Химия и Химики № 2 2012. Лампа и ЛАТР (лабораторный автотрансформатор)

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Что такое трансформатор?

Трансформатор - аппарат, предназначенный для изменения напряжения и силы переменного тока. Трансформаторы работают на принципе электромагнитной индукции. Обычно трансформатор состоит из нескольких обмоток, объединенных общим магнитным сердечником.

Одна из обмоток подключена к источнику переменного тока. Эта обмотка называется первичной. На этом же сердечнике расположена вторичная обмотка, число витков в которой отличается от числа витков первичной обмотке. Переменный ток в первичной обмотке вызывает переменный магнитный поток, который передается через сердечник на вторичную обмотку, в результате во вторичной обмотке возникает электродвижущая сила (э.д.с.). Если контакты вторичной обмотки соединить [1], потечет переменный электрический ток.

Электродвижущая сила во вторичной обмотке равна напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков вторичной и первичной обмотки:

U_s = U_p·N_s/N_p

или в более общем виде:

U_s/U_p = N_s/N_p = I_p/I_s

где величины с индексом P относятся к первичной обмотке (англ. - primary winding), а величины c индексом S - к вторичной обмотке (secondary winding), U - напряжение, N - количество витков, I - сила тока.

______________________________
¹ Конечно, соединить не напрямую, а через нагрузку (электрическое сопротивление), иначе будет короткое замыкание!

Другими словами, если во вторичной обмотке меньше витков, чем в первичной, то напряжение во вторичной обмотке будет ниже, а ток - выше (чем напряжение и ток в первичной обмотке). Такой трансформатор называется понижающим, поскольку напряжение на выходе из трансформатора ниже, чем на входе (ток, соответственно, выше).

Если во вторичной обмотке больше витков чем, в первичной, такой трансформатор будет работать как повышающий - он будет повышать напряжение и снижать ток.

Не трудно догадаться, что один и тот же трансформатор может работать и как повышающий, и как понижающий - в зависимости от того, к какой обмотке подключить источник питания, а к какой - нагрузку.

Приведенное выше описание трансформатора идеализировано, в частности, в одном трансформаторе может быть сразу несколько вторичных обмоток. Трансформатор может не иметь магнитного сердечника. Наконец, первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть соединены между собой - в этом случае обмотки имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Такой трансформатор называется автотрансформатором.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию - это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Существует простой способ сделать напряжение на выходе из автотрансформатора регулируемым. Для этого обмотка должна иметь подвижный токосъемный контакт (примерно как в реостате), что позволяет менять число витков, включенных во вторичную цепь автотрансформатора. Перемещая подвижный контакт, можно плавно изменять напряжение на выходе из трансформатора: начиная практически от нуля и заканчивая максимумом (который соответствует подключению всех витков данного автотрансформатора в цепь вторичной обмотки).

На описанном выше принципе работает лабораторный автотрансформатор (сокращенно - ЛАТР), который распространен в химических, физических и электротехнических лабораториях. С ЛАТРом мы познакомимся в следующей части статьи.