Трансформатор

В очередной раз ставим опыт. Только на сей раз - не с водой, а с гвоздями и проволокой.

Итак, берем большой гвоздь, или, лучше - болт. И наматываем на него витков 50?100 медной проволоки (с изоляцией). Концы проволоки подключаем к батарейке.
Все. С этого момента ничем не примечательный доселе болт, становится магнитом! Можете проверить, он будет примагничивать все подряд?
Радуемся. Отключаем болт от батарейки - а то она быстро сядет =)

Только что мы сотворили своими руками электромагнит. С другой стороны - это все та же катушка индуктивности, не правда ли?
Правильно! У катушки индуктивности при протекании через нее тока, появляются магнитные свойства. Иными словами, вокруг нее возникает магнитное поле (МП).

Это свойство катушки широко используется. Например, именно на этом свойстве работают все электромоторы. Ни один электровоз и ни один лифт не сдвинулся бы с места, если бы при протекании по обмоткам тока, вокруг них не возникало МП. Поистине, чудесное свойство.

А теперь, подходим к вопросу с другой стороны. Возьмем довольно мощный постоянный магнит. Можно, например, вытащить из любимого телевизора (или - из любимых компьютерных колонок) громкоговоритель. На нем точно есть магнит? =))).

И еще, нам понадобится вольтметр! Такой прибор для измерения напряжения. Лучше - стрелочный, а не цифровой. И лучше - с нулем по середине шкалы, чтобы он мерил как положительные, так и отрицательные напряжения. Он выглядит примерно так:

Теперь, подключим вольтметр к нашей катушке (которая намотана на болт), и поднесем к ней магнит, внимательно наблюдая за показаниями вольтметра. В момент, когда мы будем подносить магнит к катушке, стрелка вольтметра отклонится в одну сторону. Когда мы будем удалять магнит, стрелка качнется в другую сторону. Чем быстрее движется магнит - тем сильнее отклоняется стрелка.

А все почему? Потому что, при изменении силы магнитного поля вокруг катушки, в катушке возникает ток (а значит - между ее концами появится напряжение). Заметим: при изменении. Если просто положить магнит рядом с катушкой, тока не будет, потому что сила магнитного поля, создаваемого магнитом - постоянна.

Если бы не это свойство - мы бы все до сих пор сидели в темноте и без интернета. Поскольку именно на основе этого свойства работают электрогенераторы на любой электростанции.

А теперь свяжем все во едино:

1. При протекании тока по катушке, вокруг нее образуется МП.
2. При изменении МП вокруг катушки, в ней возникает ток.

Попробуем совместить эти свойства.
Давайте намотаем на болт еще одну катушку (поверх старой). Тоже, витков 100. Чтобы не перепутать выводы, предварительно завяжем на выводах старой катушки узелки.

Если очень часто отключать-подключать батарейку, стрелка вольтметра будет не переставая дергаться туда-сюда?

Так вот, к чему я это все?
Подключая и отключая батарейку, мы, по сути, создаем в первой обмотке переменный ток. При этом и во второй обмотке тоже возникает переменный ток. Так на фига ж мы будем мучиться с батарейкой! Надо просто взять да подать на первую обмотку переменный ток, например, из розетки? СТОП! Только не так резко!!! Обмоточка у нас слабовата, сгореть может. Чтобы не сгорела - надо, чтоб в ней было больше тысячи витков: мотать лениво и проволоки жалко. Так что, давайте просто представим, что мы подключили обмотку в розетку. Что же будет? Да все то же! Вокруг катушки возникнет переменное магнитное поле, и во второй катушке появится переменный ток.

Заметим, что на 2-й обмотке, синусоида сдвинута относительно 1-й на 1/4 периода. Это не ачепятка. Посмотрите предыдущий график, и подумайте, почему так?

Подумали? Правильно! Ток на 2-й обмотке максимален тогда, когда скорость нарастания тока 1-й обмотки максимальна. Это соответствует точкам 4 и 8. И минимален, когда скорость падения тока на 1-й обмотке максимальна. (Точки 2 и 6.)

В точках 1,3,5,7 и 9, ток в 1-й обмотке находится в максимуме, либо в минимуме. То есть скорость его изменения равна 0. В этот момент ток во 2-й обмотке равен 0 (переходит через ось x).

Ну, в общем, не буду вас мучить, и открою страшную тайну. То что мы только что сделали, называется трансформатор. Обмотки, которые мы называли "первая" и "вторая", в трансформаторе называются - "первичная" и "вторичная".
Первичная - это та, на которую подается напряжение. Вторичная, это та, с которой напряжение снимается. Первичная обмотка всегда одна. Вторичных может быть - сколько душе угодно.

Главная задача трансформатора - преобразование электрической энергии. Причем, посредником в этом преобразовании является магнитное поле. Поэтому, первичная и вторичная обмотки не имеют между собой электрического контакта. Обычно, в таком случае говорят: "обмотки развязаны гальванически".

Трансформаторы - они, собственно, везде вокруг нас! Вот некоторые места, где можно встретить трансформатор:
- трансформаторная будка
- зарядное устройство для мобилы
- блок питания любимого компа
- вспышка фотоаппарата
- компьютерный модем
- древний телефонный аппарат
- абонентская радиоточка (если кто-то еще о них помнит)
- и т.д. и т.п.

Трансформаторы главным образом применяются в источниках питания. Дело в том, что трансформаторы бывают понижающие и повышающие. В понижающих трансформаторах, выходное напряжение (на вторичной обмотке) меньше, чем входное (на первичной). Это используется для питания низковольтных устройств (например, того же кампутера) из сети 220В. То есть, ставим трансформатор, первичку врубаем в сеть, а со вторички снимаем низкое напряжение, которое кушает наше устройство.

С другой стороны, иногда необходимо выполнить обратное преобразование. Например, в фотоаппарате для питания вспышки требуется напряжение до 300В. Вспышка, как всем известно, питается от батареек, которые в сумме выдают от силы, вольта три. Таким образом - налицо необходимость повышения напряжения аж в 100 раз! Что сделаем? Конечно, поставим трансформатор. Только, он будет уже повышающий. При этом, напряжение на трансформатор подается через специальный преобразователь, который делает постоянное напряжение батареек переменным. (Постоянку транс не кушает =))

Однако, силовыми цепями, применение трансформатора не ограничивается. Его широко используют и в сигнальных цепях. Например, он есть в любом модеме. Модем (для тех, кто не в танке) - енто такое устройство, которое позволяет передавать данные между двумя устройствами (компьютерами) по телефонной линии. Так вот, чтобы гальванически отвязать телефонную линию от схемы компьютера (то есть, лишить их электрического контакта между собой), в модеме стоит трансформатор. Линия подключается к одной обмотке, схема модема - к другой. При этом все передаваемые и получаемые сигналы проходят через трансформатор без каких либо проблем в обе стороны!

Последний момент. Чем определяется напряжение обмотки?
Ответ прост: количеством витков. Причем, напряжение строго пропорционально количеству витков, и для одного отдельно взятого трансформатора, коэффициент пропорциональности постоянен вне зависимости - первичная обмотка или - вторичная.

Трансформатор с входным напряжением 220В имеет в первичной обмотке 880 витков. Сколько витков должно быть во вторичной обмотке, чтобы снять с нее 12В?

Выясняем, сколько витков приходится на один вольт (собственно, коэффициент пропорциональности). 880/220 = 4.
Умножаем напряжение, которое нужно снять с вторички на этот коэффициент: 12*4=48. Получилось 48 витков!

Распродажа

Схемотехника

Новости электроники

Популярные материалы

Комментарии

Трансформатор