Идеальный трансформатор. Коэффициент трансформации. КПД трансформатора

1. Идеальный трансформатор. Коэффициент трансформации. КПД трансформатора. Производство, передача и потребление электрической

ИДЕАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР.
КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАЦИИ.
КПД ТРАНСФОРМАТОРА.
ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И
ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ.

2. Трансформатор

■ Трансформатор - устройство, служащее для преобразования
(повышения или понижения) переменного напряжения.

3.

■ Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой
формы, на который намотаны две обмотки: первичная и
вторичная.
■ Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока,
а вторичная к потребителям электроэнергии.

4.

■ В основе работы трансформатора лежит явление
электромагнитной индукции. Магнитный поток, создаваемый
переменным током в первичной обмотке, благодаря наличию
сердечника практически без потерь пронизывает витки
вторичной обмотки, проявляя в ней ЭДС индукции.
■ Так как магнитный поток должен изменяться,
трансформатор может работать только на переменном токе.

5. Принцип работы:

■ Реальный трансформатор работает по принципу наведение ЭДС индукции
входным переменным током. Линии магнитной индукции распространяются
по ферромагнитными сердечниками и пронизывают витки вторичных
обмоток. Магнитный поток порождает переменный электрический ток с
такой же частотой, как на входе первичной катушки.

6. Принцип работы:

■ ЭДС индукции возникает на витках всех обмоток, а также в магнитопроводе.
Вихревые токи в сердечнике создают дополнительное сопротивление. Часть
мощностей переменных напряжений, поступающих в цепи первичных обмоток,
расходуется на преодоление сопротивлений и выделяется в виде тепла. Поэтому
КПД реального трансформатора хотя и довольно высокий, но никогда не
достигает 100%.

7. Идеальный трансформатор

■ Идеальный трансформатор — это гипотетический
трансформатор, который не имеет никаких потерь энергии и
работает с абсолютной эффективностью с КПД 100%.
■ В таком трансформаторе вся энергия, подаваемая на
первичную обмотку, передаётся на вторичную.

8.

■ Основные условия для идеального трансформатора
включают:
обе обмотки индуктивные;
отсутствие сопротивления в обмотках;
магнитопровод без потерь и с магнитной проницаемостью;
вся магнитная индукция сосредоточена внутри
магнитопровода и не рассеивается в окружающее
пространство.

9.

■ У аппарата с такими свойствами вся энергия, поступающая
на вход первичной обмотки, преобразуется в напряжение
во вторичной обмотке без каких-либо потерь. То есть, мы
получим идеальный трансформатор.

10.

■ При таких условиях коэффициент трансформации полностью
определяется числом витков в обмотках и мощностью на
первичной и вторичной обмотках.
■ В реальности создать такой трансформатор невозможно, так как
идеальные материалы с нулевым сопротивлением и бесконечной
магнитной проницаемостью пока недоступны.

11. Для чего нужна модель идеального прибора?

■ Идеальный трансформатор часто используется при расчетах
реальных конструкций. Он применяется в качестве эквивалента
реального устройства в схемах для расчетов и в задачах по
построению электрических цепей.

12.

■ Применяя уравнение для этого мнимого устройства легко вычислить все
его параметры. Они не сильно отличаются от параметров
соответствующего типа реального аппарата. Относительная погрешность
не превышает нескольких процентов, поэтому ею можно пренебречь.
■ Производя расчеты в различных рабочих режимах реального аппарата,
можно с высокой точностью определить величины номинальных нагрузок,
пользуясь уравнением для мнимого трансформатора.

13.

Коэффициент трансформации
■ Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа
витков в первичной и вторичной обмотках
трансформатора:

14.

■ При k>1 трансформатор будет понижающим, при k<1 повышающим.

15. Режимы работы трансформатора

■ Режим холостого хода трансформатора называется режим с
разомкнутой вторичной обмоткой.
■ Рабочим режимом (ходом) трансформатора называется
режим, при котором в цепь его вторичной обмотки включена
нагрузка с отличным от нуля сопротивлением.

16. Режимы работы трансформатора

■ Режимом короткого замыкания называется режим, при
котором вторичная обмотка трансформатора замкнута без
нагрузки. Данный режим опасен для трансформатора,
поскольку в этом случае ток во вторичной обмотке
максимален и происходит электрическая и тепловая
перегрузка системы.

17. Производство, передача и потребление электрической энергии

■ Трансформаторы широко используются для передачи
электроэнергии на большие расстояния. Электрическая
энергия, которая вырабатывается генераторами на
электростанциях, передается к потребителям на большие
расстояния.

18.

■ Линии, по которым электрическая энергия передается от
электростанций к потребителям, называют линии
электропередачи (ЛЭП).
■ При передаче электроэнергии неизбежны ее потери,
связанные с нагреванием проводов. Чтобы уменьшить
потери энергии, необходимо уменьшить силу тока в линии
передачи.

19.

■ При данной мощности уменьшение силы тока возможно
лишь при увеличении напряжения (P=UI).
■ Для этого между генератором и линией электропередачи
включают повышающий трансформатор. А затем, между ЛЭП и
потребителем электроэнергии - понижающий трансформатор.

20.

Домашнее задание:
Повторить изученный материал. С 105–112 прочитать
материал по теме занятия.