Резистор между първичната и вторичната намотка на трансформатор. трансформатори
Трансформаторите са едни от най-разпространените електрически уреди, които намират приложение в най-различни области – енергетика, индустрия, електроника, както и в бита.
Накратко целта на трансформатора може да се опише по следния начин: това е устройство, което преобразува променлив ток на едно напрежение в променлив ток на друго напрежение. Всички трансформатори са проектирани да работят само с променливо напрежение.
Трансформаторът не може да бъде свързан към мрежата с постоянен ток, тъй като когато трансформаторът е свързан към мрежата с постоянен ток, магнитният поток в него ще бъде постоянен във времето и следователно няма да индуцира ЕМП в намотките; следователно в първична намоткаще тече голям ток, тъй като при липса на ЕМП той ще бъде ограничен само от относително малкото активно съпротивление на намотката. Този ток може да причини неприемливо нагряване на намотката и дори нейното изгаряне.
Има повишаващи и понижаващи трансформатори. В повишаващ трансформатор първичната намотка има ниско напрежение, броят на завоите във вторичната намотка е по-голям, отколкото в първичната. При понижаващ трансформатор, напротив, вторичната намотка има ниско напрежение и броят на завъртанията във вторичната намотка е по-малък, отколкото в първичната.
Съотношението на броя на завъртанията на първичната намотка към броя на завъртанията на вторичната намотка се нарича коефициент на трансформация и се обозначава с буквата Да се:
където U1и U2са напреженията на входа и изхода на трансформатора, N1и N2- броят на завоите на първичната и вторичната намотка, I1и I2са токовете на първичната и вторичната верига.
Принцип на действие
Принципът на действие на всички трансформатори е свързан с явлението електромагнитна индукция.
Трансформаторът се състои от феромагнитна магнитна верига Ф, сглобена от отделни листове електротехническа стомана, върху която има две намотки (1 - първична, 2 - вторична), изработени от изолиран проводник.
Намотката, свързана към захранването, се нарича първична, а намотката, към която са свързани консуматорите, се нарича вторична.
Когато променлив ток преминава през първичната намотка, в сърцевината се появява променлив магнитен поток, който възбужда ЕМП във вторичната намотка. Силата на тока във вторичната намотка, която не е свързана към веригата, която консумира енергия, е нула. Ако веригата е свързана и се консумира електричество, тогава, в съответствие със закона за запазване на енергията, токът в първичната намотка се увеличава пропорционално.
Така се осъществява трансформацията и разпределението на електрическата енергия.
Видове трансформатори
Силови трансформатори- Този тип трансформатор е предназначен за преобразуване на електрическа енергия в електрически мрежи, за захранване на различни електрически съоръжения, в осветителни вериги.
Автотрансформатори- при този тип трансформатор намотките са галванично свързани помежду си. По принцип автотрансформаторите се използват за промяна и регулиране на напрежението.
Токови трансформатори- трансформатор, предназначен да намали първичния ток до стойността, използвана във веригите за измерване, защита, управление и сигнализация. Номиналната стойност на вторичната намотка е 1A, 5A. Първичната намотка на токовия трансформатор е свързана към веригата с измервания променлив ток, а измервателните уреди са свързани към вторичната. Токът, протичащ през вторичната намотка на токов трансформатор, е пропорционален на тока, протичащ в първичната му намотка чрез коефициента на трансформация.
Разделителни трансформатори- имат първична намотка, която не е електрически свързана с вторичните намотки. Силовите разделителни трансформатори служат за повишаване на безопасността в електрическите мрежи. Изолиращите сигнали трансформатори са предназначени да осигурят галванична изолация на електрически вериги.
Трансформаторът е фиксирано (статично) електромагнитно устройство, което преобразува променлив ток с едно напрежение в променлив ток с друго напрежение със същата честота.
Най-простият трансформатор се състои от затворена феромагнитна сърцевина и две намотки. Намотката, свързана към генератора, се нарича първична намотка. Намотката, към която е свързан товарът, се нарича вторична.
Работата на трансформатора се основава на явлението електромагнитна индукция.Променливият ток, протичащ през първичната намотка, създава променлив магнитен поток в ядрото на трансформатора Екоито, прониквайки в намотките. индуцира малко e във всеки завой. д.с. (E). Текущата стойност e. d.s., се определя по формулата
където E е ефективната стойност на ed. С.;
ω-брой навивки;
f-честота, Hz;
Φ m - амплитудната стойност на магнитния поток, wb.
Ако вземем броя на навивките ω=1, тогава E=4.44fΦm
Електродвижещи сили, предизвикани от магнитен поток Φ , в намотките на трансформатора очевидно ще бъде пропорционален на броя на завъртанията. Ако броят на завъртанията на първичната и вторичната намотка се означи съответно с ω 1 и ω 2, тогава за ефективната стойност на e. д.с. самоиндукция на първичната намотка (Е 1) ще имаме E 1 \u003d ω 1 E, подобно на e. д.с. взаимна индуктивност на вторичната намотка E 2 \u003d ω 2 E.
Поведение
нарича се коефициент на трансформация и се обозначава с буквата ДА СЕ:
Ако трансформаторът не е натоварен (т.е. веригата на вторичната намотка е отворена), тогава напрежението на неговите клеми е e. д.с. ( U 2 = E 2). В същото време, тъй като първичната намотка има сравнително голямо индуктивно съпротивление и токът, който консумира от мрежата, е малък, спадът на напрежението върху нейното активно съпротивление може да бъде пренебрегнат. Тогава напрежението, приложено към първичната намотка, ще бъде числено равно на e. д.с. самоиндукция ( U 1 ≈E 1). Така без натоварване U 1 ≈E 1и U 2= E 2 .Следователно съотношението E 1 / E 2може да се замени с релацията U1/U2, т.е.
По този начин коефициентът на трансформация е съотношението на напрежението на клемите на първичната намотка към напрежението на клемите на вторичната намотка при липса на товар (или, както се казва, когато трансформаторът работи на празен ход).
В зависимост от стойността на коефициента на трансформация, трансформаторите се разделят на:
На повишаване на ω 1<ω 2 ; U 1 ;
На понижаване ω 1>ω 2; U 1>U 2; Да се>1 ;
На преходен ω 1 =ω 2; U 1=U 2; К=1.
Анализ на работата на трансформатора.
1. Режим празен ход
В този режим вторичната намотка е отворена. Превключвателят е вътре позиция 1.Токът, консумиран от първичната верига, е минимален и се нарича ток на празен ход. Магнитното поле около първичната намотка се нарича магнитно поле без товар.Този режим е безвреден за трансформатора.
2. Работа на трансформатора в режим на натоварване
Включете превключвателя позиция 2, докато трансформаторът от режим на празен ход преминава в режим на натоварване. Токът протича през вторичната намотка аз 2, чийто магнитен поток, според закона на Ленц, е насочен срещу магнитно полепървична намотка Φ . В резултат на това магнитният поток Φ в първия момент намалява, което предизвиква намаляване на e. д.с. самоиндукция Е 1в първичната намотка на трансформатора. Тъй като приложеното напрежение U 1 (мрежа, генератор) остава непроменено, електрическият баланс между напрежението и e. д.с. самоиндукцията е счупена и има увеличение на тока в първичната намотка. Увеличаването на тока води до увеличаване на магнитния поток, което от своя страна причинява увеличаване на e. д.с. самоиндукция. Този процес продължава, докато се възстанови електрическото равновесие между приложеното напрежение и e. д.с. самоиндукция. Но в този случай токът на първичната намотка ще бъде по-голям, отколкото при празен ход, т.е. общият магнитен поток на първичната и вторичната намотка на трансформатора в режим на натоварване е равен на магнитния поток на първичната намотка в режим на празен ход.
И така, в режим на натоварване, т.е. когато се появи вторичен ток, първичният ток се увеличава, във вторичната намотка се създава спад на напрежението и вторичното напрежение намалява. С намаляване на натоварването, т.е. с намаляване на вторичния ток, демагнетизиращият ефект на вторичната намотка намалява, магнитният поток в сърцевината в първия момент се увеличава и e съответно се увеличава. д.с. самоиндукция E 1 . Електрическият баланс между U 1 и E 1 е нарушен, токът в първичната намотка намалява, докато има намаляване на магнитния поток и e. д.с. самоиндукция. Този процес продължава до възстановяване на временно нарушения електрически баланс между U 1 и E 1, но при по-малък ток I 1 .
И така, намаляването на тока I 2 води до намаляване на тока I 1, спадът на напрежението във вторичната намотка на трансформатора намалява и вторичното напрежение се увеличава.
Всяка промяна във вторичния ток води до промяна в първичния ток, насочена към поддържане на постоянен магнитен поток в сърцевината на трансформатора.
Сега включете превключвателя позиция 4.
Съпротивлението на вторичната верига практически ще бъде равно на нула. Токът на вторичната верига ще бъде максимален, магнитното поле на вторичната намотка ще бъде максимално. Магнитното поле на първичната намотка ще намалее и ще стане минимално, следователно индуктивното съпротивление на първичната намотка също ще стане минимално.Токът, консумиран от първичната верига, ще се увеличи до максимум. Този режим се нарича режим на късо съединение. Този режим е опасен за трансформатора и цялата верига. За защита срещу късо съединение се монтират предпазители в първичната или вторичната верига.
Може ли трансформатор да получи мощност?
Мощността, развита в първичната верига, е равна на произведението на U 1 * I 1 във вторичната верига U 2 * I 2. Трансформаторът не дава печалба в мощността, тъй като всяко увеличение на напрежението с помощта на трансформатор е придружен от съответно намаляване на тока, т.е. колко пъти трансформаторът ще увеличи напрежението, толкова пъти ще намали количеството на тока във вторичната верига. В понижаващ трансформатор, колко пъти трансформаторът ще намали напрежението с колко пъти ще увеличи количеството ток във вторичната верига.
Ефективност на трансформатора
Ефективността е съотношението на вторичната мощност P 2 към първичната P 1 (полезна мощност към консумирана), изразено в %.
Например ефективността на трансформатора е 90%, което означава, че 90% от енергията, получена от първичната намотка от източника на ток, отива във вторичната намотка и 10% се губят в трансформатора при активното съпротивление на трансформатора. Наличието на загуби води до факта, че мощността, освободена в товара на вторичната намотка на трансформатора, винаги е по-малка от мощността, консумирана от първичната намотка.
Загубите на енергия в трансформатора се състоят от загуби в сърцевината и загуби в намотките. Загубите в сърцевината включват загуба на магнитен хистерезис и загуба на вихров ток. Загубите в намотките се дължат на обичайното нагряване на намотките от ток.
Ефективността на мощните стационарни трансформатори е до 99%. Ефективността на трансформаторите с ниска мощност, използвани в комуникационното оборудване, се приема за 80%.
1. Навиване
За производството на трансформаторни намотки се използват намотъчни проводници, те са медни и имат изолация.
PE-тел емайлиран
PEL тел, емайлиран, устойчив на лак
Емайлиран високоякостен PEV-тел
PEL е предназначен за температури до 90 0 , за кратко 105 0 ; PEV до 105 0, краткосрочно до 125 0
Намотките са навити на рамка (пластмаса, текстолит, гетинакс, картон), има и намотка без рамка. Краят на намотката трябва да бъде фиксиран. Намотките са навити в редове завой до завой. След всеки ред се полага изолация (лента от кондензатор или кабелна хартия), така че да няма повреда. Другият край на намотката също трябва да бъде фиксиран. След навиване на първата намотка се полага по-добра изолация, например лента от лакирана кърпа, след което се навива следващата намотка. Намотките са навити една върху друга.Често при производството на трансформатори първичната и вторичната намотка са разделени на секции.В този случай магнитното поле на първичната намотка покрива по-добре вторичната намотка.
2. Ядра
Ядрата са: прътови, бронирани и тороидални.
За производството на сърцевини често се използва трансформаторна стомана от различни степени. Ядрото е направено от тънки стоманени пластини, изолирани една от друга. Като изолация често се използва оксид (нагар), който се образува на повърхността на плочите, когато се нагряват при висока температура. Ако сърцевината е направена не от отделни плочи, изолирани една от друга, а от две сгънати части, тогава сърцевината ще се нагрява от вихрови токове. Вихровите токове на отделните пластини са малки и като цяло ядрото се нагрява незначително. Сърцевината на трансформатора трябва да е добре компресирана, за да не бръмчи. по най-добрия начинкомпресията е компресия с помощта на шпилки с гайки. Често компресията се прилага с телбод, който обгражда сърцевината.
Стоманените ядра на трансформатора са слабо магнетизирани в слаби магнитни полета. Следователно при ниски звукови честоти се използват пермалоеви сърцевини. Пермалой е сплав от никел, молибден, хром, манган, мед, силиций и желязо.
Феритните сърцевини се използват във вериги с високочестотен ток. Феритът е магнитодиелектрик, т.е. диелектрик с магнитни свойства. Изработен е от метални оксиди под формата на прах, смесени със смола или полистирен.
трансформатор наречено статично електромагнитно устройство, което има две (или повече) индуктивно свързани намотки и е проектирано да преобразува една (първична) система за променлив ток в друга (вторична) система за променлив ток чрез явлението електромагнитна индукция.
В общия случай вторичната променливотокова система може да се различава от първичната по всякакви параметри: стойности на напрежение и ток, брой фази, форма на вълната на напрежение (ток), честота. Най-голямо приложение в електрическите инсталации, както и в системите за пренос и разпределение на електрическа енергия, имат силови трансформатори с общо предназначение, чрез които се променят стойностите на променливо напрежение и ток. В този случай броят на фазите, формата на кривата на напрежението (тока) и честотата остават непроменени.
При разглеждане на въпросите на тази лекция ще имаме предвид силови трансформатори за общо приложение.
Помислете за принципа на работа на най-простия еднофазен трансформатор. Най-простият еднофазен силов трансформатор се състои от магнитна верига (сърцевина), изработена от феромагнитен материал (обикновено листова електротехническа стомана) и две намотки, разположени върху сърцевините на магнитната верига.
Защо магнитната сърцевина на трансформатор е направена от феромагнитен материал?
Една от намотките, която се нарича първичен, свързан към източник на променлив ток за напрежение U 1 . Към друга намотка, наречена вториприсъединен консуматор Zн. Първичната и вторичната намотка на трансформатора нямат електрическа връзка помежду си и мощността от една намотка към друга се предава електромагнитно.
Каква е целта на ядрото на трансформатора?
Магнитната верига, върху която са разположени тези намотки, служи за подобряване на индуктивното свързване между намотките.
Действието на трансформатора се основава на явлението електромагнитна индукция (фиг. 2).
Ориз. 2. Електромагнитна верига на трансформатора
При свързване на първичната намотка на трансформатора към мрежа с променлив ток с напрежение U 1 променлив ток ще тече през намотката аз 1 , което ще създаде променлив магнитен поток в магнитната верига Е . Магнитният поток, проникващ през намотките на вторичната намотка, индуцира в него д 2 , който може да се използва за захранване на товара. Затваряйки се в магнитната верига, този поток се свързва с двете намотки (първична и вторична) и индуцира ЕМП в тях:
В първичната ЕМП на самоиндукция:
Във вторичния ЕМП на взаимна индукция:
При свързване на товара Zn към клемите на вторичната намотка на трансформатора под действието на ЕМП д 2 във веригата на тази намотка се създава ток аз 2 , и напрежението U 2 се задава на клемите на вторичната намотка.
Може ли трансформатор да работи с постоянен ток?
Трансформаторът е устройство с променлив ток. Ако неговата първична намотка е свързана към източник на постоянен ток, тогава магнитният поток в магнитната верига на трансформатора ще бъде постоянен както по величина, така и по посока (dФ / dt \u003d 0), следователно ЕМП на електромагнитната индукция няма да бъде индуциран в намотките на трансформатора и следователно електричеството от първичната верига няма да бъде прехвърлено към вторичната.
Как се решава проблемът с промяната на напрежението, например увеличаването му, на вторичната намотка на трансформатора?
Проблемът с увеличаването на напрежението се решава по следния начин. Всеки оборот на намотката на трансформатора има същото напрежение, ако броят на оборотите на вторичната намотка се увеличи в сравнение с първичната намотка, тогава завоите са свързани последователно, напрежението, получено на всеки от завоите, ще бъде сумирано. Следователно, чрез увеличаване или намаляване на броя на завъртанията, е възможно да се увеличи или намали напрежението на изхода на трансформатора.
Тъй като първичната и вторичната намотка на трансформатора са пробити от същия магнитен поток Е , изразите за ефективните стойности на ЕМП могат да бъдат записани като
където f - AC честота; w 1 и w 2 - броя на завоите на първичната и вторичната намотка.
Разделяйки едно равенство на друго, получаваме важен параметър на трансформатора - съотношението на трансформация:
където к - коефициент на трансформация.
Ако веригата на вторичната намотка на трансформатора е отворена (на празен ход), тогава напрежението на клемите на намотката е равно на неговата EMF: U 2 = д 2 , и захранващото напрежение е почти напълно балансирано от ЕМП на първичната намотка U 1 ≈ д 1 . Следователно човек може да напише това
Като се има предвид високата ефективност на трансформатора, може да се приеме, че С 1 ≈ С 2 , където С 1 = U 1 аз 1 - консумирана мощност от мрежата; С 2 = U 2 аз 2 - мощност, доставена на товара.
По този начин, U 1 аз 1 ≈ U 2 аз 2 , където
Съотношението на токовете на вторичната и първичната намотка е приблизително равно на коефициента на трансформация, така че токът аз 2 колко пъти се увеличава (намалява), колко пъти намалява (увеличава) U 2 .
в повишаващи трансформатори U 2 > U 1 , при намаляване U 2 < U 1 . Трансформаторите имат свойството на обратимост, един и същ трансформатор може да се използва като повишаващ и понижаващ. Но обикновено трансформаторът има конкретна цел: или е повишаващ, или понижаващ. Намотката на трансформатор, свързан към мрежа с по-високо напрежение, се нарича намотка за високо напрежение (HV); намотка, свързана към мрежа с по-ниско напрежение - намотка за ниско напрежение (НН).
Защо се използва високо напрежение при пренос на енергия?
Отговорът е прост - да се намалят топлинните загуби на проводниците по време на предаване на дълги разстояния. Загубите зависят от количеството на протичащия ток и диаметъра на проводника, а не от приложеното напрежение.
Да приемем, че от електроцентрала до град, разположен на разстояние 100 км от нея, е необходимо да се пренесе електричество от 30 MW по една линия. Поради факта, че проводниците на линията имат електрическо съпротивление, токът ги нагрява. Тази топлина се разсейва и не може да се използва. Енергията, изразходвана за отопление, е загуба.
Невъзможно е да се намалят загубите до нула. Но те трябва да бъдат ограничени. Следователно допустимите загуби се нормализират, т.е. при изчисляване на напречните сечения на проводниците на линията и избора на нейното напрежение се приема, че загубите не надвишават например 10% от полезната мощност, предавана по линията.
В нашия пример това е 0,1x30 MW = 3 MW.
Ако не се приложи трансформация, т.е. електричеството се предава при напрежение от 220 V, тогава, за да се намалят загубите до дадена стойност, напречното сечение на проводниците ще трябва да се увеличи до приблизително 10 m 2. Диаметърът на такава "жица" надвишава 3 м, а масата в участъка е стотици тонове.
Прилагайки трансформация, тоест увеличавайки напрежението в линията и след това, намалявайки го близо до местоположението на потребителите, те използват друг начин за намаляване на загубите: намаляват тока в линията.
Каква е връзката между активна мощност и ток?
Загубите при преноса на електроенергия са пропорционални на квадрата на силата на тока.
Наистина, когато напрежението се удвои, токът намалява наполовина, а загубите намаляват 4 пъти. Ако напрежението се увеличи 100 пъти, тогава загубите ще намалеят със 100 2, т.е. с 10 000 пъти.
Ние илюстрираме този израз със следния пример. Фигурата показва диаграмата за пренос на енергия (фиг. 3). Към първичната намотка на повишаващ трансформатор е свързан генератор с клемно напрежение 6,3 kV. Напрежението в краищата на вторичната намотка е 110 kV.
Ориз. 3. Схема за предаване на мощност:
1 - генератор; 2 - повишаващ трансформатор; 3 - електропровод;
4 - понижаващ трансформатор; 5 - консуматор
При това напрежение енергията се пренася по преносната линия. Нека предадената мощност е 10 000 kW, няма фазово изместване между тока и напрежението.
Тъй като мощностите в двете намотки са еднакви, токът в първичната намотка е равен на I \u003d P / U \u003d 10000 / 6,3 \u003d 1590 A, а във вторичната намотка 10000/110 \u003d 91 A. токът в линейните проводници ще има предаване на същата стойност.
Принципът на работа на трансформатора може да бъде демонстриран от следния учебен филм: „Принципът на действие на понижаващ трансформатор“, „Нагряване на вода с помощта на трансформатор“.
Нека консолидираме преминатия материал, като отговорим на следните въпроси.
Принципът на работа на трансформатора се основава на ...
Закон на Ампер
Законите на Ом
Законите на Кирхоф
закон на електромагнитната индукция
Ако броят на навивките на първичната намотка на трансформатора е w1=100, а броят на намотките на вторичната намотка е w2=20, определете коефициента на трансформация.
Няма достатъчно данни за отговор.
Ефективната стойност на ЕМП, индуцирана в намотките на трансформатора, се определя от формулите
Заключение по първия въпрос:Принципът на работа на трансформатора се основава на явлението електромагнитна индукция, следователно трансформаторът е устройство с променлив ток. Преобразуването на напрежението в трансформатора се извършва чрез промяна на броя на завъртанията във вторичната намотка. Основната цел на трансформатора е да преобразува електричество от едно напрежение в електричество от друго напрежение, за да се намалят капиталовите инвестиции в изграждането и експлоатацията на електропроводи.
Състои се от две отделни намотки, наречени първична и вторични намотки. AC входно напрежение се прилага към първичната намотка и създава променящо се магнитно поле. Това магнитно поле взаимодейства с вторичната намотка, предизвиквайки в нея променливо напрежение (по-точно EMF). Напрежението, индуцирано във вторичната намотка, има същата честота като входното напрежение, но неговата амплитуда се определя от съотношението на броя на навивките на вторичната и първичната намотка.
Ако входното напрежение на клемите на първичната намотка = V1
изходно напрежение на вторичните клеми = V2
брой първични навивки = T1
брой вторични навивки = T2
тогава
В допълнение, I1/ I2 = T1/ T2, където I1 и I2 са първичният и вторичният ток, съответно.
Коефициент на полезно действие (COP) на трансформатора
Горните съотношения предполагат, че трансформаторът е 100% ефективен, т.е. изобщо няма загуба на мощност. Следователно,
Входяща мощност I1 V1 = Изходна мощност I2 V2.
На практика трансформаторите имат КПД около 96-99%. За да се увеличи ефективността на трансформатора, неговите първични и вторични намотки са навити на една и съща магнитна сърцевина (фиг. 7.10).
повишаващи и понижаващи трансформатори
Повишаващият трансформатор произвежда по-високо напрежение на изхода (във вторичната намотка), отколкото се прилага на входа (към първичната намотка). За тази цел броят на завъртанията на вторичната намотка е по-голям от броя на завъртанията на първичната намотка.
Понижаващият трансформатор произвежда по-малко напрежение на изхода си, отколкото на входа, тъй като неговата вторична намотка има по-малко навивки от първичната.
Трансформаторът, показан на фиг. 7.11, има резистор за натоварване r2 във веригата на вторичната намотка. Съпротивлението r2 може да бъде преизчислено или, както се казва, доведено до първичната намотка, т.е. до съпротивлението на трансформатора r1 от страната на първичната намотка. Съотношението r1/r2 се нарича коефициент на съпротивление. Това съотношение може да се изчисли по следния начин. Тъй като r1 = V1 / I1 и r2 = V2 / I2, тогава
Ориз. 7.10. Трансформатор.
Ориз. 7.11. Фактор на редукция
съпротива
r1/r2 = T12/T22 = n2.
Ориз. 7.12. Автотрансформатор.
Ориз. 7.13. Автотрансформатор с множество кранове.
Но V1 / V2 = T1 / T2 = n и I2 / I1 = T1 / T2 = n, така че
r1 / r2 = n2
Например, ако съпротивлението на натоварване r2 \u003d 100 Ohm и съотношението на броя на завъртанията на намотките (коефициент на трансформация) T1 / T2 \u003d n \u003d 2: 1, тогава от страната на първичната намотка трансформаторът може да се разглежда като резистор със съпротивление r1 \u003d 100 Ohm 22 \u003d 100 4 \u003d 400 Ohm.
Трансформаторът може да има една намотка с един кран от част от намотките на тази намотка, както е показано на фиг. 7.12. Тук T1 е броят на навивките на първичната намотка, а T2 е броят на намотките на вторичната намотка. Напреженията, токовете, съпротивленията и съотношението на трансформация се определят по същите формули, които се прилагат за конвенционален трансформатор.
На фиг. 7.13 показва друг трансформатор с една намотка, в който от тази намотка са направени няколко крана. Всички съотношения за напрежения, токове и съпротивления все още се определят от коефициента на трансформация (V1/Va = T1/Ta, V1/Vb = T1/Tb и т.н.).
На фиг. 7.14 показва трансформатор с кран от средата на вторичната му намотка. Изходните напрежения Va и Vb се вземат от горната и долната половина на вторичната намотка.Съотношението на входното напрежение (на първичната намотка) към всяко от тези изходни напрежения се определя от съотношението на броя навивки и
V1/Va = T1/Ta V1/Vb = T1/Tb
където T1, Ta и Tb са броят на навивките съответно на първичната, вторичната a и вторичната b намотки. Тъй като кранът е направен от средата на вторичната намотка, напреженията Va и Vb са еднакви по амплитуда. Ако средната точка е заземена, както във веригата на фиг. 7.14, тогава изходните напрежения, взети от двете половини на вторичната намотка, са в противофаза.
Пример
Нека се обърнем към фиг. 7.15. (a) Изчислете напрежението между клеми B и C на трансформатора, (b) Ако има 30 навивки между клеми A и B, колко навивки има вторичната намотка на трансформатора?
Решение
a) VBC = VAD - VAB - VCD = 36V - 6V - 12V = 18V.
Брой завои между A и B
б) VAB / VAD == ---------------
Брой завои между A и D
Следователно, 6V/36V = 30/TAD, следователно TAD = 30 36/6 = 180 оборота.
Ориз. 7.14. Трансформатор с кран от средната точка на вторичната намотка.
Ориз. 7.15. VAD = 36V, VAB = bV,
VCD=12V.
Магнитна верига
Обичайно е да се казва, че в магнитна верига магнитен поток (или магнитно поле), измерен в тесла, се създава от сила, наречена магнитодвижеща сила (MMS). Магнитната верига обикновено се сравнява с електрическа верига, като магнитният поток се сравнява с тока и магнитодвижещата сила с електродвижещата сила. По същия начин, както се говори за съпротивление R на електрическа верига, може да се говори за магнитно съпротивление S на магнитна стойност; тези термини имат едно и също значение. Например, мек магнитен материал като ковък чугун има ниско магнитно съпротивление, т.е. ниско съпротивление на магнитен поток.
Магнитна пропускливост
Магнитната пропускливост на даден материал е мярка за това колко лесно той може да бъде магнетизиран. Например ковкото желязо и други електромагнитни материали като ферити имат висока магнитна пропускливост. Тези материали се използват в трансформатори, индуктори, релета и феритни антени. За разлика от тях, немагнитните материали имат много ниска магнитна пропускливост. Магнитни сплави като силиконова стомана имат способността да остават намагнетизирани в отсъствието на магнитно поле и затова се използват като постоянни магнити в високоговорители (динамични глави), магнитоелектрически измервателни уреди с подвижна намотка и др.
Екраниране
Да разгледаме кух цилиндър, поставен в магнитно поле (фиг. 7.16). Ако този цилиндър е направен от материал с ниско магнитно съпротивление (мек магнитен материал), тогава магнитното поле ще бъде концентрирано в стените на цилиндъра, както е показано на фигурата, без да попада във вътрешната му област.
Ориз. 7.16. Магнитно екраниране.
Ориз. 7.17. Електростатично екраниране в трансформатор.
Следователно, ако в тази зона се постави някакъв предмет, той ще бъде защитен (екраниран) от влиянието на магнитното поле в околното пространство. Това екраниране, наречено магнитно екраниране, се използва за защита на електронно-лъчеви тръби, магнитоелектрически измервателни уреди с подвижна намотка, динамични високоговорители и т.н. от външни магнитни полета.
Трансформаторите понякога използват друг тип екранировка, наречена електростатична или електрическа екранировка. Между първичната и вторичната намотка на трансформатора е поставен екран от тънко медно фолио, както е показано на фиг. 7.17. Когато такъв екран е заземен, ефектът от капацитета между намотките, който възниква поради потенциалната разлика между тези намотки, е значително намален. Електростатичното екраниране се използва и в коаксиални кабели и навсякъде, където проводниците имат различни потенциали и са в непосредствена близост един до друг.
Това видео говори за това какво е трансформатор: