3. Принцип дії, структурно-логічна схема роботи трансформатора.

Розглянемо принцип роботи трансформатора.

В основі роботи трансформатора лежить закон електромагнітної індукції.

Під дією змінної напруги U₁, підведеної до первинної обмотки, в ній виникає струм I₁, а в сердечнику збуджується змінний магнітний потік Ф1. Більшу частину потоку Ф₀, яка замикається по магнітопроводу, і скріплену з обома обмотками трансформатора, називають основним магнітним потоком; невелику частину потоку, яка скріплена лише з однією первинною обмоткою, називають первинним потоком розсіяння Фр. Основний магнітний потік перетинає витки обох обмоток трансформатора та індуктує в них ЭРС:

В кожний момент часу відношення цих ЭРС пропорційно відношенню кількості витків обмоток:

Якщо коло вторинної обмотки замкнуте, то під дією ЭРС Е₂ виникає струм I₂.

При синусоїдальній зміні напруги живлення U₁ із частотою f потік у магнитопроводі Ф виявляється практично синусоїдальним. Діючі значення ЭРС в обмотках знайдемо по формулі:

Відношення цих ЭРС

прийнято називати коефіцієнтом трансформації. Приблизно можна прийняти, що ЭРС обмоток дорівнюють напругам на їхніх затискачах, тобто

Отримана рівність характеризує основне призначення трансформатора - перетворення однієї напруги в іншу, більшу або меншу.

Кола вищої і нижчої напруги електрично ізольовані одне від одного і зв'язані лише магнітним потоком, що замикається в сердечнику трансформатора. Перетворення електричної енергії в трансформаторі супроводжується досить малими втратами енергії: величина ККД при номінальному навантаженні змінюється в межах 0,96 - 0,996 залежно від потужності трансформатора. Цим пояснюється винятково велике поширення трансформаторів в сучасній техніці.

Структурно-логічна схема роботи трансформатора:

Ф₀ – основна частина (робоча) потоку ≈ 95..97% Ф₁

Ф₁ – частина потоку, який розсіюється ≈ 3..5% Ф_1.

4. Режим холостого ходу трансформатора.

Режим холостого ходу – такий режим роботи електричного трансформатора, при якому його вторинне коло розімкнуте, а струм в ньому дорівнює нулю (i₂ =0).

Під дією прикладеної напруги по первинній обмотці протікає струм холостого ходу i_1х, що збуджує в магнитопроводі магнітне поле Ф₀.

Основний магнітний потік Ф₀ індуктує в первинній і вторинній обмотках трансформатора ЕРС, діючі значення яких:

Більша частина магнітного потоку замикається в магнитопроводі. Однак невелика частина цього потоку замикається навколо витків тільки первинної обмотки, утворюючи потік розсіювання Фр, який наводити в первинній обмотці ЕРС. Діюче значення ЕРС розсіяння:

, де

Х₁ – індуктивний опір первинної обмотки, обумовлений потоком розсіяння Фр.

Дослід холостого ходу трансформатора проводять для визначення коефіцієнту трансформації:

та втрат в осерді (втрати в сталі):

(не залежить від навантаження).

Контрольні питання:

1. Що таке трансформатор?

2. Яке основне призначення трансформаторів?

3. Поясніть будову трансформатора?

4.На чому заснований принцип роботи трансформатора?

5.Як визначити діючі значення ЕРС, що виникають в обмотках трансформатора?

6.Поясніть структурно-логічну схему роботи трансформатора?

7.Яку частину загального потоку займає потік розсіювання?

8. Для чого проводять дослід холостого ходу трансформатора?

6