Принцип действия однофазного трансформатора.

Под действием переменного напряжения U1источника в первичной обмотке возникает первичный ток I1 . Этот ток, замыкаясь по виткам первичной обмотки, создает переменную магнитодвижущую силу (МДС) в магнитной цепи трансформатора. Под действием МДС возникает переменное магнитное поле.

При этом магнитный поток Ф, замыкаясь по ферромагнитному сердечнику, пронизывает все витки обеих обмоток. Согласно закону электромагнитной индукции переменный магнитный поток Ф&, пронизывая витки обмоток, индуктирует в каждом из них ЭДС индукции е. Положительное направление ЭДС одного витка е соотносится с направлением магнитного потока. При этом ее величина определяется скоростью изменения магнитного потока:

Тогда в первичной обмотке с числом витков w1 создается ЭДС индукции E1 , пропорциональная числу витков w1: , а во вторичной обмотке с числом витков w2 создается ЭДС 2E& , пропорциональная числу витков w2 :

Вторичная ЭДС E определяет напряжение на зажимах вторичной обмотки U2, к которой подключен приемник, и ток приемника (вторичный ток) I2 .

Таким образом, приемник потребляет от трансформатора электрическую энергию.

Соотношение по величине между первичным и вторичным напряжениями называется коэффициентом трансформации:

kТ = U1/U2 .

Для того, чтобы определить это соотношение запишем уравнения по II закону Кирхгофа для электрических контуров первичной и вторичной цепей, обозначенных на рис пунктиром .

Уравнения (6.7) , (6.8) называют уравнениями электрического состояния идеального трансформатора. Исходя из этих уравнений и с учетом (6.4) , (6.5), коэффициент трансформации

т.е. коэффициент трансформации определяется соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток.

Если число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной (w2< w1), вторичное напряжение меньше первичного (U2 < U1) , коэффициент трансформации kТ > 1, и такой трансформатор называют понижающим трансформатором. Если число витков вторичной обмотки больше, чем в первичной (w2 > w1), вторичное напряжение больше первичного (U2 > U1) , коэффициент трансформации kТ < 1, и такой трансформатор называют повышающим трансформатором.

Трансформатор с одинаковым числом витков в обеих обмотках обладает коэффициентом трансформации kТ =1. Такой трансформатор называют разделительным.

Таким образом, трансформатор посредством магнитной связи двух обмоток в магнитной цепи преобразует электрическую энергию источника с напряжением U1 в электрическую энергию, отдаваемую приемнику с напряжением U2. При этом вторичное напряжение

U2 = U1 / kТ .

Например, трансформатор, имеющий номинальное первичное напряжение U1ном = 220В, число витков первичной обмотки w1 = 1300 витков и число витков вторичной обмотки w2 = 213 витков, обладает коэффициентом трансформации kТ = 1300 / 213 = 6,1 (понижающий трансформатор) и создает вторичное напряжение U2 = 220 / 6,1 = 36В.

Для обозначения трансформатора в электрических схемах используют его условное графическое обозначение, показанное на рис.6.2 .а б

Условное графическое обозначение трансформатора в схемах электрических цепей (а – развернутое, б – упрощенное)