Вопрос 7 . Эдс обмоток трансформатора.
Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции (взаимоиндукции). Взаимная индукция состоит в наведении ЭДС в индуктивной катушке при изменении тока другой катушке.
Под воздействием переменного тока в первичной обмотке в магнитопроводе создается переменный магнитный поток
который пронизывает первичную и вторичную обмотки и индуктирует в них ЭДС
где 
– амплитудные значения ЭДС.
Действующее значение ЭДС в обмотках равны
; 
.
Отношение ЭДС обмоток называется коэффициентом трансформации
.
Если 
, то вторичная ЭДС меньше первичной и трансформатор называется понижающим, при
– трансформатор повышающий.
Вопрос 8 . Векторная диаграмма холостого хода идеального трансформатора.
Так как мы рассматриваем идеальный трансформатор, т.е. без рассеяния и потерь мощности, то ток х.х. является чисто намагничивающим – 
, т.е. он создаёт намагничивающую силу
, которая создаёт поток
, где
– магнитное сопротивление сердечника, состоящее из сопротивления стали и сопротивления в стыках сердечника. Как амплитуда, так и форма кривой тока зависят от степени насыщения магнитной системы. Если поток изменяется синусоидально, то при ненасыщенной стали кривая тока холостого хода практически тоже синусоидальна. Но при насыщении стали кривая тока всё более отличается от синусоиды (рис. 2.7.) Кривую тока х.х. можно разложить на гармоники. Так как кривая симметрична относительно оси абсцисс, то ряд содержит гармонические только нечётного порядка. Первая гармоника токаi(01) совпадает по фазе с основным потоком. Из высших гармоник сильнее всего выражена третья гармоника тока i(03).
Рис 2.7 Кривая тока Х.Х
Действующее значение тока холостого хода:
. (2.22)
Здесь I1m, I3m, I5m – амплитуды первой, третьей и пятой гармоник тока холостого хода.
Так как ток холостого хода отстаёт от напряжения на 90 , то активная мощность, потребляемая идеальным трансформатором из сети, тоже равна нулю, т.е. идеальный трансформатор потребляет из сети чисто реактивную мощность и намагничивающий ток.
От чего зависят эдс обмоток трансформатора и каково их назначение.
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством магнитного потока электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.
Электромагнитная схема трансформатора (а) и условные графические обозначения трансформатора (б, в) изображены на рис.1. На замкнутом магнитопроводе, набранном из листов электротехнической стали, расположены две обмотки. Первичная обмотка с числом витков Wx подключается к источнику электрической энергии с напряжением U. Вторичная обмотка с числом витков W2 подключается к нагрузке.
От чего зависят ЭДС обмоток трансформатора и каково их назначение?
Под действием подведённого переменного напряжения U1 в первичной обмотке возникает ток i1 и появляется изменяющийся магнитный поток Ф. Этот поток индуцирует ЭДС е1 и е2 в обмотках трансформатора:
ЭДС е1 уравновешивает основную часть напряжения источника U1, ЭДС е2 создает напряжение U2 на выходных зажимах трансформатора.
3. В каких случаях трансформатор называют повышающим и в каком — понижающим?
· Понижающий трансформатор – трансформатор, который уменьшает напряжение (К>1).
· Повышающий трансформатор – трансформатор, который увеличивает напряжение (К<1).
Что называют коэффициентом трансформации?
Коэффициент трансформации — отношение действующих напряжений на концах первичной и вторичной обмоток при разомкнутой цепи вторичной обмотках (холостом ходе трансформатора). K=W1/W2=e1/e2.
Для трансформатора, работающего в режиме холостого хода, с достаточной для практики точность можно считать, что 
.
Какие вы знаете номинальные параметры трансформатора и что они определяют?
Номинальная мощность – это номинальная мощность каждой из обмоток трансформатора. Номинальный ток, напряжение обмоток. Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на выводах трансформатора от тока, протекающего через нагрузку, подключенную к этим выводам, т.е. зависимость U2=f(I2) при U1=const. Нагрузка определяется коэффициентом нагрузки Kн=I2/I2ном ≈ I1/I1ном, КПД — η = P2/P1
Как определить номинальные токи обмоток трансформатора, если известна номинальная мощность трансформатора?
Номинальная мощность двухобмоточного трансформатора – это номинальная мощность каждой из обмоток трансформатора.
Уравнение номинальной мощности: SH=U1 * I1 ≈ U2 * I2
Что называют внешней характеристикой трансформатора и как ее получить?
Внешняя характеристика – это зависимость напряжения на выводах трансформатора от тока, протекающего через нагрузку, подключенную к этим выводам, т.е. зависимость U2=f(I2) при U1=const. При изменении нагрузки (тока I2) вторичное напряжение трансформатора изменяется. Это объясняется изменением падения напряжения на сопротивлении вторичной обмотки I2‘ z 2 и изменением ЭДС E2‘=E1 за счет изменения падения напряжения на сопротивлении первичной обмотки.
Уравнения равновесия ЭДС и напряжений принимают вид:
Значение нагрузки в трансформаторах определяют коэффициентом нагрузки:
Kн=I2/I2ном ≈ I1/I1ном;
Характер нагрузки – углом сдвига по фазе вторичных напряжения и тока. На практике часто пользуются формулой
Как найти процентное изменение вторичного напряжения трансформатора для заданной нагрузки?
Процентное изменение вторичного напряжения ∆U2 % при переменной нагрузке определяется так: 
, где 
— соответственно вторичные напряжения при холостом ходе и заданной нагрузке.
Какие вы знаете схемы замещения трансформатора и как определяются их параметры?
Т-образная схема замещения трансформатора:
Как устроен трансформатор?
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством магнитного потока электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.
Электромагнитная схема трансформатора (а) и условные графические обозначения трансформатора (б, в) изображены на рис.1. На замкнутом магнитопроводе, набранном из листов электротехнической стали, расположены две обмотки. Первичная обмотка с числом витков Wx подключается к источнику электрической энергии с напряжением U. Вторичная обмотка с числом витков W2 подключается к нагрузке.
От чего зависят ЭДС обмоток трансформатора и каково их назначение?
Под действием подведённого переменного напряжения U1 в первичной обмотке возникает ток i1 и появляется изменяющийся магнитный поток Ф. Этот поток индуцирует ЭДС е1 и е2 в обмотках трансформатора:
ЭДС е1 уравновешивает основную часть напряжения источника U1, ЭДС е2 создает напряжение U2 на выходных зажимах трансформатора.
3. В каких случаях трансформатор называют повышающим и в каком — понижающим?
· Понижающий трансформатор – трансформатор, который уменьшает напряжение (К>1).
· Повышающий трансформатор – трансформатор, который увеличивает напряжение (К<1).
От чего зависит эдс вторичной обмотки трансформатора
В 1876 г. П.И. Яблочков предложил пользоваться трансформатором для питания свечей. В дальнейшем конструкции трансформаторов разрабатывал другой русский изобретатель, механик И.Ф. Усагин, который предложил применять трансформаторы для питания не только свечей Яблочкова, но и других потребителей электрической энергии.
Трансформатор представляет собой электрический аппарат, основанный на явлении взаимоиндукции и предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же самой частоты. Простейший трансформатор имеет стальной сердечник и две обмотки, изолированные как от сердечника, так и друг от друга.
Обмотка трансформатора, которая подключается к источнику напряжения, называется первичной обмоткой, а та обмотка, к которой подключаются потребители или линии передач, ведущие к потребителям, называется вторичной обмоткой.
Переменный ток, проходя по первичной обмотке, создает переменный магнитный поток, который сцепляется с витками вторичной обмотки и наводит в них ЭДС.
Так как магнитный поток переменный, то индуктированная ЭДС во вторичной обмотке трансформатора также переменная и частота ее равна частоте тока в первичной обмотке.
Переменный магнитный поток, проходящий по сердечнику трансформатора, пересекает не только вторичную обмотку, но и первичную обмотку трансформатора. Поэтому в первичной обмотке также будут индуктироваться ЭДС.
Величины ЭДС, индуктирующихся в обмотках трансформатора, зависят от частоты переменного тока, числа витков каждой обмотки и величины магнитного потока в сердечнике. При определенной частоте и неизменном магнитном потоке величина ЭДС каждой обмотки зависит только от числа витков этой обмотки. Эту зависимость между величинами ЭДС и числами витков обмоток трансформатора можно выразить формулой: ?1 / ?2 = N1 / N2, где ?1 и ?2 – ЭДС первичной и вторичной обмоток, N1 и N2 – числа витков первичной и вторичной обмоток.
Разница между ЭДС и напряжением так мала, что зависимость между напряжениями и числами витков обеих обмоток можно выразить формулой: U1 / U2 = = N1 /N2. Разница между ЭДС и напряжением в первичной обмотке трансформатора становится особенно малой тогда, когда вторичная обмотка разомкнута и ток в ней равен нулю (холостая работа), а в первичной обмотке протекает только небольшой ток, называемый током холостого хода. При этом напряжение на зажимах вторичной обмотки равно наводимой в ней ЭДС.
Число, показывающее, во сколько раз напряжение в первичной обмотке больше (или меньше) напряжения во вторичной обмотке, называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой k. k = U1 / U2 ? N1 / N2.
Номинальное напряжение обмоток высшего и низшего напряжений, указанное на заводском щитке трансформатора, относится к режиму холостого хода.
Трансформаторы, которые служат для повышения напряжения, называют повышающими; коэффициент трансформации у них меньше единицы. Понижающие трансформаторы понижают напряжение; коэффициент трансформации у них больше единицы.
Режим, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение, называется холостым ходом или холостой работой трансформатора.
ЭДС обмоток трансформатора
При любом изменении магнитного потока, сцепленного с каким-либо витком, в этом витке индуктируется э. д. с., равная по величине и обратная по знаку изменению магнитного потока во времени. Обмотки трансформатора имеют обычно большое число витков. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуктируется одинаковая э. д. с., так как все витки этих обмоток сцеплены с одним и тем же магнитным потоком. Таким образом, э. д. с. каждой обмотки равна сумме э, д. с. всех ее витков, т. е. Произведению числа витков на э. д. с., индуктированную в одном витке.
Если w1 — число витков первичной, а w2 — число витков вторичной обмотки трансформатора, то действующие значения э. д. с. этих обмоток равны:
в и в
В этих формулах магнитный поток выражен в максвеллах (мкс).
При работе трансформаторов падения напряжения в сопротивлениях их обмоток обычно очень малы, и можно считать, что напряжение первичной обмотки U1 равно её эдс Е1, а напряжение вторичной обмотки U2, равно её эдс E2, т. е.
Отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой k т.е.
Таким образом, если изготовить трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого имеют различное число витков, то при включении первичной обмотки в сеть переменного тока с напряжением U1 на зажимах вторичной обмотки возникает напряжение не равное напряжению U1.
Когда число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной, то в той же мере напряжение на зажимах вторичной обмотки меньше напряжения на зажимах первичной обмотки и трансформатор называется понижающим. Если же число витков вторичной обмотки больше числа первичной, то и напряжение вторичной обмотки больше напряжения первичной и трансформатор называется повышающим.
Если, например, первичная обмотка трансформатора с числом витков w1=660 включена в сеть с напряжением U1=220 в, то напряжение на зажимах вторичной обмотки с числом витков w2=36 будет
Напряжение и э. д. с. вторичной обмотки трансформатора зависят от числа витков. Поэтому наиболее простым способом регулирования напряжения трансформатора является изменение числа витков одной из его обмоток, чаще обмотки высшего напряжения. Число витков изменяют обычно в пределах ±5% от номинального. Для этой цели от одного из концов обмотки делают отводы.