Човек без инженерно образование, когато бъде попитан какво е електрическа мрежа, веднага ще назове име няколко от характерните му компоненти, сред които почти сигурно ще бъде споменато трансформатор. Ако такъв човек постоянно се сблъсква с жици и контакти у дома, той знае за трансформатора от трансформаторната кабина и от онзи характерен бръмчане, който се чува от затворени врати.
И така, защо този компонент на електрическата мрежа е толкова популярен и как работи? Втората част на въпроса далеч не е излишна. трансформаторът няма интуитивни и познати движещи се части.
Основни физични процеси в трансформатор
Електрическата мрежа за всякакви цели се основава на използването на електрическа енергия за извършване на механична работа (енергийна електротехника) и пренос на информация (телекомуникации). Тази енергия може да съществува под формата на две полета: електрическо и магнитно.
Електрическото и магнитното поле са тясно свързани. Известно е, че металът съдържа голям брой свободни електрони, които определят високата му проводимост. Ако метален предмет се задържа през магнитно поле, електроните се движат заедно с него, което означава появата на електрически ток. Важно е този процес да е обратим, т.е. електрически ток създава магнитно поле около проводника.
Сега нека си представим, че в определена двойка проводници 1-2 има електрически ток I. След това, при условие че този ток I е променлив, е възможно да се постигне появата на ток и / или напрежение в друг двойка проводници 3 - 4, при условие че тези двойки си взаимодействат помежду си чрез електрически или / или магнитен полета. Фигура 1 изобразява тези процеси в схематична форма.
По този начин става възможно да се осъществи свързването на две различни вериги на токов поток без тяхната директна връзка помежду си.
Първичната (проводници 1 и 2) и вторичната (проводници 3 и 4) на веригата са удобно направени под формата на намотки. Тогава съотношението между токове и напрежения в първичната и вторичната верига се определя напълно от броя на завъртанията първични и вторични намотки, което от своя страна означава възможност за създаване на токов трансформатор (преобразувател) и волтаж.
Освен това самият процес на трансформация е удобно организиран чрез магнитния компонент на електромагнитното поле.
Повишаване на ефективността на трансформатора
В процеса на прехвърляне на електромагнитната енергия от първичната намотка към вторичната се включват само онези силови линии на магнитното поле, които пресичат завоите на вторичната намотка. Вземайки предвид тази функция, т.нар. сърцевина от електрическа стомана, която създава значително по-ниско съпротивление на магнитното поле в сравнение с въздуха.
В резултат на това силовите линии на магнитното поле, създадени от първичната намотка, преминават главно през сърцевината и взаимодействат с вторичната намотка, Фигура 2. Това, между другото, обяснява второто име на ядрото като магнитна верига.
Основен дизайн
Първите примери на ядрени трансформатори имаха значителни загуби, които бяха причинени от т.нар. вихрови течения. Те са възникнали поради факта, че променливо магнитно поле генерира токове не само във вторичната намотка, но и в самата сърцевина.
За да се потисне този нежелан ефект, сърцевината се сглобява от тънки плочи, които са изолирани по равнината на контакта. Фигура 3 схематично демонстрира потискането на вихровите токове при прехода към такъв дизайн.
P.S. За да разширите кръгозора си и възможно допълнително четене, препоръчвам да прочетете статията си - https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html