1 Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, преобразующий электрическую энергию напряжения переменного тока с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами (частота, напряжение, число фаз, форма напряжения и т.д.).
Принцип
действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции.
Конструкция однофазного трансформатора изображена на рисунке 2.1.
W1, W2 – первичная
и вторичная обмотки соответственно; основной магнитный поток потоки рассеяния
основного магнитного потока в обмотках первичной и вторичной цепей. Они зависят
от сцепления обмоток (удаленности друг от друга), от расположения их на
стержнях, а также от контура прохождения основного потока.
работf трансформатора на “холостом" ходу. принцип действия
трансформатора в виде логической цепочки:
1. При подключении трансформатора к первичной цепи переменного
тока возникает ток (по закону Ома), обратно пропорциональный входному
сопротивлению трансфо-ра:
2. При протекании тока по обмотке трансформатора, намотанной на
замкнутый магнитопровод, возникает напряженность магнитного поля (H):
где F – магнитодвижущая сила (ампер витки), lср – средняя
линия магнитопровода, W1 – число витков в
первичной цепи.
3. Под действием напряженности магнитного
поля Н в магнитопроводе (сердечнике) трансформатора возникает основной
магнитный поток Ф0, прямо
пропорциональный индукции ( Вх) и сечению магнитопровода (Sмаг) как показано на рисунке
2.2.
Магнитная
индукция Вх является рабочей точкой на основной кривой намагничивания и
выбирается на линейном участке, чтобы при асимметричном намагничивании сердечника ( или постоянном
подмагничивании магнитопровода) не было
захода рабочей точки в область
насыщения.
4. При прохождении основного магнитного
потока по сердечнику в первичной цепи возникает ЭДС самоиндукции, а во
вторичной цепи ЭДС взаимоиндукции, которые определяются по закону
магнитодвижущих сил – закону Максвелла – Фарадея:
где e - ЭДС – изменение потокосцепления во времени.
Логическая цепочка
работы трансформатора под нагрузкой
При подключении нагрузки во вторичной цепи начинает протекать ток , при этом в сердечнике возникает размагничивающий магнитный
поток Фр, противоположный по
направлению к основному. Это приводит к уменьшению ЭДС в первичной цепи. В
электромагнитной системе нарушается равновесие (), что приводит к возрастанию потребляемого тока из сети , т.е. к самобалансированию системы и поток восстанавливается:
.
следует
уравнение магнитодвижущих сил (МДС):,
где - ток цепи намагничивания (ток “холостого” хода).
уравнения ЭДС обмотки при прямоугольной форме напряжения: