ТРАНСФОРМАТОР

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для повышения или понижения напряжения переменного тока.
Известен трансформатор по патенту РФ №2070746, который по своим существенным признакам можно выбрать в качестве прототипа. Трансформатор содержит магнитопровод, на стержне которого установлен каркас из изоляционного материала. На каркасе концентрично намотаны первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка выполнена одинарным медным проводом, а вторичная обмотка выполнена многожильным медным проводом. К первичной обмотке, как известно, подводится переменное напряжение от внешнего источника питания, а с вторичной обмотки производится съем повышенного или пониженного напряжения. Принцип действия трансформатора основан на законе Фарадея (законе электромагнитной индукции): изменяющийся во времени магнитной поток через площадку, ограниченную контуром, создает электродвижущую силу. Справедливо также обратное утверждение: изменяющийся электрический ток индуцирует изменяющееся магнитное поле. То есть - переменный ток первичной обмотки создает в магнитопроводе переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток во вторичной обмотке.
В качестве магнитопровода обычно применяют магнитомягкие материалы с малой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью (http://www.e-ng.ru/fizika_-_referaty/magnitomyagkie_materialya_ferrity.html). Магнитомягкие материалы обладают также способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях, характеризуются узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на перемагничивание. Для обмоток нормальных силовых трансформаторов в основном применяют медный или алюминиевый изолированный провод круглого и прямоугольного сечений по ГОСТ 7019-71.
Недостатком этой конструкции трансформатора является большие габариты и вес. Это обусловлено применением магнитопровода. Следует отметить, что применение в качестве обмотки дорогостоящего медного, или алюминиевого провода тоже не лучшим образом отражается на стоимости изделия.
Техническая задача, на которое направлено данное техническое решение, заключается в уменьшении веса и габаритных размеров трансформатора.
Технический результат достигнут тем, что многожильный провод вторичной обмотки заключен в изоляционную оболочку, а составляющие его отдельные провода выполнены из магнитомягкого материала, причем первичная обмотка навита поверх вторичной обмотки.
Как видно, трансформатор выполнен без магнитопровода. В предложенной конструкции функцию магнитопровода выполняет многожильный провод вторичной обмотки, что позволяет снизить габариты и вес изделия. Подобный трансформатор можно использовать, например, в космических аппаратах, в которых снижение веса и габаритных размеров составляющих его узлов и деталей играет существенную роль.
Испытания опытного образа трансформатора доказали его работоспособность, причем выявлен еще один ценный параметр: при коротком замыкании выводов вторичной обмотки трансформатор не греется. В качестве многожильного провода вторичной обмотки в опытном образце применен стальной трос марки Rexant в полихлорвиниловой оболочке.
Конструкция трансформатора приведена на чертеже.
Трансформатор содержит вторичную обмотку 1, намотанную на каркасе 2 из изоляционного материала. Поверх вторичной обмотки намотана первичная обмотка 3 из медного провода.
Трансформатор работает следующим образом:
При подключении к выводам первичной обмотки 3 внешнего источника питания, по обмотке протекает переменный ток и вокруг нее создается переменный магнитный поток. В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в первичной обмотке, который пронизывает вторичную обмотку 1 (одновременно выполняющую функцию магнитопровода) ЭДС индукции. С выводов вторичной обмотки осуществляется съем преобразованного напряжения.