Принцип действия электрического трансформатора

Принцип действия, саморегулирование трансформатора

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

При подаче от источника электрической энергии напряжения u₁(рис. 8.1)на

первичную обмотку электрического трансформатора в ней возникает ток i₁, воз-

буждающий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф₀, который, пронизывая витки w₁ первичной обмотки, создает в ней напряжение u_L1 в результате

явления самоиндукции.

Согласно закону электромагнитной индукции это напряжение определяется по формуле

u_L1 = L dФ₁ /dt .

Если Ф₀ = Ф_m1 sin ωt, то LdФ/dt = Lw • Ф_m1 cos ωt = Lw Ф_m1 sin(ωt + 90°).

Следовательно

u_L1 =U_mL1sin(ωt + 90^°), а это напряжение ≈ u₁

Ток i_1x также называют намагничивающим, так как он определяет значение результирующего магнитного потока Ф₀, и величина этого потока, как покажем дальше, практически не изменяется в разных режимах.

Этот магнитный поток пронизывает витки второй катушки и по закону электромагнитной индукции наводит там ЭДС, которая создает ток во вторичном контуре. Как только образовался ток во вторичной цепи, то сразу сердечник размагнитится (по правилу Ленца), поэтому увеличится ток первичной цепи. Ток будет расти до тех пор, пока поток не примет прежнее значение. То есть, при каждом изменении тока во вторичной цепи автоматически адекватно изменяется ток в первичной цепи, при этом поток в сердечнике практически неизменен. В этом заключается принцип саморегулирования трансформатора.

Так как в первичной и вторичной обмотках, существуют сопротивления проводов и реактивные сопротивления от потоков рассеяния, то электрические уравнения первичной и вторичной обмоток можно представить через комплексы действующих значений (U_μ =U_L1)

(8.1)

Заметим, что отношение первичной к вторичной ЭДС, раскрытые через уравнение трансформаторной ЭДС, дает величину называемую коэффициентом трансформации