Электр энергияны өндіру, тасымалдау және қолдану. Трансформатор. Физика, 11 сынып, дидактикалық материал.

 Трансформатор

 Трансформатордың жұмысы электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Бірінші орам бойынша айнымалы ток өткен кезде өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады, ол екінші орамада индукциялық ЭҚК-ін тудырады. Болаттан жасалған өзекше магнит өрісін шоғырландырады, сондықтан магнит ағыны тек өзекшенің ішінде және оның барлық қималарында бірдей болады.

 Жүктемесіз трансформатор – екінші реттік орамға жүктеме қосылмаған жұмысы:

 Фарадей заңы бойынша бірінші немесе екінші кезкелген орамында индукциялық ЭҚК-нің лездік мәнінің, формуласы:

 Егер Ф = Ф₀соsωt, онда ԑ = ω Ф₀ sinωt, немесе ԑ = E₀sinωt , мында E₀= ω Ф₀ – бір орамдағы ЭҚК-нің амплитудасы.

 Бірінші реттік орамада орам саны N₁, толық индукциялық ЭҚК-і Ԑ₁ N₁ԑ тең, екінші реттік орамада толық индукциялық ЭҚК-і Ԑ₂ N₂ԑ тең, мында N₂ – екінші орамдағы орам саны. Осыдан

 Бірінші реттік орамға қоса берілген U₁ кернеу және индукциялық ЭҚК Ԑ₁ қосындысы осы орамдағы кернеудің төмендеуіне тең болуы тиіс: U₁ + Ԑ₁ = i₁R₁,

 мында R₁ – орамның активті кедергісі, ал i₁ –осы ормадағы ток күші. Әдете орамдағы активті кедергі өте аз i₁R₁ көбейтіндісін ескермеуге болады. Сондықтан U₁ ≈ - Ԑ₁. (2)

 трансформатордың екінші реттік орамасына жүктеме қосылмаса ток онда болмайды және келесі қатынас орындалады U₂ ≈ - Ԑ₂(3)

 Электрқозғаушы күштердің Ԑ₁ және Ԑ₂ лездік мәндері бір-бірімен сәйкес өзгеретіндігінен, олардың формуладағы қатынастарын әсерлік мәндерінің қатынастарына ауыстыруға болады:

 k –трансформация коэффициентті.

 Егер k<1 – жоғарылатқыш трансформатор; k> 1 – төмендеткіш трансформатор.

 Жүктемелі трансформатор

 Екінші реттік орамаға жүктеме қосылса орамнан ток жүреді. Онда U₂ ≈ - Ԑ₂ қатынасы толық орындалмайды сондықтан U₁ және U₂ арасындағы байланыс күрделі болады.

 Энергияның сақталу заңы бойынша бірінші тізбектің қуаты екінші тізбектің қуатына тең болуы тиіс, ;

 мында I₁ және I₂— бірінші және екінші орамдағы токтардың әсерлік мәндері.

 Сондықтан трансформатордың көмегімен кернеуді бірнеше есе артырсақ, біз соншама есе ток күшін кемітеміз (және керісінше).

 Трансформаторларды электр энергиясын алысқа тасымалдағанда, тұтынушыларға бөлгенде, түзеткіш, күшейткіш құралдарда көп қолданады.

 Трансформаторларды екі типке бөлуге болады: тұрмыстық және өндірістік

 Тұрмыстық трансформаторды электр құралдарын қоректендіру көздерінде, технологиялық және медициналық рентген қондырғыларында, электр пештерінде, плазмалық және лазерлік қондырғыларда, радиолокация және электроника құрылғыларында пайдаланады. Тұрмыстық қондырғыларда көбіне төмендеткіш трансформаторларды қолданады.

 Өндірістік трансформаторларды электр энергия тасмалдаушы желілерінде қолданады. Жоғары қуатты трансформаторлар салқындатқыш маймен толтырылған бактарға салынады

 Трансформаторларды тағы екі түрге бөледі:

 1) Бөлгіш - тұрмыстық және өнеркәсіптік аспаптармен электр қауіпсіздігін мақсатын қамтамасыз ету үшін пайдаланылады.

 2) Өлшеу-тізбектегі өте үлкен, өте кішкентай айнымалы кернеу мен токтарды өлшеу үшін қолданылады.