Уравнения идеального трансформатора

Идеальный трансформатор — трансформатор, у которого отсутствуют потери энергии на гистерезис и вихревые токи и потоки рассеяния обмоток

Где — мгновенное значение поступающей на трансформатор мощности, которая возникает в первичной цепи, — мгновенное значение преобразованной трансформатором мощности, поступающей во вторичную цепь.

Соединив это уравнение с отношением напряжений на концах обмоток, получим уравнение идеального трансформатора:

Таким образом получаем, что при увеличении напряжения на концах вторичной обмотки , уменьшается ток вторичной цепи .

Для преобразования сопротивления одной цепи к сопротивлению другой, нужно умножить величину на квадрат отношения.^[11] Например, сопротивление  подключено к концам вторичной обмотки, его приведённое значение к первичной цепи будет . Данное правило справедливо также и для первичной цепи:

Применительно к двухобмоточному трансформатору под нагрузкой закон полного тока можно упрощённо записать как:, где — напряжённость магнитного поля в магнитопроводе (полагается постоянной); — длина средней линии магнитопровода; — магнитодвижущая сила (далее МДС) первичной обмотки; — МДС вторичной обмотки; — токи протекающие по обмоткам; — количества витков в обмотках.

Для холостого хода, то есть при  получаем , откуда  и тогда из  при  получится соотношение для идеального трансформатора тока : .

Режимы работы трансформатора

1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике.

2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется работой трансформатора с подключенными источником в первичной и нагрузкой во вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

Основными частями конструкции трансформатора являются:

• магнитопровод

• обмотки

• каркас для обмоток

• изоляция

• система охлаждения

• прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т. п.)

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между тремя различными базовыми концепциями:

• Стержневой

• Броневой

• Тороидальный

• Плоская магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости

• Пространственная магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях

• Симметричная магнитная система — магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней

• Несимметричная магнитная система — магнитная система, в которой отдельные стержни могут отличаться от других стержней по форме, конструкции или размерам или взаимное расположение какого-либо стержня по отношению к другим стержням или ярмам может отличаться от расположения любого другого стержня

7.  Резонанс напряжения