Электрический трансформатор, назначение, конструктивное выполнение, основные соотношения.

схема простейшего электрического трансформатора

1 и 2 – первичная и вторичная обмотки соответственно с числом витков W1 и W2; 3 – сердечник; Ф0 – основной магнитный поток; Ф1 и Ф2 – потоки рассеяния; I1 и I2 – токи в первичной и вторичной обмотках; U1 – напряжение на первичной обмотке; U2 – напряжение на вторичной обмотке (W1/W2 = U1/U2); Rн – сопротивление нагрузки

Трансформатор - преобразователь энергии переменного тока определенной частоты и напряжения в энергию переменного тока той же частоты, но другого напряжения.

Потребность в трансформаторе вызвана необходимостью передачи электрической энергии на большие расстояния.

Основными элементами конструкции трансформатора является сердечник из магнитного материала и обмотки из проводника меди или алюминия.

В простейшем случае состоит из магнитопровода (сердечника, набранного из листовой стали) и расположенных на нём двух обмоток: первичной и вторичной. Преобразуемый ток подаётся в первичную обмотку; возникающий при этом в сердечнике переменный магнитный поток наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу взаимоиндукции. Иногда вторичной обмоткой служит часть первичной (или наоборот); такие трансформаторы называются автотрансформаторами. Отношение напряжений в обмотках равно отношению числа витков в них. Основной вид электрического трансформатора – силовые трансформаторы, среди которых наиболее распространены двухобмоточные силовые трансформаторы, устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие трансформаторы повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций, с 10–15 до нескольких сотен киловатт, что позволяет передавать электроэнергию по воздушным ЛЭП на несколько тысяч километров. В местах потребления электроэнергии при помощи силовых трансформаторов высокое напряжение преобразуют в низкое (380 В, 220 В и др.). Помимо силовых, существуют электрические трансформаторы, предназначенные, напр., для измерения больших напряжений и токов, преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформатор), преобразования импульсов тока и напряжения (импульсный трансформатор), выделения переменной составляющей тока, разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, их согласования и др.

Основные соотношения

(обмотка трансформатора соединенная с источником электроэнергии - первичная обмотка, обмотка отдающая электроэнергию - вторичная)

Закон Фарадея для первичной и вторичной обмотки:

При всяком изменения магнитного потока Ф, пронизывающего контур, в нем возникает ЭДС пропорциональная скорости изменения этого потока во времени.

e1- напряжение на первичной обмотке,

w1— число витков во первичной обмотке,

Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки

e2 - напряжение на вторичной обмотке,

w2 — число витков во вторичной обмотке,

Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки

Коэффициент трансформации n

индуктивность отношения потокосцепления контура ψ к протекающему току I. (поток Ф – потокосцепления одного витка, то есть потокосцепления контура ψ=w*Ф)