Трансформаторы

тема: "Трансформаторы" Работа однофазного трансформатора вхолостую Трансформаторами в электротехнике называют такие аппараты, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передаётся другой неподвижной катушки из проводника, не связанной с первой электрически.Звеном, передающим энергию от одной катушки к другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению. На рисунке №1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек расположенных коаксиально одна над другой.

К катушки подводится переменный ток от генератора переменного тока: эта катушка называется первичной катушкой (первичной обмоткой). От вторичной катушки соединяется цепь с приёмниками электрической энергии.Действие трансформатора заключается в прохождении тока в первичной обмотке создавая магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создаваемую их катушку но и вторичную обмотку. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображённой на рисунке №1b. Как видно на рисунке, все силовые линии замыкаются вокруг проводников первой катушки, но часть из них (1,2,3,4) замыкаются также вокруг проводников второй катушки.

Таким образом, вторая катушка является магнитно связной с первой катушкой при посредстве магнитных силовых линий.Степень магнитной связи первой и второй катушек, при коаксиальном расположений их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовые линии первой катушки сцепляется с второй катушкой.

Так как через первую катушку проходит переменный ток, то есть ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться по тому же закону.В результате изменения тока в первой катушки обе катушки пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и своё направление.

Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в первой катушке индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а во второй катушке индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции. Если концы второй катушки соединить с цепью приёмников электрической энергии то в этой цепи появится ток, следовательно, приёмники получат электрическую энергию.

В тоже время к первой катушке от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь второй катушки. Таким образом, электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.Магнитная связь двух обмоток оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рисунка №1b, что только часть силовых линий первой катушки замыкается только вокруг второй катушки. Другая часть силовых линий замыкается только вокруг первой катушки. Эти силовые линии в передачи электрической от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рисунке №2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные расположены на железных стержнях соединённых с торцом железными накладками называемые ярмами.Таким образом два стержня и два ярма образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками, Это железное кольцо называемое сердечником трансформатора.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рисунке №3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике, образуемом двумя стержнями двух железных колец, Кольца окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронёй, поэтому трансформатор и называется броневым.

Магнитный поток, проходящий внутри обмоток разбивается на две равные части, замыкающиеся каждая в своём железном кольце. Применением замкнутых железных магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу.