Понятие о коэффициенте трансформации
В электротехнике и радиотехнике нередко появляется необходимость конвертировать переменное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины. В этих случаях пользуются устройством, которое именуется трансформатором.
Трансформатор представляет собой систему из 2-ух либо более обмоток, размещенных на одном общем металлическом стержне (сердечнике). Одна из этих обмоток подключается к наружному источнику переменной э. д. с. и именуется первичной обмоткой. Все другие обмотки носят заглавие вторичных обмоток, и к ним подключаются соответствующие потребители энергии (рис. 1).
Механизм работы трансформатора основан на явлении взаимоиндукции.
Рис. 1 Схема трансформатора
При включении источника переменной э. д. с. в первичной обмотке протекает переменный ток, а в сердечнике трансформатора создается переменный магнитный поток. Этот поток пронизывает витки первичной и вторичной обмоток и на каждом отдельном витке, согласно закону электромагнитной индукции, наводит индуктированную э. д. с. Потому что витки каждой обмотки наматываются в одну сторону, то э. д. с., действующая на концах данной обмотки, будет равна сумме э. д. с. ее отдельных витков.
Если число витков вторичной обмотки W2 меньше числа витков первичной обмотки W1, то и напряжение на концах вторичной обмотки U2 будет меньше напряжения, действующего на концах первичной обмотки, т. е. U1. В данном случае трансформатор понижает напряжение наружного источника и, потому он называется понижающим. Если число витков вторичной обмотки W2 больше числа витков первичной обмотки W1, то напряжение U2 будет больше напряжения U1. В таком случае трансформатор повышает напряжение, создаваемое наружным источником, и именуется повышающим.
Разделив амплитуду напряжения на вторичной обмотке U2 на амплитуду напряжения, действующего на первичной обмотке U1 получим величину, которая характеризует степень преобразования величины напряжения и именуется коэффициентом трансформации:
n = U2 : U1
Потому что магнитный поток является общим для обоих обмоток, то отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке можно поменять отношением чисел витков этих обмоток:
n = U2 : U1 = W2 : W1
Если n> 1, то трансформатор повышающий, если n< 1, то — понижающий.
Из этого выражения можно найти величины U2 и W2
U2 = U1n, W2 = W1n
При работе трансформатора на концах нагрузочного сопротивления Rн действует напряжение U2 и во вторичной обмотке протекает ток I2. Как следует во вторичной обмотке развивается некая мощность Р2. Эта мощность во вторичной обмотке существует за счет того, что электронная энергия, потребляемая первичной обмоткой из питающей сети, передается во вторичную обмотку. Если считать коэффициент полезного деяния трансформатора близким к единице (— 100%), то мощность, потребляемая первичной обмоткой из питающей сети, должна быть равна мощности, сделанной во вторичной обмотке:
P1 = P2
Мощности в обеих обмотках можно выразить через напряжение и ток данной обмотки:
P1 = U1I1, P2 = U2I2
Подставив выражения для мощностей в формулу получим:
U1I1 = U2I2
Разделим обе части приобретенного равенства на одну и ту же величину I1U2:
U1I1 : I1U2 = U2I2 : I1U2,
Произведя сокращение, совсем получим:
U1U2 = I2I1
Из формулы видно, что напряжения на обмотках назад пропорциональны токам, протекающим в этих обмотках. Чем больше напряжение на обмотке, тем меньше должен быть ток в этой обмотке и тем меньше сечение провода обмотки. Потому вторичная обмотка в понижающем трансформаторе наматывается, обычно, проводом с огромным сечением, т. е. проводом, сечение которого намного больше сечения провода первичной обмотки.
Из формулы определим I2
I2 = I1 (U1 : U2),
Но выражение (U1 : U2), представляет собой величину, оборотную коэффициенту трансформации, т. е.
U1 : U2 = 1 : n, тогда I2 = I1 : n,
Данные формулы справедливы для варианта, когда у трансформатора имеются всего только две обмотки — первичная и вторичная. В более общем случае у трансформатора может быть большее количество вторичных обмоток тогда и соотношения меж токами и напряжениями в отдельных обмотках будут смотреться по другому. Но и в этих случаях остается справедливым равенство мощностей первичной и всех вторичных обмоток.
Читайте также: стимулирующие выплаты медработникам в 2019-2020 году критерии
Комментарии
Понятие о коэффициенте трансформации — Комментариев нет