Принцип действия трансформатора и его уравнения. Коэффициент трансформации.

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного (синусоидального) тока одного напряжения в переменный ток др. напряжения той же частоты.

По числу фаз трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Каждая фаза трансформатора имеет первичную обмотку, к которой энергия подводится от источника и вторичную обмотку, с которой энергия поступает к потребителю. Конструкция: Однофазный трансформатор имеет замкнутый ферромагнитный сердечник, на который намотаны первичная и вторичная обмотки с числом витков W₁ и W₂. Для уменьшения вихревых токов ферромагнитный сердечник набирается из отдельных пластин электротехнической трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Принцип действия: Работа трансформатора основана на законе электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I₁, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкаясь в сердечнике, этот поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональные числу витков W

Схема однофазного трансформатора

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции

во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции Активное и полное сопротивления первичной обмотки трансформатора обозначаются R₁ и Z ₁, а вторичной -R₂ и Z ₂.

Работа трансформатора в общем случае описывается системой уравнений:

U ₁ = - E ₁ + R₁ I ₁ + jX₁ I ₁ = - E ₁ + Z ₁ I ₁ (1)

E ₂ = U ₂ + R₂ I ₂ + jX₂ I ₂ = - U ₂ + Z ₂ I ₂ (2)

W₁ I ₁ + W₂ I ₂ = W₁ I _0, (3) где I ₀ – ток холостого хода.Соотношение ЭДС обмоток называется коэффициентом трансформации

.

Если , то вторичная ЭДС меньше первичной и трансформатор называ­ется понижающим, при – трансформатор повышающий.