Немного о трансформаторах

Опубликовано 22.06.2011 Ведущий Филипп Болгов

Ещё из школьного курса физики всем известно, что трансформатор - это две и более индуктивно связанные катушки, и служащий для преобразования посредством электромагнитной индукции одного или нескольких параметров переменного тока. (Чаще всего для повышения или понижения напряжения.)
И, казалось бы, всё с ним ясно - основным параметром является коэффициент трансформации, определяющий отношение количества витков в одной обмотке к количеству витков в другой. От этого коэффициента зависит во сколько раз увеличится или уменьшится напряжение, и соответственно увеличится или уменьшится ток.
Однако существует несколько интересных моментов:
Первый связан с тем, что не всем известно, что именно считать витком обмотки. Для примера можно взять задачу, которую часто задают преподаватели различных технических ВУЗов и техникумов. Дан вот такой трансформатор, на железе которого есть два витка проволоки – требуется определить коэффициент трансформации. Как это не парадоксально – но он равен двум (или ½, в зависимости от того, что считать первичной обмоткой). Потому что витком считается только прохождение провода сквозь окно магнитопровода. Почему так? Магнитное поле концентрируется внутри магнитопровода и вокруг него оно абсолютно отсутствует, таким образом, ЭДС создаётся только в том проводнике, который находится внутри кольца из магнитного поля. Следует отметить, что для стержневого и броневого сердечников это правило не работает, так как та магнитное поле присутствует по всей длине витка.
И второй интересный момент заключается в том, что коэффициент трансформации зависит только от количества витков и никак не зависит от частоты преобразуемого тока, хотя увеличение последней приводит к уменьшению габаритной мощности трансформатора. Именно это явление позволяет делать довольно мощные импульсные блоки питания, внутри которых находится очень небольшой трансформатор, работающий на частоте в десятки, а иногда и сотни килогерц. Однако тут появляется ограничение по материалу магнитопровода – на частотах свыше 15 КГц начинаются ощутимые потери в сердечнике и его разогрев индукционными токами, что делает невозможным применение стальных магнитопроводов.