Як розрахувати коефіцієнт поворотів трансформатора

Змінний струм (змінного струму) у більшості приладів у вашому домі може надходити лише від ліній електропередач, які направляють постійний струм (постійний струм) за допомогою трансформатора. Через всі різні типи струму, який може протікати через ланцюг, це допомагає мати силу контролювати ці електричні явища. При всьому своєму використанні при зміні напруги ланцюгів трансформатори значною мірою покладаються на коефіцієнт їх обертів.

​Коефіцієнт оборотів трансформатора- ділення кількості витків у первинній обмотці на кількість витків у вторинній обмотці за рівнянням

Цей коефіцієнт також повинен дорівнювати напрузі первинної обмотки, поділеній на напругу вторинної обмотки, як заданоV_стор/ V_s. Первинна обмотка відноситься до дроселя з живленням, елемента ланцюга, який індукує магнітне поле у відповідь на потік заряду, трансформатора, а вторинний - без харчування індуктор.

Ці співвідношення справедливі за припущення, що фазовий кут первинної обмотки дорівнює фазовим кутам вторинної на

Для джерел змінного струму, що використовується з трансформаторами, вхідна форма сигналу є синусоїдальною, форму надає синусоїда. Коефіцієнт обертів трансформатора говорить вам, наскільки змінюється напруга через трансформатор, коли струм переходить від первинних обмоток до вторинних обмоток.

Також, будь ласка, зверніть увагу, що слово "співвідношення" у цій формулі позначає aдріб,не фактичне співвідношення. Частка 1/4 відрізняється від співвідношення 1: 4. Хоча 1/4 - це одна частина із цілого, яка розділена на чотири рівні частини, співвідношення 1: 4 означає, що для одного з чогось є чотири з чогось іншого. "Коефіцієнт" у коефіцієнті обертання трансформатора - це частка, а не коефіцієнт, у формулі коефіцієнта трансформатора.

Співвідношення обертів трансформатора показує, що дробова різниця, яку приймає напруга, залежить від кількості котушок, намотаних навколо первинної та вторинної частин трансформатора. Трансформатор з п’ятьма котушками первинної обмотки та 10 котушками вторинної обмотки зменшить джерело напруги навпіл, як задано 5/10 або 1/2.

Чи збільшується чи зменшується напруга внаслідок цих котушок, визначає це підвищуючий трансформатор або понижуючий трансформатор за формулою коефіцієнта трансформатора. Трансформатор, який ні збільшує, ні зменшує напругу, є "трансформатором імпедансу", який може будь-яким виміряти імпеданс, протидію ланцюга струму або просто вказати розриви між різними електричними ланцюгів.

Основними компонентами трансформатора є дві котушки, первинна і вторинна, які обмотують залізний сердечник. У феромагнітному сердечнику або сердечнику трансформатора, виготовленому з постійного магніту, також використовуються тонкі електрично ізольовані зрізи, так що ці поверхні можуть зменшити опір струму, який проходить від первинних котушок до вторинних котушок трансформатор.

Конструкція трансформатора, як правило, призначена для втрати якомога менше енергії. Оскільки не весь магнітний потік від первинних котушок переходить до вторинної, на практиці відбуватимуться певні втрати. Трансформатори також втратять енергію черезвихрові струми, локалізований електричний струм, спричинений змінами магнітного поля в електричних ланцюгах.

Трансформатори отримали свою назву, оскільки використовують цю установку намагнічуючого сердечника з обмотками на двох окремих його частинах перетворюють електричну енергію в магнітну через намагнічування сердечника від струму через первинну обмотки.

Потім магнітне ядро ​​індукує струм у вторинних обмотках, який перетворює магнітну енергію назад в електричну. Це означає, що трансформатори завжди працюють від джерела змінної напруги, яке надходить, яке регулярно перемикає між прямим і зворотним напрямками струму.

Окрім формули напруги або кількості котушок, ви можете вивчити трансформатори, щоб дізнатися більше про природу різних типів напруги, електромагнітна індукція, магнітні поля, магнітний потік та інші властивості, які є результатом побудови a трансформатор.

На відміну від джерела напруги, яке посилає струм в одному напрямку,Джерело змінного струмунаправлений через первинну котушку створить власне магнітне поле. Це явище відоме як взаємна індуктивність.

Напруженість магнітного поля збільшиться до максимального значення, яке дорівнює різниці в магнітному потоці, поділеній на проміжок часу,dΦ / dt. Майте на увазі, у цьому випадкуΦвикористовується для позначення магнітного потоку, а не фазового кута. Ці лінії магнітного поля проводяться назовні від електромагніту. Інженери, що будують трансформатори, також беруть до уваги потоковий зв’язок, який є продуктом магнітного потокуΦі кількість котушок в дротіNспричинене магнітним полем, що переходить від однієї котушки до іншої.

Загальним рівнянням магнітного потоку є

для площі поверхні, через яку проходить полеAв м², магнітне полеBв Тесласі таθяк кут між перпендикулярним вектором до площі та магнітним полем. Для простого випадку обмотки котушок навколо магніту потік задається

за кількістю котушокN, магнітне полеBі на певній територіїAповерхні, паралельної магніту. Однак для трансформатора магістральний потік змушує магнітний потік в первинній обмотці дорівнювати такому у вторинній обмотці.

Відповідно доЗакон Фарадея,Ви можете розрахувати напругу, індуковану в первинній або вторинній обмотках трансформатора, шляхом розрахункуN x dΦ / dt. Це також пояснює, чому трансформатор відносить відношення напруги однієї частини трансформатора до іншої, рівному числу котушок однієї до іншої.

Якби ви порівнювалиN x dΦ / dtоднієї частини до іншої,dΦ / dtскасується через те, що обидві частини мають однаковий магнітний потік. Нарешті, можна розрахувати ампер-обороти трансформатора як добуток струму на кількість котушок як метод вимірювання сили намагнічування котушки

Електричні розподільні мережі направляють електроенергію з електростанцій у будинки та будинки. Ці лінії електропередач починаються на електростанції, де електричний генератор створює електричну енергію з якогось джерела. Це може бути гідроелектрична дамба, яка використовує потужність води, або газова турбіна, яка використовує згоряння, щоб створити механічну енергію з природного газу та перетворити її в електрику. Ця електроенергія, на жаль, виробляється якНапруга постійного струмуяку для більшості побутових приладів потрібно перетворити на змінну напругу.

Трансформатори роблять цю електроенергію придатною, створюючи однофазні джерела живлення постійного струму для домогосподарств та будівель від вхідної коливальної змінної напруги. Трансформатори вздовж розподільних мереж також забезпечують належну напругу для домашньої електроніки та систем електроенергетики. У розподільчих сітках також використовуються "шини", які розділяють розподіл у декілька напрямків разом із автоматичними вимикачами, щоб тримати окремі розподіли, відмінні один від одного.

Інженери часто враховують ефективність трансформаторів, використовуючи просте рівняння ефективності як

​fабо вихідна потужністьP​​_Ота вхідна потужністьP​_Я. На основі конструкції трансформаторних конструкцій ці системи не втрачають енергію на тертя або опір повітря, оскільки в трансформаторах не задіяні рухомі частини.

Струм намагнічування, кількість струму, необхідного для намагнічування сердечника трансформатора, зазвичай є дуже малим порівняно зі струмом, який індукує первинна частина трансформатора. Ці фактори означають, що трансформатори зазвичай є дуже ефективними з ефективністю 95 відсотків і вище для більшості сучасних конструкцій.

Якщо вам потрібно було застосувати джерело змінного струму до первинної обмотки трансформатора, індукований магнітний потік магнітне ядро ​​продовжуватиме індукувати змінну напругу у вторинній обмотці в тій самій фазі, що і джерело Напруга. Однак магнітний потік в осерді залишається на 90 ° за фазовим кутом напруги джерела. Це означає, що струм первинної обмотки, струм намагнічування, також відстає від джерела змінного струму.

На додаток до поля, потоку та напруги, трансформатори ілюструють взаємні електромагнітні явища індуктивність, яка надає більше потужності первинним обмоткам трансформатора при підключенні до електрики постачання.

Це відбувається як реакція первинної обмотки на збільшення навантаження, що споживає потужність, на вторинних обмотках. Якщо ви додали навантаження до вторинних обмоток таким способом, як збільшення опору її проводів, первинні обмотки реагували б на витягування більше струму від джерела живлення, щоб це компенсувати зменшення.Взаємна індуктивністьце навантаження, яку ви надаєте на вторинну, яку ви можете використовувати для розрахунку збільшення струму через первинні обмотки.

Якби потрібно було написати окреме рівняння напруги як для первинної, так і для вторинної обмоток, ви могли б описати ці явища взаємної індуктивності. Для первинної обмотки,

для струму через первинну обмоткуЯ_P, опір навантаженню первинної обмоткиР.₁, взаємна індуктивністьМ, індуктивність первинної обмоткиL_Я, вторинна обмоткаЯ_Sі змінюватися в часіΔt. Негативний знак перед взаємною індуктивністюМпоказує, що струм джерела негайно відчуває падіння напруги через навантаження на вторинну обмотку, але у відповідь первинна обмотка підвищує свою напругу.

Це рівняння дотримується правил написання рівнянь, які описують, як різняться струм і напруга між елементами ланцюга. Для замкнутого електричного контуру можна записати суму напруги на кожному компоненті рівною нулю, щоб показати, як падає напруга на кожному елементі в ланцюзі.

Для первинних обмоток ви пишете це рівняння для врахування напруги на самих первинних обмотках (Я​_P​Р.​₁), напруга внаслідок наведеного струму магнітного поляL₁ΔI_P/Δtа напруга внаслідок ефекту взаємної індуктивності від вторинних обмотокM ΔI_S/Δt.​

Так само ви можете написати рівняння, яке описує падіння напруги на вторинних обмотках як

Це рівняння включає струм вторинної обмоткиЯ​_S, індуктивність вторинної обмоткиL₂і опір навантаження вторинної обмоткиР.₂. Опір та індуктивність позначені індексами 1 або 2 замість P або S відповідно, оскільки резистори та індуктори часто нумеруються, а не позначаються буквами. Нарешті, можна розрахувати взаємну індуктивність з індукторів безпосередньо як