Hvordan beregne viklingen av en transformator

Hvis du noen gang har lurt på hvordan hus og bygninger bruker strøm fra kraftverk, bør du lære om transformatorer i kraftnettfordelinger som konverterer høyspenningsstrømmer til de du bruker i husholdningen apparater. Disse transformatorene bruker enkle design på tvers av de fleste typer transformatorer, men kan variere sterkt i hvor mye de endrer inngangsspenning basert på hvordan de er bygget.

Transformatorene som strømnettfordelingssystemer bruker følger enkle design som bruker spole viklet rundt en magnetisk kjerne i forskjellige områder.

Disse trådspolene tar innkommende strøm og endrer spenningen i henhold tiltransformator svinger forhold, som er

for antall viklinger av primærspolen og sekundærspolenN_sogN_shenholdsvis og spenningen til primærspolen og sekundærspolenV_sogV_s, henholdsvis.

Dettetransformatorviklingsformelforteller deg brøkdelen som en transformator endrer innkommende spenning med, og at spenningen til vindene i en spole er direkte proporsjonal med antall viklinger av selve spolene.

Husk at selv om denne formelen er referert til som "forhold", er det faktisk en brøkdel, ikke et forhold. For eksempel hvis du hadde en vikling i primærspolen og fire viklinger i sekundærspolen til en transformator, vil dette tilsvare en brøkdel på 1/4, noe som betyr at transformatoren kutter spenningen med a verdi på 1/4. Men forholdet 1: 4 betyr at det for en av noe er fire av noe annet, som ikke alltid betyr det samme som en brøkdel.

Transformatorer kan øke eller redusere spenningen, og er kjent somtrappetrinnellertrekke segtransformatorer avhengig av hvilken handling de utfører. Dette betyr at transformatorens svingeforhold alltid vil være positivt, men det kan variere mellom å være større enn en for trinn-opp-transformatorer eller mindre enn en for trinn-ned-transformatorer.

Transformatorviklingsformelen gjelder bare når vinklene til primære og sekundære viklinger er i fase med hverandre. Dette betyr at for en gitt vekselstrømforsyning som veksler frem og tilbake mellom fremover og omvendt strøm, er strømmen i både primær- og sekundærviklingen synkronisert med hverandre under denne dynamikken prosess.

Det kan være noen transformatorer med transformatorens svingforhold på 1 som ikke endrer spenning, men, brukes i stedet for å dele forskjellige kretser fra hverandre eller for å endre motstanden til a krets.

Du kan forstå egenskapene til transformatorer for å bestemme hva en transformatordesignkalkulator vil ta i betraktning som en metode for å bestemme hvordan man skal konstruere transformatorer selv.

Selv om primær- og sekundærviklingene på en transformator er atskilt fra hverandre, induserer primærviklingen en strøm i sekundærviklingene gjennom en induktansemetode. Når en vekselstrømforsyning sendes gjennom primærviklingene, strømmer strøm gjennom svingene og skaper et magnetfelt gjennom en metode som kalles gjensidig induktans.

​Magnetfeltbeskriver i hvilken retning og hvor sterk magnetisme vil virke på en beveget ladet partikkel. Maksimumsverdien for dette feltet erdΦ / dt, endringshastigheten påmagnetisk fluks​ ​Φover en liten periode.

Flux er en måling av hvor mye magnetfelt som strømmer gjennom et bestemt overflateareal, for eksempel et rektangulært område. I en transformator sendes magnetfeltlinjene utover fra magnetspolen som ledningene er viklet rundt.

Magnetstrømmen knytter begge viklingene sammen, og magnetfeltets styrke avhenger av strømmen og antall viklinger. Dette kan gi oss entransformator design kalkulatorsom tar hensyn til disse egenskapene.

Faradays induktanslov som beskriver hvordan magnetfelt induseres i materialer, dikterer at spenningen av begge viklingene induseres

for enten primærviklinger eller sekundærviklinger. Dette kalles vanligvis den induserte elektromotoriske kraften (emf​).

Hvis du skulle måle endringen i magnetisk strømning over en liten periode, kunne du oppnå en verdi pådΦ / dtog bruk den til å beregneemf. Den generelle formelen for magnetisk flux er

for magnetfeltB, overflateareal av planet i feltetENog vinkelen mellom magnetfeltlinjene og retningen vinkelrett på områdetθ​.

Du kan redegjøre for geometrien til viklingene rundt transformatorens magnetiske kjerne for å måle flux askat

for en vekselstrømforsyning hvorωer vinkelfrekvensen (2πffor frekvensf) ogΦ​_maks er maksimal strømning. I dette tilfellet frekvensfrefererer til antall bølger som passerer et gitt sted hvert sekund. Ingeniører refererer også til produktet av gjeldende ganger antall svinger av viklinger som "ampere-svinger, "et mål på spolens magnetiseringskraft.

Hvis du vil sammenligne eksperimentelle resultater av hvordan viklingene på transformatorer påvirker deres bruk, kan du sammenligne de observerte eksperimentelle egenskapene til en transformatorvikling kalkulator.

Programvareselskapet Micro Digital tilbyr en online Transformer Winding Calculator for beregning av Standard Wire Gauge (SWG) eller American Wire Gauge (AWG). Dette lar ingeniører produsere ledninger med passende tykkelse, slik at de kan bære ledningsladninger som er nødvendige for deres formål. Transformatorens kalkulator svinger forteller deg den individuelle spenningen gjennom hver sving av viklingen.

Andre kalkulatorer som den fra produksjonsfirmaet Flex-Core lar deg beregne ledningsstørrelsen for forskjellige praktiske bruksområder hvis du skriver inn byrdevurderingen, nominell sekundærstrøm, ledningslengden mellom strømtransformatoren og måleren og inngangsbyrden til måler.

Strømtransformatoren skaper en vekselstrømforsyning i sekundærviklingen som er proporsjonal med strømmen i primærviklingen. Disse transformatorene reduserer høyspenningsstrømmer til lavere verdier ved hjelp av en enkel metode for å overvåke den faktiske elektriske strømmen. Byrden er motstanden til selve måleinstrumentet mot strømmen som sendes gjennom det.

Hyperphysics tilbyr en online Beregning av transformatoreffekt grensesnitt som lar deg bruke som kalkulator for transformatordesign eller som kalkulator for transformatormotstand. For å bruke den, må du legge inn en forsyningsspenningsfrekvens, en primærviklingsinduktans, sekundærviklingsinduktans, primærviklingsantall av spoler, sekundærvikling antall spoler, sekundærspenning, primærviklingsmotstand, sekundærviklingsmotstand, sekundærviklingslastmotstand og gjensidig induktans.

Den gjensidige induktansenMredegjør for effekten som endring i belastning på sekundærspole kan utøve strømmen gjennom primæren med en emf:

for endring i strøm gjennom primærspolenΔI₁og endring i tidAt​.

Enhver online kalkulator for transformatorvikling antar antagelser om selve transformatoren. Sørg for at du vet hvordan hvert nettsted beregner verdiene det hevder å gjøre, slik at du kan forstå teorien og prinsippene bak transformatorer generelt. Hvor nær de er til transformatorviklingsformelen som følger av en transformators fysikk, avhenger av disse egenskapene.