Osoba bez technického vzdělání na otázku, co je elektrická síť, okamžitě pojmenuje několik jeho charakteristických složek, mezi nimiž bude téměř jistě zmíněn transformátor. Pokud se takový člověk neustále setkává s dráty a zásuvkami doma, pak ví o transformátoru z transformátorové kabiny a o tom charakteristickém bzučení, které je slyšet zpoza zavřených dveří.
Proč je tedy tato součást elektrické sítě tak populární a jak funguje? Druhá část otázky není zdaleka zbytečná. transformátor nemá žádné intuitivní a známé pohyblivé části.
Základní fyzikální procesy v transformátoru
Elektrická síť pro jakékoli účely je založena na využití elektrické energie k provádění mechanických prací (energetická elektrotechnika) a k přenosu informací (telekomunikace). Tato energie může existovat ve formě dvou polí: elektrického a magnetického.
Elektrické a magnetické pole spolu úzce souvisí. Je známo, že kov obsahuje velké množství volných elektronů, které určují jeho vysokou vodivost. Pokud je kovový předmět držen magnetickým polem, pohybují se s ním elektrony, což znamená výskyt elektrického proudu. Je důležité, aby tento proces byl reverzibilní, tj. elektrický proud vytváří magnetické pole kolem vodiče.
Nyní si představme, že v určitém páru vodičů 1-2 je elektrický proud I. Poté, za předpokladu, že tento proud I je proměnný, je možné dosáhnout vzhledu proudu a / nebo napětí v jiném pár vodičů 3 - 4 za předpokladu, že tyto páry vzájemně interagují prostřednictvím elektrického nebo magnetického vedení pole. Obrázek 1 zobrazuje tyto procesy ve schematické podobě.
Je tedy možné realizovat spojení dvou různých obvodů proudového proudu bez jejich přímého vzájemného propojení.
Je vhodné vytvořit primární (vodiče 1 a 2) a sekundární (vodiče 3 a 4) ve formě vinutí. Potom je poměr mezi proudy a napětím v primárním a sekundárním obvodu zcela určen počtem závitů primární a sekundární vinutí, což zase znamená možnost vytvoření proudového transformátoru (převaděče) a Napětí.
Samotný transformační proces je navíc pohodlně organizován prostřednictvím magnetické složky elektromagnetického pole.
Zvýšení účinnosti transformátoru
V procesu přenosu elektromagnetické energie z primárního vinutí do sekundárního jsou zapojeny pouze ty siločáry magnetického pole, které protínají otáčky sekundárního vinutí. S přihlédnutím k této funkci, tzv. jádro vyrobené z elektrické oceli, které ve srovnání se vzduchem vytváří znatelně nižší odpor vůči magnetickému poli.
Výsledkem je, že siločar magnetického pole vytvářeného primárním vinutím prochází hlavně jádrem a interaguje se sekundárním vinutím, obrázek 2. To mimochodem vysvětluje druhé jméno jádra jako magnetický obvod.
Základní design
První příklady transformátorů jádra měly značné ztráty, které byly způsobeny tzv. vířivé proudy. Vznikly kvůli tomu, že střídavé magnetické pole generuje proudy nejen v sekundárním vinutí, ale také v samotném jádru.
Aby se potlačil tento nežádoucí účinek, jádro je sestaveno z tenkých desek, které jsou izolovány podél kontaktní roviny. Obrázek 3 schematicky ukazuje potlačení vířivých proudů při přechodu na takový design.
P.S. Abyste si rozšířili obzory a případné další čtení, doporučuji si přečíst můj článek - https://www.asutpp.ru/transformator-prostymi-slovami.html