1.9.2 Трансформатор

Трансформатором называется устройство, состоящее из двух или более магнитосвязанных катушек, изолированных электрически (рисунок 1.36).

Катушки разделяют на первичную и вторичные. На первичную катушку подается входное напряжение, а к вторичным подключается нагрузка.

Рис. 1.36 Трансформатор

Определим соотношение между входным напряжением U₁ и вторичным напряжением U₂.

Е сли напряжение U₁ приложено к первичной обмотке, то:

Н апряжение на вторичной обмотке:

К оэффициент передачи K₂₁ равняется:

Коэффициент передачи K₂₂ характеризует степень воздействия

первичной обмотки на вторичную.

Е сли приложить напряжение к вторичной обмотке, например U₂ , то

а напряжение на первичной обмотке будет равно:

Коэффициент передачи при этом будет равен:

В общем случае, когда токи протекают как в первичной, так и во вторичной обмотках, степень взаимного влияния обмоток характеризуется коэффициентом связи k:

К оэффициент передачи трансформатора можно выразить через потоки:

где m = n₂ / n₁ — коэффициент трансформации.

Идеальным ___ трансформатором называется трансформатор, удовлетворяющий условиям:

1 . Поток рассеяния равен нулю, Фs=0;

2. Отсутствуют потери энергии, U₂ I₂= U₂ I₂, т.е. P₁=P₂.

Для уменьшения потока рассеяния в реальных трансформаторах

катушки помещают на замкнутые магнитопроводы, изготовленные из

материалов, обладающих малым сопротивлением магнитному потоку

(карбонильное железо, пермолой, ферриты).

Для идеального трансформатора (следовательно, и для большинства

реальных трансформаторов, так как они обладают малыми потерями)

с праведливо:

В ходное сопротивление трансформатора с нагрузкой z_h равняется:

т.е. трансформатор играет роль трансформатора сопротивления:

Z_н/Z_вх=m² - коэффициент трансформации сопротивления.

1.9.3 Эквивалентная схема трансформатора

Трансформатор, состоящий из двух обмоток, можно представить в виде (рисунок 1.37):

Рис. 1.37 Схема подключения трансформатора

При составлении уравнений, описывающих эту цепь, необходимо учитывать взаимное влияние катушек:

Д обавим и отнимем к каждому из уравнений величину jMI₁ и jMI₂ соответственно:

П осле преобразований, получим:

Этим уравнением описывают электрическую цепь вида (рисунок 1.38), представляющую собой схему замещения трансформатора.

Р ис. 1.38 Схема замещения трансформатора

Векторная диаграмма понижающего трансформатора при активной нагрузке изображена на рисунке 1.39.

Рис. 1.39 Векторная диаграмма для трансформатора