Трансформатор
Трансформатор - представляет собой статическое электромагнитное устройство предназначенное для преобразования переменного тока и напряжения в переменный ток и напряжение с другими параметрами той-же частоты. Преобразование напряжения в трансформаторах осуществляется переменным магнитным потоком индуктивно-связанных между собой двух обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику электрической энергии, называется первичной, вторая обмотка, на которую включена нагрузка - вторичной. Если через трансформатор необходимо осуществить питание двух и более нагрузок с разным напряжением, то выполняется соответствующее число вторичных обмоток.
В первичной обмотке трансформатора происходит преобразование электрической энергии в электромагнитную, а во вторичной - электромагнитной в электрическую.
Трансформатор состоит из магнитопровода, набранного из полос электротехнической стали, и индуктивно-связанных между собой обмоток. Для усиления индуктивной (магнитной) связи между обмотками их помещают на ферромагнитный сердечник, называемый магнитопроводом. По назначению трансформаторы делятся на
- силовые - применяемые при распределении электроэнергии в промышленных сетях;
- специальные - выполняющие различные функции в блоках питания, согласования и формирования электрических сигналов.
К основным режимам работы трансформатора относятся:
- холостой ход
- опыт короткого замыкания
- режим нагрузки
Каждому режиму соответствуют схемы замещения, которые позволяют рассчитать основные параметры трансформатора (коэффициент трансформации, коэффициент нагрузки, КПД, потери в стали и меди). Как и у других электрических устройств переменного тока, характеристики трансформатора зависят от активного и реактивного составляющих сопротивления потребителя.
Принцип действия трансформатора
Принцип действия трансформатора основан на явлении взаимной индукции. Если одну из обмоток трансформатора подключить к источнику переменного напряжения, то по этой обмотке потечет переменный ток, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Этот магнитный поток, сцепленный как с одной, так и с другой обмоткой, изменяясь, будет индуктировать в обмотках ЭДС. Так как в общем случае обмотки могут иметь различное число витков, то значения индуктируемых в них ЭДС будут неодинаковы. В той обмотке, которая имеет большее число витков, индуктируемая ЭДС будет больше, чем в обмотке, имеющей меньшее число витков.
Индуктируемая в первичной обмотке ЭДС примерно равна приложенному напряжению и будет почти полностью его уравновешивать. Ко вторичной обмотке подключаются различные потребители электроэнергии, которые будут являться нагрузкой для трансформатора. При подключении нагрузки в этой обмотке под действием индуктированной в ней ЭДС возникнет ток I2, а на ее выводах установится напряжение U2, которые будут отличаться от тока I1 и напряжения U1 первичной обмотки. Следовательно, в трансформаторе происходит изменение параметров энергии: подводимая к первичной обмотке из электрической сети электрическая энергия с напряжением U1 и током I1 преобразуется в электрическую энергию с напряжением U2 и током I2.
Трансформатор нельзя включать в сеть постоянного тока, так как при подключении трансформатора к сети постоянного тока магнитный поток в нем будет неизменным во времени и, следовательно, не будет индуктировать ЭДС в обмотках; вследствие этого в первичной обмотке будет протекать большой ток, так как при отсутствии ЭДС он будет ограничиваться только относительно небольшим активным сопротивлением обмотки. Этот ток может вызвать недопустимый нагрев обмотки и даже ее перегорание.
