О теории трансформатора

[KREN]

Благодарю за информацию, уважаемый trutter, но такой метод написания формул мне не подходит.
Вы мне напоминаете наши средства массовой информации, они тоже частенько пытаются выдавать желаемое за действительное.

вольтсекунды это напряжение приложенное к контуру в течении секунд (микро , милли и т.п.) При напряжении 1 вольт за секунду в контуре создается магнитный поток в 1 вэбер. Вне зависимости от конфигурации контура и магнитной проницаемости среды. Это одно из уравнений Максвелла (закон индукции Фарадея)

Действительно, если к замкнутому в пространстве контуру (не путать с КЗ витком), подключить источник напряжения величиной в один вольт, то при условии отсутствия активного сопротивления, через секунду этим контуром будет создан магнитный поток, величиной в один Вебер. Но вы умолчали о величине тока, возникшего в этом контуре.
В действительности закон Фарадея звучит несколько иначе: изменение магнитного потока со скоростью один Вебер в секунду, наводит в замкнутом контуре ЭДС, равную одному вольту.
Звучит, вроде бы, одинаково, но во втором случае тока в замкнутом контуре не будет.

Энергия на активной нагрузке , выделяющаяся в виде тепла за ненулевой промежуток времени , может быть в практически любое количество раз больше энергии существующей в магнитопроводе при непрерывной трансформации. Это же очень просто, жаль что это не доходит сразу. Маленькие порции энергий Э за бесконечно малый промежуток времени dt (Э=P*dt) трансформируются из первички во вторичку, и попадают в нагрузку в виде суммы этих энергий но уже на конкретном интервале t2-t1. Определённый интеграл на интервале t2-t1 от подинтегрального выражения P*dt визуально можно представить площадью фигуры , сверху ограниченной кривой мощности P , слева и справа временами t2 и t1 . Заметьте, что при стремлении dt к нулю , Э тоже стремится к нулю . Отношение площади фигуры (энергии за ненулевой интервал) к элементарному фрагменту , ограниченному dt --› 0 равен бесконечности. KREN, прошу Вас разобраться с этим моментом, для того чтобы понять, что исчезающе малыми "квантами" энергии через магнитопровод можно передавать существенную мощность и соответственно энергию за ненулевой интервал в нагрузку.

И в этом случае Вы пытаетесь ввести «народ» в заблуждение. Действительно dt – это нулевой интервал времени, но и энергия на этом интервале нулевая. Так что ни о какой бесконечности речи идти не может. Будь все, по-вашему, было бы тогда очень замечательно. Поставил на электростанции генератор мощность один ватт, и обеспечит всю страну электроэнергией.

[nonamedov]

Ни для кого не секрет, что современная теория трансформатора содержит ряд утверждений, противоречащих законам электротехники и главное закону сохранения
энергии. Утверждение о том, что в магнитопроводе (сердечнике) трансформатора, в
режиме работы на нагрузку, присутствует только магнитный поток перемагничивания
(магнитный поток холостого хода), просто не выдерживает критики.

Эти слова только подтверждают, что мои выводы правильны, только если при ХХ весь магнитный поток можно считать полем рассеяния (трансформатор как дроссель), то в рабочем режиме только поле рассеяния (т.е магнитное поле первичной не пронизывающее вторичную обмотку и наоборот) создает нескомпенсированный магнитный поток ( магнитный поток перемагничивания), который намного меньше магнитного потока ХХ, ведь ясно, что магнитный поток поля рассеяния в РР намного меньше (попросту, пренебрежимо мал) полного магнитного потока в ХХ. Хотя, я думаю, что реальность намного сложнее, поразительно, ток нагруженного трансформатора может быть меньше тока ХХ, хотя ясно, что ток ХХ чисто реактивный!

Статью не читал, но просмотрев и увидел такие перлы, что расхотелось. И не надо говорить, что нельзя судить не прочитав, я что обязан читать весь этот бред, чтобы понять что это бред . Человек не знаком ни с уравнениями Максвелла, ни с дифф. уравнениями, векторным анализом, наконец с физикой и вдруг опровергает, ну вообщем, не люблю ниспровергателей общепринятого и все, навидался таких премного.

Вот некоторые из них, которые заметил при первом взгляде (их на самом деле намного больше):

Также не убедительно утверждение и о том, что ток короткого замыкания
идеального трансформатора стремиться к бесконечности. Это противоречит закону
сохранения энергии и больше похоже на фантастику, чем на науку, т.к. не показано за
счѐт чего передаѐтся энергия во вторичную обмотку.

Магнитопровод, допустим,
сварочного трансформатора нагревается значительно сильнее в режиме короткого
замыкания (КЗ), чем при холостом ходе. После чего, на холостом ходу, его температура
снижается. Хотя непосредственного контакта с обмотками, магнитопровод
трансформатора не имеет, да и его обмотки, при длительной работе, за частую, бывают
холоднее магнитопровода.

Весь «фокус» в том, что в одинаковых встречных магнитных потоках ни какое
вещество не намагничивается, в том числе и ферромагнетики. Домены, находящиеся в
ферромагнетиках, каждый из магнитных потоков пытается повернуть в свою сторону с
одинаковым усилием. Одновременно повернуться в обе стороны, домены не могут, это
естественно, поэтому они остаются в произвольном состоянии.

При еѐ анализе возникает неопределѐнность с режимом короткого замыкания. С одной
стороны, при КЗ (коротком замыкании) в нагрузке ток стремиться к бесконечности, но с
другой стороны, этот трансформатор в режиме КЗ работать не должен, т.к. на обмотке
перемагничивания будет нулевое напряжение, а без перемагничивания трансформатор не
работает.

[KREN]

это не оригинальная трактовка теории электрических трансформаторов, а просто выводы сделанные из формул, ниже привожу вывод (все для идеального трансформатора):

если проинтегрировать формулу http://fishelp.ru/raz12/ris/image136.gif по магнитной линии Lи усредняя (не по времени, а по пространству),то получим:
a*B*L=n1*I1 + n2*I2, a=1/(u0*u)
из формул E1=S*n1*dB/dt и E2=-S*n2*dB/dt, где n число витков в обмотках, S площадь одной обмотки, видно, что эдс и токи в обмотках противофазны, учитывая также I1=n2/n1*I2 (здесь в отличии от первой без учета знаков) и подставляя все это в первую формулу получим B=0. Честно говоря этот результат смущает и меня, может где то вкралась ошибка, а может это результат идеальности?!

Вы совершенно правы, и ни какой ошибки сюда не закралось. Просто нужно учитывать физический смысл этого явления. А выглядит всё это следующим образом: два одинаковых встречный магнитных потока, занимающие одно и то же место в пространстве, не оказывают никакого воздействия на ту среду, в которой они находятся. С другой стороны и эта среда, тоже не оказывает ни какого воздействия на эти магнитные потоки.
Вы правы и по поводу систем единиц. В системах, отличающихся от СИ, весьма сложно прийти к таким выводам.

[KREN]

Эти слова только подтверждают, что мои выводы правильны, только если при ХХ весь магнитный поток можно считать полем рассеяния (трансформатор как дроссель), то в рабочем режиме только поле рассеяния (т.е магнитное поле первичной не пронизывающее вторичную обмотку и наоборот) создает нескомпенсированный магнитный поток ( магнитный поток перемагничивания), который намного меньше магнитного потока ХХ, ведь ясно, что магнитный поток поля рассеяния в РР намного меньше (попросту, пренебрежимо мал) полного магнитного потока в ХХ. Хотя, я думаю, что реальность намного сложнее, поразительно, ток нагруженного трансформатора может быть меньше тока ХХ, хотя ясно, что ток ХХ чисто реактивный!

Статью не читал, но просмотрев и увидел такие перлы, что расхотелось. И не надо говорить, что нельзя судить не прочитав, я что обязан читать весь этот бред, чтобы понять что это бред . Человек не знаком ни с уравнениями Максвелла, ни с дифф. уравнениями, векторным анализом, наконец с физикой и вдруг опровергает, ну вообщем, не люблю ниспровергателей общепринятого и все, навидался таких премного.

Вот некоторые из них, которые заметил при первом взгляде (их на самом деле намного больше):

Не знаю, как объяснить сложное, если непонятно простое? Попытка объяснения принципа работы трансформатора с помощью уравнений Максвелла, извините, будет напоминать забивание гвоздей электронным микроскопом.
Вы не можете объяснить механизм передачи энергии из первичной обмотки во вторичную обмотку трансформатора. И не уравнения Максвелла, ни дифф. уравнения, ни тем более векторный анализ Вам в этом не помогут, а только ещё больше запутают.

Наряду с трансформатором, намотанным на ферромагнитный сердечник, существует ещё и воздушный трансформатор. Но у него один весьма серьёзный недостаток – его ток активной нагрузки, приведённый к первичной обмотке, не может превысить ток холостого хода. Может это обстоятельство натолкнёт Вас на какую-нибудь мысль.

[nonamedov]

Сложное надо объяснять сложно, а простое просто и никак не наоборот, как часто это любят делать. Я прочитал всю тему и убедился, что в моих результатах ошибок нет, просто в отличие от других, все это изъяснил с помощью математики. Откуда такая уверенность, что я не смогу объяснить механизм передачи энергии в трансформаторе, и что по Вашему значит объяснить, в физике не все наглядно, яркий тому пример, квантовая теория, которая абсолютно ненагляда, а иногда и парадоксальна?! А уравнения Максвелла - это основа электродинамики, а не излишества, как Вы думаете. И ни дифф. уравнения, ни векторный анализ не запутают понимания, это как раз родной язык физики, а "теории" на подобия Вашей могут запутать понимание, в этом их вред. Я против упрощения, как правило "теории" и "изложения" (на пальцах) понятные всякому дураку, как раз только и дураку и нужны.

PS. Ничего личного, думаю, обсуждение полезно и интересно, хотя и все сказанное есть в учебниках, но на то и форум. И конечно, я еще подумаю как объяснить передачу энергии в трансформаторе!

[KREN]

Рекомендую подумать ещё вот над чем: Суммарная индукция двух одинаковых встречных магнитных потоков равна нулю, но индукция каждого из них не нулевая. Постарайтесь определить напряжённость любого из магнитных потоков в ферромагнитной среде, при взаимовоздействии их друг на друга. Мне кажется, что тогда Вам станет всё ясно.

P.S. В примере про воздушный трансформатор. Приведённый ток активной нагрузки не превышает ток холостого хода не потому, что он мал, а потому, что слишком велик ток холостого хода.

[trutter]

В квазистационарных токах, т.е. когда мгновенные значения тока и напряжения можно считать одинаковым по всей цепи, ток смещения можно не учитывать (не учитывается излучение электомагнитного поля), такое рассмотрение справедливо для таких частот, когда длина электромагнитной волны очень велика по сравнению с размерами электрической цепи (для 50Гц длина волны 6км!) и конечно, чтобы иметь какое то представление об величинах лучше рассматривать формулу в системе СИ, а не в такой своеобразной как СГС, тогда все будет понятно.

как раз в СГС все более прозрачно по этому вопросу.
трансформатор - Это электромагнитное устройство. На ХХ с учетом "вашей" формулы I1=n2/n1*I2 разрешите спросить, что приводит к появлению ЭДС вторичной ненагруженной обмотки ? - пмсм ток смещения, и ни что иное. Хотя бы из-за этого нужно учитывать ток смещения в трансформаторе , несмотря на его мизерность по отношению к рабочим токам.

ТОК СМЕЩЕНИЯ -физ. величина, характеризующая магн. действие переменного электрич. поля, к-рое обусловливает возникновение соответствующего ему вихревого магн. поля. Плотность Т. с. jсм=dD/dt, где D - электрич. смещение, t - время.

(Естествознание. Энциклопедический словарь.) как раз случай , который мы тут обсуждаем. В том числе и при нулевых токах проводимости первичной и вторичной обмоток.

Будь все, по-вашему, было бы тогда очень замечательно. Поставил на электростанции генератор мощность один ватт, и обеспечит всю страну электроэнергией.

Мне очень жаль , что Вы так превратно меня поняли. Я такой бессмыслицы не утверждал и даже не намекал на такую возможность, просто хотел Вам показать, что в трансформаторе возможна передача большихх мощностей малыми порциями энергии и в нагрузке энергия за период частоты может быть как угодно больше мгновенного значения энергии в магнитопроводе.

Эти слова только подтверждают, что мои выводы правильны, только если при ХХ весь магнитный поток можно считать полем рассеяния (трансформатор как дроссель), то в рабочем режиме только поле рассеяния (т.е магнитное поле первичной не пронизывающее вторичную обмотку и наоборот) создает нескомпенсированный магнитный поток ( магнитный поток перемагничивания), который намного меньше магнитного потока ХХ, ведь ясно, что магнитный поток поля рассеяния в РР намного меньше (попросту, пренебрежимо мал) полного магнитного потока в ХХ.

При ХХ магнитный поток не может быть потоком рассеяния , потому что при этом во вторичной обмотке было бы нулевое значение индуцируемой ЭДС.

Наряду с трансформатором, намотанным на ферромагнитный сердечник, существует ещё и воздушный трансформатор. Но у него один весьма серьёзный недостаток – его ток активной нагрузки, приведённый к первичной обмотке, не может превысить ток холостого хода. Может это обстоятельство натолкнёт Вас на какую-нибудь мысль.

Странные выводы делаете. Я практически делал импульсные трансформаторы с индуктивностью рассеяния в разы меньшей чем индуктивность первички (при измерении без сердечника)

[KREN]

Не могли бы поделиться технологией измерения индуктивности рассеивания?

[trutter]

Не могли бы поделиться технологией измерения индуктивности рассеивания?

Существуют две методики апробированных.
Если есть измерительный прибор на рабочей частоте 10 или 100 кгц , то можно им. Закорачиваются вторичные обмотки и измеряется индуктивность на первичной. Закорачивание надо проводить максимально коротким проводом (не пинцетом) и запаивая перемычку КЗ припоем . Любые активные сопротивления (и обмоток тоже) могут ухудшить погрешность измерения , если Ls мала , менее 10 мкГн . В результате измерения получается сумма индуктивностей рассеяния первички и приведенной к первичке индуктивность рассеяния вторички.
Если нет прибора (или погрешность измерения малых индуктивностей очень велика), то можно сделать на быстром полевике схему накачки фиксированного тока (1 А ...10А - с ограничением этого тока) в первичку при замкнутой вторичке. Быстро выключая полевик (нужен приличный драйвер в затворе) смотрят за выбросом на первичке , которая должна быть соединена с параллельным резистором Rн =1...10 Ом. Получится всплеск напряжения с экспоненциальным падением амплитуды и постоянной времени T=Ls/Rн
На уровне 37% от амплитуды пика осциллографом измеряют длительность T и по формуле считают Ls= T*Rn.

[smmik]

....... (для 50Гц длина волны 6км!) ......

***Извините, это конечно для данной темы не существенно, но, на всякий случай - Вы ошиблись всего на 3 порядка, т.е. 6000 км