Принцип роботи трансформатора: режими, схема, призначення, з чого складається

1. призначення трансформаторів
2. Принцип роботи трансформатора
3. ідеальний трансформатор
4. Втрати енергії в трансформаторі

Наши партнеры ArtmMisto

Може бути, хтось думає, що трансформатор - це щось середнє між трансформером і термінатором. Дана стаття покликана зруйнувати подібні уявлення.

Щоденна розсилка з корисною інформацією для студентів усіх напрямів - на нашому телеграм-каналі .

Трансформатор - статична електромагнітне пристрій, призначений для перетворення змінного електричного струму одного напруги і певної частоти в електричний струм іншої напруги і тієї ж частоти.

Робота будь-якого трансформатора заснована на явищі електромагнітної індукції , Відкритої Фарадеем.

призначення трансформаторів

Різні види трансформаторів використовуються практично у всіх схемах живлення електричних приладів і при передачі електроенергії на великі відстані.

Електростанції виробляють струм відносно невеликого напруги - 220, 380, 660 В. Трансформатори, підвищуючи напругу до значень порядку тисяч кіловольт, дозволяють істотно знизити втрати при передачі електроенергії на великі відстані, а заодно і зменшити площу перерізу проводів ЛЕП.

Безпосередньо перед тим як потрапити до споживача (наприклад, в звичайну домашню розетку), струм проходить через понижуючий трансформатор. Саме так ми отримуємо звичні нам 220 Вольт.

Найпоширеніший вид трансформаторів - силові трансформатори. Вони призначені для перетворення напруги в електричних ланцюгах. Крім силових трансформаторів в різних електронних приладах застосовуються:

• імпульсні трансформатори;
• силові трансформатори;
• трансформатори струму.

Принцип роботи трансформатора

Трансформатори бувають однофазні та багатофазні, з однією, двома або більшою кількістю обмоток. Розглянемо схему і принцип роботи трансформатора на прикладі найпростішого однофазного трансформатора.

До речі, в інших статтях можна почитати, що таке фаза і нуль в електриці .

З чого складається трансформатор? У найпростішому випадку з одного металевого сердечника і двох обмоток. Обмотки електрично не пов'язані одна з одною і являють собою ізольовані проводи.

Одна обмотка (її називають первинною) підключається до джерела змінного струму. Друга обмотка, яка називається вторинною, підключається до кінцевого споживача струму.

Коли трансформатор підключений до джерела змінного струму, в витках його первинної обмотки тече змінний струм величиною I1. При цьому утворюється магнітний потік Ф, який пронизує обидві обмотки і індукує в них ЕРС.

Буває, що вторинна обмотка не перебуває під навантаженням. Такий режими роботи трансформатора називається режимом холостого ходу. Відповідно, якщо вторинна обмотка підключена до будь-якого споживача, по ній тече струм I2, що виникає під дією ЕРС.

Величина ЕРС, що виникає в обмотках, безпосередньо залежить від числа витків кожної обмотки. Ставлення ЕРС, індукованих в первинної та вторинної обмотках, називається коефіцієнтом трансформації і дорівнює відношенню кількості витків відповідних обмоток.

Шляхом підбору числа витків на обмотках можна збільшувати або зменшувати напругу на споживача струму з вторинної обмотки.

ідеальний трансформатор

Ідеальний трансформатор - трансформатор, в якому відсутні втрати енергії. В такому трансформаторі енергія струму в первинній обмотці повністю перетворюється спочатку в енергію магнітного поля, а далі - в енергію вторинної обмотки.

Звичайно, такого трансформатора не існує в природі. Проте, в разі, коли тепловтратами можна знехтувати, в розрахунках зручно користуватися формулою для ідеального трансформатора, згідно з якою потужності струму в первинної та вторинної обмотках рівні.

До речі! Для наших читачів зараз діє знижка 10% на будь-який вид роботи

Втрати енергії в трансформаторі

Коефіцієнт корисної дії трансформаторів досить високий. Проте, в обмотці і осерді відбуваються втрати енергії, що призводять до того, що температура при роботі трансформатора підвищується. Для трансформаторів невеликої потужності це не викликає особливих проблем, і все тепло йде в навколишнє середовище - використовується природне повітряне охолодження. Такі трансформатори називають сухими.

У більш потужних трансформаторах повітряного охолодження виявляється недостатньо, і застосовується охолодження маслом. В цьому випадку трансформатор поміщається в бак з мінеральним маслом, через яке тепло передається стінок бака і розсіюється в навколишнє середовище. У трансформаторах високих потужностей додатково застосовуються вихлопні труби - якщо масло закипає, що утворився газам потрібен вихід.

Звичайно, трансформатори не такі прості, як може здатися на перший погляд - адже ми розглянули принцип дії трансформатора коротко. Контрольна з електротехніки з завданнями на розрахунок трансформатора раптово може стати справжньою проблемою. Спеціальний студентський сервіс завжди готовий надати допомогу у вирішенні будь-яких проблем з навчанням! Звертайтеся в Zaochnik і вчіться легко!