Защо не е възможно да се използва само една обмотка като и основна, и вторична в трансформатор?

Основната причина, поради която една единствена обмотка не може да се използва като и пърична, и вторична обмотка на трансформатор, се корени в основните принципи на функционирането на трансформаторите и изискванията за електромагнитна индукция. Ето подробно обяснение:

1. Принцип на електромагнитната индукция

Трансформаторите работят въз основа на законите на Фарадей за електромагнитната индукция, които гласят, че променящият се магнитен поток през затворена петля индуцира електродвижителна сила (ЕДС) в тази петля. Трансформаторите използват този принцип, използвайки алтернативен ток в пъричната обмотка, за да създадат променящо се магнитно поле. Това променящо се магнитно поле после индуцира ЕДС във вторичната обмотка, по този начин постигайки преобразуване на напрежението.

2. Необходимост от две независими обмотки

Пърична обмотка: Пъричната обмотка е свързана с източника на напрежение и носи алтернативен ток, който произвежда променящо се магнитно поле.

Вторична обмотка: Вторичната обмотка е разположена на същия ядро, но е изолирана от пъричната обмотка. Променящото се магнитно поле преминава през вторичната обмотка, индуцирайки ЕДС според законите на Фарадей, което генерира ток.

3. Проблеми при използване на една единствена обмотка

Ако една единствена обмотка се използва като и пърична, и вторична, възникват следните проблеми:

Самоиндукция: В една единствена обмотка, алтернативният ток произвежда променящо се магнитно поле, което, от своя страна, индуцира самоиндуктивна ЕДС в същата обмотка. Самоиндуктивната ЕДС противодейства на промяната в тока, ефективно подтискайки промените в тока и предотвратявайки ефективната прехвърляне на енергия.

Липса на изолация: Една от важните функции на трансформаторите е да предоставят електрическа изолация, отделяйки пъричната верига от вторичната верига. Ако има само една обмотка, няма електрическа изолация между пъричната и вторичната верига, което е неприемливо в много приложения, особено тези, свързани с безопасност и различни нива на напрежение.

Невъзможност за преобразуване на напрежението: Трансформаторите постигат преобразуване на напрежението, като променят отношението на броя на витките между пъричната и вторичната обмотка. С една единствена обмотка е невъзможно да се промени отношението на витките, за да се постигне увеличаване или намаление на напрежението.

4. Практични проблеми

Отношение между тока и напрежението: Отношението на броя на витките между пъричната и вторичната обмотка на трансформатора определя отношенията между напреженията и токовете. Например, ако пъричната обмотка има 100 витки, а вторичната обмотка има 50 витки, вторичното напрежение ще бъде половината от пъричното напрежение, а вторичният ток ще бъде два пъти по-голям от пъричния ток. С една единствена обмотка, това отношение не може да бъде постигнато.

Влияние на товара: В практически приложения, вторичната обмотка на трансформатора е свързана с товар. Ако има само една обмотка, промените в товара ще влияят директно на пъричната верига, водейки до нестабилност на системата.

5. Специални случаи

Макар трансформаторите обикновено да изискват две независими обмотки, има специални случаи, в които може да се използва автотрансформатор. Автотрансформаторът използва една обмотка с точки за контакт, за да постигне преобразуване на напрежението. Обаче, автотрансформаторът не предоставя електрическа изолация и се използва в специфични приложения, където спестяването на разходи и размери е важно.

Резюме

Трансформаторите нуждаят две независими обмотки, за да постигнат ефективно прехвърляне на енергия, електрическа изолация и преобразуване на напрежението. Една единствена обмотка не може да удовлетвори тези основни изисквания и, следователно, не може да се използва като и пърична, и вторична обмотка на трансформатор.