Trafo Dönüş Oranı Nasıl Hesaplanır

Evinizdeki aletlerin çoğunda bulunan alternatif akım (AC), yalnızca bir transformatör kullanarak doğru akım (DC) gönderen elektrik hatlarından gelebilir. Bir devreden geçebilecek tüm farklı akım türleri sayesinde, bu elektrik olaylarını kontrol etme gücüne sahip olmaya yardımcı olur. Devrelerin voltajını değiştirmedeki tüm kullanımları için, transformatörler büyük ölçüde dönüş oranlarına güvenir.

​Bir transformatör dönüş oranıdenklem ile birincil sargıdaki dönüş sayısının ikincil sargıdaki dönüş sayısına bölünmesidir.

Bu oran ayrıca, birincil sargının voltajının ikincil sargının voltajına bölünmesiyle elde edilen değere eşit olmalıdır.V_p/V_s. Birincil sargı, bir manyetik alanı indükleyen bir devre elemanı olan güçlendirilmiş indüktörü ifade eder. trafonun şarj akışına yanıt olarak ve ikincil olan güçsüzdür bobin.

Bu oranlar, birincil sargının faz açısının ikincil sargının faz açılarına eşit olduğu varsayımı altında geçerlidir.denklemΦ_P = Φ_S​.

AC voltaj kaynakları için, transformatörlerde kullanıldığı gibi, gelen dalga biçimi sinüsoidaldir, sinüs dalgasının ürettiği şekil. Transformatör dönüş oranı, akım birincil sargılardan ikincil sargılara geçerken transformatörden voltajın ne kadar değiştiğini size söyler.

Ayrıca, lütfen bu formüldeki "oran" kelimesinin birkesir,gerçek bir oran değil. 1/4'ün kesri 1:4 oranından farklıdır. 1/4, dört eşit parçaya bölünmüş bir bütünün bir parçası iken, 1:4 oranı, bir şeyden biri için başka bir şeyden dört tane olduğunu gösterir. Transformatör dönüş oranındaki "oran", transformatör oranı formülünde bir oran değil, bir kesirdir.

Transformatör dönüş oranı, transformatörün birincil ve ikincil kısımlarının etrafına sarılmış bobinlerin sayısına bağlı olarak voltajın aldığı kesirli farkın ortaya çıktığını ortaya koymaktadır. Beş birincil sargılı ve 10 ikincil sargılı bir transformatör, bir voltaj kaynağını 5/10 veya 1/2 ile verilen şekilde yarıya indirecektir.

Bu bobinler sonucunda voltajın artması veya azalması, transformatör oran formülü ile bir yükseltici transformatör veya bir düşürücü transformatör olduğunu belirler. Gerilimi ne arttıran ne de azaltan bir transformatör, bir "empedans transformatörü"dür. empedansı, bir devrenin akıma karşıtlığını ölçün veya sadece farklı elektrik devreleri arasındaki kesintileri belirtin. devreler.

Bir transformatörün çekirdek bileşenleri, bir demir çekirdeği saran birincil ve ikincil iki bobindir. Bir transformatörün ferromanyetik çekirdeği veya kalıcı bir mıknatıstan yapılmış bir çekirdeği de elektriksel olarak yalıtılmış ince dilimler kullanır. bu yüzeylerin birincil bobinlerden ikincil bobinlere geçen akıma karşı direnci azaltabileceği transformatör

Bir transformatörün yapısı genellikle mümkün olduğu kadar az enerji kaybedecek şekilde tasarlanacaktır. Birincil bobinlerden gelen manyetik akının tamamı ikincil bobine geçmediği için uygulamada bir miktar kayıp olacaktır. Transformatörler ayrıca enerji kaybedecekgirdap akımları, elektrik devrelerindeki manyetik alandaki değişikliklerin neden olduğu yerel elektrik akımı.

Transformatörler isimlerini, iki ayrı parçası üzerinde sargılı bir mıknatıslayıcı çekirdeğin bu kurulumunu kullandıkları için alırlar. Çekirdeğin birincil akımdan akımdan mıknatıslanması yoluyla elektrik enerjisini manyetik enerjiye dönüştürmek sargılar.

Daha sonra manyetik çekirdek, ikincil sargılarda manyetik enerjiyi tekrar elektrik enerjisine dönüştüren bir akım indükler. Bu, transformatörlerin her zaman, düzenli aralıklarla akımın ileri ve geri yönleri arasında geçiş yapan gelen bir AC voltaj kaynağı üzerinde çalıştığı anlamına gelir.

Gerilim veya bobin sayısı formülünün yanı sıra, farklı tipteki bobinlerin doğası hakkında daha fazla bilgi edinmek için transformatörleri inceleyebilirsiniz. gerilimler, elektromanyetik indüksiyon, manyetik alanlar, manyetik akı ve bir yapının inşasından kaynaklanan diğer özellikler. transformatör

Bir yönde akım gönderen bir gerilim kaynağının aksine, birAC voltaj kaynağıbirincil bobin aracılığıyla gönderilen kendi manyetik alanını yaratacaktır. Bu olay karşılıklı endüktans olarak bilinir.

Manyetik alan kuvveti, manyetik akıdaki farkın bir zaman periyoduna bölünmesine eşit olan maksimum değerine yükselir,dΦ/dt. Unutmayın, bu durumda,Φfaz açısını değil, manyetik akıyı belirtmek için kullanılır. Bu manyetik alan çizgileri elektromıknatıstan dışarı doğru çekilir. Transformatörler inşa eden mühendisler, manyetik akının ürünü olan akı bağlantısını da hesaba katarlar.Φve teldeki bobin sayısıNbir bobinden diğerine geçen manyetik alandan kaynaklanır.

Manyetik akı için genel denklem

alanın geçtiği bir yüzey alanı içinbirm cinsinden², manyetik alanBTeslalarda veθalana dik bir vektör ile manyetik alan arasındaki açı olarak. Bir mıknatısın etrafına sarılmış bobinlerin basit durumu için, akı şu şekilde verilir:

bobin sayısı içinN, manyetik alanBve belirli bir alan üzerindebirMıknatısa paralel olan bir yüzeyin Bununla birlikte, bir transformatör için, akı bağlantısı, birincil sargıdaki manyetik akının ikincil sargınınkine eşit olmasına neden olur.

GöreFaraday Yasası,transformatörün primer veya sekonder sargılarında indüklenen voltajı hesaplayarak hesaplayabilirsiniz.N x dΦ/dt. Bu ayrıca, transformatörün neden dönüştüğünü, transformatörün bir parçasının voltajının diğerine oranının, birinin diğerine olan bobin sayısına eşit olduğunu da açıklar.

karşılaştıracak olsaydınızN x dΦ/dtbir parçadan diğerine,dΦ/dther iki parçanın da aynı manyetik akıya sahip olması nedeniyle birbirini götürür. Son olarak, bir transformatörün amper dönüşlerini, bobinin mıknatıslama kuvvetini ölçme yöntemi olarak akım çarpı bobin sayısının çarpımı olarak hesaplayabilirsiniz.

Güç dağıtım şebekeleri, elektrik santrallerinden binalara ve evlere elektrik gönderir. Bu güç hatları, bir elektrik jeneratörünün bir kaynaktan elektrik enerjisi ürettiği elektrik santralinde başlar. Bu, suyun gücünden yararlanan bir hidroelektrik barajı veya doğal gazdan mekanik enerji oluşturmak ve onu elektriğe dönüştürmek için yanmayı kullanan bir gaz türbini olabilir. Bu elektrik maalesef şu şekilde üretiliyor.DC gerilimiçoğu ev aleti için AC voltajına dönüştürülmesi gerekir.

Transformatörler, gelen salınımlı AC gerilimden evler ve binalar için tek fazlı DC güç kaynakları oluşturarak bu elektriği kullanılabilir hale getirir. Güç dağıtım şebekeleri boyunca yer alan transformatörler, voltajın ev elektroniği ve elektrik sistemleri için uygun bir miktarda olmasını da sağlar. Dağıtım şebekeleri ayrıca, ayrı dağıtımları birbirinden farklı tutmak için devre kesicilerin yanı sıra dağıtımı birden çok yöne ayıran "otobüsler" kullanır.

Mühendisler genellikle verimlilik için basit denklemi kullanarak transformatörlerin verimliliğini hesaplar:

​fveya çıkış gücüP​​_Öve giriş gücüP​_ben. Transformatör tasarımlarının yapısına dayalı olarak, bu sistemler, transformatörler hareketli parçalar içermediğinden sürtünme veya hava direncine karşı enerji kaybetmez.

Mıknatıslama akımı, transformatörün çekirdeğini manyetize etmek için gerekli olan akım miktarı, genellikle bir transformatörün birincil kısmının indüklediği akıma kıyasla çok küçüktür. Bu faktörler, transformatörlerin çoğu modern tasarım için yüzde 95 ve üzeri verimlilikle tipik olarak çok verimli olduğu anlamına gelir.

Bir transformatörün birincil sargısına bir AC voltaj kaynağı uygularsanız, indüklenen manyetik akı manyetik çekirdek, kaynakla aynı fazda sekonder sargıda bir AC voltajı indüklemeye devam edecektir. Voltaj. Ancak çekirdekteki manyetik akı, kaynak voltajın faz açısının 90° gerisinde kalır. Bu, birincil sargı akımının, mıknatıslama akımının da AC voltaj kaynağının gerisinde kaldığı anlamına gelir.

Alan, akı ve gerilime ek olarak, transformatörler karşılıklı elektromanyetik fenomenleri gösterir. Bir elektriğe bağlandığında bir transformatörün birincil sargılarına daha fazla güç veren endüktans arz.

Bu, birincil sargının ikincil sargılarda güç tüketen bir yük artışına tepkisi olarak gerçekleşir. Sekonder sargılara tellerinin direncini artırmak gibi bir yöntemle yük eklediyseniz, birincil sargılar, bunu telafi etmek için güç kaynağından daha fazla akım çekerek yanıt verir. azaltmak.karşılıklı endüktansbirincil sargılardan geçen akım artışını hesaplamak için kullanabileceğiniz sekonder üzerine koyduğunuz yüktür.

Hem birincil hem de ikincil sargılar için ayrı bir voltaj denklemi yazacak olsaydınız, bu karşılıklı endüktans olgusunu tanımlayabilirsiniz. Birincil sargı için,

birincil sargıdan geçen akım içinben_P, birincil sargı yük direnci$₁, karşılıklı endüktansM, birincil sargı endüktansıL_ben, ikincil sargıben_Sve zamanla değişirΔt. Karşılıklı endüktansın önündeki negatif işaretMkaynak akımının ikincil sargıdaki yük nedeniyle hemen voltajda bir düşüş yaşadığını, ancak yanıt olarak birincil sargının voltajını yükselttiğini gösterir.

Bu denklem, devre elemanları arasında akım ve voltajın nasıl farklı olduğunu açıklayan denklem yazma kurallarını takip eder. Kapalı bir elektrik döngüsü için, devredeki her bir eleman boyunca voltajın nasıl düştüğünü göstermek için her bir bileşen üzerindeki voltajın toplamını sıfıra eşit olarak yazabilirsiniz.

Birincil sargılar için, birincil sargıların kendilerindeki voltajı hesaba katmak için bu denklemi yazarsınız (ben​_P​$​₁), manyetik alanın indüklenen akımından kaynaklanan voltajL₁ΔI_P/Δtve ikincil sargılardan karşılıklı endüktansın etkisinden kaynaklanan voltajM ΔI_S/Δt.​

Benzer şekilde, ikincil sargılardaki voltaj düşüşlerini aşağıdaki gibi tanımlayan bir denklem yazabilirsiniz.

Bu denklem ikincil sargı akımını içerirben​_S, ikincil sargı endüktansıL₂ve ikincil sargı yük direnci$₂. Dirençler ve indüktörler genellikle numaralandırıldığından, harflerle gösterilmediğinden, direnç ve endüktans, sırasıyla P veya S yerine 1 veya 2 alt simgeleriyle etiketlenir. Son olarak, indüktörlerden karşılıklı endüktansı doğrudan şu şekilde hesaplayabilirsiniz: