Si alguna vez se ha preguntado cómo las casas y los edificios usan la electricidad de las plantas de energía, debe aprender sobre las Transformadores en distribuciones de la red eléctrica que convierten las corrientes de alto voltaje en las que usa en el hogar. accesorios. Estos transformadores utilizan diseños simples en la mayoría de los tipos de transformadores, pero pueden variar mucho en cuanto a cuánto cambian el voltaje de entrada en función de cómo están construidos.
Fórmula de bobinado de transformador
Los transformadores que utilizan los sistemas de distribución de la red eléctrica siguen diseños simples que utilizan bobinas enrolladas alrededor de un núcleo magnético en diferentes áreas.
Estas bobinas de alambre toman la corriente entrante y cambian el voltaje de acuerdo con elrelación de transformación del transformador, cual es
\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}
para el número de devanados de la bobina primaria y la bobina secundarianortepagynortes, respectivamente, y el voltaje de la bobina primaria y la bobina secundariaVpagyVs, respectivamente.
Estofórmula de bobinado del transformadorle dice la fracción por la cual un transformador cambia el voltaje entrante y que el voltaje de los vientos de una bobina es directamente proporcional al número de devanados de las bobinas mismas.
Tenga en cuenta que, aunque esta fórmula se conoce como "proporción", en realidad es una fracción, no una proporción. Por ejemplo, si tuviera un devanado en la bobina primaria y cuatro devanados en la bobina secundaria de un transformador, esto correspondería a una fracción de 1/4, lo que significa que el transformador corta la tensión en un valor de 1/4. Pero la proporción 1: 4 significa que, para uno de algo, hay cuatro de algo más, lo que no siempre significa lo mismo que una fracción.
Los transformadores pueden aumentar o disminuir el voltaje y se conocen comoaumentarobajartransformadores dependiendo de la acción que realicen. Esto significa que la relación de vueltas del transformador siempre será positiva, pero puede variar entre ser mayor que uno para transformadores elevadores o menor que uno para transformadores reductores.
La fórmula del devanado del transformador solo es válida cuando los ángulos de los devanados primario y secundario están en fase entre sí. Esto significa que, para una determinada fuente de alimentación de corriente alterna (CA) que alterna entre avance y retroceso corriente inversa, la corriente en los devanados primario y secundario están sincronizados entre sí durante esta dinámica proceso.
Puede haber algunos transformadores con una relación de transformación de 1 que no cambia el voltaje, pero, en cambio, se utilizan para dividir diferentes circuitos entre sí o para cambiar ligeramente la resistencia de un circuito.
Calculadora de diseño de transformadores
Puede comprender las propiedades de los transformadores para determinar lo que una calculadora de diseño de transformadores tomaría en cuenta como método para determinar cómo construir transformadores.
Aunque los devanados primario y secundario de un transformador están separados entre sí, el devanado primario induce una corriente en los devanados secundarios a través de un método de inductancia. Cuando se envía una fuente de alimentación de CA a través de los devanados primarios, la corriente fluye a través de las espiras y crea un campo magnético mediante un método llamado inductancia mutua.
Magnetismo y fórmula de bobinado del transformador
Campo magnéticodescribe en qué dirección y qué tan fuerte actuaría el magnetismo sobre una partícula cargada en movimiento. El valor máximo de este campo esdΦ / dt, la tasa de cambio deflujo magnético Φdurante un pequeño período de tiempo.
El flujo es una medida de cuánto campo magnético fluye a través de un área de superficie específica, como un área rectangular. En un transformador, las líneas del campo magnético se envían hacia afuera desde la bobina magnética alrededor de la cual se enrollan los cables.
El flujo magnético une ambos devanados, y la fuerza del campo magnético depende de la cantidad de corriente y del número de devanados. Esto puede darnos unacalculadora de diseño de transformadoresque tiene en cuenta estas propiedades.
La ley de inductancia de Faraday que describe cómo se inducen los campos magnéticos en los materiales dicta que el voltaje inducido por cualquiera de los devanados
para devanados primarios o secundarios. Esto generalmente se conoce como la fuerza electromotriz inducida (emf).
Si tuviera que medir el cambio en el flujo magnético durante un pequeño período de tiempo, podría obtener un valor dedΦ / dty utilícelo para calcular elemf. La fórmula general para el flujo magnético es
\ Phi = BA | cos {\ theta}
para campo magnéticoB, área de superficie del avión en el campoAy el ángulo entre las líneas del campo magnético y la dirección perpendicular al áreaθ.
Puede tener en cuenta la geometría de los devanados alrededor del núcleo magnético del transformador para medir el flujo askat
para una fuente de alimentación de CA dondeωes la frecuencia angular (2πfpor frecuenciaF) yΦmax es el flujo máximo. En este caso, la frecuenciaFse refiere al número de ondas que pasan por un lugar determinado cada segundo. Los ingenieros también se refieren al producto de la corriente por el número de vueltas de los devanados como "amperios-vueltas, "una medida de la fuerza de magnetización de la bobina.
Ejemplos de calculadoras de bobinado de transformadores
Si quisiera comparar los resultados experimentales de cómo los devanados de los transformadores afectan su uso, puede comparar las propiedades experimentales observadas con las de un devanado de transformador calculadora.
La empresa de software Micro Digital ofrece una Calculadora de bobinado de transformadores en línea para calcular el calibre de cable estándar (SWG) o el calibre de cable americano (AWG). Esto permite a los ingenieros fabricar cables con el grosor adecuado para que puedan transportar las cargas de cable necesarias para sus propósitos. La calculadora de vueltas del transformador le indica el voltaje individual a través de cada vuelta del devanado.
Otras calculadoras como el de la empresa de fabricación Flex-Core le permite calcular el tamaño del cable para diferentes aplicaciones prácticas si ingresa la clasificación de carga, el corriente secundaria nominal, la longitud del cable entre el transformador de corriente y el medidor y la carga de entrada del metro.
El transformador de corriente crea un suministro de voltaje CA en su devanado secundario que es proporcional a la corriente en el devanado primario. Estos transformadores reducen las corrientes de alto voltaje a valores más bajos utilizando un método fácil de monitorear la corriente eléctrica real. La carga es la resistencia del propio instrumento de medición a la corriente enviada a través de él.
Hyperphysics ofrece un Cálculo de potencia de transformador interfaz que le permite usar como calculadora de diseño de transformadores o como calculadora de resistencia de transformadores. Para usarlo, debe ingresar una frecuencia de voltaje de suministro, una inductancia de devanado primario, inductancia de devanado secundario, número de bobinas de devanado primario, número de bobinas del devanado secundario, voltaje secundario, resistencia del devanado primario, resistencia del devanado secundario, resistencia de carga del devanado secundario y mutua inductancia.
La inductancia mutuaMETROexplica el efecto que el cambio de carga en la bobina secundaria puede ejercer sobre la corriente a través de la primaria con una fem:
emf = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t}
para cambio de corriente a través de la bobina primariaΔI1y cambio en el tiempoΔt.
Cualquier calculadora de devanado de transformadores en línea hace suposiciones sobre el transformador en sí. Asegúrese de saber cómo cada sitio web calcula los valores que afirma hacer para que pueda comprender la teoría y los principios detrás de los transformadores en general. Qué tan cerca estén de la fórmula del devanado del transformador que se deriva de la física de un transformador depende de estas propiedades.