Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Glava_16_Zakon_elektromagnitnoy_induktsii.doc
Скачиваний:
113
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.21 Mб
Скачать

§ 16.3 Взаимная индукция. Трансформатор

Взаимной индукцией называют возникновение ЭДС индукции в одном из контуров (1) при изменении силы тока в другом (2), находящемся вблизи него (рис.16.8).

Явление взаимной индукции рассмотрим на примере трансформатора. Если на общий сердечник намотано две катушки, то изменение силы тока в одной из них (1) будет индуцировать в другой катушке (2) ЭДС, которую можно определить по закону Фарадея. Если по первой катушке пропустить ток I1, то он создаст магнитное поле, магнитный поток которого пронижет катушку 2. Очевидно, что поток Ф2, пронизывающий катушку 2, зависит от индукции магнитного поля в тех местах, где она находится. Индукция магнитного поля зависит от силы тока I1, протекающего по катушке 1, формы, размеров и взаимного расположения катушек, а также магнитных свойств окружающей среды. Эту зависимость учитывает коэффициент М21 , называемый взаимной индуктивностью. Тогда

Ф221I1 (16.15)

По закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС, возбуждаемая в катушке 2 переменным магнитным полем катушки 1, равна

(16.16)

Проводя аналогичные рассуждения для катушки 2, получаем, что магнитный поток Ф1 и электродвижущая сила ε1, вызываемая в первом контуре переменным током I2 второго контура, равны

Ф221I1

(коэффициенты М21 = М12 = М являются характеристикой двух контуров).

В большинстве трансформаторов первичная и вторичная обмотки наматываются одна поверх другой так, что магнитный поток, пронизывающий их, одинаков, т.е. отношение dФ/dt одинаково для обеих обмоток. Если число витков первичной катушки N1, а вторичной - N2 , то в первичной и вторичной катушках индуцируются ЭДС

Отношение этих ЭДС равно

(16.17)

Таким образом, система из двух катушек, соединённых ферромагнитным сердечником, представляет собой трансформатор, с помощью которого можно повышать или понижать напряжение переменного тока в зависимости от числа первичной и вторичной обмоток.

В современной технике нашли широкое применение трансформаторы различных конструкций. В радиотехнических устройствах используются небольшие, маломощные трансформаторы, имеющие обычно несколько обмоток (понижающих или повышающих напряжение источника переменного тока). В электротехнике часто применяются так называемые трехфазные трансформаторы, предназначенные для одновременного повышения или понижения трех напряжений, сдвинутых по фазе относительно друг друга на углы 120°.

Мощные трехфазные трансформаторы используются в линиях передач электроэнергии на большие расстояния. Передача электрической энергии от электростанций до больших городов или промышленных центров на расстояния тысяч километров является сложной научно-технической проблемой.

Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ, при этом в линиях используется трехфазный ток частотой 50 Гц. На рис. 2.5.2 представлена схема линии передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Схема дает представление об использовании трансформаторов при передаче электроэнергии.

Следует отметить, что при повышении напряжения в линиях передач увеличиваются утечки энергии через воздух. В сырую погоду вблизи проводов линии может возникнуть так называемый коронный разряд, который можно обнаружить по характерному потрескиванию. Коэффициент полезного действия линий передач не превышает 90 %.