Как работи трансформатор на напрежение

За преобразуване на променливо напрежение от една величина в променливо напрежение с друга величина се използва трансформатор на напрежение. Трансформаторът на напрежение работи благодарение на явлението електромагнитна индукция: променящият се във времето магнитен поток генерира ЕМП в намотката (или намотките), през която преминава.

Първичната намотка на трансформатора е свързана със своите клеми към източник на променливо напрежение, а към клемите на вторичната намотка е свързан товар, който трябва да се захранва с напрежение по -ниско или по -високо от напрежението на източника, от който този трансформатор се захранва.

Благодарение на присъствието сърцевина (магнитна верига), магнитният поток, създаден от първичната намотка на трансформатора, не се разпръсква никъде, а е концентриран главно в обема, ограничен от сърцевината. Променлив токдействащ в първичната намотка магнетизира сърцевината в едната или в обратната посока, докато промяната в магнитния поток не се случва на ритници, а хармонично, синусоидално (ако говорим за мрежов трансформатор).

Може да се каже, че желязото на сърцевината увеличава индуктивността на първичната намотка, тоест увеличава способността му да създава магнитен поток при преминаване на тока и подобрява свойството да предотвратява нарастването на тока, когато се приложи напрежение към клеми на намотката. Следователно, на празен ход (в ненатоварен режим), трансформаторът консумира само милиампери, въпреки че променящото се напрежение действа върху намотката.

Вторичната намотка е приемащата страна на трансформатора. Той приема променящия се магнитен поток, генериран от тока в първичната намотка, и се изпраща през магнитната верига през своите завои. Магнитният поток, вариращ с определена скорост, проникващ в завоите на вторичната намотка, според закона на електромагнитната индукция индуцира определена ЕМП във всеки свой завой. Тези индуцирани ЕМП се добавят във всеки момент от време от завой до завой, образувайки напрежението на вторичната намотка (напрежение на отворена верига на трансформатора).

Ще бъде своевременно да се отбележи, че колкото по -бързо се променя магнитният поток в сърцевината, толкова по -голямо е напрежението, индуцирано при всеки оборот на вторичната намотка на трансформатора. И тъй като и първичната, и вторичната намотки са проникнати от един и същ магнитен поток (създаден от променливия ток на първичната намотка), то напрежението на всеки оборот както на първичната, така и на вторичната намотка е същото, въз основа на величината на магнитния поток и скоростта на промяната му.

Ако копаете по -дълбоко, променящият се магнитен поток в сърцевината създава електрическо поле в пространството около себе си, чийто интензитет е толкова по -голям, колкото по -висока е скоростта на промяна на магнитния поток и колкото по -голяма е стойността на този променящ се магнит поток. Това вихрово електрическо поле действа върху електроните, разположени в проводника на вторичната намотка, избутва ги в определена посока, поради което в краищата на вторичната намотка е възможно да се измери електрическо напрежение.

Ако към вторичната намотка на трансформатора е свързан товар, тогава през него ще тече ток, което означава, че в сърцевината ще се появи магнитен поток, създаден от този ток на вторичната намотка.

Магнитният поток, генериран от тока на вторичната намотка, тоест тока на натоварване, ще бъде насочен (вж. Правило на Ленц) срещу магнитния поток на първичната намотка и следователно ще предизвика обратно ЕРС в първичната намотка, което ще доведе до увеличаване на тока в първичната намотка и съответно до увеличаване на мощността, консумирана от трансформатор от мрежата.

Появата на обратното на първичния, вторичен магнитен поток вътре в сърцевината, като ефект от свързаното натоварване, е еквивалентно на намаляване на индуктивността на първичната намотка. Ето защо трансформатор при натоварване консумира значително повече електрическа енергия, отколкото когато е на празен ход.