Como calcular o enrolamento de um transformador

Se você já se perguntou como as casas e edifícios usam a eletricidade das usinas, você deve aprender sobre o transformadores em distribuições de rede elétrica que convertem correntes de alta tensão para as que você usa em casa aparelhos. Esses transformadores usam projetos simples na maioria dos tipos de transformadores, mas podem variar muito em quanto eles mudam a tensão de entrada com base em como são construídos.

Os transformadores que os sistemas de distribuição da rede elétrica usam seguem projetos simples que usam bobinas enroladas em torno de um núcleo magnético em diferentes áreas.

Essas bobinas de fio recebem a corrente de entrada e mudam a tensão de acordo com orelação de espiras do transformador, qual é

para o número de enrolamentos da bobina primária e da bobina secundáriaN_peN_s, respectivamente, e a tensão da bobina primária e da bobina secundáriaV_peV_s, respectivamente.

Estafórmula de enrolamento de transformador

Lembre-se de que, embora essa fórmula seja chamada de "proporção", ela é, na verdade, uma fração, não uma proporção. Por exemplo, se você tivesse um enrolamento na bobina primária e quatro enrolamentos na bobina secundária de um transformador, isso corresponderia a uma fração de 1/4, o que significa que o transformador corta a tensão por um valor de 1/4. Mas a proporção de 1: 4 significa que, para um de alguma coisa, existem quatro de outra coisa, o que nem sempre significa a mesma coisa que uma fração.

Os transformadores podem aumentar ou diminuir a tensão e são conhecidos comoPasso acimaouse afastatransformadores dependendo de qual ação eles executam. Isso significa que a relação de espiras do transformador sempre será positiva, mas pode variar entre ser maior que um para transformadores elevadores ou menor que um para transformadores redutores.

A fórmula do enrolamento do transformador só é válida quando os ângulos dos enrolamentos primário e secundário estão em fase um com o outro. Isso significa que, para uma determinada fonte de alimentação de corrente alternada (CA), que alterna entre direta e corrente reversa, a corrente em ambos os enrolamentos primário e secundário estão em sincronia uma com a outra durante esta dinâmica processar.

Pode haver alguns transformadores com uma relação de espiras de transformador de 1 que não mudam a tensão, mas, em vez disso, são usados ​​para dividir circuitos diferentes uns dos outros ou para alterar ligeiramente a resistência de um o circuito.

Você pode compreender as propriedades dos transformadores para determinar o que uma calculadora de projeto de transformador levaria em consideração como um método de determinar como construir os próprios transformadores.

Embora os enrolamentos primário e secundário em um transformador sejam separados um do outro, o enrolamento primário induz uma corrente nos enrolamentos secundários por meio de um método de indutância. Quando uma fonte de alimentação CA é enviada pelos enrolamentos primários, a corrente flui pelas espiras e cria um campo magnético por meio de um método chamado indutância mútua.

​Campo magnéticodescreve em que direção e como o magnetismo forte atuaria em uma partícula carregada em movimento. O valor máximo deste campo édΦ / dt, a taxa de mudança defluxo magnético​ ​Φdurante um pequeno período de tempo.

Fluxo é uma medida de quanto campo magnético flui através de uma área de superfície específica, como uma área retangular. Em um transformador, as linhas do campo magnético são enviadas para fora da bobina magnética em torno da qual os fios são enrolados.

O fluxo magnético une os dois enrolamentos, e a força do campo magnético depende da quantidade de corrente e do número de enrolamentos. Isso pode nos dar umcalculadora de design de transformadorque leva em consideração essas propriedades.

A lei da indutância de Faraday, que descreve como os campos magnéticos são induzidos em materiais, determina que a tensão por qualquer um dos enrolamentos induzida

para enrolamentos primários ou secundários. Isso geralmente é referido como a força eletromotriz induzida (fem​).

Se você medisse a mudança no fluxo magnético durante um pequeno período de tempo, poderia obter um valor dedΦ / dte usá-lo para calcular ofem. A fórmula geral para o fluxo magnético é

para campo magnéticoB, área de superfície do avião no campoUMAe o ângulo entre as linhas do campo magnético e a direção perpendicular à áreaθ​.

Você pode levar em conta a geometria dos enrolamentos em torno do núcleo magnético do transformador para medir o fluxo askat

para uma fonte de alimentação AC ondeωé a frequência angular (2πfpara frequênciaf) eΦ​_max é o fluxo máximo. Neste caso, frequênciafrefere-se ao número de ondas que passam por um determinado local a cada segundo. Os engenheiros também se referem ao produto da corrente vezes o número de voltas dos enrolamentos como "voltas de ampere, "uma medida da força de magnetização da bobina.

Se você quiser comparar os resultados experimentais de como os enrolamentos dos transformadores afetam seus uso, você pode comparar as propriedades experimentais observadas às de um enrolamento de transformador calculadora.

A empresa de software Micro Digital oferece um Calculadora de enrolamento de transformador online para calcular a bitola de fio padrão (SWG) ou a bitola de fio americana (AWG). Isso permite que os engenheiros fabricem fios com a espessura apropriada para que possam carregar cargas de fio necessárias para seus propósitos. As voltas da calculadora do transformador informam a tensão individual em cada volta do enrolamento.

Outras calculadoras como o da empresa de manufatura Flex-Core permitem calcular o tamanho do fio para diferentes aplicações práticas se você inserir na classificação de carga, o corrente secundária nominal, o comprimento do fio entre o transformador de corrente e o medidor e a carga de entrada do metro.

O transformador de corrente cria uma fonte de tensão CA em seu enrolamento secundário que é proporcional à corrente no enrolamento primário. Esses transformadores reduzem as correntes de alta tensão para valores mais baixos usando um método fácil de monitoramento da corrente elétrica real. A carga é a resistência do próprio instrumento de medição à corrente enviada por ele.

Hyperphysics oferece um online Cálculo da potência do transformador interface que permite usar como calculadora de projeto de transformador ou como calculadora de resistência de transformador. Para usá-lo, você precisa inserir uma frequência de tensão de alimentação, uma indutância do enrolamento primário, indutância do enrolamento secundário, número de bobinas do enrolamento primário, número de bobinas do enrolamento secundário, tensão secundária, resistência do enrolamento primário, resistência do enrolamento secundário, resistência de carga do enrolamento secundário e mútua indutância.

A indutância mútuaMconsidera o efeito que a mudança na carga na bobina secundária pode exercer sobre a corrente através do primário com um fem:

para mudança na corrente através da bobina primáriaΔI₁e mudança no tempoΔt​.

Qualquer calculadora de enrolamento de transformador online faz suposições sobre o próprio transformador. Certifique-se de saber como cada site calcula os valores que afirma fazer, para que você possa entender a teoria e os princípios por trás dos transformadores em geral. O quão próximos eles estão da fórmula do enrolamento do transformador que segue da física de um transformador depende dessas propriedades.