потока в пространство, на вихревые токи Фуко (см. Закон электромагнитной индукции) в сердечнике и его перемагничивание. Для уменьшения этих потерь принимаются следующие меры: 1) обмотка низкого напряжения делается большего сечения, так как по ней проходит ток большей силы; 2) сердечник делают замкнутым, что уменьшает рассеивание магнитного потока; 3) сердечник делают из изолированных пластин для уменьшения токов Фуко и др. Благодаря этим мерам КПД современных трансформаторов достигает =95—99%, сдвиги фаз между колебаниями силы тока и напряжения близки к нулю \(~\left( \cos \varphi \approx 1\right).\)

Если иногда можно пренебречь потерями в трансформаторе, т.е. считать η =100%, то \(~P_1 = P_2 \Rightarrow I_1 U_1 = I_2 U_2 \Rightarrow \frac {I_1}{I_2} = \frac {U_2}{U_1},\) это значит, увеличивая с помощью трансформатора напряжение, мы во столько же раз уменьшаем силу тока и наоборот.

При рабочем режиме трансформатора напряжения на его обмотках уже не будут равны ЭДС. Учитывая потери только на активных сопротивлениях, напряжения U1 и U2 можно рассчитать, исходя из закона Ома для замкнутой цепи.

По закону Ома для замкнутой первичной цепи трансформатора алгебраическая сумма подводимого к трансформатору напряжения U1 и возникающей ЭДС \(~\varepsilon_1\) самоиндукции равна падению напряжения в цепи (на активном сопротивлении первичной обмотки R1):

\(~U_1 - \varepsilon_1 = I_1 R_1\) Отсюда \(~U_1 = \varepsilon_1 + I_1 R_1.\)

Для подключенной нагрузки R роль источника тока выполняет вторичная обмотка, ЭДС в которой \(~\varepsilon_2.\) Она должна быть равна падению напряжения во вторичной цепи (на нагрузке R и на активном сопротивлении R2 вторичной обмотки):

\(~ \varepsilon_2 = I_2 \left( R_2 + R\right), \) но \(~I_2 R = U_2.\) Следовательно, \(~ \varepsilon_2 = U_2 + I_2 R_2.\) Откуда \(~U_2 = \varepsilon_2 - I_2 R_2. \)

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 409-412.

www.physbook.ru

Каталог товаров