Взаимная индукция. Устройство и принцип работы трансформатора (режим холостого хода и режим нагрузки).
ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ – явление индуктирования (наведения) эдс индукции в одной цепи (катушке) при изменении электрического тока в другой цепи. Ток I1, проходя по виткам W1 первой катушки, вызывает магнитный поток, часть которого Ф (1-2) пронизывает витки второй катушки W2 (рис.), образуя потокосцепление взаимной индукци Y = W2 Ф (1-2).
Магнитный поток Ф 1-2 и, следовательно, потокосцепление пропорциональны току Y 1-2 = M 1 -2 I 1.
Аналогично ток I2, проходя по виткам второй катушки, вызывает магнитный поток Ф 2-1, пронизывающий витки первой катушки W 1, образуя потокосцепление взаимной индукции
Y 2-1 = W 1 Ф 2-1.
Для этого случая потокосцепление пропорционально току
Y 2-1 = M 2-1 I 2.
Устройство и принцип работы трансформатора (режим холостого хода и режим нагрузки).
Трансформа́тор - электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока
Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
Изменяющийся во времениэлектрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаётЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)
Режим холостого хода
Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (например, из трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике на вихревые токи и на гистерезис. Мощность потерь можно вычислить умножив ток холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.
Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивностипервичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.
Режим с нагрузкой
При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.
Схематично, процесс преобразования можно изобразить следующим образом:
Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке.
Вихревое электрическое поле. Ток смещения
Электромагнитноеполе имеет две переменные составляющие – электрическое и магнитное поля.
Электрическое поле: Вихревое и поттенциальное.
Если провод неподвижен, а магнитное поле переменное, то в пространстве (в проводнике, в
частности) возникает особое электрическое поле, называемое вихревым электрическим полем. Оно
было открыто теоретически Максвеллом.