Transformator
Transformator to proste urządzenie elektryczne, które wykorzystuje właściwość wzajemnej indukcji do przekształcania napięcia przemiennego o większej lub mniejszej wartości z jednego na drugie.
Połączenia pierwszy stały potencjał został wynaleziony w 1885 rokui od tego czasu stało się koniecznością jako podstawowe urządzenie do przesyłu, dystrybucji i wykorzystania prądu przemiennego (AC).
Istnieją różne typy transformatorów o różnych konstrukcjach odpowiednich do różnych zastosowań w elektronice i elektroenergetyce. Ich rozmiary wahają się od zastosowań częstotliwości radiowych o objętości mniejszej niż centymetr sześcienny do ogromnych jednostek ważących setki ton używanych w sieciach energetycznych.
Są one najczęściej stosowane w przesyłaniu i dystrybucji energii na duże odległości poprzez zwiększenie napięcia wyjściowego z transformator tak, że prąd jest zmniejszony, a następnie rezystancyjna strata rdzenia jest mniej znacząca, dzięki czemu sygnał może być przesyłany na odległości do podstacji sąsiadującej z odbiornikami, gdzie napięcie jest ponownie obniżane w celu dalszego wykorzystania.
Podstawowa budowa i działanie transformatora
Podstawowa konstrukcja transformatora składa się zazwyczaj z dwóch cewek nawiniętych wokół miękkiego rdzenia żelaznego, a mianowicie cewek pierwotnych i wtórnych. Napięcie wejściowe AC jest podawane na cewkę pierwotną, a napięcie wyjściowe AC jest obserwowane po stronie wtórnej.
Jak wiemy, indukowane emf lub napięcie jest generowane tylko wtedy, gdy strumień pola magnetycznego zmienia się w stosunku do cewki lub obwodu, stąd wzajemna indukcyjność między dwiema cewkami jest możliwe tylko przy przemiennym, tj. napięciu zmiennym/AC, a nie przy stałym, tj. stałym napięciu/DC.
Połączenia transformatory służą do transmutacji napięcia i poziomy prądu zgodnie ze stosunkiem zwojów cewki wejściowej do wyjściowej. Zwoje w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym to Np i Nsodpowiednio. Niech Φ będzie strumieniem połączonym przez cewki pierwotne i wtórne. Następnie,
Indukowane emf na cewce pierwotnej, =
Indukowany emf na cewce wtórnej, =
Na podstawie tych równań możemy to odnieść
Gdzie symbole mają następujące znaczenie:
Moc, P = IpVp = IsVs
W odniesieniu do poprzednich równań,
Tak więc mamy Vs = ()VP i jas = IP
Aby zwiększyć: Vs > Vp więc N.s>Np i jas<Ip
Aby zejść w dół: Vs <Vp więc N.s <Np i jas > Ip
Cewka pierwotna i wtórna w transformatorze
Powyższa relacja opiera się na pewnych założeniach, które są następujące:
- Ten sam strumień łączy zarówno pierwotne, jak i wtórne bez żadnego wycieku strumienia.
- Prąd wtórny jest mały.
- Pierwotny opór i prąd są pomijalne.
Dlatego sprawność transformatora nie może wynosić 100%. Chociaż dobrze zaprojektowany może mieć wydajność nawet do 95%. Aby uzyskać wyższą wydajność, należy pamiętać o czterech głównych przyczynach utraty energii.
Przyczyna utraty energii transformatora:
- Wyciek strumienia: Zawsze występuje pewien wyciek strumienia, ponieważ prawie niemożliwe jest, aby cały strumień z pierwotnego przejścia do wtórnego bez żadnego wycieku.
- wirowy prądy: Zmienny strumień magnetyczny będzie indukował prądy wirowe w żelaznym rdzeniu, co może powodować nagrzewanie, a tym samym utratę energii. Można je zminimalizować, stosując laminowany rdzeń żelazny.
- Opór w uzwojeniu: Energia jest tracona w postaci rozpraszania ciepła przez druty, ale można ją zminimalizować poprzez zastosowanie stosunkowo grubych drutów.
- Histereza: Kiedy namagnesowanie rdzenia jest wielokrotnie odwracane przez zmienne pole magnetyczne, powoduje to wydatek lub utratę energii przez wytwarzanie ciepła wewnątrz rdzenia. Można to zmniejszyć, stosując materiały o niższych stratach histerezy magnetycznej.
Będziemy się uczyć Prąd wirowysi Histereza magnetyczna szczegółowo w dalszych sekcjach.
Więcej materiałów do nauki związanych z elektroniką kliknij tutaj
Przeczytaj także:
- Podstawy energii, tak
- Energia elektryczna na energię mechaniczną
- Jak zoptymalizować energię sprężystą w sprzęcie gimnastycznym dla bezpieczeństwa sportowca
- Zależność częstotliwości od energii
- Słoneczny podgrzewacz wody na energię słoneczną Słoneczny podgrzewacz basenu
- Jak mierzyć energię cieplną wytwarzaną przez tarcie w maszynach
- Dlaczego konwersja energii ma znaczenie w turbinach wiatrowych
- Jak projektować chemicznie efektywne metody ochrony roślin
- Jak znaleźć zapotrzebowanie na energię dla misji kosmicznych
- Jak panele słoneczne wykorzystują energię świetlną
Cześć, jestem Amrit Shaw. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Zawsze lubię odkrywać nowe wynalazki w dziedzinie elektroniki.
Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją w sposób kreatywny.
Poza tym lubię grać na gitarze i podróżować.