Попередня | зміст | Наступна >>

§ 82. РОБОЧИЙ ПРОЦЕС ТРАНСФОРМАТОРА

При холостому ході трансформатора (навантаження немає) вторинна обмотка його розімкнути і струму в цій обмотці немає. У первинній обмотці при цьому протікає струм холостого ходу I0, який багато менше струму цієї обмотки при номінальному навантаженні трансформатора. Струм холостого ходу збуджує змінний магнітний потік, який замикається по магнітопровода і індукує в первинно і вторинної обмотках е.р.с, що залежать від числа витків цих обмоток ω1і ω2, амплітуди магнітного потоку Ф т (вб) і частоти ег зміни f. Діючі значення е. д. з. первинної E1і вторинної Е2 обмоток:

Якщо, наприклад, в муздрамтеатрі трансформатора, включеного в мережу змінного струму з частотою f = 50 гц, збуджений магнітний потік з амплітудою Ф т = 0,001 вб, то при числах витків обмоток ω1 = 572 і ω2 = 108 діючі значення е. д. з. обмоток рівні:

і

Так як при холостому ході у вторинній обмотці струму немає, то напруга на затискачах цієї обмотки одно е. д. з, т. е. U2 = E2. У первинній обмотці протікає невеликий струм Холстого ходу і напруга цієї обмотки незначно відрізняється від Е.Д. с, т. е. U1≈E1. Ставлення напруг на затискачах первинної і вторинної обмоток трансформатора при холостому ході (без навантаження) називається коефіцієнтом трансформації і позначається літерою К, т. Е.

і

Таким чином, якщо в трансформаторі первинна і вторинна обмотки мають різне число витків, то при включенні первинної обмотки в мережу змінного струму з напругою U1 на затисках вторинної обмотки виникає напруга U2, не рівне напрузі U1.

Якщо, наприклад, первинна обмотка трансформатора з числом витків ω1 - 880 включена в мережу з напругою U1 = 220 в, то напруга на затискачах вторинної обмотки ω2 = 48 визначиться з наступного співвідношення:

Якщо вторинну обмотку трансформатора замкнути на будь-якої приймач електричної енергії (рис. 101), то у вторинній Ланцюги буде протікати струм I2, а в первинній обмотці струм I1, який може бути представлений геометричній сумою струму холостого ходу і навантажувального струму.

Первинна і вторинна обмотки трансформатора електрично з'єднані. Однак треба мати на увазі, що за рахунок магнітного зв'язку між цими обмотками зміна струму у вторинній обмотці I2 викликає відповідну зміну струму первинної обмотки I1. Якщо збільшиться струм у вторинній обмотці, то збільшиться струм і в первинній обмотці. Навпаки, при зменшенні струму у вторинній обмотці, зменшиться струм і в первинній обмотці. Якщо розімкнути вторинну обмотку, то струм в ній стане рівним нулю, а в первинній обмотці зменшиться до малої величини (струм холостого ходу I0).

За первинною і вторинною обмоток при навантаженні протікають чисельно нерівні струми. Якщо знехтувати втратами потужності в трансформаторі, то потужність, що віддається трансформатором приймача енергії U2I2, дорівнює потужності, споживаної з мережі джерела енергії U1I1т. е.

звідки: і

Нехтуючи падінням напруги в опорах первинної обмотки трансформатора, можна допустити, як це було показано вище, при будь-якій його навантаженні наближена рівність абсолютних величин прикладеної напруги U1 і врівноважує цю напругу е. д. с.первічной обмотки, т. е.

На підставі цієї рівності можна сказати, що при незмінному за величиною доданому напрузі U1 буде приблизно незмінною е. д. з. E1, індукована в первинній обмотці трансформатора при будь-якій його навантаженні. А так як е.р.с, Е1 залежить від магнітного потоку Ф т, то і магнітний потік в магнітопроводі трансформатора при будь-якій зміні навантаження буде приблизно незмінним.

Таким чином, при незмінному доданому напрузі амплітуда магнітного потоку в осерді трансформатора практично незмінна при будь-якій зміні навантаження.

Струм I2, що протікає по вторинній обмотці при навантаженні трансформатора, створює свій магнітний потік, який відповідно до закону Ленца спрямований зустрічно магнітному потоку в осерді, прагнучи його зменшити. Щоб результуючий магнітний потік в сердечнику залишився незмінним, зустрічний магнітний потік вторинної обмотки повинен бути урівноважений магнітним потоком первинної обмотки.

Отже, при збільшенні струму вторинної обмотки I2 зростає розмагнічує магнітний потік цієї обмотки і одночасно збільшуються як струм первинної обмотки I1, так і магнітний потік, створюваний цим струмом. Так як магнітний потік первинної обмотки врівноважує розмагнічує потік вторинної обмотки, то результуючий магнітний потік в сердечнику виявляється незмінним.

У знижувальному трансформаторі напруга первинної обмотки U1 більше напруги вторинної обмотки U2 в До раз, отже, і сила струму вторинної обмотки I2 більше сили струму первинної обмотки I1 також в До раз. В підвищує трансформаторі має місце зворотне співвідношення між напруженнями його обмоток і між силами струмів в них.

Якщо, наприклад, включити на повну навантаження трансформатор, напруги первинної і вторинної обмоток якого рівні U1 = 220 в, U2 = 24 в, то при номінальній силі струму первинної обмотки I1 = 3 а сила струму у вторинній обмотці

Таким чином, в обмотці з більш високою напругою сила струму менше, ніж в обмотці з більш низькою напругою. Тому обмотка з більш високою напругою має більше число витків і намотується з дроту з меншим поперечним перерізом, ніж обмотка з більш низькою напругою.

При роботі трансформатора під навантаженням в первинній і у вторинній його обмотках протікають струми, що створюють потоки розсіювання, Фs1 і Фs2, Ці магнітні потоки зчеплені тільки з витками тієї обмотки, струмом якої вони створюються, і завжди багато менше основного магнітного потоку Ф 0, замикається по магнітопровода трансформатора (по сталі), так як потоки розсіювання проходять в немагнітної середовищі. Потоки розсіювання індукують в обмотках е. д. з. розсіювання, які в невеликому ступені змінюють напругу вторинної обмотки трансформатора при зміні його навантаження.

Щоб не встановлювати окремий трансформатор на кожне робоче напруга, доцільно на одному трансформаторі виконати кілька вторинних обмоток з різним числом витків. Такі трансформатори, звані багатообмотувальних, широко застосовують в радіоприймачах, телевізорах, підсилювачах і інших приладах, що вимагає для харчування кілька змінних напруг різної величини. Співвідношення кількості витків обмоток визначаються їх напруженнями, т. Е.

і т.д.

Струм у первинній обмотці дорівнює сумарному струму всіх вторинних обмоток:

Зміна струму в будь-який вторинної обмотці викликає відповідну зміну струму первинної обмотки. При цьому відбувається деяка зміна напруги всіх вторинних обмоток трансформатора, т. Е. Напруга будь вторинної обмотки залежить від струму як в цій обмотці, так і в будь-який інший вторинній обмотці трансформатора.

Попередня | зміст | Наступна >>