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:

Автовыключатель света

Автоматический выключатель — это контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение определенного времени и отключать токи в определенном аномальном состоянии цепи. Он предназначен для защиты кабеля, проводов и конечных потребителей от перегрузки и короткого замыкания.

Реостаты

Реостат служит регулятором электрического тока. Он включается в цепь, где должна контролироваться сила тока. Осуществляется это за счет того, что можно или увеличивать, или уменьшать сопротивление в цепи. Если напряжение в цепи — U, сопротивление цепи — r, а сопротивление реостата — R, то сила тока в данной системе будет определяться законом Ома, а именно: I = U / (R + r).

Интересное на сайте:

Биотуалеты

Биотуалеты чаще всего используют на дачных участках, не оборудованных выгребными ямами и системами очистки сточных вод.

Принцип функционирования портативного биотуалета довольно прост. Чистая вода из наполняемого сливного бачка, образующего вместе с унитазом верхнюю двухкомпонентную часть туалета, смывает отходы жизнедеятельности в герметический нижний резервуар-накопитель.

Конструкция камина

Днище топочного пространства и нижнюю часть задней и боковых стенок можно выложить из огнеупорного кирпича на шамотном растворе. Если камин располагается на верхнем этаже, следует принять меры по защите междуэтажного перекрытия от нагрева, особенно если перекрытие выполнено из деревянных балок.

Theme provided by comm-sys