Нюансы в работе однофазного трансформатора

Вот имеется понижающий трансформатор (рисунок)


Подали на первичную обмотку напряжение u1(t), пошёл ток i1(t), который отстаёт по фазе от приложенного напряжения на угол 90 градусов, этот ток создаёт магнитное поле, имеющее какую-то магнитную индукцию, которая пронизывает витки вторичной обмотки, следовательно образуется магнитный поток Ф1(t), совпадающий по фазе с током i1(t) (рисунок ниже)


Изменение магнитного потока во вторичной обмотке приводит к тому, что в ней наводится ЭДС индукции, которая направлена так, чтобы препятствовать изменению магнитного потока Ф1(t), т.е. Ei = - dФ/dt.
Напряжение на вторичной обмотке будет равна u2(t) = Ei(t). Величина u2(t) будет зависеть от скорости изменения магнитного потока Ф1(t), а скорость изменения Ф1(t), будет зависеть от скорости изменения i1(t), следовательно, в начальный момент времени i1(t) нарастает быстро, следовательно Ф1(t) нарастает тоже быстро, а это значит, что u2(t) будет иметь максимальную величину, но противоположную току i1(t) (рисунок ниже)


Так как ток во вторичной обмотке мгновенно вырасти не может, то i2(t) будет нарастать с нулевого значения, в фазе с этим током, будет возрастать Ф2(t). На этой же картинке изображена векторная диаграмма, на которой получается так, что сдвиг между токами i1(t) и i2(t), а также между u1(t) и u2(t), составит 180 градусов. Результирующий магнитный поток будет равен: Ф(t) = Ф1(t) - Ф2(t), эта разница даже с увеличением тока во вторичной обмотке или уменьшением, будет оставаться постоянной, и этот поток соответствует току намагничивания сердечника, которой постоянен.

Вопрос следующий, а вернее их несколько, как Ф1(t) может быть больше Ф2(t), если в первичной обмотке понижающего трансформатора даже ток холостого хода небольшой, а при его нагрузке, ток во вторичной обмотке больше тока в первичной?

Верно ли, что угол между токами и напряжениями первичной и вторичной обмоток 180 градусов?

Если закоротить вторичную обмотку, на перемычке будет 0 Вольт, мощность активная на этой же перемычке будет 0 Вт, ток будет огромным и ограничиваться он будет внутренним сопротивление вторичной обмотки?
Что в этом случает будет на внутреннем сопротивлении? Трансформатор также будет генерировать u2(t) соответствующий коэффициенту трансформации трансформатора, но всё это напряжение будет падать на внутреннем сопротивлении вторичной обмотки или напряжение тоже просядет?
Если ток во вторичной обмотке огромный, то это значит, что и в первичной обмотке ток возрастёт сильно, но напряжение приложенное к первичке всё тоже будет, например 220 Вольт, мощность, которую потребляет трансформатор тоже вырастет сильно S = U*I?

0

Сообщение от COKPOWEHEU Магнитное поле, естественно, кто же еще? Если бы запасала обмотка, то и снять можно было бы только с нее же

Катушка же запасает энергию в своём магнитном поле, а это магнитное поле замыкается через сердечник и пронизывает вторичную обмотку, получается, что W1 = W2

Процессы при КЗ вторичной обмотки так и не понял

0

Сообщение от ViktorArs Энергия поля может запасаться посредством ч.л. Конденсатор или катушка.

Энергия поля может преобразовываться при помощи конденсатора, катушки или чего-нибудь еще. Магнит снаружи поднести можете, например.

Сообщение от ViktorArs Ну получается при КЗ ток вторичный очень большой. Наводимая ЭДС большая. Наводимая ЭДС в первичке тоже большая, но сопротивление обмотки то же самое, поэтому ток первички тоже увеличивается, до такой величины чтобы падение напряжения на сопротивлении обмотки было таким, чтобы напряжение на первичных зажимах уравновесилось напряжением источника.

Ничего не понял.

Сообщение от ViktorArs При этом потоки обмоток возрастают но их разница стремится к 0.

Как у вас потоки обмоток вообще могут различаться, если они на одном и том же сердечнике намотаны?

Сообщение от DedIn Процессы при КЗ вторичной обмотки так и не понял

Во вторичной обмотке возникает эдс индукции, направленная так чтобы противодействовать изменению магнитного поля. Пока обмотка разомкнута, эдс так и остается на ее концах, ни на что не влияя. Но если обмотку замкнуть, пойдет ток. Направленный так, что противодействует изменению магнитного потока. Если обмотка сверхпроводящая, то она будет компенсировать изменение потока до нуля. То есть получается как будто из сердечника взяли и вырезали кусок, и магнитным линиям приходится замыкаться через воздух в обход вторички.

1

Сообщение от COKPOWEHEU Как у вас потоки обмоток вообще могут различаться, если они на одном и том же сердечнике намотаны?

Вы не поняли до сих пор подход ТС? Поток один естественно. Он искусственно его разделяет на Ф1 и Ф2. Они в идеале равны и противоположны.

Сообщение от COKPOWEHEU Ничего не понял.

Сообщение от COKPOWEHEU Во вторичной обмотке возникает эдс индукции, направленная так чтобы противодействовать изменению магнитного поля. Пока обмотка разомкнута, эдс так и остается на ее концах, ни на что не влияя. Но если обмотку замкнуть, пойдет ток. Направленный так, что противодействует изменению магнитного потока. Если обмотка сверхпроводящая, то она будет компенсировать изменение потока до нуля. То есть получается как будто из сердечника взяли и вырезали кусок, и магнитным линиям приходится замыкаться через воздух в обход вторички.

Я абсолютно тоже самое написал, только с учетом гипотетических Ф1 и Ф2 ТС'а.

Сообщение от COKPOWEHEU Энергия поля может преобразовываться при помощи конденсатора, катушки или чего-нибудь еще. Магнит снаружи поднести можете, например.

Мысль не понял. Хотите сказать, что конденсатор и индуктивность не запасают энергию? Почему тогда во всех книжках про это пишут?

1

Сообщение от ViktorArs Я абсолютно тоже самое написал, только с учетом гипотетических Ф1 и Ф2 ТС'а.

Ну значит хорошо, хоть как-то друг друга поняли.

Сообщение от ViktorArs Мысль не понял. Хотите сказать, что конденсатор и индуктивность не запасают энергию? Почему тогда во всех книжках про это пишут?

Конденсатор и индуктивность энергию, безусловно, запасают. Но не в металле (провода или обкладок), а в поле между ним. А медь служит именно чтобы энергию закачать или забрать обратно. Мы же не говорим, что кинетическая энергия машины запасается в двигателе.

1

Сообщение от COKPOWEHEU Но не в металле

Естественно!

Сообщение от COKPOWEHEU Мы же не говорим, что кинетическая энергия машины запасается в двигателе.

Ну это как сказать. Конденсатор не вечно заряд держит. Ротор по инерции крутится? Крутится. Запас? Запас. mv^2/2 Чем тяжелее ротор, тем дольше крутится.

1

Сообщение от ViktorArs Естественно!

Ну вот в случае транса мне показалось важным заострить на этом внимание: энергия у него общая, а доступ к ней можно получить как с первички, так и с вторички.

Сообщение от ViktorArs Ну это как сказать. Конденсатор не вечно заряд держит. Ротор по инерции крутится? Крутится.

Ну в рамках подобных схем утечками обычно все же пренебрегают. ТС ведь генератор строит, а не повербанк на самоиндукции.

1