Трансформатор без стального сердечника

Широкое применение в электротехнике имеет трансформатор – устройство, предназначенное для преобразования величины переменных напряжений и токов. В простейшем случае он не имеет ферромагнитного сердечника и представляет собой две катушки с индуктивной связью.

Напряжение источника приложено к первичной катушке трансформатора, к вторичной катушке подключена нагрузка. Тогда уравнения по второму закону Кирхгофа для первичной и вторичной цепей при показанных на рисунке одноименных зажимах и положительных направлениях токов, при которых потоки самоиндукции и взаимоиндукции складываются, получают следующий вид:

,

где – напряжение на приемнике, и – сопротивление и индуктивность первичной и вторичной, катушек, соответственно.

При сопротивлении нагрузки уравнения трансформатора в комплексной форме имеют вид:

;

.

Здесь , , .

Построим векторную диаграмму токов и напряжений для первичной и вторичной цепей.

Зададимся током и отложим векторы ; ; ; ; (при ). Соединив начало векторной диаграммы с концом вектора , получим вектор . Разделив напряжение на , получим значение тока . Этот вектор отложим под углом к вектору . Затем строим векторы ; и . Их сумма равна вектору напряжения .

Из второго уравнения может быть определен комплекс вторичного тока:

.

Переход от комплекса вторичного тока к его действующему значению:

,

откуда может быть определен коэффициент трансформации тока:

.

Из этих соотношений видно, что коэффициент трансформации тока не является постоянной величиной, а зависит от сопротивления нагрузки.

Коэффициент трансформации напряжения также зависит от сопротивления приемника.

После подстановки значения в первое уравнение трансформатора получается выражение первичного тока:

.

Знаменатель этого выражения представляет собой результирующее полное сопротивление цепи, эквивалентной трансформатору.

Результирующее активное сопротивление образует сумма активного сопротивления первичной цепи и сопротивления, вносимого вторичной цепью:

.

Результирующее реактивное сопротивление образует разность реактивного сопротивления первичной цепи и сопротивления, вносимого вторичной цепью:

.

Схема двух контуров с индуктивной связью может быть заменена эквивалентной схемой без индуктивной связи.

 

 

 

Для приведенной Т - образной схемы система уравнений по второму закону Кирхгофа для двух контуров в комплексной форме будет иметь вид:

 

 

;

.

 

В случае, когда , то разность т.е. отрицательна, что эквивалентно емкости (повышающий напряжение трансформатор). При , разность становится отрицательной (понижающий напряжение трансформатор).

⇐ Предыдущая26272829303132333435Следующая ⇒

Поделиться с друзьями: