Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

8.3. Принцип работы и КПД трансформатора. 
Рассмотрим принцип действия трансформатора на примере однофазного двухобмоточного 
трансформатора, расчетная схема которого представлена на рис. 8.2. Этот трансформатор 
состоит из магнитопровода и двух расположенных на нем обмоток w
1
и w
2
. Одна из обмоток 
подключается к источнику переменного напряжения U
1
. Эта обмотка называется первичной. 
К другой обмотке с напряжением U
2
подключается потребитель z
n
. Она называется 
вторичной. Действие трансформатора основано на принципе электромагнитной индукции: 
при протекании по первичной обмотке тока I
1
в стальном стержне магнитопровода возникает 
переменный магнитный поток, пульсирующий соответственно с частотой напряжения, 
питающего первичную обмотку. Переменный магнитный поток наводит в обеих обмотках 
ЭДС. Если цепь вторичной обмотки замкнута, ток в ней потечет – ток потребителя I
2
. 
Рис. 8.2. Расчетная схема трансформатора. 

---

85 / 203 
При этом ЭДС первичной обмотки: е
1
= -w
1
(dФ / dt) (8.1) 
а ЭДС вторичной обмотки: е
1
= -w
2
(dФ / dt) (8.2) 
где w
1
, w
2
- число витков первичной и вторичной обмоток соответственно. ЭДС, 
индуцируемые в обмотках трансформатора, прямо пропорциональны числу витков, а их 
отношение: e
1
/ e
2
= w
1
/ w
2
= K (8.3) 
называется коэффициентом трансформации. В первичной обмотке ЭДС е
1
является ЭДС 
самоиндукции и направлена встречно первичному напряжению U
1
т.е. находится с ним в 
противофазе. В связи с этим уравнение ЭДС для первичной обмотки имеет вид: 
U1 = e
1
- e
1p
- I
1
r
1
(8.4) 
где е
1р
– ЭДС рассеяния; r
1
– активное сопротивление цепи первичной обмотки. 
Обычно е
1р
и I
1
r
1
невелики, поэтому с некоторым приближением можно считать, что 
подведенное напряжение U
1
уравновешивается ЭДС е
1
. Во вторичной обмотке ток I
2
замкнутой цепи зависит от величины ЭДС е
2
, которая в значительной части идет на создание 
напряжения на выводах вторичной обмотки U
2
. Оставшаяся часть ЭДС е
2
идет на 
компенсацию ЭДС рассеяния е
2р
и падение напряжения в проводниках вторичной обмотки 
I
2
r
2
. Поэтому: U
2
= e
2
- e
2p
- I
2
r
2
(8.5) 
Уравнение магнитодвижущих сил трансформатора имеет вид: 
I
xx
w
1
= I
1
w
1
+ I
2
w
2
(8.6) 
Из этого уравнения следует, что сумма МДС первичной (I
1
w
1
) и вторичной (I
2
w
2
) обмоток 
равна постоянной величине – МДС холостого хода (I
xx
w
1
). Физически это объясняется 
следующим образом. Так как ЭДС вторичной обмотки е
2
является ЭДС взаимной индукции, 
то ток I
2
созданный этой ЭДС при подключении нагрузки, в соответствии с правилом Ленца, 
оказывает размагничивающее действие на магнитопровод трансформатора. Другими 
словами, ток I
2
создает МДС I
2