Leistungstransformatoren. Theoretische Bestimmungen. Funktionsprinzip. Schema, Beschreibung

ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Leistungstransformatoren. Theoretische Bestimmungen. Funktionsprinzip. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Handbuch für Elektriker

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Transformator ist ein elektrisches Gerät, bei dem durch elektromagnetische Induktion Spannung von einer Wicklung zur anderen übertragen wird.

Es besteht aus einem geschlossenen Eisenkern, auf dem zwei (manchmal auch mehr) Spulen mit Drahtwicklungen platziert sind. Eine der Wicklungen, Primärwicklung genannt, ist an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die zweite Wicklung, an die die „Last“ angeschlossen ist, also Instrumente und Geräte, die Strom verbrauchen, wird als Sekundärwicklung bezeichnet.

Transformer-Aktion basierend auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion. Wenn Wechselstrom durch die Primärwicklung fließt, entsteht im Eisenkern ein magnetischer Wechselfluss, der in jeder Wicklung eine induzierte EMK anregt.

Momentanwert der Induktions-EMK ε in jeder Windung der Primär- oder Sekundärwicklung wird nach dem Faradayschen Gesetz durch die Formel bestimmt

wenn dass

wo - Amplitude der EMF in einer Umdrehung.

In der Primärwicklung mit n₁ Windungen, insgesamt induzierte EMK ist

In der Sekundärwicklung ist die Gesamt-EMK ist wo nein₂ ist die Anzahl der Windungen dieser Wicklung.

Daraus folgt

(1)

Summe der Spannung u₁, angewendet auf die Primärwicklung, und EMF sollte gleich dem Spannungsabfall in der Primärwicklung sein:

wo r₁- aktiver Wicklungswiderstand, ai₁ ist der Strom darin.

Diese Gleichung folgt direkt aus der allgemeinen Gleichung. Normalerweise ist der aktive Widerstand der Wicklung klein und der Term i₁R₁ kann vernachlässigt werden. Deshalb

(2)

Wenn die Sekundärwicklung des Transformators geöffnet ist, fließt darin kein Strom und die Beziehung gilt

(3)

Da die Momentanwerte des EMF e₁ und e₂ Phasenänderung, dann kann ihr Verhältnis in Formel (1) durch das Verhältnis der Effektivwerte von E ersetzt werden₁ und E₂ dieser EMFs oder unter Berücksichtigung der Gleichungen (2) und (3) das Verhältnis der effektiven Spannungswerte U₁ und du₂:

(4)

Wert k er rief Übersetzungsverhältnis. Wenn k>1 dann ist der Transformator SenkungBei k < 1 - erziehen.

Wenn der Stromkreis der Sekundärwicklung geschlossen ist, fließt Strom darin. Dann die Relation

nicht mehr exakt erfüllt ist und dementsprechend das Verhältnis zwischen U₁ und du₂ wird komplexer als in Gleichung (4).

Nach dem Energieerhaltungssatz muss die Leistung im Primärkreis gleich der Leistung im Sekundärkreis sein:

(5)

wo und ich₁, I₂- aktueller Aufbaustrom in der Primär- und Sekundärwicklung. Es folgt dem

(6)

Abschluss. Aus der Formel folgt, dass wir durch mehrmaliges Erhöhen der Spannung mit Hilfe eines Transformators die Stromstärke um den gleichen Betrag reduzieren und umgekehrt.

Aufgrund der unvermeidlichen Energieverluste durch Wärmefreisetzung in den Wicklungen und im Eisenkern sind die Gleichungen (5) und (6) näherungsweise erfüllt. Bei modernen Hochleistungstransformatoren betragen die Gesamtverluste jedoch nicht mehr als 2-3 %.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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