Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Если подвести к первичной обмотке I переменное напряжение от генератора, то в этой обмотке пойдет переменный ток I₁ (Р-61;1).

Р-61

Он создаст переменное магнитное поле F_1–2, под действием которого наведется напряжение U₂ во вторичной обмотке II, и если подключить к ней нагрузку R_н, то в этой нагрузке пойдет ток I₂. (Точнее было бы говорить о наведенной э.д.с., но мы сразу же введем напряжение U₂, полагая, что какая-то часть э.д.с. теряется на сопротивлении самой вторичной обмотки.) Если U₁ синусоидальное напряжение, то и U₂ тоже будет синусоидальным: наведенное напряжение зависит от скорости изменения тока (Т-60), а скорость изменения синусоиды— тоже синусоида (Т-74).

Величина наведенного напряжения U₂ зависит от нескольких факторов. Например, от того, насколько магнитный поток первичной обмотки пронизывает вторичную: чем большая часть этого потока рассеивается, тем, при прочих равных условиях, наведенное напряжение будет меньше. Вот почему обмотки трансформатора во многих случаях располагают на замкнутом ферромагнитном сердечнике, по этому сердечнику замыкается практически весь поток, и все магнитное поле первичной катушки пронизывает витки вторичной. В трансформаторе с такой стопроцентной магнитной связью напряжение на вторичной обмотке определяется отношением числа витков w₂ в обмотке II к числу витков w₁ в обмотке I (Р-61;2). Это соотношение называется коэффициентом трансформации n, то есть n = w₂: w₁.

Если во вторичной обмотке II витков больше, чем в первичной I, то есть если w₂ больше, чем w₁, то коэффициент трансформации больше единицы и трансформатор называют повышающим. А если w₂ меньше, чем w₁, то n меньше единицы и трансформатор называют понижающим. Эти названия вполне объяснимы. Мы знаем, что напряжение, которое наводится на катушке, тем больше, чем больше ее индуктивность. А индуктивность катушки, в свою очередь, пропорциональна числу витков. Поэтому напряжение, наведенное на вторичной обмотке, будет тем больше, чем больше w₂. В трансформаторе со стопроцентной магнитной связью при одинаковом числе витков в обмотках I и II, то есть при коэффициенте трансформации n = 1, напряжение U₂ равно напряжению U₁. А если w₂ больше, чем w₁, то и U₂ больше, чем U₁. Причем больше именно в n раз. Таким образом, повышающий трансформатор повышает напряжение в n раз, понижающий понижает напряжение в n раз.

Феррит марки 4000НМ — граничная частота 150 кГц; 3000НМ — 200 кГц; 2000НМ — 450 кГц; 1500НМ — 650 кГц; 1000НМ — 750 кГц; 2000НН — 400 кГц; 600НН — 1,2 МГц; 400НН — 1,5 МГц; 200НН — 3,5 МГц; 200НН1 — 2,2 МГц; 100НН, 100НН1, 150НН — 4 МГц; 5В4, 10В4, 13В4, 20В4, 30В4, 50В4, 60В4 — граничная частота десятки мегагерц.

Теперь о токах. Когда во вторичную обмотку включена нагрузка, то в этой обмотке идет ток I₂. Конечно же, вторичная обмотка сама никакой мощности не дает, а получает ее из первичной. В идеальном случае мощность Р₂, потребляемая во вторичной цепи, равна мощности Р₁, поступающей от генератора в первичную цепь (реально какая-то мощность теряется в самом трансформаторе, и нагрузке достается несколько меньшая мощность, чем дает генератор). Из условия равенства мощностей Р₁ = Р₂ можно найти соотношение токов I₁ и I₂ в обмотках I и II, оно также определяется коэффициентом трансформации п, но только он действует «в обратную сторону»: во сколько раз трансформатор повышает напряжение, во столько же раз он понижает ток (Р-61;5) — только при этом условии мощности в обеих обмотках могут быть одинаковыми.

Важная особенность трансформатора — напряжение U₂ на вторичной обмотке определяется самим устройством трансформатора, его коэффициентом трансформации. А вот что касается токов I₂ и I₁, то они зависят еще и от сопротивления нагрузки: чем меньше R_н, тем больше ток I₂ (а вместе с ним Р₂) и соответственно больше ток (а вместе с ним Р₁).

Знакомство с трансформатором завершает путешествие по территориям Основ Электротехники. Мы поднимаемся выше, на следующие этажи, с которых уже недалеко до действующих электронных приборов и аппаратов.

* * *

22. У животных и у человека слух развился потому, что звуковые волны приносят важную информацию об окружающем мире (Т-104).

23. На основе хорошо развитого слуха появилась звуковая связь, столь необходимая людям при любой совместной деятельности.

Глава 7 Сырье и продукция электроники