Трансформатор сообщение по физике

Трансформатор сообщение по физике

Трансформаторы — это просто!

«Физика — 11 класс»

Назначение трансформаторов

Трансформатором называется электротехнические устройства с помощью которого осуществляется преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности.

Впервые подобные устройства были использованы в 1878 г. русским ученым П.Н.Яблочковым для питания изобретенных им электрических свечей — нового в то время источника света.
Позднее эти устройства получили название трансфораторов.
Трансформатор Яблочкова состоял из двух цилиндрических катушек, надетых на стальной стержень, собранный из отдельных проволок.

Устройство трансформатора

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками.
Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Другая обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
Условное обозначение трансформатора на электрических схемах

Трансформатор на холостом ходу

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции, открытым Майклом Фарадеем в 1831 году.
Явление электромагнитной индукции: при изменении тока в цепи первой катушки во второй катушке, расположенной рядом, возникает электрический ток.

При питании катушки от источника постоянного тока ток во второй катушке существует только в моменты изменения тока в первой катушке, а на практике — при замыкании и размыкании цепи первой катушки.
Для длительного существования тока необходио непрерывно изменять ток в первой катушке. А это возможно, если соединить ее с источником переменного напряжения. При синусоидальном характере тока в первой катушке ток во второй катушке будет также синусоидальным.

При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, которым возбуждается ЭДС индукции в витках каждой обмотки.
Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле так, что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях.

Мгновенное значение ЭДС индукции е во всех витках первичной или вторичной обмотки одинаково.
Согласно закону Фарадея оно определяется формулой

е = -Ф’

где
Ф’ — производная потока магнитной индукции по времени.

В первичной обмотке, имеющей N1 витков, полная ЭДС индукции

Во вторичной обмотке полная ЭДС индукции

где
N2 — число витков этой обмотки.

Отсюда следует, что

Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь.
В этом случае модуль напряжения на зажимах первичной обмотки примерно равен модулю суммарной ЭДС индукции:

При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не идет, и имеет место соотношение

Мгновенные значения ЭДС e1 и e2 изменяются синфазно, т.е. одновременно достигают максимума и одновременно проходят через ноль.
Поэтому их отношение можно заменить отношением действующих значений ЭДС и напряжений

Отношение напряжений на обмотках при работе трансформатора на холостом ходу (без нагрузки) называется коэффициентом трансформацииК.
Трансформаторы используются как для повышения напряжения, так и для понижения, т.е. могут быть повышающими и понижающими.
Если К>1, то трансформатор является понижающим,
если К

Работа нагруженного трансформатора

Если к концам вторичной обмотки присоединить цепь, потребляющую электроэнергию, т.е. нагрузить трансформатор, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю.
Появившийся ток создаст в сердечнике свой переменный магнитный поток, который будет уменьшать изменения магнитного потока в сердечнике.

Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока не произойдет, так как

Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличится сила тока в первичной обмотке.
Его амплитуда возрастет таким образом, что восстановится прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока.

Увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединенную к вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой.

При подключении нагрузки ко вторичной цепи КПД трансформатора близок к 100%.
Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, примерно равна мощности во вторичной цепи:

При повышении с помощью трансформатора напряжения в несколько раз, сила тока во столько же раз уменьшается (и наоборот).

Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение примерно одинаково в первичной и вторичной обмотках

Чтобы уменььшить нагревание сердечника, его собирают из отдельных стальных пластин, которые изолируются друг от друга бумагой, лаком или окисью металла сердечника.
В трансформаторах малой мощности применяют круглые тороидальные сердечники из стальных колец или стальной ленты.
Для повышения КПД в трансформаторах обмотки высокого и низкого напряжения располагают на одних и тех же стержнях.
В радиотехнике обмотки часто наматываются на средний стерженьь.

При работе трансформатора обмотки нагреваются, для их охлаждения мощные трансформаторы помещают даже в баки с жидким маслом (масляные трансформаторы).

Трансформаторы широко используют в радиоаппаратуре, а также для передачи электроэнергии на большие расстояния в линиях электропередач, для этого строятся трансформаторные подстанции.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Производство, передача и использование электрической энергии. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Осуществление преобразования энергии в трансформаторе переменным магнитным полем. Признаки классификации трансформаторов. Магнитопровод и катушка с обмотками как основные части трансформатора. Особенности обозначений в маркировке трансформаторов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 26.10.2014
Размер файла 114,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. История развития трансформатора

2. Основные понятия

3. Классификация трансформаторов

4. Основные параметры

5. Конструктивные особенности трансформаторов

6. Маркировка трансформаторов

1. История развития трансформатора

Изобретателем трансформатора является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.

Читайте также:  При включении электроплиты выбивает автомат причины

Выдающийся русский электротехник М.О.Доливо-Добровольский в 1889г. Предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяженностью 175 км; трехфазный генератор имел мощность 230 КВт при напряжении 95 В.

В дальнейшем начали применять масляные трансформаторы, так как было установлено, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.

2. Основные понятия

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

При изготовлении трансформаторов бытового и промышленного назначения применяют стандартизованные термины и определения, обязательные для применения в документации всех видов, научно-технической и справочной литературе.

Ниже приведены несколько таких терминов и их определений.

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. К силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ*А и более, однофазные мощностью 5 кВ*А и более.

Повышающий трансформатор — трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка низшего напряжения.

Понижающий трансформатор — трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка высшего напряжения.

Сигнальный трансформатор — трансформатор малой мощности, предназначенный для передачи, преобразования, запоминания электрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, две или более обмотки которого гальванически связаны так, что имеют общую часть.

Импульсный сигнальный трансформатор — сигнальный трансформатор, предназначенный для передачи, формирования, преобразования и запоминания импульсных сигналов.

Коэффициент трансформации трансформатора малой мощности — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.

Магнитная индукция — векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Магнитный поток — поток магнитной индукции.

Напряженность магнитного поля — векторная величина, равна геометрической разности магнитной индукции, деленной на магнитную постоянную, и намагниченности.

Индуктивная связь — связь электрических цепей посредством магнитного поля.

3. Классификация трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать:

По признаку функционального назначения

Рассмотрим трансформаторы питания, их можно классифицировать

1. По напряжению:

2. В зависимости от числа фаз преобразуемого напряжения

3. В зависимости от числа обмоток

4. В зависимости от конфигурации магнитопровода

5. В зависимости от мощности

6. В зависимости от способа изготовления магнитопровода

7. В зависимости от коэффициента трансформации:

8. В зависимости от вида связи между обмотками:

— с электромагнитной связью (с изолированными обмотками)

— с электромагнитной и электрической связью(со связанными обмоками)

9. В зависимости от конструкции обмотки:

10. В зависимости от конструкции всего трансформатора

11. В зависимости от назначения:

— анодно-накальные и т.д.

12. В зависимости от рабочей частоты трансформаторы делят на трансформаторы:

— пониженной частоты (менее 50 Гц)

— промышленной частоты (50 Гц)

— повышенной промышленной частоты (400, 1000, 2000 Гц)

— повышенной частоты (до 10000 Гц)

4. Основные параметры

5. Конструктивные особенности трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов служит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная; от содержания кремния, которое отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети, питающей трансформатор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы изготавливают из лент рулонной стали; предварительно лента покрывается изолирующим и склеивающим составом.

Стержневые магнитопроводы собирают из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стержни между собой, называется ярмом.

Сборка частей магнитопровода может производиться встык и вперекрышку, причем в последнем случае увеличивается механическая прочность и уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластины собирают в единый пакет и предусматривают изоляционную прокладку между пакетами для предохранения от замыкания между отдельными листами магнитопровода. Сборка встык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора.

Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с помощью изолированных от магнитопровода шпилек либо с помощью специальных бандажей из капроновых ниток.

Броневые магнитопроводы собирают из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Эти магнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмотки трансформатора. Сборка броневого магнитопровода производится так же, как и магнитопровода стержневого типа, описанного выше.

Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка размещается на среднем стержне, магнитный поток разветвляется на правую и левую части и, таким образом, в крайних стержнях его значение будет в 2 раза меньше, чем в центральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стержней в 2 раза по сравнению с центральным. собирают из отдельных штампованных колец, покрытых изолирующим лаком; сборка производится с помощью намотки на пакет пластин ленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наилучшими магнитными свойствами::наименьшее магнитное сопротивление, минимальные индуктивность рассеивания и чувствительность к внешним магнитным полям, однако изготовление обмоток в данном случае может производиться только на специальных станках челночного типа или вручную.

Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединяемых встык, магнитопроводов подковообразной формы, а затем стягиваются специальными накладками (хомутами). Такая конструкция магнитопровода значительно упрощает сборку трансформатора. Ленточные магнитопроводы по сравнению с пластинчатыми допускают магнитную индукцию на 20—30 % выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопровода и КПД трансформатора выше. По этим причинам ленточные магнитопроводы находят все более широкое применение.

Читайте также:  Как приварить петли к железной двери

Тороидальные ленточные магнитопроводы изготавливают путем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформатора производятся на намоточных станках челночного типа.

Рис. 1.1 Конструкция магнитопроводов трансформаторов

Обмотки трансформатора выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмотками предусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточная, межслойная и внешняя.

При диаметре провода более 1 мм каркас выполняется из электрокартона, а отдельные слои обмотки перевязываются хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.

Для повышения электрической прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.

В трансформаторах средней мощности ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения. Это позволяет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток.

В низковольтных трансформаторах (до 100 В) малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения. Эта мера позволяет уменьшить стоимость трансформатора, так как средняя длина витка обмотки высшего напряжения, выполняемой из дорогостоящего провода малого сечения, получается в этом случае меньше.

В высоковольтных трансформаторах (свыше 1000 В) применяется раздельное расположение обмоток на стержнях магнитопровода.

В низковольтных трансформаторах обмотки располагаются в соответствии с рис.1.2,б

Рис. 1.2 Расположение обмоток на каркасе: а — в высоковольтном трансформаторе; б — в низковольтном; в — в броневом

Достоинство такого расположения обмоток—небольшое значение магнитного потока рассеяния из-за меньшей толщины намотки и небольшой расход обмоточных проводов, так как снижение толщины намотки ведет к уменьшению средней длины витка обмотки.

В трансформаторах с броневыми магнитопроводами обмотки располагаются на одном стержне.

В трехфазном трансформаторе на каждом из стержней располагаются первичная и вторичная обмотки данной фазы.

В тороидальных трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитопровода.

Стержневые и броневые магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел с помощью шпилек и накладок либо путем запрессовки в скобу.

Тороидальные магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел и крепят к шасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

В конструкции трансформатора должна быть предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обоймы, скобы) электрически соединяется с магнитопроводом и заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасности на случай пробоя одной из обмоток.

6. Маркировка трансформаторов

трансформатор магнитный поле обмотка

Каждый трансформатор снабжен щитком из материала, не подверженного атмосферным влияниям. Щиток прикреплен к баку трансформатора на видном месте и содержит его номинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием или другим способом, обеспечивающим долговечность знаков. На щитке трансформатора согласно ГОСТ 11677-65 указаны следующие данные:

1. Марка завода-изготовителя.

3. Заводской номер.

4. Обозначение типа.

5. Номер стандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.

6. Номинальная мощность. (Для трехобмоточных трансформаторов указывают мощность каждой обмотки).

7. Номинальные напряжения и напряжения ответвлений обмоток.

8. Номинальные токи каждой обмотки.

10. Частота тока.

11. Схема и группа соединения обмоток трансформатора.

12. Напряжение короткого замыкания.

13. Род установки (внутренняя или наружная).

14. Способ охлаждения.

15. Полная масса трансформатора.

17. Масса активной части.

18. Положения переключателя, обозначенные на его приводе.

Для трансформатора с искусственным воздушным охлаждением дополнительно указана мощность его при отключенном охлаждении. Заводской номер трансформатора выбит также на баке под щитком, на крышке около ввода ВН фазы А и на левом конце верхней полки ярмовой балки магнитопровода.

Условное обозначение трансформатора состоит из буквенной и цифровой частей. Буквы означают следующее: Т — трехфазный трансформатор, О — однофазный, М — естественное масляное охлаждение, Д — масляное охлаждение с дутьем (искусственное воздушное и с естественной циркуляцией масла), Ц — масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла через водяной охладитель, ДЦ — масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла, Г — грозоупорный трансформатор, Н — в конце обозначения — трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, Н — на втором месте — заполненный негорючим жидким диэлектриком, Т на третьем месте — трехобмоточный трансформатор.

Первое число, стоящее после буквенного обозначения трансформатора, показывает номинальную мощность (кВ·А), второе число — номинальное напряжение обмотки ВН (кВ·А). Так, тип ТМ 6300/35 означает трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением мощностью 6300 кВ·А и напряжением обмотки ВН 35 кВ·А; тип ТЦТНГ-6300/220 означает трехфазный трехобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла при масло-водяном охлаждении, с регулированием напряжения под нагрузкой, грозоупорный, мощностью 63000 кВ·А и напряжением обмотки ВН 220 кВ.

Буква А в обозначении типа трансформатора означает автотрансформатор. В обозначении трехобмоточных автотрансформаторов букву А ставят либо первой, либо последней. Если автотрансформаторная схема является основной (обмотки ВН и СН образуют автотрансформатор, а обмотка НН дополнительная). Букву А ставят первой, если трансформаторная схема является дополнительной, букву А ставят последней.

1. Китаев В.Е. Трансформаторы. Москва, «Высшая школа», 1974.

2. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания РЭА. Москва, «Энергоатомиздат», 1990.

3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, Москва «Радио и связь», 1994.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Общее устройство и классификация трансформаторов. Осуществление преобразования энергии с помощью переменного магнитного поля. Конструктивные особенности некоторых видов трансформаторов. Практическое применение и расчет сетевого (силового) трансформатора.

контрольная работа [545,9 K], добавлен 04.01.2010

История создания трансформаторов. Магнитная система (магнитопровод) трансформатора. Виды трансформаторов, срок службы. Работа в параллельном режиме. Регулирование напряжения трансформатора. Применение в электросетях, в источниках электропитания.

реферат [544,8 K], добавлен 29.11.2010

Активные части трансформатора: магнитопровод и обмотки. Сборка магнитопровода из анизотропной холоднокатаной стали. Устройство конструктивных частей силового масляного трехфазного трансформатора и его общая компоновка. Изоляция обмоток трансформатора.

реферат [1,5 M], добавлен 15.05.2010

Читайте также:  Строительства деревянных домов под ключ цены проекты

Элементы конструкций трансформаторов: магнитопровод и катушки с обмотками. Выбор материала сердечника. Определение тока первичной обмотки при номинальной нагрузке. Вычисление падения напряжений на обмотках. Оценка результатов выбора магнитной индукции.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 17.05.2012

Масляные трансформаторы, их устройство и назначение. Установка, ремонт и замена масляных трансформаторов. Правила по электрической безопасности при эксплуатации трансформаторов. Эксплуатация масляных трансформаторов на примере трансформатора ТМ-630.

курсовая работа [718,0 K], добавлен 28.05.2014

Преобразование с помощью трансформатора переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз. Устройство трансформатора, принцип его работы и функции. Классификация трансформаторов. Особенности линий электропередач.

презентация [1,8 M], добавлен 12.04.2012

Понятие трансформатора, его сущность и особенности, принцип работы и назначение. Классификация и разновидности трансформаторов, их характеристика и отличительные черты. Режимы работы различных трансформаторов, методика увеличения их производительности.

реферат [304,3 K], добавлен 01.05.2009

Обзор сути, видов и классификации трансформаторов, которые предназначены для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое. Режим нагрузки, обмотки, магнитные потоки одно- и трехфазных трансформаторов. Выпрямители переменного напряжения.

реферат [673,9 K], добавлен 27.10.2012

Современное состояние трансформаторостроения в Украине. Особенности расчета трансформаторов малой мощности. Выбор конструкции магнитопровода и стандартных проводов. Определение количества витков и слоев обмоток. Вычисление радиального размера катушки.

курсовая работа [64,3 K], добавлен 21.08.2012

История изобретения, устройство и классификация трансформаторов как электромагнитных устройств для преобразования переменного тока посредством индукции. Базовые принципы действия трансформатора. Анализ закона Фарадея. Уравнения идеального трансформатора.

презентация [2,6 M], добавлен 23.12.2012

1. Основы теории трансформаторов

Во время рас­смот­ре­ния от­кры­тия элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции мы об­ра­ща­лись к опы­там Фа­ра­дея. На один сер­деч­ник были на­мо­та­ны две ка­туш­ки: одна свер­ху дру­гой, при этом внут­рен­няя ка­туш­ка ока­зы­ва­лась в маг­нит­ном поле внеш­ней ка­туш­ки (рис. 1.). Это и был пер­вый шаг на пути со­зда­ния транс­фор­ма­то­ра.

Рис. 1. Транс­фор­ма­тор

Схема транс­фор­ма­то­ра впер­вые по­яви­лась в ра­бо­тах Фа­ра­дея и Джо­зе­фа Генри. Од­на­ко ни один учё­ный не от­ме­чал в воз­мож­но­стях из­ме­не­ние на­пря­же­ний и тока – транс­фор­ми­ро­ва­ние пе­ре­мен­но­го тока.

30 но­яб­ря 1876 г. счи­та­ет­ся датой рож­де­ния пер­во­го транс­фор­ма­то­ра. В этот день П. Н. Яб­лоч­ков (рис. 2) по­лу­чил па­тент на изоб­ре­те­ние дан­но­го устрой­ства. После этого воз­ник на­уч­ный ин­те­рес к изу­че­нию пе­ре­мен­но­го тока. И, как след­ствие, воз­ник ин­те­рес к изу­че­нию ме­тал­ли­че­ских, неме­тал­ли­че­ских, маг­нит­ных ма­те­ри­а­лов и со­зда­нию о них тео­рий.

Рис. 2. Яб­лоч­ков П. Н.

Рас­смот­рим неко­то­рые ос­но­вы тео­рии транс­фор­ма­то­ров. Транс­фор­ма­тор – это тех­ни­че­ское устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для пре­об­ра­зо­ва­ния пе­ре­мен­но­го тока, при ко­то­ром на­пря­же­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся или умень­ша­ет­ся в несколь­ко раз. Любой транс­фор­ма­тор (рис. 3) со­сто­ит из си­сте­мы ка­ту­шек и сер­деч­ни­ка.

Рис. 3. Транс­фор­ма­тор

Рис. 4. Схема транс­фор­ма­то­ра

Ба­зо­вый прин­цип дей­ствия транс­фор­ма­то­ра (рис. 4) со­сто­ит в том, что в ос­но­ве его ра­бо­ты лежит яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции. Одну из ка­ту­шек – пер­вич­ную – под­клю­ча­ют к ис­точ­ни­ку пе­ре­мен­но­го тока. Про­те­ка­ю­щий по пер­вич­ной об­мот­ке пе­ре­мен­ный ток со­зда­ёт пе­ре­мен­ный маг­нит­ный поток, про­ни­зы­ва­ю­щий сер­деч­ник – маг­ни­то­про­вод. Из­ме­ня­ю­щий­ся в сер­деч­ни­ке маг­нит­ный поток со­зда­ёт ЭДС ин­дук­ции во вто­рой ка­туш­ке. Эта ЭДС ин­дук­ции со­зда­ёт во вто­рич­ной об­мот­ке пе­ре­мен­ный ток.

На рис. 5 при­ве­де­на прин­ци­пи­аль­ная схема транс­фор­ма­то­ра. Так транс­фор­ма­тор обо­зна­ча­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом: цен­траль­ная ши­ро­кая линия со­от­вет­ству­ет сер­деч­ни­ку, пер­вич­ная об­мот­ка, обыч­но слева, и вто­рич­ная об­мот­ка – спра­ва, число по­лу­окруж­но­стей в очень гру­бом при­бли­же­нии сим­во­ли­зи­ру­ет число вит­ков в об­мот­ке.

Рис. 5.Прин­ци­пи­аль­ная схема транс­фор­ма­то­ра

2. Холостой режим

Су­ще­ству­ет два ре­жи­ма ра­бо­ты транс­фор­ма­то­ра. Рас­смот­рим си­ту­а­цию, при ко­то­рой вто­рич­ная об­мот­ка не за­мкну­та на на­груз­ку по­тре­би­те­ля. Такой режим ра­бо­ты на­зы­ва­ет­ся хо­ло­стой ход. При про­пус­ка­нии пе­ре­мен­но­го тока через пер­вич­ную об­мот­ку в сер­деч­ни­ке воз­ни­ка­ет пе­ре­мен­ный маг­нит­ный поток. Сер­деч­ник устро­ен таким об­ра­зом, чтобы маг­нит­ный поток пол­но­стью оста­вал­ся внут­ри этого сер­деч­ни­ка. Мгно­вен­ное зна­че­ние ЭДС ин­дук­ции в любом витке будет равно пер­вой про­из­вод­ной маг­нит­но­го по­то­ка со зна­ком минус.

(1)

Если поток ме­ня­ет­ся по гар­мо­ни­че­ско­му за­ко­ну, то и ЭДС ин­дук­ции будет ме­нять­ся по гар­мо­ни­че­ско­му за­ко­ну, но со сдви­гом фазы 90°.

(2)

(3)

В пер­вич­ной об­мот­ке с чис­лом вит­ков N1 пол­ная ЭДС ин­дук­ции будет равна про­из­ве­де­нию мгно­вен­но­го зна­че­ния ЭДС на число вит­ков в этой об­мот­ке.

(4)

Во вто­рич­ной об­мот­ке сум­мар­ное зна­че­ние ЭДС также будет равно про­из­ве­де­нию мгно­вен­но­го зна­че­ния ЭДС на число вит­ков во вто­рич­ной об­мот­ке.

(5)

От­но­ше­ние ЭДС в пер­вич­ной об­мот­ке к ЭДС в вто­рич­ной об­мот­ке равно от­но­ше­нию числа вит­ков в пер­вич­ной и вто­рич­ной об­мот­ках.

(6)

По­сколь­ку обыч­но элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние об­мо­ток транс­фор­ма­то­ра – до­ста­точ­но малая ве­ли­чи­на, ко­то­рой можно пре­не­бречь, то мо­дуль на­пря­же­ния на за­жи­мах пер­вич­ной ка­туш­ки при­бли­зи­тель­но равен ЭДС ин­дук­ции пер­вич­ной ка­туш­ки.

(7)

При хо­ло­стом ходе вто­рич­ная об­мот­ка не за­мкну­та – ток в ней не про­те­ка­ет, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние между за­жи­ма­ми вто­рич­ной об­мот­ки равно ЭДС ин­дук­ции в этой об­мот­ке.

(8)

Мгно­вен­ные зна­че­ния ЭДС в обеих об­мот­ках из­ме­ня­ют­ся син­фаз­но: од­но­вре­мен­но до­сти­га­ют мак­си­му­ма, ми­ни­му­ма и про­хо­дят через ноль. Сле­до­ва­тель­но, от­но­ше­ние ЭДС в обеих об­мот­ках можно за­ме­нить на от­но­ше­ние двух дей­ству­ю­щих на­пря­же­ний в них. Так, для двух ка­ту­шек транс­фор­ма­то­ра от­но­ше­ние числа вит­ков – ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная – ко­эф­фи­ци­ент транс­фор­ма­ции (K).

(9)

Если K > 1, на­пря­же­ние на за­жи­мах вто­рич­ной ка­туш­ки мень­ше, чем на­пря­же­ние на за­жи­мах пер­вич­ной, а транс­фор­ма­тор с таким ко­эф­фи­ци­ен­том – по­ни­жа­ю­щий. Если K

Итоги

1. Транс­фор­ма­то­ры – это тех­ни­че­ские устрой­ства, ра­бо­та­ю­щие на яв­ле­нии элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции и со­сто­я­щие из несколь­ких ка­ту­шек, на­мо­тан­ных на общий сер­деч­ник. Транс­фор­ма­то­ры пред­на­зна­че­ны для по­вы­ше­ния или по­ни­же­ния на­пря­же­ния, по­да­ва­е­мо­го на пер­вич­ную об­мот­ку.

2. В ре­жи­ме хо­ло­сто­го хода от­но­ше­ние дей­ству­ю­щих на за­жи­мах ка­ту­шек на­пря­же­ний равно от­но­ше­нию числа вит­ков в пер­вич­ной и вто­рич­ной об­мот­ках. Это от­но­ше­ние яв­ля­ет­ся чис­лом, по­сто­ян­ным для дан­но­го транс­фор­ма­то­ра, и на­зы­ва­ет­ся ко­эф­фи­ци­ен­том транс­фор­ма­ции.

3. В ре­жи­ме ра­бо­ты с на­груз­кой мощ­но­сти токов в обеих ка­туш­ках при­бли­зи­тель­но равны, и от­но­ше­ние дей­ству­ю­щих на­пря­же­ний на за­жи­мах ка­ту­шек равно об­рат­но­му от­но­ше­нию токов в этих ка­туш­ках.

Ссылка на основную публикацию
Транзистор на 220 вольт
В последнее время очень часто наблюдаю, что все больше и больше людей увлекаются сборкой самодельных инверторов. Поскольку заинтересованы начинающие радиолюбители,...
Тонировочный баллончик для фар
Тонировка фар лаком своими руками�может значительно сэкономить семейный бюджет, однако прежде, чем приступать к активным действиям, необходимо ознакомиться с законодательством...
Тонкий греющий кабель для труб
Греющий кабель для использования внутри трубы с питьевой водой. Основное отличие от кабеля наружного применения это фторполимерная нетоксичная оболочка имеющая...
Трансивер с преобразованием вверх
Представляем Вашему вниманию трансиверы разработки Александра Николаевича Шатуна UR3LMZ. Первые трансиверы серии SW появились еще в 2010 году. Практически каждый...
Adblock detector