Die Grundlage des Betriebs des Transformators wird durch das Phänomen bestimmtElektromagnetische Induktion. Der Transformatorkern besteht aus einzelnen Stahlplatten, die in einem geschlossenen Rahmen der einen oder anderen Form zusammengebaut sind. Auf dem Kern befinden sich zwei Wicklungen S und S₂ mit der Anzahl der Windungen w помещ und w₂. Die Wicklungen haben einen geringen Widerstand und eine hohe Induktivität.
Wir gelten für beide Enden der Wicklung S₁, dieNennen wir Primärwechselspannung U₁. Durch die Wicklung wird ein Wechselstrom I geleitet, der den Stahl des Kerns magnetisiert und darin einen magnetischen Wechselstrom erzeugt. Der Magnetisierungseffekt des Stroms ist proportional zur Anzahl der Amperewindungen (Iw₁).
Wenn der Strom zunimmt, wird der MagnetFluss im Kern, eine Änderung, bei der die elektromotorische Kraft der Selbstinduktion in den Windungen der Spule angeregt wird. Sobald der Wert der angelegten Spannung erreicht ist, stoppt das Wachstum des Stroms im Primärkreis. Somit wirken die angelegte Spannung U₁ und die elektromotorische Kraft der Selbstinduktion E₁ in der Schaltung der Primärwicklung des Transformators. In diesem Fall ist die Spannung U₁ größer als E₁ um den Betrag des Spannungsabfalls in der Wicklung, der sehr klein ist. Daher können Sie ungefähr schreiben:
U₁ = E₁.
Magnetischer variabler Fluss entsteht inAls Kern des Transformators durchläuft er auch die Windungen seiner Sekundärwicklung und erregt in jeder Windung dieser Wicklung die gleiche elektromotorische Kraft wie in jeder Windung der Primärwicklung.
Ausgehend von der Tatsache, dass die Anzahl der Windungen der Primärwicklung gleich w₁ und der Sekundärwicklung - w₂ ist, sind die in ihnen induzierten Kräfte jeweils gleich:
E₁ = w₁e,
E₂ = w₂e,
wobei e die elektromotorische Kraft ist, die in einer Umdrehung entsteht.
Die Spannung U₂ an den Enden der offenen Wicklung ist gleich der darin enthaltenen elektromotorischen Kraft, d.h.
U₂ = E₂.
Daraus können wir schließen, dass die MengeDie Spannung an beiden Enden der Primärwicklung des Transformators bezieht sich auf die Größe der Spannung an den Enden der zweiten Wicklung, da sich die Anzahl der Windungen der Primärwicklung auf die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung bezieht:
(U₁ / U₂) = (w₁ / w₂) = k.
Die Konstante k ist das Transformationsverhältnis des Stromwandlers.
Für den Fall, dass Sie die Spannung erhöhen müssen,eine Sekundärwicklung mit einer erhöhten Anzahl von Windungen anordnen (den sogenannten Aufwärtstransformator); In dem Fall, in dem die Spannung gesenkt werden muss, wird die Sekundärwicklung des Transformators mit einer geringeren Anzahl von Windungen genommen (Abwärtstransformator). Ein Transformator kann sowohl als Aufwärts- als auch als Abwärtstransformator fungieren, je nachdem, welche Wicklung als Primärwicklung verwendet wird.
Die Sekundärwicklung ist noch offen (der Strom darinNein). Der Transformator läuft im Leerlauf. Gleichzeitig verbraucht es wenig Energie, da der den Stahlkern magnetisierende Strom aufgrund der großen Induktivität der Spule sehr gering ist. Es findet keine Energieübertragung vom Primärkreis zum Sekundärkreis statt. Diese Erfahrung ermöglicht es, das Transformationsverhältnis, den Leerlaufwiderstand und den Transformatorstrom herauszufinden.
Laden Sie den Transformator, indem Sie ihn durch den Rheostat schließenSekundärwicklungskreis. Ein Induktionsstrom fließt nun durch ihn, wir bezeichnen ihn mit dem Buchstaben I₂. Dieser Strom bewirkt nach dem Lenzschen Gesetz eine Abnahme des Magnetflusses im Kern. Die Abschwächung des Magnetflusses im Kern führt jedoch zu einer Abnahme der elektromotorischen Selbstinduktionskraft in der Primärwicklung und zu einem Ungleichgewicht zwischen dieser Kraft E₁ und der vom Generator an die Primärwicklung gegebenen Spannung U voltage. Infolgedessen steigt der Strom in der Primärwicklung um einen Wert I₁ und wird gleich I + I₁. Aufgrund des Anstiegs des Stroms steigt der Magnetfluss im Transformatorkern auf seinen vorherigen Wert an und das gestörte Gleichgewicht zwischen U₁ und E₁ wird wieder hergestellt. Somit bewirkt das Auftreten des Sekundärstroms I₂ einen Anstieg des Stroms in der Primärwicklung um I₁, wodurch der Laststrom der Primärwicklung des Transformators bestimmt wird.
Wenn der Transformator geladen ist,kontinuierliche Übertragung von Energie vom Primärkreis auf den Sekundärkreis. Nach dem Gesetz der Energieerhaltung und -umwandlung ist die Stromleistung im Primärkreis gleich der Stromleistung im Sekundärkreis; Daher muss Gleichheit in Kraft sein:
I₁ U₁ = I₂U₂.
In der Realität wird diese Gleichheit nicht beobachtet, da während des Betriebs des Transformators Verluste auftreten, wenn auch geringe. Das Transformationsverhältnis beträgt etwa 94-99%.
