Ha valaha is elgondolkodott azon, hogy a házak és épületek hogyan használják fel az erőművekből származó villamos energiát, érdemes megismernie a transzformátorok az elektromos hálózat elosztásában, amelyek a nagyfeszültségű áramokat a háztartásokban használtakká alakítják készülékek. Ezek a transzformátorok egyszerű kivitelt alkalmaznak a transzformátorok legtöbb típusánál, de nagymértékben változhatnak abban, hogy mennyire változtatják meg a bemeneti feszültséget a felépítésük alapján.
Transzformátor tekercselési képlete
A transzformátorok, amelyeket az elektromos hálózat elosztó rendszerei használnak, egyszerű kivitelben követik a mágneses mag körül tekercselt tekercseket különböző területeken.
Ezek a huzaltekercsek bejövő áramot vesznek fel, és a feszültséget atranszformátor fordulási aránya, ami
\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}
az elsődleges tekercs és a másodlagos tekercs számtekercseléséhezNoésNs, illetve a primer tekercs és a szekunder tekercs feszültségeVoésVsill.
Eztranszformátor tekercselési képlete
Ne feledje, hogy bár ezt a képletet "aránynak" nevezik, valójában ez a töredék, nem pedig az arány. Például, ha egy tekercs volt az elsődleges tekercsben és négy tekercs a másodlagos tekercsben az a transzformátor, ez 1/4 töredékének felelne meg, vagyis a transzformátor a-val csökkenti a feszültséget értéke 1/4. De az 1: 4 arány azt jelenti, hogy valaminek az egyikére négy más van, ami nem mindig ugyanazt jelenti, mint a töredékét.
A transzformátorok növelhetik vagy csökkenthetik a feszültséget, és ezek az úgynevezettfellépnivagyleléptranszformátorok attól függően, hogy melyik műveletet hajtják végre. Ez azt jelenti, hogy a transzformátor fordulási aránya mindig pozitív lesz, de változhat attól, hogy fokozatú transzformátoroknál egynél nagyobb vagy egy fokozatú transzformátoroknál kevesebb.
A transzformátor tekercselési képlete csak akkor igaz, ha az elsődleges és a szekunder tekercs szöge egymással fázisban van. Ez azt jelenti, hogy egy adott váltakozó áramú (AC) tápegységnél, amely előre és vissza kapcsol az előre és a másikra fordított áram, az elsődleges és a másodlagos tekercsekben lévő áram szinkronban van egymással ebben a dinamikában folyamat.
Lehet, hogy vannak olyan transzformátorok, amelyek 1-es transzformátor fordulási arányával nem változtatják meg a feszültséget, de ehelyett különböző áramkörök szétválasztására vagy az a ellenállásának enyhe megváltoztatására szolgálnak áramkör.
Transformer Design kalkulátor
Megértheti a transzformátorok tulajdonságait annak meghatározásához, hogy egy transzformátor-tervező számológép mit vesz figyelembe, mint módszert annak meghatározására, hogy miként lehet magukat a transzformátorokat megépíteni.
Noha a transzformátor primer és szekunder tekercselései el vannak választva egymástól, az elsődleges tekercs induktivitási módszerrel indukál áramot a szekunder tekercsekben. Amikor a primer tekercseken keresztül váltakozó áramú tápegységet küldünk, az áram a fordulatokon keresztül áramlik, és mágneses teret hoz létre egy kölcsönös induktivitásnak nevezett módszerrel.
Transformer kanyargós képlet és mágnesesség
Mágneses mezőleírja, hogy milyen irányban és milyen erős mágnesesség hatna egy mozgó töltött részecskére. A mező maximális értéke:dΦ / dt, a változás mértékemágneses fluxus Φkis idő alatt.
A fluxus annak a mérése, hogy mekkora mágneses tér áramlik át egy adott felületen, például egy téglalap alakú területen. Egy transzformátorban a mágneses tér vonalait kifelé küldik a mágneses tekercsből, amely körül a huzalok fel vannak tekerve.
A mágneses fluxus összekapcsolja mindkét tekercset, és a mágneses tér erőssége az áram nagyságától és a tekercsek számától függ. Ez adhat nekünk egytranszformátor tervezés kalkulátoramely figyelembe veszi ezeket a tulajdonságokat.
Faraday induktivitási törvénye, amely leírja, hogyan indukálják a mágneses mezőket az anyagokban, azt diktálja, hogy a feszültség bármely tekercs által kiváltott legyen
akár primer tekercsekre, akár másodlagos tekercsekre. Ezt általában indukált elektromotoros erőnek nevezik (emf).
Ha a mágneses fluxus változását mérné egy kis idő alatt, akkor értéket kaphatnadΦ / dtés használja a számításáhozemf. A mágneses fluxus általános képlete a
\ Phi = BA | cos {\ theta}
mágneses mezőreB, a sík felülete a mezőbenAvalamint a mágneses mező vonalai és a területre merőleges irány közötti szögetθ.
A transzformátor mágneses magja körüli tekercsek geometriáját figyelembe veheti a fluxus askat méréséhez
váltakozó áramú tápegységhez, aholωa szögfrekvencia (2πfa frekvenciáhozf) ésΦmax a maximális fluxus. Ebben az esetben a gyakoriságfegy adott helyen másodpercenként áthaladó hullámok számára utal. A mérnökök a tekercsek fordulatszámának szorzatát is "amper-fordulatok", a tekercs mágnesező erejének mértéke.
Példák a transzformátor tekercselésére
Ha összehasonlítani szeretné a kísérleti eredményeket, hogyan befolyásolják a transzformátorok tekercselését használatával összehasonlíthatja a megfigyelt kísérleti tulajdonságokat egy transzformátor tekercsével számológép.
A Micro Digital szoftvercég kínál online Transformer kanyargós számológép a szabványos huzalméret (SWG) vagy az amerikai huzalmérő (AWG) kiszámításához. Ez lehetővé teszi a mérnökök számára a megfelelő vastagságú vezetékek gyártását, hogy a céljaikhoz szükséges huzaltölteteket hordozhassák. A transzformátor számológépének fordulatai megmondják az egyes feszültségeket a tekercs minden egyes fordulatán keresztül.
Más számológépek, mint például a Flex-Core gyártó cégtől számolja ki a vezeték méretét a különböző gyakorlati alkalmazásokhoz, ha megadja a terhelési besorolást, a - névleges szekunder áram, az áramváltó és a mérő közötti vezetékhossz és a méter.
Az áramváltó a másodlagos tekercsében váltakozó feszültségű tápot hoz létre, amely arányos a primer tekercs áramával. Ezek a transzformátorok a tényleges elektromos áram egyszerű figyelemmel kísérési módszerével alacsonyabb értékekre csökkentik a nagyfeszültségű áramokat. A teher maga a mérőműszer ellenállása a rajta keresztül továbbított áramnak.
A Hyperphysics online lehetőséget kínál A transzformátor teljesítményének kiszámítása interfész, amely lehetővé teszi transzformátortervezési számológépként vagy transzformátorellenállás-számológépként történő használatát. Használatához meg kell adnia a tápfeszültség frekvenciáját, az elsődleges tekercs induktivitását, a másodlagos tekercs induktivitását, az elsődleges tekercs tekercsek számát, szekunder tekercsek tekercsek száma, szekunder feszültség, primer tekercsek ellenállása, szekunder tekercsek ellenállása, szekunder tekercsek terhelési ellenállása és kölcsönös induktivitás.
A kölcsönös induktivitásMfigyelembe veszi azt a hatást, amelyet a másodlagos tekercs terhelésének változása az primeren keresztüli áramra képes kifejteni egy emf-vel:
emf = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t}
a primer tekercsen keresztüli áramváltozáshozΔI1és változik az időbenΔt.
Bármely online transzformátor tekercselő számológép feltételez magáról a transzformátorról. Győződjön meg róla, hogy tudja, hogyan számítják ki az egyes webhelyek az általa állított értékeket, hogy megértsék általában a transzformátorok mögött meghúzódó elméletet és elveket. Ezektől a tulajdonságoktól függ, hogy milyen közel vannak a transzformátor tekercselési képletéhez, amely a transzformátor fizikájából következik.