Poměr transformace

Základ transformátoru určuje fenomén elektromagnetické indukce. Jádro transformátoru se skládá ze samostatných ocelových desek sestavených v uzavřeném rámu jedné nebo druhé formy. Dvě vinutí S1 a S2 s počtem otáček w1 a w nam jsou umístěny na jádru. Vinutí mají zanedbatelnou odolnost a velkou indukčnost.

Aplikujte na oba konce vinutí S1, které nazýváme primární střídavé napětí U1. Vinutí projde střídavý proud I, který magnetizuje ocelové jádro a vytváří v něm magnetický proměnný tok. Magnetizující účinek proudu je úměrný počtu ampér-otáček (Iw1).

Jak proud stoupá, magnetický tok se také zvýší v jádru, jehož změna povzbudí elektromotorickou sílu samočiní ve svitcích cívky. Jakmile dosáhne hodnoty aplikovaného napětí, přeruší se současný nárůst primárního okruhu. Takže v obvodu primárního vinutí transformátoru bude působit aplikované napětí U1 a elektromotorická síla samočiní E будут. V tomto případě je napětí U1 větší než El v množství pokles napětí ve vinutí, což je velmi malé. V důsledku toho můžeme přibližně psát:

U1 = E1.

Střídavý magnetický tok vznikající v jádru transformátoru, prochází také na jeho sekundárním vinutí cívky, přičemž každá cívka cívce tak, že velikost elektromotorické síly jako primární vinutí každé cívky.

Vycházeje ze skutečnosti, že počet otáček primárního vinutí je w1 a sekundární vinutí je w2, síly indukované v nich budou rovny:

E1 = w1e,

E2 = w2e,

kde e je elektromotorická síla vznikající v jedné revoluci.

Napětí U2 na koncích otevřeného vinutí se rovná elektromotorické síle v něm, tj.

U2 = E2.

Proto můžeme konstatovat, že se napětí na obou koncích primárního vinutí transformátoru, takže se odkazuje na hodnotu napětí na koncích druhé cívky, počet primárních závitů se vztahuje k počtu závitů v sekundárním vinutí:

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

Konstantní hodnota k je poměr transformátoru proudového transformátoru.

V případě, že je nutné zvýšit napětí, uspořádat sekundární vinutí se zvýšeným počtem otáček (tzv. krokový transformátor) - v případě, že je nutné snížit napětí, je sekundární vinutí transformátoru odebíráno s menším počtem otáček (transformátor s krokem dolů). Jeden transformátor může jednat jak o krokový přepočítací koeficient, tak o krok-dolů transformátor, v závislosti na tom, které vinutí se používá jako primární.

Sekundární vinutí je stále otevřené (v něm není žádný proud). Transformátor je nečinný. Zároveň spotřebovává malé množství energie, protože proud, magnetizující ocelové jádro, indukčnost cívky velmi malá. Přenos energie do sekundárního okruhu z primárního okruhu není vůbec přítomen. Tato zkušenost umožňuje znát koeficient transformace, odpor volnoběhu a proud transformátoru.

Transformátor zatěžujeme uzavřením sekundárního vinutí obvodem reostatu. Nyní proudí indukční proud, označujeme jej písmenem I2. Tento proud podle Lenzova zákona způsobí pokles magnetického toku v jádru. Nicméně, oslabení magnetického toku v jádru sníží samoindukční elektromotorické síly v primárním vinutí a k nerovnováze mezi této síly a napětí E₁ U₁ vzhledem generátorem na primární vinutí. Výsledkem je, že v primárním vinutí se proud zvýší o určité množství I1 a stane se rovno I + I1. V důsledku zvýšení proudu se magnetický tok v jádře transformátoru zvýší na předchozí hodnotu a obnovená rovnováha mezi hodnotami U1 a E1 bude znovu obnovena. Takže vzhled sekundárního proudu I2 způsobuje zvýšení proudu v primárním vinutí o množství 11, které bude určovat zatěžovací proud primárního vinutí transformátoru.

Po naplnění transformátoru dochází k nepřetržitému přenosu energie do sekundárního okruhu z primárního okruhu. By zákon o ochraně a přeměně energie, výkon proudu v primárním okruhu je stejný jako proud v sekundárním okruhu, proto musí rovnost jednat:

I1U1 = I2U2.

Ve skutečnosti se tato rovnost nedodržuje, protože když funguje transformátor, dochází ke ztrátám, i když malé. Poměr transformace je asi 94-99%.