В процессе передачи электрической энергии от источников до пользователей происходит потеря какой-то ее части, что вызывает снижение напряжения в сети жилых домов (так называемое падение напряжения).
В городских энергосетях его величину поддерживают в пределах установленной нормы, используя специальную автоматику.
Для отдельного частного дома необходим повышающий трансформатор, поскольку бытовая электрическая техника работает при напряжении в пределах 220 В и весьма чувствительна к его падению вплоть до аварийной остановки или выхода из строя.
Принцип работы преобразователя напряжения.
Ученые и изобретатели 19 века, стоявшие у истоков теории и практики преобразования переменного тока, с выбором названия устройства, способного увеличивать или уменьшать величину напряжения, особо не затруднялись.
Они использовали латинский термин transformo (преобразовывать), который прочно закрепился в электротехнической терминологии для обозначения категории приборов, регулирующих параметры напряжения.
Преобразование (то есть, трансформация) системы переменного тока основано на явлении взаимоиндукции, которое в общем случае заключается в возникновении электродвижущей силы индукции (ЭДС индукции) в одном проводнике в процессе изменения силы тока, проходящего в другом проводнике.
Схема трансформатора
Для практической реализации преобразования напряжения в трансформаторе необходимы три основных элемента:
- Первичная обмотка (поз. 1 на рис.1) для создания магнитного потока при подключении к источнику переменного тока;
- Вторичная обмотка (поз. 2) для возбуждения в ней трансформированного напряжения;
- Магнитный сердечник, являющийся магнитопроводом, для создания замкнутой магнитной цепи.
Переменный ток i1 при прохождении по первичной обмотке (поз.1) возбуждает в магнитопроводе поле магнитное с меняющимся во времени потоком Ф. Поле магнитное пронизывает обе обмотки — первичную (поз. 1) и вторичную (поз. 2).
При изменении магнитного потока, в соответствии с законами электродинамики, в обмотках индуктируются электродвижущие силы (ЭДС) индукции, величина которых напрямую зависит от количества витков в обмотках:
- ЭДС на первичной обмотке соответствует поданному входному напряжению u1 и уравновешивает его практически полностью;
- Под действием ЭДС на вторичке при подключенной нагрузке возникает ток i2 с напряжением u2.
В результате устройство преобразует подводимую электроэнергию с параметрами тока i1 и напряжения u1 в электроэнергию с совершенно другими характеристиками тока i2 и напряжения u2.
Трансформаторы нельзя подключать в сети постоянного тока, поскольку неизменяемый во времени магнитный поток не создает ЭДС индукции в обмотках.
Отсутствие ЭДС в первичной обмотке создает условия для протекания большого тока, величина которого ограничена лишь малым активным сопротивлением токопроводящего материала обмотки. Первичная обмотка сильно нагревается и даже перегорает.
Формирование повышенного или пониженного напряжения на выходе трансформатора
Соотношение количества витков W1 и W2 (соответственно для первичной и вторичной обмоток) определяет целевое предназначение преобразователя энергии. Для оценки повышающих или понижающих свойств прибора используется коэффициент трансформации К= W2 / W1.
Схемы трансформаторов
Его значение указывает, в какое количество раз повышено или понижено выходное напряжение Uвых по сравнению с входным вольтажом Uвх .
У повышающего трансформатора К>1, так как Uвых > Uвх, а число витков на вторичной обмотке превышает количество витков первички. Если же К
