ალტერნატიული მიმდინარეობა (AC) თქვენს სახლში არსებულ ტექნიკათა უმეტესობაში შეიძლება მოვიდეს მხოლოდ ელექტროგადამცემი ხაზებიდან, რომლებიც აგზავნიან პირდაპირ დენს (DC) ტრანსფორმატორის გამოყენებით. ყველა სხვადასხვა ტიპის დინების საშუალებით, რომლებიც შეიძლება შემოვიდეს წრეში, ეს ხელს უწყობს ამ ელექტრული მოვლენების კონტროლის ძალას. ყველა მათი წრეების ძაბვის შეცვლისას, ტრანსფორმატორები დიდწილად ეყრდნობიან ბრუნვის კოეფიციენტს.
გაანგარიშება ტრანსფორმატორის ბრუნვის თანაფარდობა
ტრანსფორმატორის ბრუნვის კოეფიციენტიარის პირველადი გრაგნილის ბრუნვების რაოდენობის დაყოფა მეორადი გრაგნილის ბრუნვების რაოდენობის მიხედვით განტოლების მიხედვით
T_R = \ frac {N_P} {N_S}
ეს თანაფარდობა ასევე უნდა უდრიდეს პირველადი გრაგნილის ძაბვას, რომელიც იყოფა მეორადი გრაგნილის ძაბვაზე, როგორც მოცემულიავგვ/ ვს. პირველადი გრაგნილი ეხება ენერგიულ ინდუქტორს, წრიულ ელემენტს, რომელიც იწვევს მაგნიტურ ველს მუხტის, ტრანსფორმატორის დინების საპასუხოდ, ხოლო მეორადი არ არის ელექტროენერგია ინდუქტორი.
ეს კოეფიციენტები მართებულია იმ დაშვებით, რომ პირველადი გრაგნილის ფაზური კუთხე უდრის საშუალო ფაზის კუთხეებს
განტოლებაΦპ = Φს.ეს ძირითადი და მეორადი ფაზის კუთხე აღწერს როგორ მიმდინარე, რომელიც მონაცვლეობს წინ და სატრანსფორმატორო პირველადი და მეორადი გრაგნილების საპირისპირო მიმართულებები სინქრონიზებულია ერთთან სხვაAC ძაბვის წყაროებისთვის, როგორც ტრანსფორმატორებთან გამოიყენება, შემომავალი ტალღის ფორმა სინუსოიდალურია, სინუსური ტალღის ფორმას ქმნის. ტრანსფორმატორის ბრუნვის თანაფარდობა გიჩვენებთ რამდენს ცვლის ძაბვა ტრანსფორმატორში, რადგან მიმდინარეობა პირველადი გრაგნილებიდან გადადის საშუალო გრაგნილებში.
ასევე, გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ამ ფორმულაში სიტყვა "თანაფარდობა" ეხება აფრაქცია,არ არის რეალური თანაფარდობა. 1/4-ის ფრაქცია განსხვავდება თანაფარდობის 1: 4-ისგან. მიუხედავად იმისა, რომ 1/4 არის ერთი ნაწილი მთლიანობიდან, რომელიც დაყოფილია ოთხ თანაბარ ნაწილად, თანაფარდობა 1: 4 წარმოადგენს იმას, რომ ერთისთვის, რაღაცის ოთხია. სატრანსფორმატორო ბრუნვის თანაფარდობაში "თანაფარდობა" არის ტრანსფორმატორის თანაფარდობის ფორმულა და არა თანაფარდობა.
სატრანსფორმატორო ბრუნვის თანაფარდობა ცხადყოფს, რომ ფრაქციული განსხვავება, რომელსაც ძაბვა იღებს ტრანსფორმატორის პირველადი და მეორადი ნაწილების გარშემო ჭრილობების რაოდენობის მიხედვით. სატრანსფორმატორო ხუთი პირველადი ჭრილობის ხერხითა და 10 მეორადი ჭრილობის ხვირით გაჭრის ძაბვის წყაროს შუაზე, როგორც მოცემულია 5/10 ან 1/2.
ამ ძაბვის შედეგად ძაბვა იზრდება თუ იკლებს, განსაზღვრავს მის საფეხურებრივ ტრანსფორმატორს ან ტრანსფორმატორულ თანაფარდობას ფორმულის მიხედვით. ტრანსფორმატორი, რომელიც არც ზრდის და არც ამცირებს ძაბვას, არის "წინაღობის ტრანსფორმატორი", რომელსაც ან შეუძლია გაზომეთ წინაღობა, სქემის წინააღმდეგობა დინებასთან, ან უბრალოდ მიუთითეთ შესვენებები სხვადასხვა ელექტრულს შორის სქემები.
ტრანსფორმატორის მშენებლობა
ტრანსფორმატორის ძირითადი კომპონენტებია ორი ხვია, პირველადი და მეორადი, რომლებიც იხვევიან რკინის ბირთვს. ტრანსფორმატორის ფერომაგნიტური ბირთვი, ან ბირთვი, რომელიც დამზადებულია მუდმივი მაგნიტისგან, ასევე იყენებს ელექტრონულად იზოლირებულ თხელ ნაჭრებს, ასე რომ რომ ამ ზედაპირებს შეუძლიათ შეამცირონ წინააღმდეგობა იმ დენისთვის, რომელიც გადადის პირველადი ხვიჩებიდან მეორეში ტრანსფორმატორი.
ტრანსფორმატორის კონსტრუქცია ზოგადად შეიქმნება იმისთვის, რომ რაც შეიძლება ნაკლები ენერგია დაკარგოს. იმის გამო, რომ ყველა მაგნიტური ნაკადი პირველადი ხვეულებიდან არ გადადის მეორეხარისხოვანზე, პრაქტიკაში მოხდება გარკვეული დანაკარგები. ტრანსფორმატორები ასევე დაკარგავენ ენერგიას იმის გამოწვნიანი დინებები, ლოკალიზებული ელექტროენერგია, რომელიც გამოწვეულია ელექტრული წრეების მაგნიტური ველის ცვლილებით.
ტრანსფორმატორებს თავიანთი სახელი ეწოდათ, რადგან ისინი იყენებენ მაგნიტიზირებელი ბირთვის ამ დაყენებას, რომელსაც აქვს გრაგნილები მის ორ ცალკეულ ნაწილზე გარდაქმნის ელექტრულ ენერგიას მაგნიტურ ენერგიად ბირთვის მაგნიტიზაციის გზით პირველადი ენერგიიდან გრაგნილები.
ამის შემდეგ, მაგნიტური ბირთვი ახდენს მიმდინარე გრაგნილებში მიმდინარე დენის წარმოქმნას, რაც მაგნიტურ ენერგიას ისევ ელექტროენერგიად აქცევს. ეს ნიშნავს, რომ ტრანსფორმატორები ყოველთვის მუშაობენ შემომავალი AC ძაბვის წყაროსთან, ის, რომელიც რეგულარული ინტერვალებით გადადის წინ და უკანა მიმართულებით.
ტრანსფორმატორის ეფექტების ტიპები
გარდა ძაბვის ან კოჭების რაოდენობის ფორმულისა, შეგიძლიათ შეისწავლოთ ტრანსფორმატორები, რომ უფრო მეტი შეიტყოთ სხვადასხვა ტიპის ბუნების შესახებ ძაბვები, ელექტრომაგნიტური ინდუქცია, მაგნიტური ველები, მაგნიტური ნაკადი და სხვა თვისებები, რომლებიც წარმოიქმნება ა ტრანსფორმატორი.
ძაბვის წყაროსგან განსხვავებით, რომელიც აგზავნის მიმდინარეობას ერთი მიმართულებით, ანAC ძაბვის წყაროპირველადი ხვეულით გაგზავნილი შექმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც ურთიერთ ინდუქციური.
მაგნიტური ველის სიძლიერე გაიზრდება მის მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე, რაც ტოლია მაგნიტური ნაკადის სხვაობისა, რომელიც გაყოფილია დროის მონაკვეთზე,dΦ / dt. გაითვალისწინეთ, ამ შემთხვევაში,Φგამოიყენება მაგნიტური ნაკადის და არა ფაზის კუთხის აღსადგენად. ეს მაგნიტური ველის ხაზები გაყვანილია ელექტრომაგნიტიდან გარედან. ინჟინრები, რომლებიც ტრანსფორმატორებს აშენებენ, ასევე ითვალისწინებენ ნაკადის შეერთებას, რომელიც არის მაგნიტური ნაკადის პროდუქტიΦდა მავთულხლართების რაოდენობანგამოწვეულია მაგნიტური ველის ერთი ხვიადან მეორეზე გადასვლით.
მაგნიტური ნაკადის ზოგადი განტოლებაა
\ Phi = BA \ cos {\ theta}
ზედაპირისთვის, რომელსაც გადის ველიამ-ში2, მაგნიტური ველიბტესლასში დაθროგორც კუთხე პერპენდიკულარულ ვექტორს ფართობთან და მაგნიტურ ველთან. მაგნიტის გარშემო შეფუთული ხვეულების მარტივი შემთხვევისთვის, ნაკადი მოცემულია
\ Phi = NBA
კოჭების რაოდენობისთვისნ, მაგნიტური ველიბდა გარკვეულ ტერიტორიაზეაზედაპირის, რომელიც პარალელური მაგნიტია. ამასთან, ტრანსფორმატორისთვის, ნაკადის კავშირი იწვევს მაგნიტურ ნაკადს პირველადი გრაგნილის ტოლფასი საშუალო გრაგნილისა.
Მიხედვითფარადეის კანონი,შეგიძლიათ გაანგარიშოთ ტრანსფორმატორის პირველადი ან მეორადი გრაგნილებში გამოწვეული ძაბვა გაანგარიშებითN x dΦ / dt. ეს ასევე განმარტავს, თუ რატომ ხდება ტრანსფორმატორის ტრანსფორმატორის ერთი ნაწილის ძაბვის თანაფარდობა მეორესთან უდრის ერთი ხვეულიდან მეორეზე.
თუ შეადარებდითN x dΦ / dtერთი ნაწილის მეორესთან,dΦ / dtგაუქმდებოდა ორივე ნაწილის იგივე მაგნიტური ნაკადის გამო. დაბოლოს, თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ ტრანსფორმატორის ამპერ-ბრუნვები, როგორც ამჟამინდელი ნამრავლის ნამრავლის პროდუქტი, როგორც კოჭის მაგნიტიზაციის ძალის გაზომვის მეთოდი
ტრანსფორმატორები პრაქტიკაში
ელექტროენერგიის განაწილების ქსელები ელექტროენერგიას ელექტრონული სადგურებიდან შენობებსა და სახლებში აგზავნის. ეს ელექტროგადამცემი ხაზები იწყება ელექტროსადგურში, სადაც ელექტრული გენერატორი ელექტროენერგიას ქმნის ზოგიერთი წყაროდან. ეს შეიძლება იყოს ჰიდროელექტრო კაშხალი, რომელიც აძლიერებს წყლის ენერგიას ან გაზურბინას, რომელიც იყენებს წვას ბუნებრივი აირისგან მექანიკური ენერგიის შესაქმნელად და გარდაქმნის მას ელექტროენერგიად. სამწუხაროდ, ეს ელექტროენერგია იწარმოებაDC ძაბვარომელიც საყოფაცხოვრებო ტექნიკის უმეტესობისთვის საჭიროა AC ძაბვის გადაკეთება.
ტრანსფორმატორები ამ ელექტროენერგიას გამოსაყენებლად იყენებენ შინამეურნეობებისა და შენობების ერთფაზიანი დენის წყაროების შექმნით შემომავალი რხევითი AC ძაბვისგან. ტრანსფორმატორები ელექტროენერგიის განაწილების ქსელების გასწვრივ ასევე უზრუნველყოფენ ძაბვის შესაბამის რაოდენობას სახლის ელექტრონიკისა და ელექტროენერგეტიკული სისტემებისთვის. დისტრიბუციის ქსელები ასევე იყენებს "ავტობუსებს", რომლებიც გამოყოფენ მრავალ მიმართულებას, ამომრთველების გასწვრივ, რომ ცალკეული განაწილებები ერთმანეთისგან განსხვავებული იყოს.
ინჟინრები ხშირად ითვალისწინებენ ტრანსფორმატორების ეფექტურობას მარტივად მარტივი განტოლების გამოყენებით
\ eta = \ frac {P_O} {P_I}
ვან გამომავალი სიმძლავრეპოდა შეყვანის ძალაპმე. სატრანსფორმატორო დიზაინის კონსტრუქციიდან გამომდინარე, ეს სისტემები არ კარგავს ენერგიას ხახუნისგან ან ჰაერის წინააღმდეგობისგან, რადგან ტრანსფორმატორებში არ არის მოძრავი ნაწილები.
მაგნიტიზაციის მიმდინარეობა, ტრანსფორმატორის ბირთვის მაგნიტიზაციისთვის საჭირო დენის რაოდენობა, ზოგადად, ძალიან მცირეა იმ დენთან შედარებით, რომელსაც ტრანსფორმატორის ძირითადი ნაწილი იწვევს. ეს ფაქტორები ნიშნავს, რომ ტრანსფორმატორები, როგორც წესი, ძალიან ეფექტურია, ეფექტურობა 95 პროცენტით და მეტი თანამედროვე დიზაინისთვის.
თუ თქვენ გამოიყენებთ AC ძაბვის წყაროს ტრანსფორმატორის პირველადი გრაგნილისთვის, მაგნიტური ნაკადი, რომელიც გამოწვეულია მაგნიტური ბირთვი გააგრძელებს AC ძაბვის წარმოქმნას მეორად გრაგნილში იმავე ფაზაში, როგორც წყარო ვოლტაჟი. მაგნიტური ნაკადი ბირთვში, 90 ° რჩება წყაროს ძაბვის ფაზური კუთხის მიღმა. ეს ნიშნავს, რომ პირველადი გრაგნილის მიმდინარეობა, მაგნიტირებადი მიმდინარეობა, ასევე ჩამორჩება AC ძაბვის წყაროს.
ტრანსფორმატორის განტოლება ორმხრივ ინდუქციონში
გარდა საველე, ნაკადის და ძაბვის, ტრანსფორმატორები ასახავს ურთიერთქმედების ელექტრომაგნიტურ მოვლენებს ინდუქცია, რომელიც მეტ ენერგიას აძლევს ტრანსფორმატორის პირველადი გრაგნილებს ელექტროზე მიჯაჭვულობისას მიწოდება.
ეს ხდება, როგორც პირველადი გრაგნილის რეაქცია დატვირთვის გაზრდაზე, რაც ენერგიას მოიხმარს, საშუალო გრაგნილებზე. თუ თქვენ დაამატეთ დატვირთვა საშუალო გრაგნილებს ისეთი მეთოდით, როგორიცაა მისი სადენების წინააღმდეგობის გაზრდა, პირველადი გრაგნილები რეაგირებენ ელექტროენერგიის წყაროდან მეტი დენიდან ამ კომპენსაციისთვის შემცირებაურთიერთ ინდუქციურიარის საშუალო დატვირთვა, რომლის გამოყენება შეგიძლიათ პირველადი გრაგნილების მეშვეობით დენის გაზრდის გამოსათვლელად.
თუ ცალკეული ძაბვის განტოლება უნდა დაწეროთ როგორც პირველადი, ასევე მეორადი გრაგნილებისთვის, შეგიძლიათ აღწეროთ ურთიერთგამტარობის ეს მოვლენები. პირველადი გრაგნილისთვის,
V_P = I_PR_1 + L_1 \ frac {\ Delta I_P} {\ Delta t} -M \ frac {\ Delta I_S} {\ Delta t}
მიმდინარე პირველადი გრაგნილის მეშვეობითმეპ, პირველადი გრაგნილის დატვირთვის წინააღმდეგობარ1, ურთიერთ ინდუქციურიმ, პირველადი გრაგნილი ინდუქციურილმე, მეორადი გრაგნილიმესდა დროში შეიცვლებაΔt. ნეგატიური ნიშანი ურთიერთშეთანხმების წინაშემაჩვენებს, რომ წყაროს მიმდინარეობა დაუყოვნებლივ განიცდის ძაბვის ვარდნას მეორადი გრაგნილის დატვირთვის გამო, მაგრამ, საპასუხოდ, პირველადი გრაგნილი ზრდის მის ძაბვას.
ეს განტოლება მიჰყვება განტოლებების წერის წესებს, რომლებიც აღწერს თუ როგორ განსხვავდება მიმდინარე და ძაბვა წრეების ელემენტებს შორის. დახურული ელექტრული მარყუჟისთვის შეგიძლიათ დაწეროთ ძაბვის ჯამი თითოეულ კომპონენტზე, როგორც ნულის ტოლი, რათა ნახოთ თუ როგორ ეცემა ძაბვა წრეში თითოეულ ელემენტზე.
პირველადი გრაგნილებისთვის თქვენ წერთ ამ განტოლებას, რომ გაითვალისწინოთ ძაბვა თავად პირველადი გრაგნილების გასწვრივ (მეპრ1), ძაბვა მაგნიტური ველის გამოწვეული დენის გამოლ1ΔIპ/Δtდა ძაბვა მეორადი გრაგნილებიდან ურთიერთ ინდუქციის ეფექტის გამოM ΔIს/Δt.
ანალოგიურად, თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ განტოლება, რომელიც აღწერს ძაბვის ვარდნას მეორად გრაგნილებზე, როგორც
M \ frac {\ Delta I_P} {\ Delta t} = I_SR_2 + L_2 \ frac {\ Delta I_S} {\ Delta t}
ეს განტოლება მოიცავს მეორადი გრაგნილის მიმდინარეობასმეს, მეორადი გრაგნილი ინდუქციურილ2და მეორადი გრაგნილის დატვირთვის წინააღმდეგობარ2. წინააღმდეგობას და ინდუქციურობას P ან S– ის ნაცვლად აწერია 1 ან 2 ქვეწარწერი, რადგან რეზისტორები და ინდუქტორები ხშირად დანომრილია და არ აღინიშნება ასოების გამოყენებით. დაბოლოს, თქვენ შეგიძლიათ გამოანგარიშოთ ურთიერთდახმარების ინდუქცია პირდაპირ ინდუქტორებისგან, როგორც
M = \ sqrt {L_1L_2}