Принцип действия трансформатора

Рассмотрим принцип действия однофазного трансформатора (рис. 3.2).

§ При этом для наглядности допустим, что первичная (ω₁) и вторичная (ω₂) обмотки размещены на разных стержнях, сердечника.

§ Если подать на первичную обмотку ω₁, переменное напряжение V₁, а вторичную обмотку оставить разомкнутой, то по первичной обмотке потечет переменный ток I_xx (ток холостого хода), который создаст в сердечнике С трансформатора переменный магнитный поток Ф.

§ Так как этот поток одновременно пронизывает обе обмотки (первичную и вторичную), то в каждой из них индуцируются переменные ЭДС:

в обмотке ω₁ — ЭДС самоиндукции,

в обмотке ω₂— ЭДС взаимоиндукции.

§ Величины этих ЭДС зависят от числа витков, амплитуды машинного потока (Ф _т) и частоты (f) его изменения. В соответствии с этим значения ЭДС обмоток первичной (E₁) и вторичной (Е₂) будут равны:

§ Пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке трансформатора, можно приближенно считать, что напряжения на зажимах первичной (V₁) и вторичной (V₂) обмоток равны ЭДС этих обмоток, т. е. V₁=E₁ и V₂ = E₂. Поэтому при холостом ходе

§ Величину К принято называть коэффициентом трансформации.

Поскольку число витков в обмотках пропорционально величинам их напряжений, поэтому у повышающего трансформатора ω₂> ω₁, а у понижающего ω₂< ω₁.

§ Если ко вторичной обмотке трансформатора подключить нагрузку Z_H, по этой обмотке будет протекать ток I₂, а в первичной обмотке ток I₁, представляющий собой геометрическую сумму тока холостого хода I_xx и тока нагрузки I_н.

§ При возникновении во вторичной обмотке ток нагрузки, согласно правилу Ленца, создаст магнитный поток, направленный против магнитного потока, созданного током первичной обмотки.

§ Следовательно, магнитный поток вторичной обмотки должен размагничивать сердечник трансформатора, в результате чего суммарный магнитный поток трансформатора станет меньше магнитного потока, соответствующего режиму холостого хода.

§ Однако с уменьшением магнитного потока уменьшится величина ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, что приведет к возрастанию тока в первичной обмотке.

§ Такое увеличение тока в первичной обмотке будет продолжаться до тех пор, пока величина магнитного потока не станет равной величине магнитного потока при холостом ходе, т. е. до тех пор, пока не будет скомпенсировано размагничивающее влияние тока вторичной обмотки. Таким образом, увеличение тока во вторичной обмотке вызывает пропорциональное увеличение тока в первичной обмотке.