Трансформатори

 

Для змінного струму е. р. с. (напругу) підвищують за допомо­гою підвищувальних трансформаторів. У найпростішому вигляді трансформатор складається з двох обмоток на спільному замкнутому залізному осерді. Первинна обмотка N₁ складається з неве­ликого числа витків товстого проводу, вто­ринна обмотка N₂ — з великого числа вит­ків тонкого проводу. Струм, що прохо­дить через обмотку N₁, створює змінний потік магнітної індукції Ф, який майже цілком зосереджений всередині осердя і пронизує витки вторинної обмотки. Обидві обмотки пронизуються тим самим потоком. При зміні цього потоку в кожній обмотці індукується

е. р. с. Якщо N₁ — число витків первинної обмотки, то е. р. с, яка виникає, дорівнює

У вторинній обмотці, що має N ₂ витків, виникає е. р. с, яка дорів-

нює

Порівнявши вирази для ε₁ і ε₂, дістанемо зв'язок

Відношення називають коефіцієнтом трансформації. Якщо число витків вторинної обмотки більше, ніж первинної (N₂> N₁), то трансформатор нази­вається підвищувальним. Якщо навпаки

(N₁> N₂), то трансформатор називається знижувальним.

Якщо до кінців вторинної обмотки трансформатора не під'єднане яке-небудь навантаження, тобто вторинна обмотка розімкнута (хо­лостий хід трансформатора), то напруга на кінцях цієї обмотки і U₂ дорівнює е. р. с. ε₂, що індукується в ній:

Е. р.с. ε_1,яка індукується в первинній обмотці, напрямлена, за правилом Ленца, протилежно до прикладеної до неї зовнішньої на­пруги U₂ і майже дорівнює їй:

Отже, відношення індукованих е. р. с. в обмотках при холостому ході наближено дорівнює відношенню напруг на затискачах обмоток трансформатора:

Якщо вторинну обмотку тепер замкнути на яке-небудь зовнішнє навантаження, то напруга на затискачах цієї обмотки вже дорівню­ватиме

,

де — спад напруги на вторинній обмотці.

Осердя трансформатора виготовляють не з цільного куска заліза, а набирають з тонких пластин, ізольованих одна від одної шаром лаку або тонкого паперу. Це спричинено тим, що змінний магнітний потік, який існує в трансформаторі, створює е. р. с. індукції не лише у ви­тках котушок, а й в осерді, яке також є провідником. Тому в осерді виникають вихрові струми, які називають струмами Фуко. Ці струми нагрівають осердя, що призводить до непродуктивних втрат енергії. Щоб зменшити ці втрати, осердя трансформатора набирають з окремих, ізольованих одна від одної, пластин. Нехтуючи втратами в трансформаторі, можна вважати, що потужності, які розвиваються в первинному і вторинному колах, практично однакові:

Використавши попередню рівність (1), дістанемо

Сили струмів у первинному і вторинному колах обернено пропорцій­ні числу витків у первинній і вторинній обмотках.