Принципы работы трансформатора: определение, классификация и принцип работы

Простой принцип работы трансформатора | matematicus.ru

Трансформатор – электромагнитное устройство (имеет от двух и более обмоток), предназначенное для повышения, понижения переменного напряжения (практически без потери энергии), силы тока за счёт электромагнитной индукции при этом частота остаётся постоянной. Первый трансформатор изобрел русский электротехник, инженер Яблочков П.Н. в 1876 году для питания свечей. Независимо от Яблочкова П.Н. в 1882 году также изобрел трансформатор русский физик Усагин И.Ф. На рисунке ниже приводится пример советского понижающего трансформатора с 220 вольт на 36 вольт.

Советский трансформатор ОСО-025-У3 0.25 ква 50 Гц

Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. От внешнего источника питания на первую обмотку трансформатора подаётся напряжение, протекающей по ней переменный ток создаёт переменный магнитный поток в сердечнике. За счет этого магнитный поток создается ЭДС индукции во второй обмотке трансформатора, подключенной к нагрузке. В целях снижения потерь энергии, затрачиваемые на нагревание токами Фуко (вихревыми токами) сердечника трансформатора, их производят из специальных изолированных друг от друга тонких  пластин стали.

Схема Обозначения трансформатора со стальным сердечником в электрических схемах. Слева 1 — входные характеристики напряжения первичной обмотки, справа 2,3- выходные характеристики вторичных обмоток

  

Общая принципиальная схема трансформатора с двумя обмотками

Формула коэффициента трансформации трансформатора:

U₁ – напряжение на первичной обмотке трансформатора, B;

U₂ – напряжение на вторичной обмотке трансформатора, B;

I₁ – сила тока на первичной обмотке трансформатора, А;

I₂ – сила тока на вторичной обмотке трансформатора, А;

N₁ – число витков на первичной обмотке;

N₂ – число витков на вторичной обмотке.

при k<1 (N₂>N₁),  U₁<U₂ – повышающий трансформатор;
при k>1 (N₂<N₁),  U₁>U₂ – понижающий трансформатор.

Схема повышающего трансформатора

Схема понижающего трансформатора

КПД больших трансформаторов составляет 0,98 и более, мелких — от 0,95 и более.

Для охлаждения мощных трансформаторов применяют минеральное масло.

Трансформаторы делятся на высокочастотные (частота более 100 кГц) без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита и трансформаторы низкочастотные с ферромагнитным сердечником (частота менее 100 кГц). Применяются в электросвязи, радиосвязи, усилителях, телефонной связи и т.д.

Трансформатор широко применяется в электролиниях для передачи энергии на расстояния. Путем повышения напряжения при котором передается ток — уменьшается потеря энергии. При увеличении напряжения в 10 раз, потери уменьшатся в 100 раз. {2} А* 5 Ом=0,5кВт$

В первом случае потери составляют 50%, а во втором 0,05%

3.2. Принцип работы и устройство трансформатора

Общетехнические дисциплины / Общая энергетика / 3.2.     Принцип работы и устройство трансформатора

В трансформаторе передача электрической энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется, как и во всех электрических машинах, посредством магнитного потока (Ф), который является переменным, т.е. изменяющимся во времени. В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, в соответствии с которым значение электродвижущей силы, наведенной в контуре, пропорционально скорости изменения потока (Ф), пронизывающего этот контур. Если в контуре имеется несколько последовательно соединенных витков (w), то наведенная в катушке ЭДС будет в w раз больше.

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора (рис.

3.2).

Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода 3 и двух обмоток с числом витков w₁ и w₂.

Обмотки трансформатора служат для создания магнитного поля, посредством которого осуществляется передача электрической энергии и обеспечивается наведение в обмотках ЭДС, требуемой по условиям эксплуатации. Обмотки выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения.

Обмотку w₁ трансформатора, к которой подводится электрическая энергия (напряжение u₁), называют первичной, а обмотку w₂, от которой энергия отводится (напряжение u

2), — вторичной.

Магнитопровод трансформатора служит для усиления магнитной связи между обмотками и является конструктивным основанием (остовом) для установки и крепления обмоток, отводов и других деталей трансформатора (рис. 3.3).

Магнитопровод набирают из изолированных листов специальной электротехнической стали с относительным содержанием кремния до 5%. Толщину листов выбирают из условий получения приемлемого уровня потерь от индуктированных в них вихревых токов при заданной частоте питающего трансформатор источника переменного тока и технологических условий при производстве магнитопровода. При частоте 50Гц в современных силовых трансформаторах толщина листов равна 0,27—0,35мм.

Часть магнитопровода, на которой располагается обмотка, называют стержнем, а часть магнитопровода, замыкающая стержни, на которых не располагаются обмотки, называется ярмом.

Если первичную обмотку трансформатора при разомкнутой вторичной включить в сеть переменного тока с напряжением u₁, то по ней потечет ток i₁ = i₀, называемый током холостого хода. Обусловленная током i₀магнитодвижущая сила (МДС) пер

вичной обмотки (

i₀w₁) создает в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток (Ф), который почти полностью, за исключением некоторого рассеяния, сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Магнитный поток (Ф), как описывает закон электромагнитной индукции, наведет в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (e₁), значение которой пропорционально числу витков w₁, а во вторичной обмотке — ЭДС (e₂), пропорциональную числу витков w₂.

Отношение индуктированных в первичной и вторичной обмотках ЭДС, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации:

K = e_l/e₂ = w_l/w₂.

Таким образом, подбирая число витков обмоток, можно при заданном напряжении u_l, которое примерно равно ЭДС e_l, получить требуемое выходное напряжение трансформатора:

u₂ = e₂.

Если u_l > u₂ (w_l > w₂), т.е.

K > 1, трансформатор называют понижающим, а при u_l < u₂ (w_l < w₂) — повышающим.

При подключении вторичной обмотки к сопротивлению нагрузки (Z_н) по ней потечет переменный ток i₂. При этом в первичной обмотке возникнет ток i₁, который поддерживает магнитный поток постоянным. Вследствие этого обеспечивается равновесие между ЭДС (e_l), наведенной в первичной обмотке, и напряжением в сети (u_l).

Таким образом, при нагрузке трансформатора магнитный поток создается совместным действием магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток.

При замкнутом магнитопроводе, собранном из пластин электротехнической стали, обладающей небольшим магнитным сопротивлением, МДС первичной обмотки (i₀w₁)(при разомкнутой вторичной обмотке) составляет 0,2—3,0% МДС обмоток при номинальной нагрузке, поэтому можно принять, что

i₁w₁ » i₂w₂.

Следовательно, токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков:

i₁/i₂ = w

₂/w₁.

Для силовых трансформаторов установлены стандартные обозначения (маркировка) начал и концов (выводов) обмоток.

В однофазном трансформаторе начало и конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначается соответственно прописными буквами А и X, а обмотки низшего напряжения (НН) — строчными латинскими буквами а и х.

При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением (СН) начало и конец обмотки обозначают соответственно А_m и Х_m.

В трехфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначаются соответственно

А, В, С и X, Y, Z и т.д.

В трехфазных трансформаторах обмотки могут быть соединены по схемам «звезда», «треугольник» или «зигзаг», которые соответственно обозначают русскими буквами У и Д и латинской Z. При выводе от нейтрали (общей точки обмоток фаз) у схемы «звезда» или «зигзаг» отвод (ответвление) обозначают следующим образом: добавляя к буквенным обозначениям схем соединения обмоток индекс «н». Например: У_н.

Схемы соединения трехфазного трансформатора обозначаются в виде дроби, в числителе которой ставят обозначение схемы соединения обмотки ВН, а в знаменателе — схемы соединения обмотки НН. Например, для трансформатора с обмоткой ВН, соединенной по схеме треугольник, и с обмоткой НН, соединенной по схеме звезда с выведенной нейтралью, обозначение имеет вид: Д/У

н.

При обслуживании трансформаторов кроме схем соединения необходимо знать взаимное направление ЭДС в обмотках ВН и НН. Если две обмотки 1 и 2 размещены на одном и том же стержне и пронизываются одним и тем же потоком Ф, то при одинаковом направлении намотки и обозначении выводов (концов) (рис. 3.4, а) наведенные ЭДС одинаково направлены (от концов к началам) и, следовательно, совпадают по фазе.

Для характеристики сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН введено понятие группы соединения обмоток трансформатора.

Группа соединения обозначается целым числом, которое получено от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС на одноименных выводах обмоток ВН и НН трансформатора, причем отсчет угла производится от вектора ЭДС обмотки ВН по направлению движения часовой стрелки.

На рис. 3.4, а сдвиг между ЭДС Е₁ и Е₂ обмоток АХ и ах равен нулю, поэтому группа соединений обмоток обозначается как I/I-0, где «I» говорит об однофазном варианте трансформатора, при этом ЭДС высшего напряжения (

Е₁) ассоциируется с минутной стрелкой часов и условно направляется на циферблате часов на цифру 12. Часовая стрелка часов представляет собой ЭДС низшего напряжения (Е₂)и обозначает группу соединения.

Фазовый сдвиг между фазными ЭДС обмоток ВН и НН зависит как от обозначения выводов, так и от направления намотки. При размещении обмоток на одном стержне этот сдвиг может быть равным либо 0, либо 180°.

На рис. 3.4, б, в при изменении обозначений концов обмотки НН (рис. 3.4, б) или изменении направления намотки обмотки НН (рис. 3.4,

в) ЭДС Е₂ поворачивается на угол 180°, что дает группу соединений I/I-6.

В трехфазных трансформаторах схемы соединения У, Д, Z могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30°. На рис. 3.5 для примера приведены схема соединения обмоток У/У и соответствующая векторная диаграмма для нулевой группы, которая обозначается У/У-0 (рис. 3.5, а), а также векторная диаграмма для одиннадцатой группы при соединении обмоток У/Д (обозначение У/Д-11) (рис. 3.5, б).

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов стандартизировано только две группы: 0 и 11 — с выводом в случае

необходимости нулевой точки «звезды» или «зигзага», а для однофазных трансформаторов — только с соединением I/I-0.

Для трансформации трехфазного тока и напряжения применяют или три однофазных трансформатора (рис. 3.6, а), или один трехфазный трансформатор (рис. 3.6, б), в котором общий для трех фаз магнитопровод может быть образован из трех однофазных.

В самом деле, если три однофазных трансформатора расположить, как показано на рис. 3.7, а, то стержни магнитопроводов, на которых не размещены обмотки, можно конструктивно объединить в один. Учитывая, что в трехфазной системе сумма фазных токов равна нулю:

I_A + I_B + I_C=0,

а следовательно, и сумма потоков равна нулю, то надобность в объединенном стержне вообще отпадает. Полученный таким образом магнитопровод (рис. 3.7, б) является пространственным трехфазным.

В реальных конструкциях используют магнитопровод, называемый плоским стержневым трехфазным. Он образуется, если у пространственного магнитопровода убрать ярма фазы В и все три стержня расположить в одной плоскости (рис. 3.7, в).

Трехфазные трансформаторы с плоскими стержневыми магнитопроводами получили наибольшее распространение, а свойственная им магнитная несимметрия фаз существенного значения при эксплуатации не имеет.

На рис. 3.8 представлена конструкция пространственного ленточного магнитопровода, состоящего из трех овальных секций, имеющих фасонную форму сечения и навитых из ленты холоднокатаной стали переменной ширины при безотходном раскрое стали и высоком коэффициенте заполнения сечения стержня активной сталью. Обмотки наматываются после сборки системы непосредственно на стержни на специальном стенде.

Принцип работы трансформатора

Трансформатор является одним из наиболее важных устройств в электротехнике, который изменяет величину и фазовый угол входного переменного тока. Фактически трансформатор представляет собой статическую электрическую машину, поскольку в трансформаторе нет вращающихся частей. Более того, трансформатор является пассивным компонентом, передающим энергию с одной стороны на другую. Как упоминалось ранее, это устройство работает с входом переменного тока, а передача постоянного тока с помощью трансформатора невозможна. В этой статье Принцип работы трансформатора полностью обсуждается, включая теорию магнитного преобразования, эквивалентные схемы, различные типы магнитных сердечников и применение трансформаторов.

 

 

Трансформатор состоит из двух основных частей, включая магнитопровод и две или более обмоток. Источник переменного тока подается на одну обмотку в качестве входа, а выходное напряжение получается от другой, как показано на рисунке 1. Обмотки в основном изготавливаются из меди или алюминия из-за их приемлемой проводимости. Фактически, проводники намотаны на магнитный сердечник для создания магнитного поля в сердечнике трансформатора. В большинстве случаев магнитопровод также изготавливается из ферромагнитных материалов, т. е. из железа. Однако диамагнитные или немагнитные материалы, такие как воздух, дерево и пластик, используются для некоторых специальных целей.

 

Рис. 1. Различные части образца двухобмоточного трансформатора, включая магнитопровод и обмотки.

 

Когда катушка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения, вокруг катушки создается переменное магнитное поле, как показано на рис. 2. Это магнитное поле создает магнитный поток, который проходит через сердечник, замыкая свой путь. Однако часть магнитного потока имеет тенденцию замыкать свой путь на более коротком пути, что означает путь вблизи катушки, а именно поток рассеяния. Величина генерируемого потока пропорциональна величине тока, протекающего через катушку, а направление потока основано на направлении тока в обмотке, которое можно получить по правилу правой руки. Это правило выражается в том, что когда пальцы сгибаются в полукруг вокруг провода в направлении тока, большой палец показывает направление магнитного потока. В идеальных условиях поток рассеяния равен нулю, и все генерируемые потоки проходят через магнитопровод. Когда магнитный поток проходит через катушку, на клеммах катушки генерируется напряжение, что является наиболее важной концепцией трансформатора. Следовательно, когда поток сердечника проходит через вторичную обмотку на следующем рисунке, на ее выводах будет генерироваться напряжение. Таким образом, входная мощность передается от первичной обмотки к вторичной обмотке без какого-либо электрического соединения. На самом деле мощность передается магнитным путем и магнитным сердечником. Таким образом, говорят, что напряжение индуцируется во вторичной обмотке. Величина индуцированного напряжения во вторичной обмотке напрямую связана с числом витков обмотки, которое может быть определено на этапе проектирования.

 

Рисунок 2: Различные потоки в однофазном трансформаторе сердечник трансформатора типа, обмотка окружена сердечником, но тип сердечника отличается тем, что сердечник трансформатора окружен обмоткой. Чтобы получить максимальную магнитную связь, в конструкции сердечника обмотки чередуются и концентрируются. Это означает, что обмотка НН в стержневой конструкции расположена рядом с сердечником, а затем вокруг обмотки НН намотана обмотка ВН (обмотка ВН огибает обмотку НН). Есть несколько причин для такой конфигурации обмотки. Первая причина заключается в том, что обмотка НН имеет более низкое напряжение и требуется меньшая изоляция для отделения обмотки НН от заземленного сердечника. Более того, поскольку через обмотку НН протекает более высокий ток, расположение этой обмотки вблизи сердечника приводит к меньшим потерям из-за меньшего сопротивления и средней длины обмотки. Однако конфигурация обмотки в оболочечной конструкции отличается и называется конфигурацией сэндвич-обмоток. В этой конфигурации обмотки ВН и НН расположены друг над другом, что похоже на сэндвич. Схема конфигурации представлена ​​на рис. 3. Таким образом, несмотря на конфигурацию обмоток в сердечниковом исполнении, обмотки как НН, так и ВН намотаны вокруг сердечника с соответствующей изоляцией между обмотками и сердечником трансформатора.

 

При том же напряжении корпусная конструкция требует большей изоляции, поскольку обмотка ВН должна быть изолирована от сердечника. Однако в конструкции с сердечником только обмотка НН должна быть изолирована от сердечника, для которого требуется меньше изоляции. Поэтому для приложений с высоким напряжением и малой мощностью предпочтительнее конструкция с сердечником. И наоборот, корпусная конструкция используется для трансформаторов большой мощности и низкого напряжения. Кроме того, охлаждение более эффективно в конструкции с сердечником. Наконец, как упоминалось ранее, в оболочечной конструкции обмотка окружена сердечником, который может защитить обмотку от механических воздействий.

 

Рисунок 3. Различные типы сердечника трансформатора: с сердечником (слева) и с сердечником (справа) можно записать в виде:

 

(1)

Когда первичная обмотка подключена к изменяющемуся во времени напряжению, в сердечнике устанавливается изменяющийся во времени поток Ф
. Наведенное напряжение будет равно приложенному напряжению, если сопротивлением обмотки пренебречь, и на основании закона Фарадея первичное напряжение (V1) может быть достигнуто за счет:

 

(2)

Аналогично, индуцированное напряжение во вторичной обмотке может быть получено как:

 

(4)

что означает, что первичное и вторичное напряжения пропорциональны соотношению числа витков трансформатора. Кроме того, согласно уравнению 1, первичный и вторичный токи также пропорциональны коэффициенту трансформации трансформатора как:

 

(5)

После понимания напряжений и токов обмоток трансформатора импеданс является еще одним важным параметром, который необходимо исследовать на каждой стороне трансформатора. Когда трансформатор подключен к импедансу, подобному нагрузке, и к первичной стороне приложено напряжение, импеданс нагрузки можно записать как:

 

(6)

:

(7)

Таким образом, входной импеданс можно изменить на основе уравнений 4, 5 и 6 следующим образом:

 

(8) трансформатор для более простых вычислений.

 

 

В идеальном трансформаторе сопротивления трансформатора пренебрежимо малы, потоки рассеяния или рассеяния равны нулю, ток возбуждения для создания потока в сердечнике также пренебрежимо мал. Однако эти предположения неверны для реальных трансформаторов. Следовательно, пренебрегаемые параметры исследуются в следующих разделах. На рисунке 4 показана эквивалентная схема практического трансформатора. Фактически, практический трансформатор состоит из идеального трансформатора, сопротивлений первичной и вторичной обмоток и индуктивностей рассеяния на каждой стороне трансформатора. Коэффициент трансформации равен .

 

Рисунок 4: Эквивалентная схема трансформатора, применяемого на практике . В практическом магнитном сердечнике с конечной магнитной проницаемостью требуется ток намагничивания, чтобы установить магнитный поток в сердечнике. Этот эффект может быть представлен намагничивающей индуктивностью. Кроме того, потери в сердечнике в магнитном материале могут быть представлены сопротивлением .

 

Интересно, что хорошо спроектированный трансформатор имеет КПД около 99 процентов. Эффективность можно рассчитать как:

 

(9)

, где входная мощность представляет собой комбинацию выходной мощности и потерь. Следовательно, различные типы потерь трансформатора определяются как потери в обмотке и в сердечнике. Следовательно, эффективность можно переписать следующим образом:

 

(10)

Потери в обмотке обусловлены сопротивлением обмотки. Потери в сердечнике включают вихревые и гистерезисные потери.

 

 

В трансформаторе обмотки электрически изолированы, а обмотки связаны магнитно. Однако существует особое соединение трансформатора, которое называется автотрансформатором. В этом типе трансформатора переменное напряжение переменного тока может быть получено на вторичной обмотке. В отличие от двухобмоточного трансформатора, рассмотренного ранее, первичная и вторичная обмотки автотрансформатора физически соединены. Однако основной принцип работы такой же, как и у двухобмоточного трансформатора.

 

 

Как видно на рисунке 6, автотрансформатор аналогичен трансформатору, а коэффициент напряжения равен коэффициенту трансформации, что означает, что уравнение 4 справедливо для автотрансформатора. Кроме того, уравнение 5 также может быть использовано для автотрансформаторов. Единственное отличие состоит в том, что вторичное напряжение составляет часть первичной обмотки понижающего автотрансформатора, а клемма вторичной обмотки может охватывать первичную обмотку для создания переменного напряжения. Преимуществами автотрансформаторного подключения являются более низкие реактивные сопротивления рассеяния, меньшие потери, меньший ток возбуждения, повышенная номинальная мощность в кВА и переменное выходное напряжение, когда для вторичной обмотки используется скользящий контакт. Недостатком является прямое соединение между первичной и вторичной сторонами.

 

Рисунок 6: Образец понижающего автотрансформатора

 

 

Можно сказать, что трансформатор используется во всех устройствах и имеет широкий спектр применения. Например, силовой трансформатор является одним из наиболее важных устройств в энергосистеме, который изменяет уровни напряжения. Другое применение находится в электронике, такой как выпрямители, инверторы и другие преобразователи. Еще одним применением трансформатора является изоляция. В этом приложении коэффициент трансформации трансформатора в основном равен единице, потому что единственной задачей этого типа трансформатора является электрическое разделение первичной и вторичной цепей. Трансформатор также используется для измерения переменного тока и напряжения, которые называются трансформаторами тока (ТТ) и трансформаторами напряжения (ТН) соответственно. Помимо упомянутых применений, высокочастотные трансформаторы могут использоваться для питания рентгеновского излучения. В общем, трансформатор доступен везде, где есть переменное напряжение.

Принцип работы трансформатора

следующий → ← предыдущая Большинство электронных устройств или схем, используемых в современном мире, используют различные преобразователи. Поэтому важно понимать определение, применение, рабочий механизм трансформаторов и их сквозную конструкцию в различных аналоговых схемах. Что такое трансформатор? Трансформатор представляет собой статическое устройство, используемое для повышения и понижения уровней напряжения, которое работает путем передачи электрического тока по проводу через колеблющееся магнитное поле. Однако, когда мы более кратко узнаем о трансформаторах и связываем их с электрической энергией, мы можем определить трансформатор как статическое устройство, которое изменяет подачу напряжения в различных аналоговых цепях. Трансформатор представляет собой регулятор напряжения, который широко используется в циркуляции и проводимости переменного тока (переменного тока). Концепция базового трансформатора была впервые открыта Майклом Фарадеем в 1831 году , а позже эта идея была поддержана и развита многими другими интеллектуальными учеными-исследователями. Однако общим мотивом внедрения концепции трансформаторов было восстановление баланса между током, генерируемым при высоком уровне напряжения, и его потреблением, что и было сделано при низком уровне напряжения. Применение трансформатора Применение трансформатора: Трансформатор передает поток текущей энергии по проводам на большие расстояния. Трансформаторы используются в наших повседневных приложениях, требующих питания с разным уровнем напряжения. Например, радио, телевидение и т. д. . Трансформаторы широко используются в качестве регуляторов напряжения почти во всех электроприборах. Принцип работы трансформатора Механизм работы трансформатора возник из концепции Закона Фарадея о взаимной индукции или электромагнитной индукции , возникающей между двумя цепями, связанными взаимным магнитным потоком. Прежде чем перейти к работе трансформатора, давайте откроем для себя механизм электромагнитной индукции. Механизм электромагнитной индукции Всякий раз, когда ток проходит через катушку с электрическим проводом, он создает магнитное поле или магнитный поток по всей своей поверхности. Магнитный поток или магнитное поле для любого материала определяется как временная среда, с помощью которой намагниченные силы передаются между электрическими материалами. Мы часто неосознанно сталкиваемся с этими силами в повседневной жизни, например, некоторые ферромагнитные материалы (железо, кобальт или никель) действуют как временные магниты в присутствии постоянных магнитов, которые притягивают и начинают притягивать или отталкивать другие магниты или электрические материалы. Однако сила магнитного поля прямо пропорциональна (сильно зависит) протеканию тока в проводе. Следовательно, можно легко управлять, реверсировать, включать и выключать или изменять силу магнитного поля, создаваемого электрическим током. Магнитное поле можно представить как очертания магнитного потока, которые создают замкнутые пути. Вы можете обратиться к рисунку ниже, чтобы визуализировать диаграмму магнитного поля (линий потока), сформированного вокруг провода, по которому течет электрический ток. На этом концепция взаимной индукции не заканчивается. Есть еще один интересный факт, касающийся электричества. Всякий раз, когда магнитное поле изменяется на катушке с проводом, оно создает электрический ток в проводе. Следовательно, это позволяет нам генерировать флуктуирующий магнитный поток, пропуская электрический ток по проводу или катушке (где электрический ток также колеблется). Взаимная индукция и трансформатор Элементарный трансформатор содержит двойные катушки, которые электрически не связаны и являются индуктивными, но все же обе обмотки соединены магнитно. 9Первая катушка 0003, через которую проходит электрический ток , вырабатываемый источником, называется первичной обмоткой , а вторая катушка, которая обеспечивает требуемый выходной ток, называется вторичной обмоткой. Принцип работы трансформатора показан на схеме, приведенной ниже: На приведенной выше диаграмме вы можете видеть, что обе катушки, то есть первичная обмотка (первая катушка провода) и вторичная обмотка (вторая катушка провода), расположены рядом друг с другом. Сейчас , если пропускать переменный ток в первую катушку из-за явления электромагнитной индукции, электрический ток будет автоматически индуцироваться во второй катушке провода . Это происходит потому, что переменный ток в первой катушке создает переменный поток, необходимый для взаимной индукции между двумя обмотками, индуцирующей ток во второй катушке. Все трансформаторы работают по одному и тому же явлению. Если первая катушка проводит синусоидальный переменный ток, то во второй катушке провода будет генерироваться наведенный синусоидальный переменный ток той же частоты. Сила индуцированного тока также зависит от расстояния между двумя проводами. Вся установка вставлена ​​внутрь стержня из мягкого железа (известного как сердечник ), чтобы поток электрической энергии проходил от первичной обмотки к вторичной обмотке более эффективно. Если катушка вторичной обмотки содержит точно такое же количество витков провода, как и катушка первичной обмотки, электрический ток, индуцируемый во вторичной обмотке, будет иметь такую ​​же эффективную величину, что и первичная катушка. Но если количество витков провода во вторичной катушке уменьшается или увеличивается по сравнению с первичной катушкой, диапазон тока и напряжения, генерируемых во второй катушке, может увеличиваться или уменьшаться по сравнению с током и напряжением первой катушки. Важно отметить, что трансформаторы работают только на переменном токе (часто реверсивном или электрическом), потому что флуктуирующий поток необходим для возникновения электромагнитной индукции между двухпроводными катушками. Отсюда можно сделать вывод, что трансформаторы не работают с постоянным током (DC), где по проводу пропускается постоянный электрический ток в одном и том же направлении. Понижающий трансформатор Если первичная обмотка имеет большее число витков, чем вторичная обмотка, напряжение второй катушки меньше, чем напряжение первичной обмотки. Этот процесс известен как понижающий трансформатор. Повышающий трансформатор Преобразование описанного выше процесса может привести к созданию повышающего трансформатора, который повышает более низкое напряжение до более высокого. У настраиваемого трансформатора число витков вторичной обмотки больше по сравнению с первичной. Следовательно, он имеет более высокое вторичное напряжение и более короткий вторичный электрический ток. Конструкция трансформатора Здесь, VP представляет Первичное напряжение VS представляет вторичное напряжение NP представляет Количество первичных обмоток Ns представляет Количество вторичных обмоток Φ(phi) представляет потокосцепление T представляет период времени для завершения 1 цикла. Фундаментальная конструкция трансформатора разработана с использованием двух обмоток электрических катушек, несущих взаимную индуктивность, и многослойного стального сердечника. Обе катушки (первичная обмотка и вторичная обмотка) изолированы друг от друга и от ламинированного сердечника. Установка трансформатора также требует некоторых подходящих контейнеров для сконструированного сердечника и обмоток, что позволяет легко изолировать сердечник и электрические катушки. Основные детали, которые содержит каждый трансформатор, следующие: 1. Сердечник Во всех трансформаторах сердечник служит опорой для обмотки. Он изготовлен из пластин трансформаторной листовой стали, обеспечивающих устойчивый магнитный путь с минимальным встроенным воздушным зазором и снижающих потери трансформатора. Состав сердечника определяется факторами, в отличие от действующего напряжения, тока, мощности и т. д. Диаметр сердечника прямо пропорционален (зависит) потерям в меди и обратно пропорционален (обратно зависит) потерям в железе. 2. Обмотки Обмотки определяются как набор медных проводов, намотанных на сердечник. Медные провода используются в трансформаторах, потому что: Медь обладает высокой проводимостью: Она помогает уменьшить потери в трансформаторе. Поскольку проводимость трансформатора увеличивается, сопротивление потока тока уменьшается. Медь обладает высокой пластичностью: Это свойство определяет, можно ли разрезать металл на очень тонкие проволоки или нет. В основном каждый трансформатор с двумя типами обмоток, т. е. Первичные обмотки и вторичные обмотки, , которые поясняются ниже: Первичная обмотка: Число витков обмоток, в которых обеспечивается ток источника. Вторичная обмотка: Набор витков обмотки, которая индуцирует электромагнитный ток и генерирует выходной сигнал. Обе обмотки изолированы друг от друга с помощью изоляционных покрытий. Оставить комментарий Отменить ответ Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться. Меню Поиск: