В чем измеряется коэффициент трансформации?

Расчетный коэффициент

Сегодня без применения повышающих трехфазных трансформаторов для транспортировки электроэнергии на расстояния не обходится ни одна электростанция. Вблизи потребителя происходит обратная трансформация, для приведения электроэнергии в удобные величины. Мы сами живем в мире однофазных трансформаторов, присутствие которых неизбежно в блоках питания бытовых электроприборов. И даже пришедшие на смену массивных понижающих трансформаторов импульсные блоки питания также содержат этот незаменимый элемент.

Как правило, трансформаторы состоят из расположенных на общем сердечнике первичных и вторичных обмоток. По сути, это преобразователи, хотя параметры они не меняют, а в принципе действия силовых трансформаторов заложено лишь масштабирование – изменение величин. Основной характеристикой для любых трансформаторов являются коэффициенты трансформации (k), определяющие тип прибора. В зависимости от значений коэффициентов k трансформаторы бывают понижающими, в случае если k > 1, и повышающими при k < 1.

Если значение k прибора равно 1, напряжения вторичных и первичных обмоток равны – это характерно для разделительных трансформаторов, обеспечивающих гальваническую развязку в сети. Что представляет собой коэффициент трансформации силовых трансформаторов и в чем он измеряется, попробуем разобраться.

Суть коэффициента и как рассчитать k

Как уже упоминалось выше, силовой трансформатор состоит как минимум из двух катушек, так называемых обмоток (первичной и вторичной), а также общего сердечника, выполняющего роль магнитопровода. ЭДС первичной катушки порождает магнитные силовые линии в сердечнике, в результате благодаря электромагнитной индукции во вторичной катушке наводится своя ЭДС. Сами катушки состоят из определенного количества витков – n₁ и n₂, где цифра указывает на номер обмотки. Соответственно значения номинальных напряжений в обмотках будут выглядеть как U₁ и U₂.

Расчетный коэффициент трансформации трансформатора, подключенного к источнику тока напряжением U₁, выглядит следующим образом: k = U₁ / U₂ = n₁ / n₂. Очевидно, что для трансформаторов напряжения, которыми являются силовые приборы, значение коэффициента трансформации пропорционально напряжению (количеству витков) первичной обмотке и обратно пропорционально аналогичным параметрам вторичной обмотки. Именно это объясняет тот факт, что для понижающих трансформаторов, у которых напряжение вторичной обмотки всегда ниже, значения коэффициентов трансформации равны величинам, превышающим единицу.

Несколько иначе имеют расчет показателя k трансформаторы тока, такие можно встретить, например, в конструкции счетчиков электроэнергии. Для такого трансформатора указывается токовое значение в обмотках соответственно I₁ и I₂, а формула, по которой можно рассчитать коэффициент, следующая: k = I₁ / I₂ = n₂ / n₁.

Измеряется коэффициент трансформации в обезличенных единицах. Фактически он показывает, во сколько раз отличаются напряжение первичной и вторичной обмоток, тем не менее, это весьма важная характеристика трансформатора. На сегодняшний день существуют различные типы трансформаторов, имеющих собственное назначение, отличающиеся мощностью, технологическими особенностями изготовления. Но для всех них главным параметром был и остается коэффициент трансформации, который необходимо учитывать при расчете конкретных электрических схем. Именно он позволяет добиться нужных параметров напряжения, путем определения необходимого количества витков обмоток трансформатора.