Принцип работы трансформаторов

Однофазный двухобмоточный трансформатор состоит из двух обмоток, размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. На рисунке 1.1. схематически показан трансформатор стержневого типа, изображения первичной и вторичной обмоток которого для упрощения показаны на разных стержнях.

Рис. 1.1. Однофазный двухобмоточный трансформатор и его обозначение на электрических схемах: 1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка; 3 – магнитопровод.

Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН – буквами а и х.

Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины.

Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока с напряжением . К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки .

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток , который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС – и , пропорциональные числу витков , и соответствующих обмоток и скорости изменения магнитного потока . Трансформатор может работать только в цепях переменного тока.

Согласно закону электромагнитной индукции мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке, равны

, .

Отношение ЭДС обмоток высшего и низшего напряжений называют коэффициентом трансформации:

.
В практических расчетах обычно пренебрегают падениями напряжения в обмотках трансформатора, которые обычно не превышают 3...5 % номинальных значений напряжения и , и считают, что и , тогда

или .

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что позволяет при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (, , и т.д.). В трех- обмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность остается приблизительно постоянной (несколько уменьшается вследствие внутренних потерь энергии в трансформаторе), следовательно,

, .

При увеличении вторичного напряжения трансформатора в раз по сравнению с первичным ток во вторичной обмотке соответственно уменьшается в k раз.