Hvis du nogensinde har spekuleret på, hvordan huse og bygninger bruger elektricitet fra kraftværker, bør du lære mere om transformere i elnetfordelinger, der konverterer højspændingsstrømme til dem, du bruger i husstanden hårde hvidevarer. Disse transformatorer bruger enkle designs på tværs af de fleste typer transformere, men kan variere meget i, hvor meget de ændrer indgangsspænding baseret på, hvordan de er bygget.
Transformer Winding Formula
Transformatorerne, som elnetdistributionssystemer bruger, følger enkle designs, der bruger spole viklet omkring en magnetisk kerne i forskellige områder.
Disse trådspoler tager indgående strøm og ændrer spændingen i henhold tiltransformator drejer forhold, som er
\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}
for antallet af viklinger af den primære og sekundære spoleNsogNshenholdsvis og spændingen på den primære spole og den sekundære spoleVsogVs, henholdsvis.
Det hertransformatorviklingsformelfortæller dig den brøkdel, hvormed en transformer ændrer indgående spænding, og at spændingen i en spoles vinde er direkte proportional med antallet af viklinger af selve spolerne.
Husk, at selvom denne formel kaldes "forhold", er det faktisk en brøkdel, ikke et forhold. For eksempel, hvis du havde en vikling i den primære spole og fire viklinger i den sekundære spole af en transformer, svarer dette til en brøkdel på 1/4, hvilket betyder at transformeren skærer spændingen med en værdi på 1/4. Men forholdet 1: 4 betyder, at der for en af noget er fire af noget andet, hvilket ikke altid betyder det samme som en brøkdel.
Transformere kan øge eller mindske spændingen og er kendt somblive bedreellertræde nedtransformere afhængigt af hvilken handling de udfører. Dette betyder, at transformatorens drejningsforhold altid vil være positivt, men kan variere mellem at være større end en for step-up transformere eller mindre end en for step-down transformere.
Transformatorviklingsformlen gælder kun, når vinklerne for primære og sekundære viklinger er i fase med hinanden. Dette betyder, at for en given vekselstrøm (AC) strømforsyning, der skifter frem og tilbage mellem fremad og omvendt strøm, er strømmen i både den primære og den sekundære vikling synkroniseret med hinanden under denne dynamik behandle.
Der kan være nogle transformatorer med et omdrejningsforhold på 1, der ikke ændrer spænding, men bruges i stedet for at opdele forskellige kredsløb fra hinanden eller til at ændre modstanden af a kredsløb.
Transformer Design Lommeregner
Du kan forstå transformatorernes egenskaber for at bestemme, hvad en transformatordesignberegner vil tage i betragtning som en metode til at bestemme, hvordan man konstruerer transformere selv.
Selvom de primære og sekundære viklinger på en transformer er adskilt fra hinanden, inducerer den primære vikling en strøm i sekundærviklingerne gennem en induktansmetode. Når en vekselstrømsforsyning sendes gennem de primære viklinger, strømmer strøm gennem svingene og skaber et magnetfelt gennem en metode kaldet gensidig induktans.
Transformerviklingsformel og magnetisme
Magnetfeltbeskriver i hvilken retning og hvor stærk magnetisme ville virke på en bevægelig ladet partikel. Den maksimale værdi for dette felt erdΦ / dt, ændringshastigheden formagnetisk flux Φover en lille periode.
Flux er en måling af, hvor meget magnetfelt, der strømmer gennem et specifikt overfladeareal, såsom et rektangulært område. I en transformer sendes magnetfeltlinierne udad fra den magnetiske spole, omkring hvilken ledningerne er viklet.
Den magnetiske flux forbinder begge viklingerne sammen, og magnetfeltets styrke afhænger af strømmen og antallet af viklinger. Dette kan give os entransformator design lommeregnerder tager højde for disse egenskaber.
Faradays induktanslov, der beskriver, hvordan magnetfelter induceres i materialer, dikterer, at spændingen af begge viklinger induceres
til primære eller sekundære viklinger. Dette kaldes normalt den inducerede elektromotoriske kraft (emf).
Hvis du skulle måle ændringen i magnetisk flux over en lille periode, kunne du få en værdi pådΦ / dtog brug den til at beregneemf. Den generelle formel for magnetisk flux er
\ Phi = BA | cos {\ theta}
til magnetfeltB, flyets overfladeareal i markenENog vinklen mellem de magnetiske feltlinjer og retningen vinkelret på områdetθ.
Du kan tage højde for geometrien af viklingerne omkring transformatorens magnetiske kerne for at måle flux askat
til en vekselstrømsforsyning, hvorωer vinkelfrekvensen (2πffor frekvensf) ogΦmaks er den maksimale strøm. I dette tilfælde frekvensfhenviser til antallet af bølger, der passerer et givet sted hvert sekund. Ingeniører henviser også til produktet med nuværende gange antallet af viklinger af viklinger som "ampere-drejninger, "et mål for spolens magnetiseringskraft.
Eksempler på lommeregner til transformatorvikling
Hvis du vil sammenligne de eksperimentelle resultater af, hvordan transformatorernes viklinger påvirker deres brug, kan du sammenligne de observerede eksperimentelle egenskaber med en transformatorvikling lommeregner.
Softwarefirmaet Micro Digital tilbyder en online Transformer Winding Calculator til beregning af Standard Wire Gauge (SWG) eller American Wire Gauge (AWG). Dette gør det muligt for ingeniører at fremstille ledninger med den passende tykkelse, så de kan bære ledningsafgifter, der er nødvendige til deres formål. Transformatorens lommeregner drejer fortæller dig den individuelle spænding gennem hver drejning af viklingen.
Andre regnemaskiner som den fra produktionsvirksomheden Flex-Core lad dig beregne ledningsstørrelsen til forskellige praktiske anvendelser, hvis du indtaster byrdevurderingen, den nominel sekundær strøm, ledningslængden mellem strømtransformatoren og måleren og indgangsbyrden for måler.
Den nuværende transformer skaber en vekselstrømsforsyning i sin sekundære vikling, der er proportional med strømmen i den primære vikling. Disse transformere reducerer højspændingsstrømme til lavere værdier ved hjælp af en nem metode til overvågning af den aktuelle elektriske strøm. Byrden er selve måleinstrumentets modstand mod strømmen, der sendes igennem det.
Hyperfysik tilbyder en online Transformer Power Beregning interface, der lader dig bruge som lommeregner til transformerdesign eller som lommeregner til transformatormodstand. For at bruge det skal du indtaste en forsyningsspændingsfrekvens, en primær viklingsinduktans, sekundær viklingsinduktans, primær viklingsantal spoler, sekundært vikling antal spoler, sekundær spænding, primær viklingsmodstand, sekundær viklingsmodstand, sekundær viklingsbelastningsmodstand og gensidig induktans.
Den gensidige induktansMtegner sig for den effekt, som ændring i belastning på sekundær spole kan udøve strømmen gennem den primære med en emf:
emf = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t}
til ændring i strøm gennem primærspolenΔI1og ændring i tidAt.
Enhver online transformatorviklingsberegner antager antagelser om selve transformeren. Sørg for, at du ved, hvordan hvert websted beregner de værdier, det hævder at gøre, så du kan forstå teorien og principperne bag transformere generelt. Hvor tæt de er på transformatorviklingsformlen, der følger af en transformers fysik, afhænger af disse egenskaber.