Współczynnik transformacji
Podstawa transformatora określa zjawiskoindukcja elektromagnetyczna. Rdzeń transformatora składa się z oddzielnych blach stalowych zmontowanych w zamkniętej ramie jednej lub drugiej postaci. Dwa uzwojenia S₁ i S₂ z liczbą zwojów w₁ i w są umieszczone na rdzeniu. Uzwojenia mają niewielki opór i dużą indukcyjność.
Zastosuj do obu końców uzwojenia S₁, którenazwijmy pierwotne, przemienne napięcie U₁. Prąd przemienny przejdę przez uzwojenie, które namagnesuje stal rdzenia, tworząc w nim naprzemienny strumień magnetyczny. Magnetyzujący efekt prądu jest proporcjonalny do liczby amperokrętów (Iw₁).
Gdy prąd wznosi się, magnetycznystrumień i rdzeń, którego zmiana wzbudzi w zwojach cewki siłę elektromotoryczną samowzbudny. Jak tylko osiągnie wartość przyłożonego napięcia, prąd w obwodzie pierwotnym ustanie. Tak więc, w obwodzie pierwotnego uzwojenia transformatora, zadziała przyłożone napięcie U₁ i siła elektromotoryczna samoindukcji Е будут. Jednocześnie napięcie U₁ jest większe niż E₁ wskutek spadku napięcia w uzwojeniu, który jest bardzo mały. W związku z tym możemy napisać w przybliżeniu:
U₁ = E₁.
Zmienny przepływ magnetyczny powstający wrdzeń transformatora przechodzi również przez uzwojenia wtórnego uzwojenia, wzbudzając w każdym uzwojeniu tego uzwojenia tę samą siłę elektromotoryczną, co w każdym zwoju uzwojenia pierwotnego.
Wychodząc z faktu, że liczba zwojów uzwojenia pierwotnego wynosi w₁, a uzwojenie wtórne jest w₂, siły wzbudzone w nich będą odpowiednio równe:
E₁ = w₁e,
E₂ = w₂e,
gdzie e jest siłą elektromotoryczną powstającą w jednym ruchu.
Napięcie U na końcach uzwojenia otwartego jest równe sile elektromotorycznej w nim, tj .:
U₂ = E₂.
Dlatego możemy to stwierdzićnapięcie na obu końcach uzwojenia pierwotnego transformatora odnosi się do napięcia na końcach drugiego uzwojenia, ponieważ liczba zwojów uzwojenia pierwotnego odnosi się do liczby zwojów uzwojenia wtórnego:
(U₁ / U₂) = (w₁ / w₂) = k.
Stała wartość k jest współczynnikiem transformacji przekładnika prądowego
W przypadku konieczności zwiększenia napięcia,ułożyć uzwojenie wtórne o zwiększonej liczbie zwojów (tak zwany transformator podwyższający); w przypadku, gdy konieczne jest obniżenie napięcia, uzwojenie wtórne transformatora jest pobierane przy mniejszej liczbie zwojów (transformatora obniżającego napięcie). Jeden transformator może działać zarówno jako wzrost współczynnika transformacji, jak i jako redukcja, w zależności od tego, które uzwojenie jest używane jako pierwotne.
Uzwojenie wtórne jest nadal otwarte (obecny w nimnie) Transformator pracuje na biegu jałowym. W tym samym czasie zużywa on niewielką ilość energii, ponieważ prąd magnetyzujący stalowy rdzeń, ze względu na dużą indukcyjność cewki, jest bardzo mały. Nie ma transferu energii do obwodu wtórnego od pierwotnego. To doświadczenie pozwala na określenie współczynnika transformacji, rezystancji biegu jałowego i prądu transformatora.
Załaduj transformator, zamykając rezystorobwód wtórny. Prąd indukcyjny przejdzie teraz wzdłuż niego, oznaczymy go jako I₂. Prąd ten, zgodnie z prawem Lenza, spowoduje spadek strumienia magnetycznego w rdzeniu. Ale osłabienie strumienia magnetycznego w rdzeniu doprowadzi do zmniejszenia siły elektromotorycznej samoindukcji w uzwojeniu pierwotnym i do braku równowagi między tą siłą Е₁ a napięciem U₁ danym przez generator na uzwojeniu pierwotnym. W wyniku tego, w uzwojeniu pierwotnym prąd wzrośnie o pewną ilość I₁ i stanie się równy I + I₁. Ze względu na wzrost prądu, strumień magnetyczny w rdzeniu transformatora zwiększy się do poprzedniej wartości, a nierównowaga pomiędzy UV i E₁ zostanie przywrócona. W ten sposób pojawienie się prądu wtórnego I₂ powoduje wzrost prądu w uzwojeniu pierwotnym o wartość I₁, która określi prąd obciążenia uzwojenia pierwotnego transformatora.
Po załadowaniu transformatoraciągły transfer energii do obwodu wtórnego z pierwotnego. Zgodnie z prawem zachowania i transformacji energii, moc prądu w obwodzie pierwotnym jest równa mocy prądu w obwodzie wtórnym; dlatego równość powinna być:
I₁ U₁ = I₂U₂.
W rzeczywistości ta równość nie jest przestrzegana, ponieważ w trakcie działania transformatora występują straty, aczkolwiek małe. Współczynnik transformacji wynosi około 94-99%.
