Что такое трансформатор? Его части, эксплуатация, типы, ограничения и применение

Что такое трансформатор?

• Как следует из названия, трансформатор передает электроэнергию из одной электрической цепи в другую электрическую цепь. Это не меняет значение силы.
• Трансформатор не изменяет частоту цепи во время работы.
• Трансформатор работает на электрическом я.е. взаимная индукция.
• Трансформатор работает, когда обе цепи вступают в силу взаимной индукции.
• Трансформатор не может повышать или понижать уровень постоянного напряжения или постоянного тока.
• Трансформатор только повышает или понижает уровень переменного или переменного тока.
• Трансформатор не меняет значение магнитного потока.
• Трансформатор не будет работать при постоянном напряжении.

Без трансформаторов электрической энергии, генерируемой на электростанциях, вероятно, будет недостаточно для питания города.Только представьте, что нет трансформаторов. Как вы думаете, сколько электростанций нужно настроить, чтобы обеспечить город энергией? Нелегко настроить электростанцию. Это дорого.

Для обеспечения достаточной мощности необходимо установить множество электростанций. Трансформаторы помогают, усиливая выход трансформатора (повышая или понижая уровень напряжения или тока).

Когда число витков вторичной катушки больше числа витков первичной катушки, такой трансформатор называется повышающим трансформатором.

Аналогично, когда число витков катушки первичной катушки больше, чем у вторичного трансформатора, такой трансформатор известен как понижающий трансформатор.

Конструкция трансформатора (детали трансформатора)

Принцип работы трансформатора

Трансформатор статическое устройство (и не содержит вращающихся частей, следовательно, нет потерь на трение), которое с преобразовывать электрическую мощность из одной цепи в другую, не меняя ее частоту.Шаг вверх (или шаг вниз) уровня переменного напряжения и тока.

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции двух катушек или по закону Фарадея об электромагнитной индукции. Когда ток в первичной катушке изменяется, поток, связанный со вторичной катушкой, также изменяется. Следовательно, ЭДС индуцируется во вторичной катушке из-за законов электромагнитной индукции Фарадея.

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), а во-вторых, что изменяющееся магнитное поле в катушке с проволокой индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция) ).Изменение тока в первичной катушке изменяет магнитный поток, который развивается. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной катушке.

Простой трансформатор имеет сердечник из мягкого железа или кремниевой стали и обмотки (железный сердечник). Как сердечник, так и обмотки изолированы друг от друга. Обмотка, подключенная к основному источнику питания, называется первичной, а обмотка, подключенная к цепи нагрузки, называется вторичной.

Обмотка (катушка), подключенная к более высокому напряжению, называется обмоткой высокого напряжения, а обмотка, подключенная к низкому напряжению, называется обмоткой низкого напряжения.В случае повышающего трансформатора первичной обмоткой (обмоткой) является обмотка низкого напряжения, число витков обмотки вторичной обмотки больше, чем у первичной обмотки. Наоборот для понижающего трансформатора.

Как объяснено ранее, ЭДС индуцируется только изменением величины потока.

Когда первичная обмотка подключена к сети переменного тока, через нее течет ток. Поскольку обмотка связана с сердечником, ток, протекающий через обмотку, будет создавать переменный поток в сердечнике.ЭДС индуцируется во вторичной катушке, так как переменный поток связывает две обмотки. Частота наведенной ЭДС такая же, как у потока или подаваемого напряжения.

При этом (изменение потока) энергия передается от первичной обмотки к вторичной обмотке посредством электромагнитной индукции без изменения частоты напряжения, подаваемого на трансформатор. Во время процесса в первичной катушке возникает самоиндуцированная ЭДС, которая противодействует приложенному напряжению.ЭДС самоиндукции называется обратной ЭДС.

Ограничение трансформатора

Чтобы понять основные моменты, мы должны обсудить некоторые основные термины, связанные с работой трансформатора. Итак, давайте вернемся к основному на некоторое время.

Трансформатор — это машина переменного тока, которая повышает или понижает переменное напряжение или ток. Однако трансформатор, являющийся машиной переменного тока, не может повышать или понижать постоянное напряжение или постоянный ток. Это звучит немного странно, хотя. Вы можете подумать: «А разве нет трансформаторов постоянного тока?»

Чтобы ответить на два вопроса, есть ли трансформаторы постоянного тока или нет, и знать, «почему трансформатор не может увеличивать или понижать напряжение постоянного тока», необходимо знать, как электрический ток и магнитное поле взаимодействуют друг с другом в работе трансформатора.

Электромагнетизм

Взаимодействие между магнитным полем и электрическим током называется электромагнетизмом. Токопроводящие проводники создают магнитное поле, когда ток проходит через него. Движение электронов в проводнике приведет к появлению электрического тока (дрейфующих электронов), который возникает в результате ЭДС, установленной на проводнике.

ЭДС, установленная через проводник, может быть в форме той, которая хранится в химической энергии или магнитном поле. Токопроводящий проводник, помещенный в магнитные поля, будет испытывать механическую силу, в то время как проводник, помещенный в магнитное поле, будет дрейфовать электронами, что приведет к электрическому току.

Field Flux

Два магнита разных полюсов будут притягивать друг друга, в то время как магниты одинаковых полюсов будут отталкивать друг друга (так же как и с электрическими зарядами). Каждый магнит окружен силовым полем и представлен воображаемыми линиями, исходящими от северного полюса магнита, идущими в южный полюс того же магнита.

Прочтите важные термины, относящиеся к потоку поля и магнитному полю, с формулами Здесь

«Линии, связывающие северный и южный полюс магнита, представляющего силовое поле, связывающее катушки в трансформаторе, называются магнитным потоком».

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — это явление, объясняющее, как ЭДС и ток индуцируются или могут индуцироваться в катушке при взаимодействии катушки и магнитного поля. Это явление «электромагнитная индукция» объясняется законами электромагнитной индукции Фарадея. Направление наведенной ЭДС в катушке объясняется законом Ленца и правилом правой руки Флеминга.

Законы Фарадея об электромагнитной индукции

После того, как Ампер и другие исследовали магнитное влияние тока, Майкл Фарадей попытался сделать обратное.В ходе своей работы он обнаружил, что при изменении магнитного поля, в котором размещалась катушка, в катушке индуцировалась ЭДС.

Это происходило только тогда, когда он перемещал катушку или магнит, который использовал в эксперименте. ЭДС индуцировалась в катушке только при изменении потока поля (если катушка зафиксирована, перемещение магнита в направлении или от катушки вызывает индукцию ЭДС). Таким образом, законы электромагнитной индукции Фарадея состоят в следующем;

Первый закон Фарадея

Первый закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что «ЭДС индуцируется в катушке при изменении потока, связывающего катушку».

Второй закон Фарадея

Второй закон электромагнитной индукции Фарадея гласит, что «величина индуцированной ЭДС в катушке прямо пропорциональна скорости изменения потока, связывающего катушку».

e = N dϕ / dt

Где

• e = индуцированная ЭДС
• N = число витков
• dϕ = изменение потока
• dt = изменение во времени

Похожие сообщения: Есть ли Возможно ли эксплуатировать трансформатор 50 Гц на частоте 5 Гц или 500 Гц?

Закон Ленца

Закон Ленца предусматривает, как можно определить направление наведенной ЭДС в катушке.«Таким образом, в нем говорится, что направление наведенной ЭДС таково, что оно противостоит изменению, вызывающему его.

Другими словами, когда в цепи индуцируется E.M.F, текущая установка всегда противодействует движению или изменению тока, который его вызывает. ИЛИ

Индуцированная ЭДС вызовет ток, протекающий в замкнутой цепи в таком направлении, что его магнитный эффект будет противодействовать изменению, которое его вызвало.

Согласно этому закону (введенному Лансом в 1835 году), направление тока может быть найдено.когда ток через катушку меняет магнитное поле, напряжение создается в результате изменения магнитного поля, направление индуцированного напряжения таково, что оно всегда противодействует изменению тока.

очень простыми словами, закон Ленца, утверждающий, что индуцированный эффект всегда таков, чтобы противостоять причине, вызвавшей его.

Правило правой руки Флеминга

В нем говорится, что «если большой, указательный и средний пальцы удерживаются таким образом, что они взаимно перпендикулярны друг другу (составляет 90 ° углов), затем указательный палец указывает направление поля, большой палец указывает направление движения проводника, а средний палец указывает направление индуцированного тока (от ЭДС).

Почему трансформаторы не могут повышать или понижать постоянное напряжение или ток?

Трансформатор не может повышать или понижать постоянное напряжение. Не рекомендуется подключать источник постоянного тока к трансформатору, потому что, если к катушке (первичной) трансформатора приложено номинальное напряжение постоянного тока, поток, создаваемый в трансформаторе, не изменится по своей величине, а останется тем же и результат ЭДС не будет индуцироваться во вторичной катушке, кроме как в момент включения, поэтому трансформатор может начать курить и гореть, потому что;

В случае питания постоянного тока, Частота равна нулю .Когда вы подаете напряжение на чистую индуктивную цепь, то в соответствии с

X _L = 2 π f L

Где:

• X _L = Индуктивная реактивность
• L = Индуктивность
• f = частота

, если мы введем частоту = 0, то общий X _L (индуктивное сопротивление) также будет равен нулю.

Теперь перейдем к току, I = V / R (а в случае индуктивной цепи, I = V / X _L )….Основной закон Ома

Если мы установим индуктивное сопротивление равным 0, то ток будет бесконечным (короткое замыкание)…

Итак, если мы подадим постоянное напряжение на чисто индуктивную цепь, цепь может начать дымиться и гореть.

Таким образом, трансформаторы не способны повышать или понижать постоянное напряжение. Также в таких случаях не будет самоиндуцированной ЭДС в первичной катушке, которая возможна только с изменяющейся магнитной связью, чтобы противостоять приложенному напряжению. Сопротивление первичной катушки является низким, и, как таковой, сильный ток, протекающий через него, приведет к выгоранию первичной катушки из-за чрезмерного нагрева, создаваемого током.

Читайте также: При каких условиях источник питания постоянного тока безопасно подключается к первичной обмотке трансформатора?

Типы трансформаторов

Существуют различные типы трансформаторов в зависимости от их использования, конструкции и конструкции.

Типы трансформаторов на основе своих фаз

1. Однофазный трансформатор
2. Трехфазные трансформаторы

Типы трансформаторов на основе своей базовой конструкции

• Тип сердечника трансформатора
• Тип оболочки 9 Трансформатор
• Тип корпуса 9 Трансформатор
• Тип корпуса 9 Трансформатор
• Тип оболочки 9 Трансформатор
• Тип оболочки 9 Трансформатор
• Тип оболочки 9 Трансформатор
• Трансформатор

Типы трансформаторов на основе его сердечника

• Воздушный сердечник Трансформатор
• Трансформатор с ферромагнитным / железным сердечником

Типы трансформаторов на основе Преобразователь Большой000000

Распределительный трансформатор
• Малый силовой трансформатор
• Знаковый осветительный трансформатор
• Управляющий и сигнальный трансформатор
• Газоразрядная лампа Трансформатор
• Звонящий трансформатор
• Инструментальный трансформатор
• Трансформатор постоянного тока
• Серия Трансформатор для уличного освещения

Похожие сообщения: Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?

Типы трансформаторов на основе изоляции и охлаждения

• Трансформатор с воздушным или сухим воздушным охлаждением
• Сухой тип с воздушным охлаждением
• с масляным погружением, с автоматическим охлаждением (OISC) или ONAN (масло натуральное, воздушное натуральное)
• с масляным погружением, комбинация с самоохлаждением и воздушной струей (ONAN)
• с масляным погружением, с водяным охлаждением (OW)
• с масляным погружением, принудительным масляным охлаждением
• с масляным погружением, сочетание с автоматическим охлаждением и водяным охлаждением (ONAN + OW)
• Принудительное масло с воздушным охлаждением (OFAC)
• Принудительное масло с водяным охлаждением (FOWC)
• Принудительное масло с автоматическим охлаждением (OFAN)

Типы измерительных трансформаторов

Связанные должности: Защита силовых трансформаторов и неисправности

Использование и применение трансформатора

Использование и применение трансформатора уже обсуждались в этом предыдущем посте.

Преимущества 3-фазного трансформатора по сравнению с 1-фазным трансформатором

Ознакомьтесь с преимуществами и недостатками однофазного и трехфазного трансформатора здесь.

Похожие сообщения:

.

Как работают трансформаторы | Проекты самодельных цепей

Согласно определению, данному в Википедии, электрический трансформатор — это стационарное оборудование, которое обменивает электроэнергию через пару близко намотанных катушек посредством магнитной индукции.

Постоянно изменяющийся ток в одной обмотке трансформатора генерирует переменный магнитный поток, который, следовательно, индуцирует переменную электродвижущую силу над второй катушкой, построенной на том же сердечнике.

Основной принцип работы

Трансформаторы в основном работают, передавая электрическую мощность между парой катушек посредством взаимной индукции, не завися от какой-либо формы прямого контакта между двумя обмотками.

Этот процесс передачи электричества посредством индукции был впервые доказан законом индукции Фарадея в 1831 году. Согласно этому закону индуцированное напряжение на двух катушках создается из-за переменного магнитного потока, окружающего катушку.

Основная функция трансформатора заключается в повышении или понижении переменного напряжения / тока в различных пропорциях в соответствии с требованиями применения. Пропорции определяются числом витков и коэффициентом витка обмотки.

Анализ идеального трансформатора

Мы можем представить идеальный трансформатор как гипотетический проект, который может быть практически без каких-либо потерь. Кроме того, эта идеальная конструкция может иметь свою первичную и вторичную обмотки, идеально связанные друг с другом.

Это означает, что магнитная связь между двумя обмотками осуществляется через сердечник, магнитная проницаемость которого бесконечна, и с индуктивностями обмотки при полной нулевой магнитодвижущей силе.

Мы знаем, что в трансформаторе приложенный переменный ток в первичной обмотке пытается усилить переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора, который также включает в себя вторичную обмотку, окруженную вокруг него.

Из-за этого изменяющегося потока электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется на вторичной обмотке посредством электромагнитной индукции. Это приводит к генерации потока на вторичной обмотке с величиной, противоположной, но равной потоку первичной обмотки, согласно закону Ленца.

Поскольку сердечник обладает бесконечной магнитной проницаемостью, весь (100%) магнитный поток может передаваться через две обмотки.

Это означает, что, когда первичная обмотка подвергается воздействию источника переменного тока, а нагрузка подключается к клеммам вторичной обмотки, ток протекает через соответствующую обмотку в направлениях, как показано на следующей диаграмме.В этом состоянии магнитная сила сердечника нейтрализуется до нуля.

Изображение предоставлено: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transformer3d_col3.svg

В этой идеальной конструкции трансформатора, поскольку передача потока через первичную и вторичную обмотку составляет 100%, согласно закону Фарадея, Индуцированное напряжение на каждой из обмоток будет совершенно пропорционально числу витков обмотки, как показано на следующем рисунке:

Тестовое видео Проверка линейной зависимости между первичным / вторичным отношением витков.

ПОВОРОТНЫЕ И НАПРЯЖЕННЫЕ ОТНОШЕНИЯ

Попробуем детально разобраться в расчетах коэффициента оборотов:

Чистая величина напряжения, индуцированного от первичной к вторичной обмотке, определяется просто отношением числа витков наматывается на первичный и вторичный отделы.

Однако это правило применяется, только если трансформатор близок к идеальному трансформатору.

Идеальный трансформатор — это тот трансформатор, который имеет незначительные потери в виде скин-эффекта или вихревого тока.

Давайте возьмем пример рисунка 1 ниже (для идеального трансформатора).

Предположим, что первичная обмотка состоит примерно из 10 витков, а вторичная — только с одной виткой. Благодаря электромагнитной индукции линии потока, создаваемые поперек первичной обмотки в ответ на вход переменного тока, попеременно расширяются и коллапсируют, прорезая 10 витков первичной обмотки. Это приводит к точно пропорциональному количеству напряжения, индуцируемого на вторичной обмотке, в зависимости от коэффициента поворота.

Рисунок (1)

Поскольку вторичная обмотка имеет только один виток, она испытывает пропорциональный магнитный поток через один виток относительно 10 витков первичной обмотки.

Следовательно, поскольку напряжение, приложенное к первичной обмотке, составляет 12 В, то каждая из ее обмоток будет подвергаться противо-ЭДС 12/10 = 1.2 В, и это в точности величина напряжения, которое будет влиять на один виток, присутствующий во вторичной секции. Это связано с тем, что он имеет одну обмотку, которая способна извлечь только ту же эквивалентную величину индукции, которая может быть доступна за один оборот первичной обмотки.

Таким образом, вторичное устройство с одним оборотом сможет извлечь 1,2 В из основного.

Приведенное выше объяснение указывает, что число витков на первичной обмотке трансформатора линейно соответствует напряжению питания на нем, а напряжение просто делится на число витков.

Таким образом, в приведенном выше случае, поскольку напряжение равно 12 В, а число витков равно 10, ЭДС чистого счетчика, индуцированная на каждом из витков, будет равна 12/10 = 1,2 В

Пример №2

Сейчас давайте представим рисунок 2 ниже, он показывает тип конфигурации, аналогичный показанному на рисунке 1. ожидайте вторичного, который теперь имеет 1 дополнительный ход, то есть 2 числа ходов.

Излишне говорить, что теперь вторичное устройство будет проходить в два раза больше линий потока по сравнению с состоянием на рисунке 1, которое имело всего один оборот.

Таким образом, здесь вторичная обмотка будет показывать около 12/10 x 2 = 2,4 В, потому что на два витка будет влиять величина встречной ЭДС, которая может быть эквивалентной для двух обмоток на первичной стороне трафо.

Поэтому из вышеприведенного обсуждения в целом можно сделать вывод, что в трансформаторе соотношение между напряжением и числом витков на первичной и вторичной обмотках является довольно линейным и пропорциональным.

Число оборотов трансформатора

Таким образом, полученная формула для расчета числа оборотов для любого трансформатора может быть выражена как:

Es / Ep = Ns / Np

где,

• Es = Вторичное напряжение ,
• Ep = первичное напряжение,
• Ns = число вторичных витков,
• Np = количество первичных витков.

Отношение первичных вторичных оборотов

Интересно отметить, что приведенная выше формула указывает на прямую зависимость между отношением вторичного напряжения к первичному и вторичного к первичному числу витков, которые указаны пропорциональными и равно.

Следовательно, вышеприведенное уравнение можно также выразить как:

Ep x Ns = Es x Np

Далее мы можем вывести приведенную выше формулу для решения Es и Ep, как показано ниже:

Es = (Ep x Ns) / Np

аналогично,

Ep = (Es x Np) / Ns

Приведенное выше уравнение показывает, что при наличии любых трех величин четвертую величину можно легко определить, решив формулу ,

Решение практических проблем обмотки трансформатора

Пример № 1: Трансформатор имеет 200 оборотов в первичной секции, 50 оборотов во вторичной обмотке и 120 вольт, подключенных к первичной обмотке (Ep). Какое может быть напряжение на вторичной обмотке (E s)?

Дано:

• Np = 200 витков
• Ns = 50 витков
• Ep = 120 вольт
• Es =? вольт

Ответ:

Es = EpNs / Np

Замещение:

Es = (120 В x 50 витков) / 200 витков

Es = 30 вольт

Случай в точке # 2 : Предположим, у нас 400 витков провода в катушке с железным сердечником.

Предполагая, что катушка требуется в качестве первичной обмотки трансформатора, рассчитайте число витков, которые необходимо намотать на катушку, чтобы получить вторичную обмотку трансформатора, чтобы обеспечить вторичное напряжение в один вольт в ситуации где первичное напряжение 5 вольт?

Дано:

• Np = 400 витков
• Ep = 5 вольт
• Es = 1 вольт
• Ns =? повороты

Ответ:

EpNs = EsNp

Транспонирование для Ns:

Ns = EsNp / Ep

Замена:

Ns = (1 В x 400 витков) / 5 В

9862 Ns = 80 витков

Помните: Отношение напряжения (5: 1) эквивалентно отношению обмоток (400: 80).Иногда, в качестве замены определенных значений, вы обнаруживаете, что вам назначен коэффициент поворота или напряжения.

В подобных случаях вы можете просто принять любое произвольное число для одного из напряжений (или обмоток) и вычислить другое альтернативное значение из отношения.

В качестве иллюстрации, предположим, что коэффициент намотки назначен 6: 1, вы можете представить количество витков для первичной секции и вычислить эквивалентное вторичное число витков, используя такие же пропорции, как 60:10, 36: 6, 30: 5 и т. Д.

Трансформатор во всех приведенных выше примерах имеет меньшее число витков во вторичной секции по сравнению с первичной секцией. По этой причине вы можете найти меньшее количество напряжения на вторичной обмотке trafo, а не на первичной стороне.

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Трансформатор с номинальным напряжением на вторичной стороне ниже, чем номинальное напряжение на первичной стороне, называется трансформатором STEP-DOWN.

Или, альтернативно, если вход переменного тока подается на обмотку с большим числом витков, то трансформатор действует как понижающий трансформатор.

Соотношение понижающего трансформатора четыре к одному записано как 4: 1. Трансформатор, который включает меньшее число витков на первичной стороне по сравнению со вторичной стороной, будет генерировать более высокое напряжение на вторичной стороне по сравнению с напряжением, подключенным на первичной стороне.

Трансформатор, у которого вторичная сторона имеет номинальное напряжение, превышающее напряжение на первичной стороне, называется STEP-UP трансформатором. Или, в качестве альтернативы, если вход переменного тока подается на обмотку с меньшим числом витков, то трансформатор действует как повышающий трансформатор.

Соотношение повышающего трансформатора от одного до четырех необходимо записать как 1: 4. Как видно из двух соотношений, величина первичной боковой обмотки постоянно упоминается в начале.

Можем ли мы использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего трансформатора и наоборот?

Да, определенно! Все трансформаторы работают по тому же фундаментальному принципу, что и описанный выше. Использование повышающего трансформатора в качестве понижающего трансформатора просто означает переключение входных напряжений через их первичную / вторичную обмотку.

Например, если у вас есть обычный повышающий трансформатор электропитания, который обеспечивает выходной сигнал 12-0-12 В от входного переменного тока 220 В, вы можете использовать тот же трансформатор в качестве повышающего трансформатора для получения выходного напряжения 220 В от 12 В переменного тока.

Классическим примером является схема инвертора, где в трансформаторах нет ничего особенного. Все они работают с использованием обычных понижающих трансформаторов, подключенных противоположным образом.

Воздействие нагрузки

Всякий раз, когда нагрузка или электрическое устройство подключается через вторичную обмотку трансформатора, ток или усилители проходят через вторичную сторону обмотки вместе с нагрузкой.

Магнитный поток, генерируемый током во вторичной обмотке, взаимодействует с магнитными линиями потока, генерируемыми усилителями на первичной стороне. Этот конфликт между двумя линиями потоков возникает в результате общей индуктивности между первичной и вторичной обмотками.

Взаимный поток

Абсолютный поток в материале сердечника трансформатора преобладает как в первичной, так и во вторичной обмотке. Это также способ, с помощью которого электрическая энергия может мигрировать от первичной обмотки к вторичной обмотке.

В связи с тем, что этот поток объединяет обе обмотки, это явление обычно называют ВЗАИМНЫМ ПОТОКОМ. Кроме того, индуктивность, которая генерирует этот поток, преобладает в обеих обмотках и называется взаимной индуктивностью.

На рисунке (2) ниже показан поток, создаваемый токами в первичной и вторичной обмотках трансформатора при каждом включении тока питания в первичной обмотке.

Рисунок (2)

Всякий раз, когда сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке, напряжение, возбужденное во вторичной обмотке, запускает ток, который циркулирует во вторичной обмотке.

Этот ток создает кольца потока вокруг вторичной обмотки (обозначены пунктирными линиями), которые могут быть альтернативой полю потока вокруг первичной обмотки (закон Ленца).

Следовательно, поток вокруг вторичной обмотки подавляет большую часть потока вокруг первичной обмотки.

При меньшем количестве потока, окружающем первичную обмотку, обратная эдс уменьшается, и большее количество усилителя всасывается из источника питания. Дополнительный ток в первичной обмотке высвобождает дополнительные линии потока, в значительной степени восстанавливая первоначальное количество линий абсолютного потока.

ПОВОРОТНЫЕ И ТЕКУЩИЕ СООТНОШЕНИЯ

Количество линий магнитного потока, образующихся в сердечнике trafo, пропорционально силе намагничивания

(В АМПЕРНЫХ ПОВОРОТАХ) первичной и вторичной обмоток.

Ампер-виток (I x N) указывает на магнитодвижущую силу; Можно понимать, что это магнитодвижущая сила, создаваемая одним током тока, протекающим в 1 витке катушки.

Поток, который имеется в сердечнике трансформатора, окружает первичную и вторичную обмотки.

Учитывая, что поток одинаков для каждой обмотки, ампер-витки в каждой, первичной и вторичной обмотках всегда должны быть одинаковыми.

По этой причине:

IpNp = IsNs

Где:

IpNp = ампер / витки в первичной обмотке
IsNs — ампер / витки во вторичной обмотке

Делением обеих сторон Выражение
Ip , получаем:
Np / Ns = Is / Ip

, так как: Es / Ep = Ns / Np

Тогда: Ep / Es = Np / Ns

Также: Ep / Es = Is / Ip

, где

• Ep = напряжение на первичной обмотке в вольтах
• Es = напряжение на вторичной обмотке в вольтах
• Ip = ток на первичной обмотке в амперах
• Is = ток в первичной обмотке вторичные в амперах

Обратите внимание, что уравнения показывают, что отношение ампер является обратной величиной обмотки или коэффициента поворота, а также коэффициента напряжения.

Это означает, что трансформатор, имеющий меньшее количество витков на вторичной стороне по сравнению с первичной, может понизить напряжение, но увеличит ток. Например:

Предположим, что трансформатор имеет отношение напряжений 6: 1.

Попробуйте найти ток или усилитель на вторичной стороне, если ток или усилитель на первичной стороне составляет 200 миллиампер.

Предположим,

Ep = 6 В (в качестве примера)
Es = 1 В
Ip = 200 мА или 0.2Amp
Is =?

Ответ:

Ep / Es = Is / Ip

Транспонирование для Is:

Is = EpIp / Es

Замена:

Is = (6 В x 0,2A) / 1 В
Is = 1,2A

В приведенном выше сценарии говорится, что, несмотря на то, что напряжение на вторичной обмотке составляет одну шестую от напряжения на первичной обмотке, усилители во вторичной обмотке в 6 раз больше, чем в первичной обмотке.

Приведенные выше уравнения вполне можно рассматривать с альтернативной точки зрения.

Коэффициент намотки означает сумму, посредством которой трансформатор увеличивает или увеличивает или уменьшает напряжение, подключенное к первичной стороне.

Для иллюстрации предположим, что если вторичная обмотка трансформатора имеет в два раза больше оборотов, чем первичная обмотка, то напряжение, возбужденное на вторичной стороне, вероятно, будет вдвое больше напряжения на первичной обмотке.

В случае, если вторичная обмотка несет половину числа витков первичной стороны, напряжение на вторичной стороне будет составлять половину напряжения на первичной обмотке.

Сказав это, коэффициент намотки вместе с коэффициентом усиления трансформатора составляют обратную связь.

В результате повышающий трансформатор 1: 2 может иметь половину усилителя на вторичной стороне по сравнению с первичной стороной. Понижающий трансформатор 2: 1 может иметь двукратное усиление во вторичной обмотке по отношению к первичной стороне.

Иллюстрация: Трансформатор с коэффициентом обмотки 1:12 имеет ток 3 А на вторичной стороне.Узнать величину ампер в первичной обмотке?

Дано:

Np = 1 виток (например)
Ns = 12 витков
Is = 3Amp
Lp =?

Ответ:

Np / Ns = Is / Ip

Замена:

Ip = (12 витков x 3 ампер) / 1 виток

Ip = 36A

Расчет взаимной индуктивности

Взаимная индукция — это процесс, в котором одна обмотка проходит индукцию ЭДС из-за скорости изменения тока соседней обмотки, приводящей к индуктивной связи между обмоткой.

Другими словами Взаимная индуктивность — это отношение индуцированной ЭДС на одной обмотке к скорости изменения тока на другой обмотке, выраженное в следующей формуле:

M = ЭДС / ди (т) / DT

Фазирование в трансформаторах:

Обычно, когда мы исследуем трансформаторы, большинство из нас считает, что напряжение и токи первичной и вторичной обмоток находятся в фазе друг с другом. Однако это не всегда может быть правдой.В трансформаторах соотношение между напряжением, фазовым углом тока на первичной и вторичной обмотках зависит от того, как эти обмотки вращаются вокруг сердечника. Это зависит от того, находятся ли они оба в направлении против часовой стрелки или в направлении по часовой стрелке, или же одна обмотка повернута по часовой стрелке, а другая — против часовой стрелки.

Давайте посмотрим на следующие диаграммы, чтобы понять, как ориентация обмотки влияет на фазовый угол:

В приведенном выше примере направления обмотки выглядят одинаково, то есть первичная и вторичная обмотки повернуты по часовой стрелке.Благодаря этой идентичной ориентации фазовый угол выходного тока и напряжения идентичен фазовому углу входного тока и напряжения.

Во втором примере, приведенном выше, можно видеть направление намотки трансформатора с противоположной ориентацией. Как можно видеть, первичный, кажется, направлен по часовой стрелке, а вторичный намотан против часовой стрелки. Из-за этой противоположной ориентации обмотки фазовый угол между двумя обмотками составляет 180 градусов друг от друга, и индуцированный вторичный выход показывает синфазный ток и отклик напряжения.

Точечная нотация и Точечная конвенция

Чтобы избежать путаницы, Точечная нотация или Точечная конвенция используется для представления ориентации обмотки трансформатора. Это позволяет пользователю понять характеристики угла фазы на входе и выходе, независимо от того, находятся ли первичная и вторичная обмотка в фазе или в противофазе.

Соглашение о точках реализуется точечными метками на начальной точке обмотки, указывающими, находятся ли обмотка в фазе или против фазы относительно друг друга.

Следующая схема трансформатора имеет условное обозначение точки и означает, что первичная и вторичная части трансформатора находятся в фазе друг с другом.

Обозначение точек, используемое на иллюстрации ниже, показывает точки, расположенные поперек противоположных точек первичной и вторичной обмоток. Это указывает на то, что ориентация обмотки двух сторон не одинакова, и поэтому фазовый угол поперек двух обмоток будет сдвигаться по фазе на 180 градусов, когда на одну из обмоток подается вход переменного тока.

Потери в реальном трансформаторе

Расчеты и формулы, рассмотренные в предыдущих параграфах, основаны на идеальном трансформаторе. Однако в реальном мире и для настоящего трансформера сценарий может сильно отличаться.

Вы обнаружите, что в идеальной конструкции следующие основные линейные коэффициенты реальных трансформаторов будут игнорироваться:

(a) Многие типы потерь в сердечнике, вместе известные как потери тока намагничивания, могут включать в себя следующие типы потерь:

• Гистерезисные потери: это вызвано нелинейными влияниями магнитного потока на сердечник трансформатора.
• Потери на вихревые токи: эти потери возникают из-за явления, называемого джоулевым нагревом в сердечнике трансформатора. Он пропорционален квадрату напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора.

(b) В отличие от идеального трансформатора, сопротивление обмотки в реальном трансформаторе никогда не может иметь нулевого сопротивления. Это означает, что обмотка в конечном итоге будет иметь некоторое сопротивление и индуктивность, связанные с ними.

• Джоулевые потери: Как объяснено выше, сопротивление, генерируемое на клеммах обмотки, приводит к джоулевым потерям.
• Поток утечки: мы знаем, что трансформаторы сильно зависят от магнитной индукции на их обмотке. Однако, поскольку обмотка построена на общем одноядерном устройстве, магнитный поток имеет тенденцию протекать через обмотку через сердечник. Это приводит к появлению полного сопротивления, называемого первичным / вторичным реактивным сопротивлением, которое способствует потерям трансформатора.

(c) Поскольку трансформатор также является своего рода индуктором, на него также влияют такие явления, как паразитная емкость и собственный резонанс, вследствие распределения электрического поля.Эти паразитные емкости обычно могут быть в трех различных формах, как указано ниже:

• Емкость, создаваемая между витками один над другим внутри одного слоя;
• Емкость, создаваемая в двух или более смежных слоях;
• Емкость, создаваемая между сердечником трансформатора и обмоточным слоем (слоями), лежащим рядом с сердечником;

Заключение

Из приведенного выше обсуждения можно понять, что в практических приложениях расчет трансформатора, особенно трансформатора с железным сердечником, может быть не таким простым, как идеальный трансформатор.

Чтобы получить наиболее точные результаты для данных обмотки, нам может потребоваться учитывать множество факторов, таких как: плотность потока, площадь сердечника, размер сердечника, ширина языка, площадь окна, тип материала сердечника и т. Д.

Вы можете узнать больше обо всех эти расчеты под этим постом:

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Как работает трансформатор?

Как работает трансформатор?

На рисунке показан блок питания, обнаруженный в школьных лабораториях. Он подключен к электросети, которая подает на него входное напряжение 240 В. С помощью переключателя напряжения вы можете выбрать выходное напряжение от 2 до 12 В. Что меняет входное напряжение с 240 В до более низкого выходного напряжения?
Основным компонентом внутри блока питания является трансформатор. Трансформаторы могут уменьшать или увеличивать a.с. На него подано напряжение .

Принцип работы трансформатора:

1. Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции .
2. Он состоит из двух катушек, намотанных на сердечник из мягкого железа, как показано на рисунке.
   
3. Первичная катушка подключена к a.c. источник питания, когда вторичная катушка подключена к выходным клеммам.
4. Когда ток в первичной цепи увеличивается, рост магнитного потока заставляет линии магнитного поля разрезать вторичную катушку.E.m.f. индуцируется во вторичной катушке.
5. Когда ток в первичной цепи уменьшается, магнитный поток падает, и силовые линии снова обрезают вторичную катушку. E.m.f. действие в противоположном направлении индуцируется во вторичной катушке.
6. Переменный ток в первичной катушке создает изменяющийся магнитный поток, который индуцирует переменный поток энергии. той же частоты во вторичной катушке.
7. На рисунке показана принципиальная схема трансформатора с переменным напряжением питания.
   

Люди также спрашивают

Какие существуют типы трансформаторов?

Повышающие и понижающие трансформаторы:

1. Существует два типа трансформаторов:
   (a) Повышающий трансформатор
   (b) Понижающий трансформатор
2. На рисунке представлено сравнение между два типа трансформаторов.
   

Эксперимент с повышающими и понижающими трансформаторами

Цель: Чтобы понять повышающий и понижающий трансформаторы.
Материалы: медная катушка на 120 витков, медная катушка на 400 витков, соединительные провода
Аппарат: Два C-образных железных сердечника с зажимом, изолированные провода, низкое напряжение a.c. источник питания, две лампы на 2,5 В 0,3 A с держателями и две лампы на 6,2 В 0,3 A с держателями
Метод:

Повышающий трансформатор

1. Устройство настроено, как показано на рисунке. Первичная катушка представляет собой медную катушку на 120 витков, а вторичная катушка представляет собой медную катушку на 400 витков.
2. 6,2 В, 0,3 А лампочки вкручиваются в соответствующие патроны.
3. Источник питания установлен на 2 В переменного тока.
4. Блок питания включен. Яркость лампочек в первичном и вторичном контурах сравнивается.

Понижающий трансформатор

1. Настройка устройства изменяется таким образом, что 400-витковая медная катушка становится первичной, а 120-витковая — вторичной.
2. Лампочки заменены на 2.5 В, 0,3 А лампы.
3. Блок питания включен. Яркость лампочек в первичном и вторичном контурах сравнивается.

Наблюдения:
Обсуждение:

1. Яркость лампы пропорциональна напряжению на ней. Яркость лампы в первичной цепи указывает величину входного напряжения. Яркость лампы во вторичной цепи указывает величину выходного напряжения.
2. Когда число витков вторичной катушки больше, чем первичной катушки, выходное напряжение больше, чем входное напряжение.
3. Когда число витков вторичной катушки меньше, чем первичной катушки, выходное напряжение меньше, чем входное напряжение.

Вывод:

1. Во вторичной катушке возникает более высокое напряжение, когда вторичная катушка имеет больше витков, чем первичная катушка.
2. Более низкое напряжение индуцируется во вторичной катушке, когда вторичная катушка имеет меньше витков, чем первичная катушка.

Связь между отношением оборотов и отношением напряжений Эксперимент

Цель: Показать взаимосвязь V _s / V _p = N _s / N _p
Материалы с Copper 300, 600 и 900 витков соответственно, соединительные провода
Аппарат: Сердечники из мягкого железа, 0 — 12 В переменного тока блок питания, два года вольтметры (0 — 10 В)
Метод:

1. Устройство настроено, как показано на рисунке, с 300-виточной медной катушкой в ​​качестве первичной катушки и 600-витковой катушкой в ​​качестве вторичной катушки.
2. Напряжение источника питания установлено на 2 В.
3. Источник питания включен, и показания вольтметров записываются.
4. Шаги 1 — 3 повторяются с медной катушкой на 300 витков в качестве первичной катушки и катушкой на 900 витков в качестве вторичной катушки.
5. Настройка устройства изменяется таким образом, что катушка на 900 витков является первичной катушкой, тогда как катушка на 600 витков является вторичной катушкой.
6. Напряжение источника питания установлено на 10 В.
7. Источник питания включен, и показания вольтметров записываются.
8. Шаги 6 и 7 повторяются с катушкой на 900 витков в качестве первичной катушки и катушкой на 300 витков в качестве вторичной катушки.

Наблюдения:

Обсуждение:

1. Соотношения N _s / N _p и V _s / V _p для каждой пары первичной и вторичной катушек приблизительно равны.
2. Принимая во внимание экспериментальные ошибки и потери мощности в трансформаторе, можно сделать вывод, что N _с / N _р = V _с / В _с .

Вывод:
Отношение вторичного выходного напряжения к первичному входному напряжению равно отношению числа витков во вторичной катушке к числу витков в первичной катушке.

Соотношение оборотов и напряжений Проблемы с решениями

1. На рисунке показана лампочка 12 В, подключенная к выходным клеммам трансформатора.
   
   Какое значение N _с , если лампа должна гореть при нормальной яркости?
   Решение:
   Когда лампа загорается при нормальной яркости, напряжение на ней составляет 12 В.

Соотношение между выходной мощностью и входной мощностью идеального трансформатора

1. Трансформатор передает электроэнергию от первичная цепь к вторичной цепи.
2. Первичная цепь трансформатора получает питание при определенном напряжении от a.с. источник питания. Трансформатор подает эту мощность при другом напряжении на электрическое устройство, подключенное к вторичной цепи, как показано на рисунке.
   
3. В идеальном трансформаторе отсутствуют потери энергии в процессе преобразования напряжения и передачи мощности.
4. Выходная мощность равна входной мощности. Следовательно,
   Выходная мощность = Входная мощность
   То есть:
   

Расчет первичного и вторичного тока трансформатора

На рисунке показан трансформатор, используемый для работы нагревателя 6 В, 48 Вт от 240 В a.с. поставка.

Рассчитать
(a) число витков в первичной катушке, N _p
(b) ток во вторичной катушке, I _s
(c) ток в первичной катушке, I _p
Решение: