Поняття про коефіцієнт трансформації

В електротехніці і радіотехніці нерідко з`являється необхідність конвертувати змінну напругу однієї величини в змінну напругу іншої величини. У цих випадках користуються пристроєм, що має назву трансформатором.

Трансформатор являє собою систему з 2-ух або більш обмоток, розміщених на одному загальному металевому стрижні (осерді). Одна з цих обмоток підключається до зовнішнього джерела змінної е. д. з. і називається первинною обмоткою. Всі інші обмотки звуться вторинних обмоток, і до них підключаються відповідні споживачі енергії (рис. 1).

Механізм роботи трансформатора заснований на явищі взаємоіндукції.

Мал. 1 Схема трансформатора

При включенні джерела змінної е. д. з. в первинній обмотці протікає змінний струм, а в осерді трансформатора створюється змінний магнітний потік. Цей потік пронизує витки первинної і вторинної обмоток і на кожному окремому витку, відповідно до закону електромагнітної індукції, наводить индуктироваться е. д. з. Тому що витки кожної обмотки намотуються в одну сторону, то е. д. з., що діє на кінцях даної обмотки, буде дорівнює сумі е. д. з. її окремих витків.

Якщо число витків вторинної обмотки W2 менше числа витків первинної обмотки W1, то і напруга на кінцях вторинної обмотки U2 буде менше напруги, що діє на кінцях первинної обмотки, т. Е. U1. В даному випадку трансформатор знижує напруга зовнішнього джерела і, тому він називається знижуючим. Якщо число витків вторинної обмотки W2 більше числа витків первинної обмотки W1, то напруга U2 буде більше напруги U1. В такому випадку трансформатор підвищує напругу, створюване зовнішнім джерелом, і іменується підвищує.

Розділивши амплітуду напруги на вторинній обмотці U2 на амплітуду напруги, що діє на первинній обмотці U1 отримаємо величину, яка характеризує ступінь перетворення величини напруги і називається коефіцієнтом трансформації:

n = U2: U1

Тому що магнітний потік є загальним для обох обмоток, то відношення напруги на вторинній обмотці до напруги на первинній обмотці можна поміняти ставленням чисел витків цих обмоток:

n = U2: U1 = W2: W1

якщо n> 1, то трансформатор підвищує, якщо n< 1> - понижуючий.

З цього виразу можна знайти величини U2 і W2

U2 = U1n, W2 = W1n

При роботі трансформатора на кінцях навантажувального опору Rн діє напруга U2 і у вторинній обмотці протікає струм I2. Як випливає у вторинній обмотці розвивається якась потужність Р2. Ця потужність у вторинній обмотці існує за рахунок того, що електронна енергія, споживана первинною обмоткою з мережі живлення, передається у вторинну обмотку. Якщо вважати коефіцієнт корисної дії трансформатора близьким до одиниці (- 100%), то потужність, споживана первинною обмоткою з мережі живлення, повинна бути дорівнює потужності, зробленої у вторинній обмотці:

P1 = P2

Потужності в обох обмотках можна виразити через напругу і струм даної обмотки:

P1 = U1I1, P2 = U2I2

Підставивши вирази для потужностей в формулу отримаємо:

U1I1 = U2I2

Розділимо обидві частини придбаного рівності на одну і ту ж величину I1U2:

U1I1: I1U2 = U2I2: I1U2,

Провівши скорочення, зовсім отримаємо:

U1U2 = I2I1

З формули видно, що напруги на обмотках назад пропорційні струмів, що протікають в цих обмотках. Чим більша напруга на обмотці, тим менше повинен бути струм в цій обмотці і тим менше перетин дроту обмотки. Тому вторинна обмотка в знижувальному трансформаторі намотується, як правило, проводом з величезним перетином, т. Е. Проводом, перетин якого набагато більше перетину дроту первинної обмотки.

З формули визначимо I2

I2 = I1 (U1: U2),

але вираз (U1: U2), являє собою величину, зворотну коефіцієнту трансформації, т. е.

U1: U2 = 1: n, тоді I2 = I1: n,

Дані формули справедливі для випадку, коли у трансформатора є всього лише дві обмотки - первинна і вторинна. У більш загальному випадку у трансформатора може бути більше вторинних обмоток тоді і співвідношення між струмами і напругами в окремих обмотках будуть виглядати по іншому. Але і в цих випадках залишається справедливим рівність потужностей первинної і всіх вторинних обмоток.

--------------------------------------

"Альянс" - компанія інтернаціональних вантажоперевезень по доставці збірних вантажів, з 10 річним досвідом роботи. Ми гарантуємо збереження Вашого продукту при транспортуванні в будь-яку точку Європи і Азії. І в призначений термін.

--------------------------------------