Како израчунати омјер окретаја трансформатора

Садржај

• Израчунавање броја окретаја трансформатора
• Изградња трансформатора
• Врсте ефеката трансформатора
• Трансформатори у пракси
• Једнаџба трансформатора у међусобној индуктивности

Наизменична струја (АЦ) у већини уређаја у вашем дому може доћи само из електричних водова који усмеравају струју (ДЦ) коришћењем трансформатора. Кроз све различите врсте струје које могу струјати кроз струјни круг помаже се да се контролише ове електричне појаве. За све своје намене у промени напона струјних кругова, трансформатори се у великој мери ослањају на свој однос окретаја.

Израчунавање броја окретаја трансформатора

Однос броја окретаја трансформатора је подела броја завоја у примарном намотају са бројем завоја у секундарном намоту по једначини Т_Р = Н_п/ Н_с. Овај однос би такође требало да буде једнак напону примарног намота дељеном са напоном секундарног намотаја, датим у В_п/ В_с. Примарно навијање односи се на напајани индуктор, елемент круга који индукује магнетно поље као одговор на проток набоја трансформатора, а секундарни је индуктор без напајања.

Ови омјери вриједе под претпоставком да је фазни угао примарног намота једнак фазним угловима секундарног према једначина Φ_П = Φ_С. Овај угао примарне и секундарне фазе описује како се струја, која се наизменично између напријед и обрнуто окреће у примарном и секундарном намоту трансформатора, међусобно синкронизирају.

За изворе наизменичног напона, као што се користи код трансформатора, долазни таласни облик је синусоидан, облик синусног таласа. Омјер окретаја трансформатора говори о томе колико се напон мијења кроз трансформатор, како струја пролази из примарних и секундарних намотаја.

Такође, имајте на уму да се реч "однос" у овој формули односи на а фракција, а не стварни однос. Фракција 1/4 је различита од односа 1: 4. Док је 1/4 један део из целине који је подељен у четири једнака дела, однос 1: 4 представља да, за једно од нечега, постоје четири од нечег другог. "Однос" у омјеру окретаја трансформатора је фракција, а не омјер, у формули односа трансформатора.

Омјер окретаја трансформатора открива да је фракциона разлика коју напон узима на основу броја намотаја намотаних око примарног и секундарног дела трансформатора. Трансформатор с пет примарних завојних намотаја и 10 секундарних намотаја ће пререзати извор напона на пола као што је дато са 5/10 или 1/2.

Да ли се напон повећава или смањује као резултат ових намотаја, одређује његов трансформатор за повећање или силазни трансформатор формулом за однос трансформатора. Трансформатор који нити повећава нити смањује напон је "трансформатор импеданце" који може мерити импедансу, кола која су супротна струји или једноставно указује на прекиде између различитих електричних кругова.

Изградња трансформатора

Основне компоненте трансформатора су две намотаје, примарна и секундарна, које се омотавају око гвоздене језгре. Феромагнетска језгра или језгра направљена од трајног магнета трансформатора такође користи танке електрично изоловане кришке тако да ове површине могу умањити отпор струје која из примарних намотаја прелази у секундарне завојнице трансформатора.

Конструкција трансформатора ће генерално бити дизајнирана тако да изгуби што мање енергије. Будући да не прелази сав магнетни ток из примарних завојница у секундарни, у пракси ће доћи до одређеног губитка. Због тога ће и трансформатори изгубити енергију вртложне струје, локализована електрична струја изазвана променама магнетног поља у електричним круговима.

Трансформатори су добили своје име јер користе ово подешавање магнетизирајуће језгре са намотима на два одвојена дела да трансформишу електричну енергију у магнетну енергију магнетизирањем језгре из струје кроз примарне намоте.

Затим магнетно језгро индукује струју у секундарним намотима, која претвара магнетну енергију назад у електричну. То значи да трансформатори увијек раде на долазном извору измјеничног напона, оном који се редовно пребацује између смјера струје према напријед и назад.

Врсте ефеката трансформатора

Поред формуле напона или броја завојница, можете проучавати трансформаторе да бисте сазнали више о природи различитих врста напона, електромагнетној индукцији, магнетним пољима, магнетном току и другим својствима која су последица конструкције трансформатора.

За разлику од извора напона који је струја у једном смеру, ан Извор АЦ напона послата кроз примарну завојницу створиће своје магнетно поље. Ова појава је позната и као обострана индуктивност.

Јачина магнетног поља повећала би се до његове максималне вредности, која је једнака разлици магнетног тока дељеној са временским периодом, дΦ / дт. Имајте на уму у овом случају, Φ користи се за означавање магнетног тока, а не фазног угла. Те линије магнетног поља повучене су према ван од електромагнета. Инжињери који граде грађевинске трансформаторе такође узимају у обзир везу флукса, која је производ магнетног флукса Φ и број завојница у жици Н узроковано магнетним пољем које пролази из једне завојнице у другу.

Општа једначина за магнетни ток је Φ = БАцосθ за површину кроз коју поље пролази А у м², магнетно поље Б у Тесласу и θ као угао између окомитог вектора на област и магнетног поља. За једноставан случај омотаних завојница око магнета, проток је дат са Φ = НБА за број завојница Н, магнетно поље Б и преко одређеног подручја А површине која је паралелна са магнетом. Међутим, за трансформатор, веза флукса узрокује да магнетни ток у примарном намоту буде једнак секундарном намоту.

Према Фарадаис Лав, можете израчунати напон индукован у примарном или секундарном намоту трансформатора рачунањем Н к дΦ / дт. То такође објашњава зашто је однос напона једног дела трансформатора на други трансформатор једнак броју намотаја једног према другом.

Ако бисте упоређивали Н к дΦ / дт од једног дела до другог, дΦ / дт отказао би се због тога што оба дела имају исти магнетни ток. На крају, можете израчунати ампер-окрете трансформатора као резултат тренутног времена броја завојница као методу за мерење силе магнетизовања завојнице

Трансформатори у пракси

Електродистрибутивне мреже дистрибуирају електричну енергију од зграда и кућа. Ови водови започињу у електрани где електрични генератор ствара електричну енергију из неког извора. Ово би могла бити хидроелектрична брана која користи снагу воде или плинску турбину која користи изгарање за стварање механичке енергије из природног плина и претвара је у електричну енергију. Нажалост, та се електрична енергија производи као Једносмерни напон који се мора претворити у измјенични напон за већину кућних уређаја.

Трансформатори чине ову струју употребљивом тако што стварају једнофазно једносмерно напајање за домаћинства и зграде из долазног осцилирајућег променљивог напона. Трансформатори дуж електроенергетских мрежа такође обезбеђују да је напон одговарајући износ за кућну електронику и електроенергетске системе. Мреже дистрибуције такође користе "сабирнице" које раздвајају дистрибуцију у више праваца поред прекидача како би одвојене дистрибуције остале једна од друге.

Инжењери често објашњавају ефикасност трансформатора користећи једноставну једначину за ефикасност као _η = П_О/ П_Ја _фили излазну снагу П___О и улазне снаге П_Ја. На основу конструкције дизајна трансформатора, ови системи не губе трење или отпор ваздуха, јер трансформатори не укључују покретне делове.

Струја магнетизирања, количина струје потребне за магнетизирање језгре трансформатора, је генерално врло мала у поређењу са струјом коју индукује примарни део трансформатора. Ови фактори значе да су трансформатори обично веома ефикасни са ефикасношћу од 95 процената и већом за већину модерних дизајна.

Ако бисте на примарни намот трансформатора применили извор једносмерног напона, магнетни ток који се индукује у магнетном језгру наставиће да индукује променљиви напон у секундарном намоту у истој фази као и напон извора. Магнетни ток у језгри, међутим, остаје 90 ° иза фазног угла изворског напона. То значи да струја примарног намотаја, магнетизирајућа струја, такође заостаје за извором АЦ напона.

Једнаџба трансформатора у међусобној индуктивности

Поред поља, флукса и напона, трансформатори илуструју електромагнетске појаве обостране индуктивности који дају већу снагу примарним намотима трансформатора када су прикључени на електрично напајање.

То се дешава као реакција примарних намотаја на повећање оптерећења, нешто што троши снагу, на секундарним намотима. Ако додате оптерећење секундарним намотима методом попут повећања отпора његових жица, примарни намоти би реаговали извлачењем више струје из извора напајања како би се компензирало ово смањење. Међусобна индуктивност је оптерећење које стављате на секундарно средство које можете да користите за израчунавање пораста струје кроз примарне намоте.

Ако бисте написали засебну једнаџбу напона и за примарни и за секундарни намот, могли бисте описати ове појаве обостране индуктивности. За примарно навијање, В_П = Ја_ПР₁ + Л₁ΔИ_П/ Δт - М ΔИ_С/ Δт, за струју кроз примарни намот Ја_П, отпор примарног оптерећења навијања Р₁, обострана индуктивност М, примарна индуктивност намотаја Л_Ја, секундарно навијање Ја_С и мењати се временом Δт. Негативни знак испред обостране индуктивности М показује да извор струје одмах доживљава пад напона услед оптерећења секундарног намотаја, али, као одговор, примарно навијање подиже свој напон.

Ова једначина прати правила писања једнаџби која описују како се струја и напон разликују између елемената круга. За затворену електричну петљу можете написати суму напона на свакој компоненти једнаку нули да бисте приказали како напон опада преко сваког елемента у кругу.

За примарне намоте напишете ову једначину да бисте рачунали напон на самим примарним намотима (Ја_ПР₁), напон због индуковане струје магнетног поља Л₁ΔИ_П/ Δт и напон због ефекта међусобне индуктивности секундарних намотаја М ΔИ_С/ Δт.

Слично томе, можете написати једначину која описује пад напона преко секундарних намотаја као М ΔИ___П/ Δт = И_СР₂ + Л₂ΔИ_С/ Δт. Ова једначина укључује секундарну струју намотаја Ја_С, индуктивност секундарног намотаја Л₂ и отпор оптерећења секундарног намотаја Р₂. Отпор и индуктивност су означени са претплатницима 1 или 2 уместо П или С, пошто су отпорници и индуктори често нумерисани, а не означени словима. Коначно, можете директно израчунати међусобну индуктивност из индуктора М = √Л1Л2.