Принцип роботи трансформатора.

Дія трансформатора заснована на явищі взаємної індукції. Дійсно, якщо первинну обмотку трансформатора підключити до мережі змінного струму з напругою U₁ (рис. 15), то струм, що проходить по ній, створить в сердечнику змінний магнітний потік Ф. Під впливом цього потоку у обох обмотках трансформатора буде проходити індукція е р с. Якщо при цьому вторинна обмотка буде замкнута, то по ній тектиме змінний струм І₂. Таким шляхом і здійснюється передача енергії з первинної обмотки у вторинну, а отже, і перетворення енергії змінного струму однієї напруги в енергію змінного струму іншої напруги.

Рис. 15 Схема роботи трансформатора

З схеми видно, що кожен виток первинної і вторинної обмоток пронизується одним і тим же магнітним потоком Ф, завдяки чому у витках виникає індукція однакових е р с. Величина каждой такой е р с пропорційна магнитному потоку трансформатора Ф и частоте его изменений, которая численно равна частоте переменного тока f.

Оскільки витки обмоток сполучені послідовно між собою, то величини індукованих в первинній і вторинній обмотках э. д. с. будуть пропорційні магнітному потоку Ф, частоті струму fi числу витків обмоток, тобто

Форм. 35

де с — коефіцієнт пропорційності; W₁ — число витків первинної обмотки; W₂ — число витків вторинної обмотки.

Узявши відношення е р с. первинної обмотки Е₁ до е р с вторинної обмотки Е₂, отримаємо

Форм. 36

тобто відношення е р с, що наводяться в обмотках, рівно відношенню чисел їх витків.

Нехтуючи невеликим падінням напруги в первинній обмотці, можна вважати, що напруга U₁ приблизно рівна е р с Е₁. Те ж саме і у вторинній обмотці, тобто напруга на її затисках приблизно рівна е р с, що наводиться в ній Е₂. Тому відношення напруги на затисках обмоток трансформатора приблизно рівне відношенню е р с, що наводяться в них:

Форм. 37

Це відношення позначається буквою K, та називається коефіцієнтом трансформації, який показує, в скільки разів напруга первинної обмотки більше або менше напруги вторинної. Якщо коефіцієнт трансформації більше одиниці, то трансформатор підвищує, і, навпаки трансформатор знижує, якщо його коефіцієнт менше одиниці.

Співвідношення між струмами в первинній і вторинній обмотках легко знайти із закону збереження енергії, вважаючи, що енергія, споживана первинною обмоткою з мережі, рівна енергії вторинного ланцюга трансформатора, тобто

Форм. 38

З цього

Форм. 39

Замінивши відношення його значенням з рівняння (37, знайдемо

Форм. 40

Таким чином, струми в обмотках трансформатора обернено пропорційні напрузі на затисках цих обмоток, а також числам витків цих обмоток, тобто трансформатор є електричним редуктором, який дозволяє при заданій потужності шляхом підвищення напруги зменшувати величину струму і навпаки.