17. 1. Вопросы

1. Как работает трансформатор?

2. Что учитывается при расчете трансформатора?

3. Приведите пример того, как применение трансформато­ра определяет его конструкцию.

4. В каких единицах измеряется мощность трансформато­ра?

5. Нарисуйте схематическое обозначение трансформатора.

15. 2. ВЗАИМОИНДУКЦИЯ

Рис. 18-3. Транс­форматор без на­грузки во вторич­ной обмотке.

Когда трансформатор работает без нагрузки (рис. 18-3), по вторичной обмотке не течет ток. Ток течет только по первичной обмотке, так как трансформатор подсоединен к источнику тока. Величина тока в первичной обмотке за­висит от числа витков в ней. Первичная обмотка действу­ет подобно катушке индуктивности. Небольшой ток, кото­рый течет по ней, называется током намагничивания (или 9*

током холостого хода). Ток намагничивания компенсиру­ет активное сопротивление первичной обмотки переменно­му току и поддерживает магнитное поле сердечника. Так как первичная обмотка имеет индуктивное реактивное со­противление, ток намагничивания отстает по фазе от при­ложенного напряжения. Эти условия меняются при под­ключении нагрузки ко вторичной обмотке.

Нагрузка

Рис. 18-4. Транс­форматор с на­грузкой во вто­ричной обмотке.

18. 2. Вопросы

1. Как нагрузка влияет на работу трансформатора?

2. Дайте определение взаимоиндукции.

Когда ко вторичной обмотке подсоединяется нагрузка (рис. 18-4), в ней индуцируется ток. Обычно на трансфор­маторах вторичная обмотка намотана поверх первичной. Магнитное поле, созданное первичной обмоткой, пересека­ет витки вторичной обмотки. Ток во вторичной обмотке соз­дает свое магнитное поле. Магнитное поле вторичной об­мотки пересекает витки первичной обмотки, индуцируя в ней напряжение, направленное противоположно прило­женному. Это магнитное поле помогает увеличению тока в первичной обмотке с помощью эффекта, называемого вза­имоиндукцией. Первичная обмотка индуцирует напряже­ние во вторичной обмотке, а вторичная обмотка индуци­рует направленное противоположно напряжение в первич­ной.

3. Опишите, как трансформатор индуцирует напряжение

во вторичной обмотке.

16. 3. Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации определяет, является ли трансформатор повышающим, понижающим или пропус­кает напряжение неизменным. Коэффициент трансформа­ции — это отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки:

Коэффициент трансформации = —

N_P

где N_g — число витков во вторичной обмотке, a N_p — в первичной.

Трансформатор, у которого напряжение во вторичной обмотке больше, чем в первичной, называется повышаю­щим трансформатором. Степень повышения напряжения зависит от коэффициента трансформации. Отношение на­пряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки равно отношению чисел витков этих обмоток:

5s ₌Ns Е_Р N_P'

Следовательно, коэффициент трансформации повыша­ющего трансформатора всегда больше единицы.

ПРИМЕР: Трансформатор имеет 400 витков первичной обмотки и 1200 витков вторичной. Если к первичной об­мотке приложить переменное напряжение 120 вольт, то какое напряжение индуцируется во вторичной?

Дано: Решение:

Es =	?	Es	_NS
ЕР =	120 Вольт	ЕР	NP
Ns =	1200 витков	Es	_ 1200

N_p = 400 витков. 120 400 E_s = 360 В.

Трансформатор, у которого напряжение во вторичной обмотке меньше, чем в первичной, называется понижаю­щим трансформатором. Степень понижения напряжения определяется коэффициентом трансформации. Коэффици­ент трансформации понижающего трансформатора всегда меньше единицы.

ПРИМЕР: Трансформатор имеет 500 витков первичной обмотки и 100 витков вторичной. Если к первичной обмот­ке приложить переменное напряжение 120 вольт, то какое напряжение индуцируется во вторичной ?

Дано: Решение:

Es =	?		Es .	_NS
ЕР =	120	В	Ер	NP
Ns =	100	витков	Es	_ 100
Np =	500	витков	120	500
				24 В.

Если предположить, что трансформатор не имеет по­терь, то мощность во вторичной обмотке должна равнять­ся мощности в первичной. Хотя трансформатор может повышать напряжение, он не может увеличивать мощ­ность. Мощность, снимаемая со вторичной обмотки никог­да не может быть больше мощности, потребляемой первич­ной обмоткой. Следовательно, когда трансформатор повы­шает напряжение, он понижает ток, и выходная мощность остается равной входной. Это может быть выражено сле­дующим образом:

р == p_g>

(Ip)(Ep)=(I_s)(E_s).

Следовательно, ток обратно пропорционален коэффици­енту трансформации:

ПРИМЕР: Трансформатор имеет коэффициент транс­формации 10:1. Если по первичной обмотке течет ток 100 миллиампер, то какой ток течет по вторичной обмот­ке? (Замечание: первая цифра в коэффициенте трансфор­мации относится к первичной обмотке, а вторая цифра — ко вторичной).

Ip _ N_s Is N_P

M ₌ J_

I_s "10 I_s = 1 A.

Дано:

Решение:

I_s = ?

N_p = 10 N_g-1

I_p = 100 мА =

= 0,1 A.

Важным применением трансформаторов является согла­сование импедансов. Максимальная мощность передается только тогда, когда импеданс нагрузки равен импедансу источника сигнала. Когда импедансы не согласованы, мощ­ность передается не полностью.

Например, если транзисторный усилитель может эффек­тивно возбуждать 100-омный усилитель, то он не сможет эффективно раскачать 4-омный громкоговоритель. Исполь­зование трансформатора между транзисторным усилителем и громкоговорителем поможет согласовать импедансы. Это достигается выбором соответствующего коэффициента трансформации.

Отношение импедансов равно квадрату коэффициента трансформации:

/ \2 Zp ( Np\

ПРИМЕР: Какой должен быть коэффициент трансфор­мации трансформатора для согласования 4-омного громко­говорителя с 100-омным источником сигнала ?

Решение:

5. _ Np 1^_N_S‘

Коэффициент трансформации равен 5:1.