§ 3.2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Простейший однофазный трансформатор состоит из стального сердечника (рис. 3-1) и двух обмоток — первичной с числом витков и вторичной с числом витков .

Рис. 3-1

Если к первичной обмотке подвести переменное синусоидальное напряжение, то из-за нелинейной магнитной характеристики ферромагнитного сердечника ток в этой обмотке окажется несинусоидальным.

Об этом несколько подробнее будет сказано ниже. Отметим, что при рассмотрении процессов в трансформаторе несинусоидальные токи в его обмотках заменяются так называемой эквивалентной синусоидой — синусоидальным током, эквивалентным по действующему значению несинусоидальному. Это дает возможность применять к исследованиям и расчетам трансформаторов теорию синусоидальных токов

Итак, если к первичной обмотке трансформатора подвести переменное синусоидальное напряжение то в ней появится некоторый ток который в сердечнике создаст переменный магнитный поток Этот поток, будучи сцепленным с витками обеих обмоток, наведет в них ЭДС

Если приложенное напряжение равно

то в идеальном трансформаторе (без потерь) его первичная обмотка будет представлять собой чистую индуктивность и тогда

магнитный поток совпадает по фазе с током, его создающим:

а ЭДС равны

Поскольку в соответствии со вторым законом Кирхгофа

или

где k — коэффициент трансформации.

Таким образом, трансформатор преобразует подведенное к нему напряжение в соответствии с соотношением числа витков его обмоток Идеализированный трансформатор передает форму преобразуемого переменного напряжения без искажения.

Рис. 3-2

Векторная диаграмма идеального трансформатора приведена на рисунке 3-2.