Hur man beräknar lindningen av en transformator

Om du någonsin har undrat hur hus och byggnader använder el från kraftverk bör du lära dig mer om transformatorer i nätdistributioner som omvandlar högspänningsströmmar till de du använder i hushållet apparater. Dessa transformatorer använder enkla mönster för de flesta typer av transformatorer, men kan variera mycket i hur mycket de ändrar ingångsspänning baserat på hur de är byggda.

Transformatorerna som elnätsfördelningssystem använder följer enkla mönster som använder spole lindad runt en magnetkärna i olika områden.

Dessa trådspolar tar inkommande ström och ändrar spänningen enligttransformator vrider förhållande, vilket är

för antalet lindningar av primärspolen och sekundärspolenN_sidochN_srespektive spänningen hos primärspolen och sekundärspolenV_sidochV_srespektive.

Dettatransformatorlindningsformelberättar fraktionen genom vilken en transformator ändrar inkommande spänning och att spänningen hos en spolvind är direkt proportionell mot antalet lindningar i själva spolarna.

Tänk på att även om denna formel kallas "förhållande" är det faktiskt en bråkdel, inte ett förhållande. Till exempel om du hade en lindning i primärspolen och fyra lindningar i sekundärspolen på a transformator, skulle detta motsvara en bråkdel av 1/4, vilket innebär att transformatorn sänker spänningen med a värdet 1/4. Men förhållandet 1: 4 betyder att det för en av något finns fyra av något annat, vilket inte alltid betyder samma sak som en bråkdel.

Transformatorer kan öka eller minska spänningen och är kända somökaellernedstigningtransformatorer beroende på vilken åtgärd de utför. Detta betyder att transformatorns svängförhållande alltid kommer att vara positivt, men kan variera mellan att vara större än en för steg-upp-transformatorer eller mindre än en för steg-ner-transformatorer.

Transformatorlindningsformeln gäller endast när vinklarna för primära och sekundära lindningar är i fas med varandra. Detta innebär att för en given växelström (AC) strömförsörjning som växlar fram och tillbaka mellan framåt och backström är strömmen i både primär och sekundärlindning synkroniserad med varandra under denna dynamik bearbeta.

Det kan finnas några transformatorer med ett transformatorvarvtal på 1 som inte ändrar spänning, men, används istället för att dela upp olika kretsar från varandra eller för att ändra motståndet hos a krets.

Du kan förstå transformatorns egenskaper för att bestämma vad en transformatordesignkalkylator skulle ta hänsyn till som en metod för att bestämma hur man konstruerar transformatorer själva.

Även om de primära och sekundära lindningarna på en transformator är separata från varandra, inducerar den primära lindningen en ström i sekundärlindningarna genom en induktansmetod. När en växelströmsförsörjning skickas genom primärlindningarna strömmar ström genom svängarna och skapar ett magnetfält genom en metod som kallas ömsesidig induktans.

​Magnetiskt fältbeskriver i vilken riktning och hur stark magnetism skulle verka på en rörlig laddad partikel. Det här fältets maximala värde ärdΦ / dt, förändringshastigheten förmagnetiskt flöde​ ​Φunder en liten tidsperiod.

Flux är ett mått på hur mycket magnetfält som flyter genom en specifik yta, såsom ett rektangulärt område. I en transformator skickas magnetfältlinjerna utåt från magnetspolen runt vilken trådarna lindas.

Det magnetiska flödet kopplar ihop båda lindningarna tillsammans, och magnetfältets styrka beror på strömmen och antalet lindningar. Detta kan ge oss entransformator design räknaresom tar hänsyn till dessa egenskaper.

Faradays induktanslag som beskriver hur magnetfält induceras i material dikterar att spänningen av endera lindningar induceras

antingen för primärlindningar eller sekundärlindningar. Detta kallas vanligtvis den inducerade elektromotoriska kraften (emf​).

Om du skulle mäta förändringen i magnetiskt flöde under en liten tidsperiod, kan du få ett värde pådΦ / dtoch använd den för att beräknaemf. Den allmänna formeln för magnetiskt flöde är

för magnetfältB, ytan på planet i fältetAoch vinkeln mellan magnetfältlinjerna och riktningen vinkelrät mot områdetθ​.

Du kan redogöra för geometrin hos lindningarna runt transformatorns magnetkärna för att mäta flödet askat

för en växelströmsförsörjning därωär vinkelfrekvensen (2πfför frekvensf) ochΦ​_max är det maximala flödet. I det här fallet, frekvensfrefererar till antalet vågor som passerar en viss plats varje sekund. Ingenjörer hänvisar också till produkten med nuvarande gånger antalet varv av lindningar som "ampere-svängar, "ett mått på spolens magnetiseringskraft.

Om du vill jämföra de experimentella resultaten av hur transformatorns lindningar påverkar deras användning kan du jämföra de observerade experimentella egenskaperna med en transformatorlindning kalkylator.

Programvaruföretaget Micro Digital erbjuder en online Transformator Winding Calculator för beräkning av Standard Wire Gauge (SWG) eller American Wire Gauge (AWG). Detta låter ingenjörer tillverka ledningar med lämplig tjocklek så att de kan bära trådladdningar som är nödvändiga för deras ändamål. Transformatorns kalkylatorvarv berättar den individuella spänningen genom varje varv av lindningen.

Andra miniräknare som den från tillverkningsföretaget Flex-Core låter dig beräkna trådstorleken för olika praktiska tillämpningar om du anger belastningsvärdet, nominell sekundärström, trådlängden mellan strömtransformatorn och mätaren och ingångsbördan för meter.

Strömtransformatorn skapar en växelspänningsförsörjning i sekundärlindningen som är proportionell mot strömmen i primärlindningen. Dessa transformatorer reducerar högspänningsströmmar till lägre värden med hjälp av en enkel metod för att övervaka den faktiska elektriska strömmen. Bördan är själva mätinstrumentets motstånd mot strömmen som skickas genom den.

Hyperphysics erbjuder en online Transformatoreffektberäkning gränssnitt som låter dig använda som kalkylator för transformatordesign eller som kalkylator för transformatormotstånd. För att använda den måste du mata in en matningsspänningsfrekvens, en primärlindningsinduktans, sekundärlindningsinduktans, primärlindningsantal spolar, sekundärlindning antal spolar, sekundärspänning, primärlindningsmotstånd, sekundärlindningsmotstånd, sekundärlindningsmotstånd och ömsesidig induktans.

Den ömsesidiga induktansenMredogör för effekten som förändring i belastning på sekundär spole kan utöva strömmen genom primär med en emf:

för förändring i ström genom primärspolenAI₁och förändring i tidAt​.

Varje onlinetransformatorlindningsräknare gör antaganden om själva transformatorn. Se till att du vet hur varje webbplats beräknar de värden den påstår sig göra så att du kan förstå teorin och principerna bakom transformatorer i allmänhet. Hur nära de är till transformatorlindningsformeln som följer av en transformators fysik beror på dessa egenskaper.