Как работает трансформатор

Подробности

Опубликовано 16.09.2016 12:27

Просмотров: 2381

Трансформаторы используются в основном для изменения напряжения переменного тока и передачи электроэнергии из одной части цепи в другую. Они имеют первичную и вторичную обмотку вокруг сердечника.

Трансформатор - это устройство, которое преобразует переменный ток от заданного уровня требуемому. Он используется для увеличения или уменьшения переменного напряжения. Трансформатор состоит из мягкого железа и обмоток на первичной и вторичной стороне. Сердечник сделан из материала такого как, мягкое железо и сталь. Он передает энергию от первичной обмотки к вторичной. Эти обмотки намотаны на железном стержне, но они не связаны друг с другом. Часть обмотки, которая получает входной сигнал переменного напряжения, называется первичной обмоткой, а там, где образуется необходимый уровень напряжения известен как "вторичная" обмотка.

Давайте посмотрим, как трансформатор работает, более подробно...

Работа трансформатора

Работа трансформатора основана на связи между магнетизмом и электричеством. Когда переменный ток подается на первичную обмотку, он создает магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле по закону индукции, индуцирует переменный ток на вторичной стороне. Напряжение, полученное на вторичной обмотке, зависит от числа витков вторичной катушки.

Первичная катушка и вторичная катушка индуктивно связанных друг с другом. Обычно используется железный сердечник, потому что он обеспечивает высокую проницаемость для магнитного потока. Магнитный поток - это величина магнитного поля, проходящего через заданную площадь. Проницаемость - это свойство железа пропускать магнитный поток через сердечник. Выше проницаемость, меньше сопротивление для магнитного потока, проходящего через сердечник. В случае металлического стержня, большая часть магнитного потока ограничивается только ядром. Из-за этого ограничения магнитного потока, существует высокая степень связи между первичной и вторичной катушками.

Для построения первичной и вторичной обмоток, используется определенное значение витков. Напряжение, которое поступает на вторичную обмотку может быть выше или ниже в зависимости от количества витков катушки. Если требование напряжения на выходе выше, чем входное напряжение, то используется повышающий трансформатор. Однако, если требование напряжение на выходе меньше входного напряжения, то используется понижающий трансформатор.

Повышающий трансформатор

Число витков вторичной обмотки больше числа витков на первичной стороне. Таким образом, напряжение вторичной обмотки больше, чем первичной. Например, если число вторичных витков 10 и вторичных витков 100, то вторичное напряжение будет в 10 раз выше, чем первичной. Повышающие трансформаторы используются в системах распределения электроэнергии на большие расстояния.

Понижающий трансформатор

Понижающие трансформаторы понижают напряжение до нужного значения. Входное напряжение, которое подается к первичной обмотке создает переменное магнитное поле. Это поле индуцирует переменный ток на вторичной стороне. Так как число витков вторичной катушки меньше, чем на первичной стороне, напряжение, которое наводится тоже меньше. Например, если число витков на первичной стороне 100, а на вторичной стороне равна 10, выходное напряжение будет равно в 10 раз ниже, чем входное.

Идеальный трансформатор

Идеальными трансформаторами являются те, что работают вообще без потерь. Входное и выходное сопротивление равно нулю, поэтому все напряжение, подаваемое на катушки, поступает на выход. Нет утечек или потерь на вихревые токи в трансформаторе.

Вторичное напряжение пропорционально первичному напряжению, и оно равно отношению числа витков вторичной обмотки к первичной обмотке.

Не все трансформаторы имеют только одну катушку на выходе. Одна первичная обмотка и один источник напряжения могут быть использованы для получения напряжения разных значений на выходе. Это делается с помощью отдельной вторичной обмотки, в зависимости от требуемого выходного напряжения. Это делается для обеспечения требуемого спроса на напряжение за счет использования одного источника.

В современных системах питания, трансформаторы используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электричество, передаваемое от электростанции, имеет очень высокое напряжение, так что он может перемещаться на большие расстояния. Текущие и потенциальные трансформаторы используются в генерации и дистрибуции. Трансформаторы также находят свое применение в аудио-усилителях и радиоприемных устройствах. Но при подключении радио к батарейке вам понадобится электропривод постоянного тока.