Приведу текст автора, которым он сопроводил статью:

Некоторые положения этой теории вообще противоречат закону сохранения энергии. В частности в теории утверждается, что ток короткого замыкания идеального трансформатора, имеет бесконечно большое значение, следовательно, размеры магнитопровода не влияют на мощность трансформатора. Нагрузочная характеристика такого трансформатора параллельна оси абсцисс и проходит через точку, на оси ординат, соответствующую ЭДС вторичной обмотки. В реальном трансформаторе ограничение мощности происходит, только лишь, за счёт активного сопротивления обмоток и магнитного потока рассеивания.

Значительный опыт работы с трансформаторами различного назначения, вызвал у меня сомнения в этих постулатах. Я провёл собственные исследования в этом направлении, в которых за основу принял взаимодействие магнитных потоков, возникающих в процессе работы идеального трансформатора. Выводы, полученные в процессе этой работы, я изложил в статье, которую здесь и привожу.

Первоначально планировалось опубликовать статью в одном из технических журналов, поэтому информация в ней представлена в максимально упрощённой форме, доступной для понимания человеку со средним образованием. Я буду очень рад, если моя статья окажется кому-нибудь полезной.

Итак, продолжаем:

И самое главное, теперь, зная характеристики магнитопровода и источника питания, мы можем построить нагрузочную характеристику будущего трансформатора! Эта характеристика поможет нам получить напряжение непосредственно на нагрузке, при любом её значении:

Зная напряжение на нагрузке, мы легко найдём амплитудное значение мощности нагрузки:

Или в параметрах магнитопровода:

Разумеется, что подобным образом можно найти и амплитудное значение мощности на вторичной обмотке трансформатора (габаритную мощность):

Кстати, теперешняя теория трансформатора позволяет нам найти, только, эту формулу. Например, выразим в формуле (23) амплитудное значение индукции вторичной обмотки Bm2 , через максимальную плотность тока в этой обмотке.

Здесь ( J₂ ) – плотность тока во вторичной обмотке трансформатора; ( S_ок ) – площадь окна магнитопровода; ( k_м ) – коэффициент заполнения окна магнитопровода, медью вторичной обмотки (как правило, он не превышает 0,1). Подставим значение индукции из выражения (24), в формулу (23), и после преобразований, получим:

Как видим мы получили ту, единственную формулу, которую нам может предложить действующая, пока, теория трансформатора. Как видим, эта теория раскрывает нам значительно больше свойств трансформатора, нежели предыдущая. Например, можно найти  CosΦ трансформатора как:

Подставив значения мощностей из формул (22), (3) и (23), получим следующее выражение для коэффициента мощности:

Продолжим далее. В общем случае существует два типа трансформаторов. Это трансформатор напряжения и трансформатор тока. Трансформатор напряжения удовлетворяет следующим условиям:

U(t)_вх = const ; E(t)_вых = const ; I(t)_вых = var , зависит от нагрузки.

А трансформатор тока удовлетворяет таким условиям:

I(t)_вх = const ; I(t)_вых =  const ; U(t)_вых =  var , зависит от нагрузки.

Рис.3.

Теперь, внимательно проанализируем диаграммы работы трансформатора в режиме короткого замыкания, изображeнные на рисунке 3А, и диаграммы работы трансформатора на нагрузку, изображeнные на рисунке 3Б. сравним входные и выходные параметры токов и напряжений. Несложно увидеть, что в режиме короткого замыкания трансформатор копирует во вторичной обмотке входной ток первичной обмотки. А в режиме холостого хода на вторичной обмотке имеется точная копия входного напряжения. Следовательно, трансформатором напряжения будет трансформатор, работающий в режиме, близком к холостому ходу, а трансформатором тока будет трансформатор, работающий в режиме, близком к короткому замыканию. Отсюда можно сделать вывод, что один и тот же трансформатор, в зависимости от режима работы, может быть и трансформатором напряжения, и трансформатором тока.

Анализ теории трансформатора будет неполным, если мы не коснемся его схемы замещения. На рисунке 4а изображена схема замещения идеального трансформатора, оответствующего действующей теории трансформатора.

Рис.4.

При ее анализе возникает неопределенность с режимом короткого замыкания. С одной стороны, при КЗ (коротком замыкании) в нагрузке ток стремится 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. На рисунке 4б изображена упрощенная схема замещения реального трансформатора действующая сейчас. В режиме КЗ сопротивления потерь (r₁ ; L_S1 ; L'_S2 ; r'₂ ) представляют из себя делитель напряжения на два. Отсюда следует, что магнитный поток перемагничивания тоже уменьшается в два раза и ЭДС уменьшается в два раза. Но в реальном трансформаторе этого явления не наблюдается. К примеру, возьмем промышленный  сварочный трансформатор ТС300. Намотаем поверх его первичной обмотки несколько витков изолированного провода. Измерим напряжение в этой обмотке при работе сварочного трансформатора на холостом ходу. Затем измерим в ней напряжение в режиме короткого замыкания, замкнем сварочные концы друг с другом. Разумеется, напряжение при коротком замыкании будет несколько ниже, чем при холостом ходе, но никак не в два раза, а значительно меньше. На основании тех доводов, которые были приведены в данной статье, предлагаю схему замещения идеального трансформатора, изображенную на рисунке 4в. В ней добавлена дополнительная индуктивность  ΔL2 , которая все ставит на свои места. Также предлагается приводить параметры первичной цепи трансформатора ко вторичной обмотке. Такое приведение позволит получить выходные характеристики трансформатора. Для анализа входных характеристик трансформатора, приведение нужно производить, как и прежде, к первичной обмотке трансформатора.

Рис. 5.

На рисунке 5 изображены оба варианта схемы замещения реального трансформатора.

Материал, изложенный в данной статье, приводит к двум основным выводам:

1.      Мощность трансформатора зависит, прежде всего, от размеров магнитопровода и режима его перемагничивания. Под режимом перемагничивания подразумевается максимальное значение индукции и частоты перемагничивания.

2.      Использование верной теории трансформатора, даѐт возможность аналитическими методами определять свойства трансформаторов, даже такие, которые нам пока неизвестны. Существующая теория трансформатора нуждается в серьѐзной переработке и дополнении.

Анализ трансформатора будет не полным, если мы оставим без рассмотрения магнитную цепь трансформатора. Но этим вопросом займѐмся в следующей статье.

P.S. В формулах, используемых в данной статье, применялась Международная Система Единиц (СИ).   В статье использовались действующие значения напряжений и ЭДС.

С уважением, Крюков Евгений Николаевич.

г. Томск.   2010г.

Литература:

1.      Ю.Н. Стародубцев, «Теория и расчѐт трансформаторов малой мощности». РадиоСофт Москва, 2005.

2.      Справочник «Источники питания радиоэлектронной аппаратуры» под ред. Г.С. Найвельта. Москва «Радио и связь», 1985.

3.      Б.Ю. Семенов, «Силовая электроника от простого к сложному» СОЛОН—ПРЕСС Москва, 2006.

4.      Марти Браун, «Источники питания. Расчет и конструирование». «МК – Пресс» Киев, 2005.

5.        И.И. Иванов, В.С. Равдоник, «Электротехника» «Высшая школа» Москва, 1984.

6.        И.И. Белопольский, А.Г. Пикалова, «Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности».

ГосЭнергоИздат, Москва – Ленинград, 1963.

7.    С.Н. Кризе,»Расчет маломощных силовых трансформаторов и дросселей
фильтров».

ГосЭнергоИздат, Москва – Ленинград, 1950.