Трансформатор. Определение. Назначение. Конструкция. Основные параметры. Принцип действия.

Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.Трансформатор – это эл. магнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.Трансформаторы применяют в эл. цепях для передачи эл. энергии, в радиоаппаратуре, в устройствах автоматики и связи, в эл. измерительной технике. Трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Сердечник состоит из ферромагнитного материала. Это позволяет усилить эл. магнитную связь между обмотками, поскольку уменьшает магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток. Одна из обмоток называется первичной (1). Она имеет число витков n(1) и подключается к источнику питания на напряжение U(1).

К другой обмотке, называемой вторичной, с числом витков n(2), подключаются потребители (эл. приёмники).Обмотка более высокого напряжения обозначается ВН, а более низкого НН. Принцип действия трансформатора основан на явлении эл. магнитной индукции.Под действием переменного напряжения U(1) в первичной обмотке протекает ток I(1) и наводит в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Этот магнитный поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и по закону эл. магнитной индукции наводит в обмотках переменные ЭДС: e(1)(t)=-n(1)*dФ/dt (1); e(2)(t)=-n(2)*dФ/dt (2)

В первичной обмотке имеет место ЭДС самоиндукции, а вторичной обмотке – ЭДС взаимоиндукции. Если вторичную обмотку замкнуть на некоторое сопротивление, то в ней под действием ЭДС e(2) возникает переменный ток I(2), создающий на эл. приёмнике напряжение U(2). Таким образом энергия передаётся из первичной обмотки во вторичную при помощи переменного магнитного потока Ф. Эл. связь между обмотками отсутствует. При синусоидальном первичном напряжении магнитный поток тоже можно считать синусоидальным.

Ф(t)=Ф(m)*sin(w*t) (3)

Подставляя выражение (3) в (1) и (2) получим:

e(1)(t)=E(1)(m)*sin(w*t-Пи/2)

e(2)(t)=E(2)(m)*sin(w*t-Пи/2),

где E(1)(m)=w*n(1)*Ф(m)E(2)(m)=w*n(2)*Ф(m)

E(1)=4,44*f*n(1)*Ф(m)

E(2)=4,44*f*n(2)*Ф(m)

m=E(ВН)/E(НН)=n(ВН)/n(НН) больше либо равно 1 – коэффициент трансформации.Частота, токи, напряжения и мощность трансформатора, соответствующие тому режиму работы, для которого трансформатор предназначен изготовителем, называются номинальными параметрами трансформатора и указываются в его паспорте или на заводской табличке.