Фарадей изобрел петлю индуктивности" 29 августа 1831 года, названная&"индукционной катушкой Фарадея &", которая на самом деле была первым прототипом трансформатора в мире&# 39. Но Фарадей использовал его только для демонстрации принципа электромагнитной индукции и не рассматривал его практическое применение.
В 1881 году Люсьен Голлард и Джон Диксон Гиббс продемонстрировали устройство под названием" вторичный ручной генератор" в Лондоне, а затем использовали эту технологию. Проданный Westinghouse в США, это может быть первый практический силовой трансформатор, но это не самый ранний трансформатор.
В 1884 году Люссон Голар и Джон Диксон Гиббс продемонстрировали в Турине, Италия, свое оборудование, в котором используется электрическое освещение. Ранние трансформаторы использовали линейные сердечники, которые позже были заменены более эффективными тороидальными сердечниками.
Инженер Westinghouse Уильям Стейнли построил первый практический трансформатор в 1885 году после покупки патента на трансформатор у Джорджа Вестингауза, Lucent Golar и Джона Диксона Гиббса. трансформатор. Позже сердечник трансформатора был сделан из стальных листов Е-образной формы, и его коммерческое использование началось в 1886 году.
Принцип трансформации трансформатора был впервые открыт Фарадеем, но не применялся на практике до 1880-х годов. В условиях конкуренции, когда электростанции должны выдавать мощность постоянного и переменного тока, возможность использовать трансформаторы для питания переменного тока является одним из ее преимуществ. Трансформатор может преобразовывать электрическую энергию в высоковольтную и слаботочную форму, а затем преобразовывать ее обратно, что значительно снижает потери электрической энергии в процессе передачи, увеличивая экономичное расстояние передачи электроэнергии. Таким образом, электростанции можно строить вдали от потребления электроэнергии. Большая часть электричества в мире&# 39 достигает потребителя после ряда преобразований.
Трансформатор состоит из железного сердечника (или магнитопровода) и катушки. Катушка имеет две или более обмоток. Обмотка, подключенная к источнику питания, называется первичной обмоткой, а остальные обмотки - вторичной обмоткой. Он может преобразовывать переменное напряжение, ток и сопротивление. Простейший трансформатор с железным сердечником состоит из железного сердечника, сделанного из магнитомягкого материала, и двух катушек с неравными витками, насаженных на железный сердечник, как показано на рисунке.
Железный сердечник предназначен для усиления магнитной связи между двумя катушками. Чтобы уменьшить вихревые токи и гистерезисные потери в чугуне, стальной сердечник покрывают окрашенными листами кремнистой стали; между двумя катушками нет электрического соединения, и катушки намотаны изолированными медными проводами (или алюминиевыми проводами). Одна катушка, подключенная к источнику переменного тока, называется первичной катушкой (или первичной катушкой), а другая катушка, подключенная к электрическому прибору, называется вторичной катушкой (или вторичной катушкой). Фактический трансформатор очень сложен, и неизбежны потери в меди (нагрев сопротивления катушки), потери в железе (нагрев сердечника в железе) и утечка магнитного поля (провод магнитной индукции, закрытый воздухом) и т. Д. Чтобы упростить обсуждение, только идеальный трансформатор представлен здесь. Условиями создания идеального трансформатора являются: игнорирование потока утечки, игнорирование сопротивления первичной и вторичной катушек, игнорирование потерь в сердечнике и игнорирование тока холостого хода (ток в первичной катушке, когда вторичная обмотка катушка открыта). Например, когда силовой трансформатор работает при полной нагрузке (номинальная выходная мощность вторичной обмотки), это близко к идеальной ситуации с трансформатором.
Трансформаторы - это статические электрические приборы, выполненные по принципу электромагнитной индукции. Когда первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного тока, переменный магнитный поток создается в сердечнике, и переменный магнитный поток обозначается как φ. Φ в первичной и вторичной катушках одинаковы, и φ также является простой гармонической функцией, выражаемой как φ=φmsinωt. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея&№39, индуцированная электродвижущая сила в первичной и вторичной обмотках равна e1=-N1dφ / dt, e2=-N2dφ / dt. В формуле N1 и N2 - количество витков первичной и вторичной катушек. Из рисунка видно, что U1=-e1, U2=e2 (физическая величина первичной катушки представлена индексом 1, а физическая величина вторичной катушки представлена индексом 2), комплексное эффективное значение U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Пусть k=N1 / N2, который является коэффициентом трансформации трансформатора. Из приведенной выше формулы U1 / U2=-N1 / N2=-k, то есть отношение действующего значения напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора' разница между напряжением первичной и вторичной обмоток составляет π.