Принцип действия трансформатора

2. Процесс размагничивания магнитопровода трансформатора 

При уменьшении тока в первичной обмотке от I_max до нуля, магнитное поле начинает  стягиваться, свертываться в последовательности, обратной развитию. Рис. 8, 7, 6, 5, 4.

Таким образом, в пространстве окна магнитопровода, при подключении первичной обмотки под напряжение сети, постоянно бегает магнитная волна – от стержня к стержню.

Каждый новый цикл такой «пробежки» начинается со смены направления магнитного поля (каждый полупериод тока).

3. Анализ процессов намагничивания и размагничивания магнитопровода трансформатора

Первое, что бросается в глаза при рассмотрении поэтапных картинок намагничивания и размагничивания магнитопровода – «магнитное поле способно перемещаться в пространстве окна магнитопровода – бежит магнитная волна».

Второе – появление электродвижущей силы в витках вторичной обмотки очень легко и просто объясняется известной силой Лоренца, возникающей на электронах металла этой обмотки – это именно она смещает электроны к одному из зажимов обмотки, создавая Э.Д.С. при пересечении витков магнитной волной.

Третье – парадокс трансформатора исчез – теперь мы знаем, что магнитный поток сердечника трансформатора действительно не участвует в процессе передачи энергии от первичной обмотки к вторичной, переносчиком энергии является магнитная волна, перемещающаяся в окне магнитопровода.

Но, наличие магнитопровода есть необходимое условие для работы трансформатора, т.к. он выполняет сразу три функции:

1) – является двигателем, перемещающим магнитную волну в пространстве окна,

2) – является усилителем магнитного поля, усиливает индукцию перемещающейся магнитной волны,

3) – является вместилищем, конечным складом накопления развитого магнитного поля.

Четвертое – мы убедились, что источником энергии, возникающей во вторичной обмотке трансформатора, может быть только энергия движущейся магнитной волны. Но тогда должен быть и источник ее пополнения и таковым, по простой логике вещей, может быть только электрический ток в первичной обмотке.

Таким образом, рассмотрев в динамике картину физических процессов, протекающих в работающем  трансформаторе, удалось выявить и понять: магнитное поле генерируется ускоренно движущимися электронами первичной обмотки и перемещается в пространстве окна последовательным механическим перемещением. При торможении электронов магнитное поле в обратной последовательности сходится, свертывается на электронах, его породивших.

Иными словами: электрон и магнитное поле, им рожденное, образуют жесткую механическую систему со всеми свойствами, присущими таким системам (закон сохранения импульса, закон сохранения энергии).

4. Энергетические преобразования в трансформаторе

Процессы генерации и сворачивания магнитного поля сопровождаются отбором энергии из сети и последующим возвратом ее в сеть. Это  есть режим холостого хода трансформатора.  Из установившегося режима холостого хода следует обязательность равенства энергий преобразований: количество энергии, затраченное сетью на генерацию магнитного поля, равно количеству энергии, полученное сетью от его свертывания.

Процесс генерации магнитного поля сопровождается противодействием первичной цепи трансформатора источнику питания, нам это противодействие известно как «индуктивное сопротивление». При сворачивании магнитного поля на электронах первичной обмотки происходит «подхлестывание» электронов (идет возврат энергии в сеть), квалифицируемое нами как Э.Д.С. самоиндукции.

Появление тока во вторичной цепи трансформатора приводит к нарушению баланса энергий преобразований, т.к.  часть своей энергии магнитное поле отдает электронам вторичной обмотки (в сеть вторичной обмотки). Недобор энергии при свертывании поля немедленно восполняется отбором соответствующего количества ее из питающей сети. Баланс энергий преобразований восстанавливается.

Таким образом, заменив лишенные какого-либо физического смысла понятия «возникновение» и «исчезновение» магнитного поля понятиями «генерация» (в первую четверть полупериода графика тока   I_msin ωt) и «свертывание» (во второй четверти полупериода), мы описали принцип действия трансформатора, не изобретая новые поля и частицы. Мы лишь взглянули на давно известное под другим углом зрения. При этом выяснилось следующее:

1. Исчез парадокс трансформатора – теперь мы знаем, что магнитный поток сердечника трансформатора действительно не участвует в процессе передачи энергии от первичной обмотки к вторичной, переносчиком энергии является магнитное поле (движущаяся волна) в пространстве окна магнитопровода.

2. Э.Д.С. во вторичной обмотке трансформатора создается хорошо известной силой Лоренца.

3. Так называемых уравновешивающих Э.Д.С. (Э.Д.С. самоиндукции) в цепи переменного тока с индуктивностью  нет, и вольтметр показывает нам это объективно и беспристрастно.

Резюме

1. Магнитное поле рождается (генерируется) ускоренно движущимися электронами и свертывается на этих же электронах при торможении последних –  электрон и магнитное поле образуют жесткую механическую систему.

2. При рассмотрении принципа работы трансформатора не пришлось прибегать к понятию «вихревое электрическое поле» за ненадобностью. Отсюда вывод – т.н. «вихревое электрическое поле», как физическая реальность, не существует.

Автор статьи: Золотухин Владимир Алексеевич

Разместил статью: zolotuhin
Дата публикации:  10-10-2013, 18:06

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Золотухин Владимир Алексеевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!