Каэфіцыент трансфармацыі трансфарматара

Аснову працы трансфарматара вызначае з'ява электрамагнітнай індукцыі. Стрыжань трансфарматара складаецца з асобных сталёвых пласцін, сабраных у замкнёную раму той ці іншай формы. На стрыжні змешчаны дзве абмоткі S₁ і S₂ з лікам віткоў w₁ і w₂. Абмоткі маюць нязначнае супраціў і вялікую індуктыўнасць.

Прыкладзем да абодвух канцах абмоткі S₁, якую назавем першаснай, пераменную напругу U₁. Па абмотцы пройдзе пераменны ток I, які намагнитит сталь стрыжня, стварыўшы ў ім магнітны пераменны струмень. Намагнічваюцца дзеянне току прапарцыйна ліку ампер-віткоў (Iw₁).

Па меры нарастання току будзе расці магнітны струмень і ў стрыжні, змена якога абудзіць у вітках шпулькі электрарухаючая сілу самаіндукцыі. Як толькі яна дасягне велічыні прыкладзенай напругі, рост току ў першаснай ланцугу спыніцца. Такім чынам, у ланцугі першаснай абмоткі трансфарматара будуць дзейнічаць прыкладзенае напружанне U₁ і электрарухаючая сіла самаіндукцыі Е₁. Пры гэтым напружанне U₁ больш Е₁ на велічыню падзення напружання ў абмотцы, якое вельмі мала. Такім чынам, набліжана можна напісаць:

U₁ = E₁.

Магнітны пераменны струмень, які ўзнікае ў стрыжні трансфарматара, праходзіць таксама па вітках яго другаснай абмоткі, узбуджаючы ў кожным вітку гэтай абмоткі такую ж па велічыні электрарухаючая сілу, як і ў кожным вітку першаснай абмоткі.

Зыходзячы з таго, што колькасць віткоў першаснай абмоткі раўняецца w₁, а другаснай - w₂, то индуктированные ў іх сілы будуць, адпаведна, роўныя:

E₁ = w₁e,

E₂ = w₂e,

дзе е - электрарухаючая сіла, якая ўзнікае ў адным вітку.

Напружанне жа U₂ на канцах растуленым абмоткі роўна электрарухаючая сіле ў ёй, г. зн .:

U₂ = E₂.

Такім чынам, можна зрабіць выснову, што велічыня напружання на абодвух канцах першаснай абмоткі трансфарматара ставіцца так да велічыні напружання на канцах другі абмоткі, як лік віткоў першаснай абмоткі ставіцца да колькасці віткоў другаснай абмоткі:

(U₁ / U₂) = (w₁ / w₂) = k.

Пастаянная велічыня k - каэфіцыент трансфармацыі трансфарматара току.

У тым выпадку, калі трэба павысіць напружанне, ладзяць другасную абмотку з павялічаным лікам віткоў (т.зв. які падвышае трансфарматар); у выпадку ж, калі трэба панізіць напружанне, другасную абмотку трансфарматара бяруць з меншым лікам віткоў (паніжальны трансфарматар). Адзін трансфарматар можа дзейнічаць і як падвышае каэфіцыент трансфармацыі, і як паніжальны, у залежнасці ад таго, якая абмотка прымяняецца як першасная.

Другасная абмотка пакуль растуленая (тока ў ёй няма). Трансфарматар працуе ўхаластую. Пры гэтым ён спажывае невялікую энергію, бо ток, намагнічваецца сталёвы стрыжань, з прычыны вялікай індуктыўнасці шпулькі вельмі малы. Перадача энергіі ў другасную ланцуг з першаснай пры гэтым адсутнічае. Дадзены вопыт дае магчымасць даведацца каэфіцыент трансфармацыі, супраціў халастога ходу і ток трансфарматара.

Нагрузіць трансфарматар, замкнуўшы праз рэастат ланцуг другаснай абмоткі. Па ёй зараз пойдзе індукцыйны ток, пазначым яго літарай I₂. Гэты ток, згодна з законам Ленца, выкліча памяншэнне магнітнага патоку ў стрыжні. Але паслабленне магнітнага патоку ў стрыжні прывядзе да памяншэння электрарухаючая сілы самаіндукцыі ў першаснай абмотцы і да парушэння раўнавагі паміж гэтай сілай Е₁ і напругай U₁, што выдаюцца генератарам на першасную абмотку. У выніку гэтага ў першаснай абмотцы ток павялічыцца на нейкую велічыню I₁ і стане роўным I + I₁. З прычыны павелічэння току магнітны струмень у стрыжні трансфарматара ўзрасце да ранейшай велічыні, і парушаная раўнавага паміж U₁ і E₁ зноў адновіцца. Такім чынам, з'яўленне другаснай току I₂ выклікае павелічэнне току ў першаснай абмотцы на велічыню I₁, якая вызначыць нагрузачны ток першаснай абмоткі трансфарматара.

Пры нагрузцы трансфарматара здзяйсняецца бесперапынная перадача энергіі ў другасную ланцуг з першаснай. Па законе захавання і ператварэння энергіі, магутнасць току ў першаснай ланцугу раўняецца магутнасці току у другаснай ланцугу; такім чынам, павінна дзейнічаць роўнасць:

I₁ U₁ = I₂U₂.

У рэчаіснасці ж гэта роўнасць не выконваецца, так як пры працы трансфарматара ёсць страты, хоць і невялікія. Каэфіцыент трансфармацыі складае каля 94-99%.