Пояснение к этому заявлению о трансформаторе

В обычном трансформаторе есть две обмотки, называемые первичной и вторичной. Первичная обмотка относится к ведомой обмотке, т. е. к обмотке, на которую подается мощность переменного тока. На вторичной обмотке индуцируется напряжение, и соотношение витков определяет, насколько велико или мало вторичное напряжение по отношению к первичному напряжению. Таким образом, если соотношение витков составляет 1: 1, и вы подали на первичную обмотку среднеквадратичное значение 100 вольт, вы ожидаете увидеть среднеквадратичное значение 100 вольт на вторичной обмотке.

Кроме того, вторичное напряжение совпадает по фазе с первичным напряжением, если вы не поменяете местами вторичные провода, чтобы сделать его обратным (180 градусов не по фазе). Закон Фарадея гарантирует это.

Если вы затем приложите нагрузку 100 Ом к вторичной обмотке, вы получите среднеквадратичное значение 1 ампер, поступающее от вторичной обмотки, и среднеквадратичное значение 1 ампер, поступающее к первичной обмотке. Другими словами, входная мощность равна выходной мощности (идеальный трансформатор).

Что на самом деле заставляет трансформатор «тикать», так это другой ток (называемый током намагничивания). Это в дополнение к упомянутому выше току нагрузки 1 ампер. Если вы хотите просто измерить этот ток намагничивания, вы можете удалить вторичную нагрузку и использовать токовый шунт на первичной обмотке, и вы увидите ток намагничивания.

Этот ток намагничивания (для синусоидального приложенного напряжения) отстает от приложенного к первичной обмотке напряжения на 90 градусов и в основном представляет собой ток, который естественным образом протекал бы в первичную обмотку, если бы не было вторичной нагрузки (или была удалена вторичная обмотка). Это ток, протекающий в катушке индуктивности, и эта индуктивность является индуктивностью первичной обмотки.

Таким образом, при наличии вторичной нагрузки в первичную обмотку входят два тока:

• Отставание тока намагничивания на 90 градусов (всегда есть) и
• Первичный относительный ток вторичной нагрузки, а для резистивной нагрузки на вторичной обмотке этот ток находится в фазе с первичным и вторичным напряжениями.

Результатом всего этого (при анализе трансформатора 1:1) является то, что ток, входящий в первичную обмотку (из-за вторичной нагрузки), такой же, как и ток, выходящий из вторичной обмотки и втекающий в нагрузку. Учитывая, что две обмотки намотаны вместе, чистые магнитные поля, которые они создают, равны нулю.

Но в первичной обмотке по-прежнему присутствует старый добрый ток намагничивания, на который не влияют ни вторичный ток нагрузки, ни относительный первичный вторичный ток нагрузки. И, что важно, именно этот ток намагничивания генерирует вторичное напряжение, поэтому любые разговоры о токах нагрузки, нейтрализующих магнитное поле, в основном исходят от тех, кто мало что знает или считает, что знает больше, чем на самом деле.

Просто рассмотрите этот очень простой пример применения шага в 1 вольт к первичной обмотке, когда вторичная имеет нагрузку 1 Ом:

Картинка отсюда .

Любые колебания магнитного поля будут вызывать токи в проводниках, противодействующие этим колебаниям. Вот как работает передача энергии... это что-то вроде суши-станции, где снятие тарелок с конвейера облегчает конвейер, пока он не вернется на кухню, где добавляют новые блюда. Еще более интересно то, что магнит, движущийся мимо проводника, создает магнитное поле, противодействующее его движению, тем самым способствуя сохранению энергии. Попробуйте сдвинуть неодимовый магнит по фанерному пандусу под углом 45 градусов, а затем посмотрите, замедляется ли он, когда пандус алюминиевый.