Глава 5. Производство, передача и использование электрической энергии

Работа нагруженного трансформатора. Трансформаторы

В первичной обмотке, имеющей N₁ витков, полная ЭДС индукции е₁ равна N₁e. Во вторичной обмотке полная ЭДС индукции е₂ равна N₂e (N₂ — число витков этой обмотки). Отсюда следует, что

Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах первичной обмотки примерно равен модулю суммарной ЭДС индукции:

|u₁| ≈ |e₁|. (5.3)

При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не идет, и имеет место соотношение

|u₂| ≈ |e₂|. (5.4)

Мгновенные значения ЭДС e₁ и е₂ изменяются синфазно (одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль). Поэтому их отношение в формуле (5.2) можно заменить отношением действующих значений и этих ЭДС или, учитывая равенства (5.3) и (5.4), отношением действующих значений напряжений U₁ и U₂:

Величина К называется коэффициентом трансформации. Он равен отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора. При К > 1 трансформатор является понижающим, а при К < 1 — повышающим.

Работа нагруженного трансформатора

Если к концам вторичной обмотки присоединить цепь, потребляющую электроэнергию, или, как говорят, нагрузить трансформатор, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создаст в сердечнике свой переменный магнитный поток, который будет уменьшать изменения магнитного потока в сердечнике.

Уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока, казалось бы должно, в свою очередь, уменьшить ЭДС индукции в первичной обмотке. Это, однако, не произойдет, так как согласно формуле (5.3) |u₁| ≈ |е₁|. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличится сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастет таким образом, что восстановится прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока.

Увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединенную к вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, примерно равна мощности во вторичной цепи:

Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение примерно одинаково в первичной и вторичной обмотках

Вопросы к параграфу

1. Что такое коэффициент трансформации!

2. Что понижает или повышает трансформатор!

<<< К началу