Работа трансформатора под нагрузкой

В режиме нагрузки, в отличие от режима холостого хода, к вторичной обмотке трансформатора присоединяется потребитель электрической энергии. Таким образом, электрические цепи первичной и вторичной обмоток оказываются замкнутыми и в обоих обмотках протекают переменные токи. Переменные токи создают магнитодвижущие силы первичной и вторичной обмоток трансформатора. Амплитуды магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток почти одинаковы. Амплитуда магнитодвижущей силы первичной обмотки всего на несколько процентов больше амплитуды магнитодвижущей силы вторичной обмотки.

Магнитодвижущая сила вторичной обмотки направлена таким образом, что почти полностью компенсирует магнитодвижущую силу первичной обмотки. Амплитуда суммарной магнитодвижущей силы, которая действует в магнитопроводе, составляет несколько процентов от магнитодвижущей силы одной из обмоток. Магнитный поток в магнитопроводе возбуждается под действием суммарной магнитодвижущей силы, поэтому амплитуда магнитного потока почти не зависит от токов в первичной и вторичной обмотках и приблизительно равняется амплитуде магнитного потока в режиме холостого хода. 

Независимость амплитуды магнитного потока в магнитопроводе трансформатора от тока в нагрузке является важной характеристикой трансформатора и объясняет множество особенностей его работы. 

Переменный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора, как и в режиме холостого хода, сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток, наводит в них электродвижущие силы.

Электродвижущая сила, наведенная переменным магнитным потоком в первичной обмотке, почти полностью компенсирует, как и в режиме холостого хода, приложенное к обмотке напряжение сети. Тем самым достигается ограничение амплитуды тока первичной обмотки до значений, не превышающих номинальные. Таким образом, первичная обмотка относительно электрической сети выступает как потребитель электрической энергии. 

Переменный магнитный поток наводит также электродвижущую силу во вторичной обмотке. Амплитуда наведенной электродвижущей силы прямо пропорциональна количеству витков вторичной обмотки. Отношение амплитуды ЭДС первичной обмотки E_1m к амплитуде ЭДС E_2m вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации k = E_1m / E_2m. Коэффициент трансформации равняется отношению количества витков w₁ первичной обмотки к количеству витков w₂ вторичной обмотки:

k = w₁ / w₂

Набирая необходимое количество витков, можно с помощью трансформатора питать потребителей с разным номинальным напряжением.

Во вторичной обмотке, замкнутой на потребителя вторичной энергии, под действием электродвижущей силы протекает переменный ток, амплитуда которого определяется сопротивлением потребителя, включенного во вторичную обмотку. Вторичная обмотка относительно потребителя является генератором электрической энергии.

Таким образом, трансформатор передает энергию от сети к потребителю с помощью магнитного поля.