 |
|
Принцип действия однофазного трансформатора. Коэффициент трансформации
Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции, которое является следствием закона электромагнитной индукции.
Рассмотрим более подробно сущность процесса трансформации тока и напряжения.
При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока напряжением 
по обмотке' начнет проходить ток Л (рис. 7.5), который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф- Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС Е2, которую можно использовать для питания нагрузки.
 |
Поскольку первичная и вторичная обмотки трансформатора пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф, выражения индуцируемых в обмотке ЭДС можно записать в виде
где f — частота переменного тока; 
, 
— число витков обмоток.
Поделив одно равенство на другое, получим 
.
Отношение чисел витков обмоток трансформатора называют коэффициентом трансформации k.
Таким образом, коэффициент трансформации показывает, как относятся действующие значения ЭДС вторичной и первичной обмоток.
На основании закона электромагнитной индукции можно написать
Поделив одно равенство на другое, получим 
Следовательно, в любой момент времени отношение мгновенных значений ЭДС вторичной и первичной обмоток равно коэффициенту трансформации. Нетрудно понять, что это возможно только при полном совпадении по фазе ЭДС 
и 
.
Если цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута (режим холостого хода), то напряжение на зажимах обмотки равно ее ЭДС: 
, а напряжение источника питания почти полностью уравновешивается ЭДС первичной обмотки 
. Следовательно, можно написать, что 
.
Таким образом, коэффициент трансформации может быть определен на основании измерений напряжения на входе и выходе ненагруженного трансформатора. Отношение напряжений на обмотках ненагруженного трансформатора указывается в его паспорте.
Учитывая высокий КПД трансформатора, можно полагать, что 
, где 
— мощность, потребляемая из сети; 
— мощность, отдаваемая в нагрузку.
Таким образом, 
, откуда 
Отношение токов первичной и вторичной обмоток приближенно равно коэффициенту трансформации, поэтому ток 
во столько раз увеличивается (уменьшается), во сколько раз уменьшается (увеличивается). 
.