Jak działa transformator napięcia

Przekładnik napięciowy służy do przekształcania napięcia przemiennego o jednej wielkości na napięcie przemienne o innej wielkości. Przekładnik napięciowy działa dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej: zmienny w czasie strumień magnetyczny generuje pole elektromagnetyczne w cewce (lub cewkach), przez którą przechodzi.

Uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone swoimi zaciskami do źródła napięcia przemiennego, a do zacisków uzwojenia wtórnego jest podłączone obciążenie, które musi być zasilane napięciem niższym lub wyższym niż napięcie źródła, z którego ten transformator jest karmiony.

Dziękujemy za obecność rdzeń (obwód magnetyczny), strumień magnetyczny wytwarzany przez uzwojenie pierwotne transformatora nie jest nigdzie rozproszony, ale koncentruje się głównie w objętości ograniczonej przez rdzeń. Prąd przemiennydziałając w uzwojeniu pierwotnym magnesuje rdzeń w jednym lub przeciwnym kierunku, natomiast zmiana strumienia magnetycznego nie następuje skokowo, lecz harmonicznie, sinusoidalny (jeśli mówimy o transformatorze sieciowym).

Można powiedzieć, że żelazo rdzenia zwiększa indukcyjność uzwojenia pierwotnego, to znaczy zwiększa jego zdolność do tworzenia strumienia magnetycznego podczas przepływu prądu i poprawia właściwość zapobiegania wzrostowi prądu po przyłożeniu napięcia do uzwojenia. zaciski uzwojenia. Dlatego na biegu jałowym (w trybie bez obciążenia) transformator zużywa tylko miliampery, chociaż zmieniające się napięcie oddziałuje na uzwojenie.

Uzwojenie wtórne jest stroną odbiorczą transformatora. Odbiera zmienny strumień magnetyczny generowany przez prąd w uzwojeniu pierwotnym i przesyła go przez obwód magnetyczny poprzez jego zwoje. Strumień magnetyczny, zmieniający się z określoną szybkością, przenikający zwoje uzwojenia wtórnego, zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej indukuje określone pole elektromagnetyczne w każdej swojej turze. Te indukowane pola elektromagnetyczne są dodawane w każdym momencie między obrotami, tworząc napięcie uzwojenia wtórnego (napięcie obwodu otwartego transformatora).

Warto zauważyć, że im szybciej zmienia się strumień magnetyczny w rdzeniu, tym większe jest napięcie indukowane na każdym zwoju uzwojenia wtórnego transformatora. A ponieważ zarówno uzwojenie pierwotne, jak i wtórne są przepuszczane przez ten sam strumień magnetyczny (tworzony przez prąd przemienny uzwojenia pierwotnego), napięcie na obrót uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest takie samo, w oparciu o wielkość przepływu magnetycznego i jego tempo zmian.

Jeśli kopiesz głębiej, zmieniający się strumień magnetyczny w rdzeniu wytwarza w otaczającej go przestrzeni pole elektryczne, którego intensywność jest tym większa, im większa jest szybkość zmian strumienia magnetycznego i im większa jest wartość tej zmiany strumienia magnetycznego. To wirowe pole elektryczne działa na elektrony znajdujące się w przewodzie uzwojenia wtórnego, popychając je w określonym kierunku, dzięki czemu na końcach uzwojenia wtórnego można zmierzyć Napięcie.

Jeżeli do uzwojenia wtórnego transformatora zostanie podłączone obciążenie, to popłynie przez nie prąd, co oznacza, że ​​w rdzeniu pojawi się strumień magnetyczny wytworzony przez ten prąd w uzwojeniu wtórnym.

Strumień magnetyczny generowany przez prąd uzwojenia wtórnego, czyli prąd obciążenia, będzie skierowany (por. Reguła Lenza) przeciw strumieniowi magnetycznemu uzwojenia pierwotnego, a zatem indukuje wsteczną siłę elektromotoryczną w uzwojeniu pierwotnym, co doprowadzi do wzrostu prądu w uzwojeniu pierwotnym, a tym samym do wzrostu mocy pobieranej przez transformator z sieć.

Pojawienie się rewersu pierwotnego, wtórnego strumienia magnetycznego wewnątrz rdzenia, pod wpływem podłączonego obciążenia, jest równoznaczne ze zmniejszeniem indukcyjności uzwojenia pierwotnego. Dlatego transformator pod obciążeniem zużywa znacznie więcej energii elektrycznej niż w stanie bezczynności.