Принцип работы трансформатора: режимы, схема, назначение, из чего состоит

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Иван Иван 07 Сентябрь 2017 49 071 2 Время чтения:
Содержание
Содержание

    трансформатор принцип

    Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

    Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

    Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

    Назначение трансформаторов

    Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов  и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

    Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

    Гигантский трансформатор
    Гигантский трансформатор

    Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

    Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

    • импульсные трансформаторы;
    • силовые трансформаторы;
    • трансформаторы тока.

    Принцип работы трансформатора

    Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

    Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

    Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

    Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

    Принцип устройства трансформатора
    Принцип устройства трансформатора

    Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

    Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

    Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

    назначение и принцип работы трансформатора

    Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

    Идеальный трансформатор

    Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

    Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

    Трансформатор формула

    Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

    Потери энергии в трансформаторе

    Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

    В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

    Сухие трансформаторы серии ТСЛ
    Сухие трансформаторы серии ТСЛ

    Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд - ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике  с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

    Оцените материал
    49 071 2
    Комментарии (2)
    Владислав
    Сила, величина, мощность - в чём их различие?! Напишите пожалуйста логическое научное верное доказательство, различия свойств трёх этих состояний электрического тока: силы, величины, мощности!...
    Иван
    Владислав, в различной литературе можно встретить понятия "сила тока" и "величина тока". Между двумя этими понятиями различий нет, это одно и то же. Можно еще сказать "величина силы тока". Сила тока обозначается буквой I, измеряется в Амперах и обозначает заряд Q, который прошел через поперечное сечение проводника за время t. Например, сила тока в один Ампер означает, что через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит заряд величиной в один Кулон. Кое-что про силу тока читайте в статье про <a href="/blog/zakon-oma-dlya-chajnikov/" target="_blank" rel="noopener nofollow">закон Ома</a>. Мощность - это работа, совершенная за определенное время. Заряды перемещаются в проводнике, значит, выполняется работа по их перемещению. Мощность тока - это произведение силы тока на напряжение, выражающая полную работу по перемещению зарядов за единицу времени.
    Оставить комментарий
    {$ errors.username[0] $}
    Вы уже наш клиент? Авторизуйтесь.
    {$ errors.email[0] $}
    Пользователь с таким email уже существует! Авторизуйтесь.
    {$ errors.content[0] $}
    Оставляя комментарий, я соглашаюсь на обработку своих персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности