Электротрансформатор Печать
Автор naturalscience.ru   
Вы помните, что уже второй век человечество использует электрический ток в промышленных масштабах. И все эти годы используется, в основном, переменный ток. В странах Европы и Америки наибольшее распространение получил ток, меняющий свое направление 100-120 раз в секунду. Логично предположить, что он имеет какие-то преимущества перед постоянным током. Да, действительно. В отличие от него, переменный ток одного напряжения способен легко поддаваться преобразованию в ток другого напряжения.

Например, напряжение, вырабатываемое электрогенераторами гидро- или теплоэлектростанций, лежит в пределах 10-20 кВ. Напряжение, при помощи которого выгодно передавать электроэнергию по проводам, лежит в пределах 100-1000 кВ. Напряжение, которое подводится к двигателям станков на заводах и фабриках - 380-600 В. Как видите, для производства, передачи и использования электроэнергии нужно применять различные напряжения. Следовательно, существует потребность в трансформации (лат. "трансформо" - преобразую) электрического тока одного напряжения в ток другого напряжения. Для этого применяют устройства, называемые электрическими трансформаторами.

 

Чтобы понять, как работает трансформатор, рассмотрим возникновение и распространение в пространстве магнитного поля катушки, в которой течет переменный ток (см. рисунок).

По мере нарастания тока (точки A, B, C) линии магнитного поля катушки продвигаются все дальше от нее. При убывании тока (точки C, D, E) линии сдвигаются обратно к катушке. При нарастании тока обратного направления (точки E, F) силовые линии вновь продвигаются в окружающее пространство. Поэтому, если вблизи катушки поместить проводник, то, согласно определению электромагнитной индукции, в нем должен возникать индукционный ток.


Чтобы получить наиболее сильный индукционный ток, в качестве второго проводника используют другую катушку, помещенную на общем сердечнике с первой. Такая конструкция и будет являться простейшим электрическим трансформатором. При подаче на его первичную (входную) обмотку какого-либо напряжения Uвх, на вторичной обмотке мы получаем напряжение Uвых. Оно будет больше первичного, если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная обмотка. И наоборот. КПД трансформаторов достигает 95-99 %. Это означает, что практически вся энергия (работа) тока, проходящего по первичной обмотке трансформатора, превращается в энергию (работу) индукционного тока, возникающего во вторичной обмотке. То есть:

А1 = А2


I1U1·t = I2U2·t


I1U1 = I2U2

 

Итак, сила тока в первичной обмотке трансформатора во столько раз больше силы тока во вторичной его обмотке, во сколько напряжение в ней больше напряжения в первичной обмотке.

Трансформаторы, используемые в технике, могут быть устроены очень сложно, однако незыблемым остается принцип их действия: изменяющееся магнитное поле, созданное переменным током в первичной обмотке, пронизывая вторичную обмотку, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, но другого напряжения.