Простейший трансформатор

Рассмотрим простейший трансформатор, который состоит из двух катушек, надетых на сердечник из ферромагнетика. Сердечник представляет собой совокупность листов трансформаторной стали с малой коэрцитивной силой (призванной уничтожать остаточную намагниченность ферромагнетика).

На него надеваются две обмотки: первичная, которая состоит из определенного числа витков, равного v и вторичная, число витков которой равно w2. Возможна ситуация, при которой на сердечник трансформатора надевается одна первичная обмотка и несколько вторичных. У трансформатора есть холостой ход — режим работы с разомкнутой вторичной обмоткой. При этом через первичную течет переменный ток малой силы (амплитуды) холостого хода.

Трансформатор потребляет небольшую мощность холостого хода. Она практически совпадает с мощностью, которая необходима на перемагничивание сердечника. При подключении концов первичной обмотки к источнику переменного напряжения в ней возникает переменный ток. В случае если напряжение изменяется по гармоническому закону, ток будет изменяться по такому же закону.

Это приводит к тому, что магнитный поток, создаваемый этим током, изменяется по закону косинуса или синуса. Электродвижущая сила, изменяющаяся во времени по гармоническому закону. возникает в каждом витке первичной обмотки.

Она определяется как производная по времени от изменяющегося во времени магнитного потока с обратным знаком. Когда число витков в обмотке равно a/v, а ЭДС самоиндукции в каждом из них равна е, то мгновенное значение самоиндукции в первичной катушке равно произведению числа витков на ЭДС самоиндукции одного витка.

Возникающий в первичной обмотке магнитный поток пронизывает и вторичную обмотку. Для вторичной обмотки можно получить такое же выражение для мгновенного значения ЭДС самоиндукции.

При нахождении отношения ЭДС самоиндукции, возникающей в первичной обмотке, к ЭДС самоиндукции, возникающей во вторичной обмотке, оказывается, что это отношение равно отношению соответствующего количества витков. В силу того что активное сопротивление первичной обмотки пренебрежимо мало по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, напряжение на ее концах в любой момент времени практически совпадает с ЭДС индукции первичной обмотки. При разомкнутой цепи, когда трансформатор работает в режиме холостого хода, и, = -е2. Для этого случая можно записать, что коэффициент трансформации равен К = u/ и2 = / <у2.

Поэтому возможны два варианта коэффициента трансформации — больше единицы и меньше единицы. В первом случае трансформатор называют понижающим, во втором — повышающим.

Для перевода работы трансформатора в режим нагрузки пользуются следующим методом. К концам вторичной обмотки подключают нагрузку. Возникающие в обмотке колебания возбуждают в сердечнике переменный магнитный поток некоторой амплитуды Ф2т.

Магнитный поток, создаваемый током во вторичной катушке, уменьшает амплитуду колебаний полного магнитного потока в сердечнике, что приводит к уменьшению ЭДС самоиндукции в первичной катушке. Из-за этого в ней нарастает амплитуда колебаний силы тока, до тех пор пока не будет достигнуто равенство амплитуд приложенного напряжения и ЭДС самоиндукции. Амплитуда силы тока в первичной катушке увеличивается.

Коэффициент полезного действия трансформатора можно определить через отношение энергий, затрачиваемой и получаемой. Обозначим через Р, мощность, потребляемую из сети первичной обмоткой, через Р2 — мощность, потребляемую во вторичной цепи, через Рм — «потери в меди», т. е. мощность потерь, связанную с нагреванием обмоток, и через Рст — «потери в стали», т. е. потери на перемагничивание сердечника. Тогда коэффициент полезного действия трансформатора равен h = P2/P, = P2/(P2 + PM + POT).

При нагрузках, близких к номинальной, КПД трансформаторов составляет порядка 90-95%, сдвиги фаз близки к нулю, напряжения на зажимах мало отличаются от ЭДС, т. к. активные сопротивления обмоток сравнительно невелики.

Еще по разделу:

Автовыключатели

Вместо предохранителей нередко применяются автоматические выключатели. Они содержат электромагнитный и биметаллический расцепитель. Первый состоит из катушки, сердечника и пружины. Ток короткого замыкания, проходя по катушке, втягивает внутрь сердечник, который сжимает пружину и приводит в действие расцепляющее устройство.

Регуляторы яркости

Регулятором называется прибор, с помощью которого можно некоторую переменную величину привести к определенному значению. Электрический регулятор приводится в действие посредством воздействия на него электрического тока. Чаще всего на практике приходится контролировать напряжение (разность потенциалов) и силу тока.

Интересное на сайте:

Каркасные стены

Каркасные стены по сравнению с рублеными более экономичны и требуют менее квалифицированного труда для возведения; в них сложные соединения на врубках заменены простейшими гвоздевыми. Главным врагом каркасных стен является влага, скапливающаяся во внутренней полости каркаса.

Теплообменники

Когда горячей воды требуется много, владельцы индивидуальных домов и коттеджей, чтобы не покупать мощный двухконтурный котел, часто предпочитают создать домашнюю сеть ГВС, подобрав ее компоненты под конкретные условия.

Вариантов здесь много. Самый распространенный - с использованием отопительного одноконтурного котла в паре с накопительным водо-водяным теплообменником (бойлером).

Theme provided by comm-sys