Краткая теория

Трансформатор представляет собой статистическое устройство, служащее для преобразования переменного во времени напряжения или тока по величине. В простейшем случае трансформатор состоит из двух электрически несоединенных и неподвижных относительно друг друга катушек, называемых обмотками трансформатора w(рис.25). Передача энергии из первичной цепи во вторичную

производится трансформатором благодаря явлению взаимоиндукции. В данной работе исследуется трансформатор без ферромагнитного сердечника, называемый воздушным.

Обмотка трансформатора, к которой подводится питание, называется первичной, обмотка, к которой присоединяется нагрузка -вторичной. Напряжения между зажимами обмоток и токи в этих обмотках называют соответственно первичными и вторичными напряжениями и токами трансформатора. Цепи, в состав которых входят первичная и вторичная обмотки трансформатора, называются соответственно первичной и вторичной цепями трансформатора.

Анализ работы трансформатора упрощается, если часть схемы, содержащую индуктивные связи, заменить эквивалентной схемой без индуктивных связей (рис.26). Этот прием называют развязкой индуктивных связей. Эквивалентная схема трансформатора с индуктивно развязанными связями описываются следующими уравнениями:

Параметры эквивалентной схемы воздушного трансформатора ( ) определяется из опыта холостого хода последующим формулам:
где

Отсюда:

Взаимная индуктивность М определяется из выражения:

Так как катушки, образующие воздушный

трансформатор одинаковы, то .

Вносимые сопротивления представляют собой такие сопротивления, которые следовало бы «внести» в первичную цепь (включить последовательно с r₁ и х₁), чтобы учесть влияние нагрузки вторичной цепи трансформатора на ток в его первичной цепи. Вносимые активное и реактивное сопротивления находятся по формулам:

где r_н и х_н активное и реактивное сопротивления нагрузки.

В теории линейных электрических цепей иногда рассматривают свойства трансформаторов в предельных идеализированных случаях.

1. Так, при и , где К -коэффициент связи, и, обозначив , получим следующие уравнения для воздушного трансформатора:

Трансформатор, для которого соблюдается условие при любой нагрузке, называется совершенным трансформатором.

2. Если, кроме условий в пункте I, принять, что , то между токами и напряжениями имели бы место соотношения:

и

Трансформатор, для которого соблюдаются эти условия, называется идеальным трансформатором. Такой трансформатор действительно обладает свойством изменять не только токи и напряжения в определенное число раз независимо от сопротивления, включенного во вторичный контур, но и сопротивление в определенное число раз, не зависящее от характера этого сопротивления. Это обстоятельство особенно важно для рационального конструирования отдельных элементов электрических цепей.

Необходимо заметить, что свойствами, близкими к свойствам идеального и совершенного трансформаторов обладают трансформаторы с ферромагнитными сердечниками, с достаточно большим числом витков и с большой магнитной проницаемостью ферромагнитного материала.