Pomer transformácie

Základom transformátora je fenomén elektromagnetickej indukcie. Jadro transformátora pozostáva z oddelených oceľových dosiek, ktoré sú zostavené v uzatvorenom ráme jedného alebo druhého tvaru. Dve vinutia S1 a S2 s počtom závitov w1 a w um sú umiestnené na jadre. Vinutia majú zanedbateľný odpor a väčšiu indukčnosť.

Na obidva konce vinutia S1, ktoré nazývame primárne, pôsobíme striedavé napätie U1. Striedavý prúd prechádza vinutím, ktorý magnetizuje oceľ jadra a vytvorí magnetický striedavý prúd v ňom. Magnetizujúci účinok prúdu je úmerný počtu ampere-závitov (Iw1).

Pri súčasnom zvyšovaní prúdu sa v jadre tiež zvýši magnetický tok, ktorého zmena vyvolá elektromotorickú silu samoindukcie v cievkach cievky. Akonáhle dosiahne hodnotu aplikovaného napätia, prúdový rast v primárnom okruhu prestane. Preto v obvode primárneho vinutia transformátora bude pôsobiť aplikované napätie U1 a elektromotorická sila samoindukcie Е будут. Zároveň je napätie U1 väčšie ako E1 kvôli poklesu napätia vinutia, čo je veľmi malé. V dôsledku toho môžeme približne napísať:

U1 = E .

Magnetický striedavý prúd vznikajúci v jadre transformátora tiež prechádza vinutím jeho sekundárneho vinutia, vzrušujúc v každom navíjaní tohto vinutia rovnakú elektromotorickú silu ako pri každom otáčaní primárneho vinutia.

Vychádzajúc zo skutočnosti, že počet závitov primárneho vinutia je w1 a sekundárne vinutie je w2, sily indukované v nich budú, respektíve, rovnaké:

E1 = w1e,

E2 = w2e,

Kde e je elektromotorická sila vznikajúca pri jednej otáčke.

Napätie U2 na koncoch otvoreného vinutia sa rovná elektromotorickej sile v ňom, tj:

U2 = E .

V dôsledku toho možno vyvodiť záver, že veľkosť napätia na obidvoch koncoch primárneho vinutia transformátora sa týka veľkosti napätia na koncoch druhého vinutia, pretože počet závitov primárneho vinutia sa vzťahuje na počet závitov sekundárneho vinutia:

(U1 / U2) = (w1 / w2) = k.

Konštantná hodnota k je pomer transformátora prúdového transformátora.

V prípade, že je potrebné zvýšiť napätie, usporiadajte sekundárne vinutie so zvýšeným počtom závitov (tzv. Step - up transformátor); V prípade, že je potrebné znížiť napätie, sekundárne vinutie transformátora sa vykoná s menším počtom závitov (transformátor s krokom dole). Jeden transformátor môže pôsobiť ako krokový prepočítavací faktor, ako aj ako zostupný transformátor, v závislosti od toho, ktorý vinutí sa používa ako primárny.

Sekundárne vinutie je stále otvorené (v ňom nie je žiadny prúd). Transformátor je nečinný. Súčasne spotrebuje málo energie, pretože prúd, magnetizujúce oceľové jadro, je veľmi malý kvôli veľkej indukčnosti cievky . Prevod energie do sekundárneho okruhu z primárneho zdroja chýba. Táto skúsenosť umožňuje zistiť koeficient transformácie, odpor voľnobehu a prúd transformátora.

Transformátor zaťažíme zatvorením sekundárneho vinutia cez reostat. Teraz nasleduje indukčný prúd označený písmenom I2. Tento prúd, podľa Lenzovho zákona, spôsobí pokles magnetického toku v jadre. Zoslabenie magnetického toku v jadre vedie k zníženiu elektromotorickej sily samoindukcie v primárnom vinutí a k nerovnováhe medzi týmito silami E1 a napätím U1 daným generátorom na primárne vinutie. Výsledkom je, že v primárnom vinutí sa prúd zvýši o určitú hodnotu I1 a stane sa rovným I + I . Vzhľadom na zvýšenie prúdu sa magnetický tok v jadre transformátora zvýši na predchádzajúcu hodnotu a narušená rovnováha medzi U1 a E1 bude opäť obnovená. Vznik sekundárneho prúdu I2 teda spôsobuje zvýšenie prúdu v primárnom vinutí o množstvo ll, ktoré určí zaťažovací prúd primárneho vinutia transformátora.

Keď je transformátor nabitý, prebieha nepretržitý prenos energie do sekundárneho okruhu z primárneho okruhu. Podľa zákona o ochrane a transformácii energie sa prúd v primárnom okruhu rovná prúdu v sekundárnom okruhu; Rovnosť musí preto fungovať:

I1U1 = I2U .

Táto rovnosť sa v skutočnosti nedodržiava, pretože keď prevádzkuje transformátor, existujú straty, aj keď malé. Transformačný pomer je asi 94 až 99%.