Трансформация переменного тока

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Переменный ток выгодно отличается от постоянного тем, что он хорошо поддается трансформированию, т. е. преобразованию тока относительно высокого напряжения в ток более низкого напряжения или наоборот. Трансформаторы дают возможность передавать переменный ток по проводам на большие расстояния с малыми потерями энергии. Для этого переменное напряжение, вырабатываемое генераторами на электростанциях, с помощью трансформаторов повышают до напряжения в несколько сотен тысяч вольт и «посылают» по высоковольтным линиям в различных направлениях. В городах и селах на расстоянии сотен километров от электростанций это напряжение понижают трансформаторами до более низкого, которым и питают лампочки освещения, электродвигатели и другие электрические приборы.

Рис. 61. Трансформатор с магнитопроводом из стали.
а — устройство в упрощенном виде;
б - схематическое изображение.

Трансформаторы широко применяются и в радиотехнике.

Схематическое устройство простейшего трансформатора показано на рис. 61. Он состоит из двух катушек из изолированного провода, именуемых обмотками, насаженных на магнитопровод, собранный из пластин специальной, так называемой трансформаторной стали; Обмотки трансформатора изображают на схемах так же, как катушки индуктивности, а магнитопровод — линией между ними.

Действие трансформатора основано на электромагнитной индукции. Переменный ток, текущий по одной из обмоток, создает вокруг нее и в магнитопроводе переменное магнитное поле. Это поле пересекает витки другой обмотки трансформатора, индуцируя в ней переменное напряжение той же частоты. Если к этой обмотке подключить какую-либо нагрузку, например лампу накаливания, то в получившейся замкнутой цепи потечет переменный ток — лампа станет гореть. Обмотку, к которой подводится переменный ток, предназначенный для трансформирования, называют первичной, а обмотку, в которой индуцируется переменный ток, — вторичной.

Напряжение, которое получается на концах вторичной обмотки, зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке приблизительно равно напряжению, подведенному к первичной обмотке. Если вторичная обмотка трансформатора содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее меньше, чем напряжение, подводимое к первичной обмотке. И, наоборот, если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подводимого к первичной обмотке. В первом случае трансформатор будет понижать напряжение, а во втором случае повышать его.

Напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, можно довольно точно подсчитать по отношению витков обмоток трансформатора; во сколько раз она имеет большее (или меньшее) число витков по сравнению с числом витков первичной обмотки, во столько же раз напряжение в ней будет больше (или меньше) по сравнению с напряжением, подводимым к первичной обмотке. Так, например, если одна обмотка трансформатора имеет 1000 витков, а вторая 2000 витков, то, включив первую обмотку в сеть переменного тока с напряжением 220 В, мы получим во второй обмотке напряжение 440 В - это повышающий трансформатор. Если же напряжение 220 В подвести к обмотке, имеющей 2000 витков, то в обмотке, содержащей 1000 витков, мы получим напряжение 110 В — это понижающий трансформатор.

Обмотка, имеющая 2000 витков, в первом случае будет вторичной, а во втором случае — первичной.

Но, пользуясь трансформатором, ты должен не забывать о том, что мощность тока (P=UI), которую можно получить в цепи вторичной обмотки, никогда не превышает мощности тока первичной обмотки. Это значит, что получить от вторичной обмотки одну и ту же мощность можно, повышая напряжение я уменьшая ток, либо потребляя от нее пониженное напряжение при увеличенном токе. Следовательно, повышая напряжение, мы проигрываем в величине тока, а выигрывая в величине тока, обязательно проигрываем в напряжении.