Принцип действия трансформатора кратко: определение, классификация и принцип работы

Принцип работы однофазного трансформатора

В энергетической сфере деятельности используются первичные источники высокого переменного напряжения, однако в быту или на предприятиях необходимо значительно его снизить. Для этой цели применяются трансформаторы.

• Принцип действия

Принцип работы однофазного трансформатора довольно простой и основан на генерации электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках проводника, который находится в движущемся магнитном поле и сгенерирован при помощи переменного I.

При прохождении электричества по обмоткам первичной катушки создается магнитный поток (Ф), который пронизывает и вторичную катушку. Силовые линии Ф благодаря замкнутой конструкции магнитопровода имеют замкнутую структуру. Для получения оптимальной мощности Т необходимо располагать катушки обмоток на близком расстоянии относительно друг друга.

Исходя из закона электромагнитной индукции происходит изменение Ф и индуцируется в первичной обмотке ЭДС. Эта величина называется ЭДС самоиндукции, а во вторичной — ЭДС взаимоиндукции.

При подключении потребителя к первичной обмотке трансформатора в цепи появится электрическая энергия, которая передается из первичной обмотки через магнитопровод (катушки не связаны гальванически). В этом случае средством передачи электроэнергии служит только Ф. Трансформаторы по конструктивной особенности бывают различные.

По достижению максимальной магнитной связи трансформаторы делятся на следующие типы:

1. Сильная.
2. Средняя.
3. Слабая.

При слабой МС происходит значительная потеря энергии и Т такого типа практически не применяются. Основной особенностью таких Т являются незамкнутые сердечники.

Уровень средней МС достигается только при полностью замкнутом магнитопроводе. Одним из примеров такого Т является стержневой тип, у которого обмотки расположены на железных стержнях и соединены между собой накладками или ярмами. В результате такой конструкции получается полностью замкнутый сердечник.

Примером сильной МС является Т броневого типа, обмотки которого располагаются на одной или нескольких катушках. Эти обмотки расположены очень близко, благодаря чему и обеспечивается минимальная потеря электрической энергии. Магнитопровод полностью покрывает катушки, создавая более сильный Ф, который разбивается на 2 части. У трансформаторов такого типа потоки сцепления между обмотками практически равны.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная – справа.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип действия трансформатора – Рамблер/новости

26 марта 2018

TechCult

С открытием и началом промышленного использования электричества возникла необходимость создания системы его доставки к потребителям. Так появились трансформаторы, о принципе действия которых и пойдет речь. Появлению их на свет предшествовало открытие явления электромагнитной индукции великим английским физиком Майклом Фарадеем почти 200 лет назад. Позже он и его американский коллега Д. Генри нарисовали схему будущего трансформатора.

Фото: TechCultTechCult

Первое воплощение идеи в железо состоялось в 1848 году с создания индукционной катушки французским механиком Г. Румкорфом. Свою лепту внесли и российские ученые. В 1872 году профессор Московского университета А. Г. Столетов открыл петлю гистерезиса и описал структуру ферромагнетика, а 4 года спустя, выдающийся российский изобретатель П. Н. Яблочков получил патент на изобретение первого трансформатора переменного тока.

Видео дня

Как устроен и как работает трансформатор

Трансформаторы – это название огромного «семейства», куда входят однофазные, трехфазные, понижающие, повышающие, измерительные и множество других типов трансформаторов. Основное их назначение – преобразование одного или нескольких напряжений переменного тока в другое на основе электромагнитной индукции при неизменной частоте.

Итак, кратко, как работает простейший однофазный трансформатор. Он состоит из трех основных элементов – первичной и вторичной обмоток и объединяющего их в единое целое магнитопровода, на который они как бы нанизаны. Источник подключается исключительно к первичной обмотке, в то время, как вторичная снимает и передает уже измененное напряжение потребителю.

Подключенная к сети первичная обмотка создает в магнитопроводе переменное электромагнитное поле и формирует магнитный поток, который начинает циркулировать между обмотками, индуцируя в них электродвижущую силу (ЭДС). Ее величина зависит от числа витков в обмотках. К примеру, для понижения напряжения необходимо, чтобы в первичной обмотке витков было больше, чем во вторичной. Именно по такому принципу работают понижающие и повышающие трансформаторы.

Важная особенность конструкции трансформатора состоит в том, что магнитопровод имеет стальную структуру, а обмотки, как правило имеющие форму цилиндра, изолированы от него, непосредственно не связаны друг с другом и имеют свою маркировку.

Трансформаторы напряжения

Это, пожалуй, наиболее многочисленная разновидность семейства трансформаторов. В двух словах, их основная функция – сделать произведенную на электростанциях энергию доступной для потребления различными устройствами. Для этого существует система передачи электроэнергии, состоящая из повышающих и понижающих трансформаторных подстанций и линий электропередач.

Вначале электроэнергия, произведенная электростанцией, подается на повышающую трансформаторную подстанцию (к примеру, с 12 до 500 кВ). Это необходимо для того, чтобы компенсировать неизбежные потери электроэнергии при передаче на большие расстояния.

Следующий этап – понижающая трансформаторная подстанция, откуда электроэнергия уже по низковольтной линии подается на понижающий трансформатор и далее к потребителю в виде напряжения 220 в.

Но на этом работа трансформаторов не заканчивается. В большинстве окружающих нас бытовых электроприборов — в ПК, телевизорах, принтерах, стиральных машинах-автоматах, холодильниках, микроволновых печах, DVD и даже в энергосберегающих лампочках установлены понижающие трансформаторы. Пример индивидуального «карманного» трансформатора – зарядное устройство мобильного телефона (смартфона).

Гигантскому разнообразию современных электронных устройств и выполняемых ими функций соответствует множество различных типов трансформаторов. Это далеко не полный их список: силовые, импульсные, сварочные, разделительные, согласующие, вращающиеся, трехфазные, пик-трансформаторы, трансформаторы тока, тороидальные, стержневые и броневые.

Какие они, трансформаторы будущего

Считается, что трансформаторная отрасль весьма консервативна. Тем не менее, и ей приходится считаться с революционными изменениями в области электротехники, где все громче о себе заявляют нанотехнологии. Как и множество других устройств, они постепенно «умнеют».

Активно ведется поиск новых конструкционных материалов – изоляционных и магнитных, способных обеспечить более высокую надежность трансформаторного оборудования. Одним из направлений может стать использование аморфных материалов, что значительно повысит его пожарную безопасность и надежность.

Появятся взрыво- и пожаробезопасные трансформаторы, в которых хлордифенилы, используемые для пропитки электроизоляционных материалов, будут заменены нетоксичными жидкими, экологически безопасными диэлектриками.

Примером тому — элегазовые силовые трансформаторы, где функцию хладагента выполняет негорючий элегаз гексафторид серы, вместо далеко не безопасного трансформаторного масла.

Вопрос времени – создание «умных» электросетей, оснащенных полупроводниковыми твердотельными трансформаторами с компьютерными чипами, с помощью которых появится возможность регулировать напряжение в зависимости от потребностей потребителей, в частности, подключать к домашней сети возобновляемые и промышленные источники питания, или наоборот отключать лишние, когда в них нет необходимости.

Еще одно перспективное направление – низкотемпературные сверхпроводимые трансформаторы. Работа по их созданию началась еще в 60-е годы. Главная проблема, с которой столкнулись ученые – огромные размеры криогенных систем, необходимых для изготовления жидкого гелия. Все изменилось в 1986 году, когда были открыты сверхпроводниковые высокотемпературные материалы. Благодаря им, появилась возможность отказаться от громоздких охлаждающих устройств.

Сверхпроводимые трансформаторы обладают уникальным качеством: при высокой плотности тока потери в них минимальны, зато, когда ток достигает критических значений, сопротивление от нулевого уровня резко увеличивается.

Другое,МГУ,

Что такое трансформатор? Объясните принцип, конструкцию, работу и теорию трансформатора.

Последняя обновленная дата: 29 марта 2023 г.

•

Общее представление: 214,9K

•

Просмотр сегодня: 4,90K

Ответ

Проверено

214. 9K+ виды

Хинт – вы можете начать. трансформатор есть. Затем перейдите к описанию принципа трансформатора. Затем опишите базовую настройку трансформатора. Тогда, наконец, напишите, как работает трансформатор.

Электрическое устройство, которое может изменять переменный ток, называется трансформатором.
Принцип – Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Взаимная индукция — это явление, при котором при изменении величины магнитного потока, связанного с катушкой, возникает ЭДС. индуцируется в соседней катушке.

Конструкция –
Трансформатор состоит из прямоугольного железного сердечника. Две катушки: первичная катушка $({P_{}})$ с двумя сторонами ${P_1}$ и ${P_2}$ и вторичная катушка $(S)$ с двумя сторонами ${S_1}$ и ${ С_2}$. Обе эти катушки изолированы от сердечника из ферромагнитного железа. Источник переменного тока подключен к первичной обмотке, а выход получается через вторичную обмотку, которая подключена параллельно к сопротивлению $R$. 9\круг = 0$.
Пусть число витков в первичном проводе равно ${N_P}$, а во вторичном – ${N_S}$
Согласно закону Фарадея, наведенная $ЭДС$ через один виток обеих катушек будет одинаковой.
Пусть поток через один виток равен $\phi $, поток через первичную обмотку равен ${\phi _p}$, а поток через вторичную обмотку равен ${\phi _S}$.
Итак, ${\phi _p} = {N_P}\phi $
${\phi _S} = {N_S}\phi $

Мы также знаем по закону Фарадея

$E = \dfrac{{d\phi} }{{дт}}$
Таким образом, для первичной катушки это уравнение принимает вид
${E_S} = \dfrac{{d{\phi _S}}}{{dt}}$(Уравнение 1)
А для вторичной катушки это уравнение принимает вид
${E_P } = \dfrac{{d{\phi _P}}}{{dt}}$(Уравнение 2)

Деление уравнения 1 на уравнение 2
$\dfrac{{{E_S}}}{{{E_P}}} = \dfrac{{d{\phi _S}}}{{d{\phi _P}}} = \dfrac{{{N_S}\phi}}{{{N_P}\phi }}$
${E_S} = {E_p}\dfrac{{{N_S}}}{{{N_p}}}$(уравнение 3)
Мы знаем, что
$P = VI$
Здесь
$P = $Power
$V = $Voltage
$I = $Current
Для первичной катушки это уравнение принимает вид
${P_P} = {E_P}{I_P}$(Уравнение 4)
Для вторичной катушки это уравнение принимает вид
${P_S} = {E_S}{I_S}$ (Уравнение 5)
Для идеального трансформатора энергия не теряется, поэтому
${P_p} = {P_S}$
${E_P}{I_P} = {E_S}{I_S}$
${I_S} = {I_p} \dfrac{{{E_p}}}{{{E_s}}}$$(\потому что \dfrac{{{E_p}}}{{{E_S}}} = \dfrac{{{N_p}}}{{{ N_S}}})$
${I_S} = {I_p}\dfrac{{{N_p}}}{{{N_S}}}$

Примечание. Трансформатор, повышающий напряжение переменного тока, называется повышающим трансформатором. (${N_S} > {N_p}$), а трансформатор, снижающий напряжение переменного тока, называется понижающим трансформатором (${N_S} < {N_p}$). Кроме того, используется железный сердечник, потому что это ферромагнитный материал, который помогает увеличить силу магнитного поля.

Недавно обновленные страницы

Большинство эубактериальных антибиотиков получены из биоинсектеата по ризобиуму класса 12 NEET_UG

Биоинсектициды саламин были извлечены из класса 12 Biology Neet_ug

Какое из следующих утверждений, касающихся Baculoviruses, NEET_UG,

. Какое из следующих утверждений, касающихся Baculoviruses, NEET_UG

. муниципальные канализационные трубы не должны быть непосредственно 12 класса биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента – это конверсия активного фермента класса 12 биологии NEET_UG

Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологического класса Rhizobium 12 NEET_UG

Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологического класса А 12 NEET_UG

12 класс биологии NEET_UG

Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть напрямую 12 класс биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класс биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента — это преобразование активного фермента класса 12 в биологии NEET_UG

Актуальные сомнения

Определение, типы, принцип работы, уравнения и примеры

от одной цепи переменного тока к другой цепи или нескольким цепям в процессе электромагнитной индукции. Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции для увеличения или уменьшения напряжения. Трансформатор либо увеличивает переменное напряжение (повышающий трансформатор), либо уменьшает переменное напряжение (понижающий трансформатор). Трансформатор, который обычно используется для передачи и распределения мощности переменного тока, по сути является устройством регулирования напряжения. Трансформаторы используются для самых разных целей, включая повышение напряжения от электрогенераторов для обеспечения передачи электроэнергии на большие расстояния и снижение напряжения в обычных силовых цепях для работы низковольтных устройств, таких как дверные звонки и игрушечные электропоезда.

Что такое трансформатор?

Трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает мощность переменного тока из одной цепи в другую с постоянной частотой, но уровень напряжения может быть изменен, что означает, что напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от требований.

Типы трансформаторов 

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Существует два основных типа трансформаторов в зависимости от рабочего напряжения. Вот некоторые из них:

 

• Понижающий трансформатор: Первичное напряжение преобразуется в более низкое напряжение на вторичном выходе с помощью понижающего трансформатора. Число обмоток на первичной стороне понижающего трансформатора больше, чем на вторичной. В результате общее отношение вторичной обмотки к первичной всегда будет меньше единицы. Понижающие трансформаторы используются в электрических системах, которые распределяют электроэнергию на большие расстояния и работают при чрезвычайно высоких напряжениях, чтобы обеспечить минимальные потери и экономичные решения. Понижающий трансформатор используется для преобразования высоковольтных линий в низковольтные.
• Повышающий трансформатор: Вторичное напряжение повышающего трансформатора повышается по сравнению с низким первичным напряжением. Поскольку первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка в этом типе трансформатора, отношение первичной обмотки к вторичной будет больше единицы. Повышающие трансформаторы часто используются в электронных стабилизаторах, инверторах и других устройствах, которые преобразуют низкое напряжение в значительно более высокое напряжение. Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии. Для приложений, связанных с распределением электроэнергии, необходимо высокое напряжение. В сети для повышения уровня напряжения перед распределением используется повышающий трансформатор.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Различные типы трансформаторов используются в электроэнергетике и электронной промышленности в зависимости от материалов сердечника, а именно:

• Трансформатор с железным сердечником: В качестве сердечник трансформатора с железным сердечником. Сильные магнитные свойства железа трансформатора с железным сердечником имеют чрезвычайно высокую потокосцепление. В результате трансформатор с железным сердечником имеет высокий КПД. Сердечники из мягкого железа бывают разных размеров и форм. Несколько типичных форм включают E, I, U и L. 
• Трансформатор с ферритовым сердечником: Из-за высокой магнитной проницаемости в трансформаторе с ферритовым сердечником используется трансформатор с ферритовым сердечником. В высокочастотном приложении этот тип трансформатора обеспечивает невероятно низкие потери. В высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), радиочастотные приложения и т. Д., В результате используются трансформаторы с ферритовым сердечником.
• Трансформатор с тороидальным сердечником: Железный сердечник или ферритовый сердечник — два примера материалов тороидального сердечника, используемых в трансформаторе. Из-за их превосходных электрических характеристик часто используются тороиды с кольцеобразным или кольцевым сердечником. Кольцевая форма обеспечивает очень низкую индуктивность рассеяния и чрезвычайно высокую индуктивность и добротность.
• Трансформатор с воздушным сердечником: Материал сердечника трансформатора с воздушным сердечником не является настоящим магнитным сердечником. Воздух используется исключительно в потокосцеплении трансформатора с воздушным сердечником. Первичная обмотка трансформатора с воздушным сердечником генерирует переменный ток, создавая вокруг себя электромагнитное поле.

Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток

• Трансформатор с автоматической обмоткой: Первичная и вторичная обмотки всегда были фиксированными, но с трансформатором с автоматической обмоткой их можно соединить последовательно, а узел с центральным отводом может быть перемещенным. Вторичное напряжение можно изменить, изменив положение центрального отвода. Auto используется для оповещения себя или отдельной катушки и не является аббревиатурой от Automatic. Эта катушка создает соотношение, используя главные и второстепенные компоненты. Соотношение главного и вторичного определяется расположением узла центрального отвода, который изменяет выходное напряжение. VARIAC, устройство, которое генерирует переменный переменный ток из постоянного входного переменного тока, используется наиболее часто.

Типы трансформаторов в зависимости от области применения

Трансформаторы бывают разных модификаций, каждая из которых работает в определенной области. Таким образом, в зависимости от предполагаемого использования трансформаторы можно разделить на следующие категории:

• Силовой трансформатор: Энергия передается на подстанцию ​​или в общий источник электропитания с использованием более крупного силового трансформатора. Между основной распределительной сетью и электрогенератором этот трансформатор служит связующим звеном. Силовые трансформаторы можно разделить на три группы в зависимости от их номинальной мощности и технических характеристик.0093
• Малый силовой трансформатор,
• Среднемощный трансформатор и
• Большой силовой трансформатор

Измерительный трансформатор: Измерительный трансформатор — другое название измерительного трансформатора. Это еще один инструмент измерения, который обычно используется в области мощности. Для разделения первичной мощности и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к ее вторичному выходу используется измерительный трансформатор.

Распределительный трансформатор: Распределительный трансформатор функционирует как понижающий трансформатор, преобразующий высокое напряжение сети в напряжение, подходящее для конечного пользователя, обычно 110 В или 230 В. В зависимости от мощности преобразования или номиналов распределительный трансформатор может быть меньше или больше.

Импульсный трансформатор: Одним из самых популярных трансформаторов, устанавливаемых на печатную плату, который генерирует электрические импульсы с постоянной амплитудой, являются импульсные трансформаторы. Он используется в ряде цифровых схем, где существует потребность в создании изолированных импульсов.

Выходной аудиотрансформатор: Другим трансформатором, часто используемым в электронной промышленности, является аудиотрансформатор. Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где необходимо согласование импеданса.

Принцип работы трансформатора

Основополагающим принципом работы трансформатора является взаимная индукция между двумя катушками или закон электромагнитной индукции Фарадея. Ниже приведено описание работы трансформатора. Многослойный сердечник трансформатора из кремнистой стали покрыт двумя отдельными обмотками. Согласно приведенной ниже схеме, первичная обмотка — это та, к которой подключен источник переменного тока, а вторичная обмотка — это та, к которой подключена нагрузка. Можно использовать только переменный ток, потому что взаимная индукция между двумя обмотками требует переменного потока.

 

Первичная обмотка трансформатора создает переменный поток, известный как взаимный поток, при приложении переменного напряжения в соответствии с принципом взаимной индуктивности.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, этот переменный поток магнитно связывает первичную и вторичную обмотки трансформатора и генерирует ЭДС E ₁ в первичной обмотке и E ₂ во вторичной обмотке. ЭДС (E ₁ ) называется первичной ЭДС, тогда как ЭДС (E ₂ ) — вторичная ЭДС.

и

Разделив вышеприведенные уравнения, получим отношение:

количество витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора соответственно. Если N ₂ > N ₁ , то E ₂ > E ₁ , и трансформатор будет повышающим; если N ₂ < N ₁ , тогда E ₂ < E ₁ , и трансформатор будет понижающим.

Если к вторичной обмотке теперь подключена нагрузка, ток нагрузки I ₂ будет протекать через нагрузку в результате ЭДС E ₂ . В результате трансформатор позволяет передавать электроэнергию с изменением уровня напряжения из одной электрической цепи в другую.

Детали трансформатора

Трансформатор в основном состоит из трех частей:

Сердечник

Сердечник трансформатора служит опорой для обмотки. Кроме того, он предлагает канал потока магнитного потока с минимальным сопротивлением. Как видно на изображении, обмотка намотана вокруг сердечника. Для снижения потерь в трансформаторе используется многослойный сердечник из мягкого железа. Состав сердечника определяется переменными, в том числе рабочим напряжением, током и мощностью. Диаметр сердечника отрицательно коррелирует с потерями в железе и прямо коррелирует с потерями в меди.

Обмотки

Медные провода, намотанные на сердечник трансформатора, называются обмотками. Медные кабели используются, потому что высокая проводимость меди снижает потери трансформатора, поскольку сопротивление току снижается по мере увеличения проводимости. А высокая степень пластичности меди позволяет изготавливать из нее невероятно тонкие провода.

Два основных типа обмоток. обмотки первичной и вторичной катушек. Первичная обмотка представляет собой группу витков обмотки, на которую подается ток питания. Количество витков обмотки, из которых получается выходная мощность, называется вторичной обмоткой. Изоляционные покрытия используются для изоляции первичной и вторичной обмоток друг от друга.

Изоляционные материалы

Трансформатору требуется изоляция для разделения обмоток и предотвращения коротких замыканий. Это облегчает взаимную индукцию. На стабильность и долговечность трансформатора влияют изоляционные материалы. В трансформаторе в качестве изолирующих сред используются: изоляционная жидкость, лента, бумага и ламинирование из дерева.

Бак

Главный бак трансформатора служит двум целям:

• Сердечник и обмотки защищены от непогоды, например дождя и пыли.
• Используется как емкость для масла, а также как опора для всех других насадок трансформатора.

Трансформаторное масло

Большая часть огромного трансформатора погружена в масло. Трансформаторное масло добавляет изоляцию между проводниками, улучшает отвод тепла от катушек и обладает способностью обнаруживать неисправности. Трансформаторное масло обычно изготавливается из углеводородного минерального масла.

Расширители масла

Расширители масла расположены над баком трансформатора и проходными изоляторами. Некоторые расширители трансформаторного масла содержат резиновую камеру. Когда трансформатор нагружен, температура окружающей среды повышается, что приводит к увеличению количества масла внутри трансформатора. В расширительном баке трансформатора достаточно места для увеличенного объема трансформаторного масла. Он также служит резервуаром для масла, которое используется для изоляции зданий.

Сапун

Все масляные трансформаторы с расширительным баком включают его. Помогает защитить масло от влаги.

Радиаторы и вентиляторы

Большая часть мощности, теряемой в трансформаторе, рассеивается в виде тепла. Радиаторы и вентиляторы способствуют рассеиванию тепла, выделяемого трансформатором, и обеспечивают защиту от выхода из строя. Большинство сухих трансформаторов охлаждаются естественным воздухом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это чисто теоретический трансформатор, который вообще не имеет потерь, включая потери в сердечнике, потери в меди или другие потери трансформатора. Этот трансформатор считается КПД 100%.

Предполагается, что обмотки трансформатора полностью индуктивны, а сердечник трансформатора предполагается без потерь при создании идеальной модели трансформатора. Кроме того, трансформатор не имеет реактивного сопротивления рассеяния (реактивное сопротивление — это сопротивление протеканию тока от элемента цепи за счет его индуктивности и емкости). Это указывает на то, что первичная и вторичная обмотки трансформатора подключены к сердечнику трансформатора при 100% магнитном потоке. Однако каждая обмотка должна иметь некоторое индуктивное сопротивление, что приводит к падению напряжения и потерям I2R. В модели идеального трансформатора обмотки предполагаются идеальными (полностью индуктивными), а значит, их сопротивление равно нулю.

Уравнение ЭДС идеального трансформатора

Пусть N _p — число витков основной обмотки, а N _s — число витков вторичной обмотки. Когда на основную катушку трансформатора подается переменное напряжение, генерируемый ток создает переменный магнитный поток, который соединяет вторичную катушку и создает ЭДС. Количество витков вторичной обмотки определяет величину этой ЭДС. Рассмотрим идеальный (без потерь) трансформатор с нулевым сопротивлением первичной обмотки (отсутствие падения напряжения на катушке) и полным потоком в сердечнике, соединяющем первичную и вторичную обмотки. При напряжении В _p подается на первичную обмотку, пусть потокосцепление в каждом витке в сердечнике в момент времени t за счет тока в первичной обмотке.

 

Затем вычисляется ЭДС индукции или напряжение (ε _s ) во вторичной обмотке с N _s витков.

ε _с = –N _с x dϕ/dt                 ……(1)

Кроме того, переменный поток создает в сети обратную ЭДС. Это оно.

ε _p = –N _p x dϕ/dt               ……(2)

Для идеального трансформатора, ε _с =V _с .

Напряжение на вторичной обмотке составляет В _с . В результате уравнения (1) и (2) могут быть записаны как0207 P x dϕ / dt …… (4)

Из уравнений (3) и (4), мы имеем

V _S / V _P = N _S / N _P …. …(5)

Приведенное выше уравнение известно как Уравнение преобразования или Формула преобразования .

Следующие три допущения используются для получения предыдущей зависимости:

• Электрические сопротивления первичной и вторичной обмоток незначительны.
• Связь потока как с первичной, так и со вторичной обмоткой одинакова, или из сердечника уходит очень мало потоков.
• Вторичный ток незначителен.

Коэффициент витка

Коэффициент витка — это мера, позволяющая определить, имеет ли вторичная обмотка трансформатора больше или меньше обмоток, чем первичная. Количество витков первичной катушки равно «Np», а количество витков вторичной катушки равно «Ns», что соответствует количеству витков.

Потребляемая и выходная мощность будут равны, если трансформатор исправен или имеет 100-процентный КПД (без потерь энергии).

I _P V _P = I _S V _S …… (6)

Объединяющие уравнения (5) и (6), мы имеем

I _P /I _S

I _P /I _S

I _P /I _с. = V _s /V _p = N _s /N _p =K       

Коэффициент поворота, K, определяется в предыдущем уравнении. Если вторичная катушка имеет больше витков, чем первичная, это так (N _s >N _p ), и напряжение повышается (V _s >V _p ). Повышающий трансформатор – это название для такого рода установки. Понижающий трансформатор — это трансформатор, в котором вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка (N _s p ).

Эффективность трансформатора

Эффективность трансформатора также известна как коммерческая эффективность . Обозначается буквой «η». Эффективность трансформатора описывается как отношение мощности (в Вт или кВт) к потребляемой мощности (в Вт или кВт).

Следовательно, эффективность трансформатора может быть выражена следующим образом:

КПД (η) = (Выходная мощность / Потребляемая мощность)

Приведенное выше уравнение можно использовать для идеального трансформатора, в котором нет трансформатора. потери и вся входная энергия передается на выходе. В результате следующее уравнение в основном используется, если учитываются отходы трансформатора и оценивается эффективность трансформатора в практических состояниях.

Эффективность = ((Мощность O/P) / (Мощность O/P + Потери)) × 100% = 1− (Потери/мощность i/p) × 100

Потери энергии в трансформаторе

В предыдущих уравнениях мы использовали идеальный трансформатор (без потерь энергии). Однако некоторые потери энергии все же происходят в реальном трансформаторе по следующим причинам:

• Утечка потока: Поскольку часть потока уходит из сердечника, не весь поток, генерируемый первичной обмоткой, поступает во вторичную обмотку. Это происходит из-за неправильной конструкции сердечника или наличия отверстий для воздуха в сердечнике. Его можно понизить, намотав первичную и вторичную обмотки друг на друга. Его также можно снизить, если ядро ​​хорошо спроектировано.
• Сопротивление обмоток: Поскольку провод, используемый для обмоток, имеет некоторое электрическое сопротивление, в результате тепла, выделяемого в обмотках, теряется энергия. Они смягчаются в обмотках сильного тока и низкого напряжения за счет использования толстого провода с высокой проводимостью.
• Вихревые токи: Переменный магнитный поток создает вихревые токи в железном сердечнике, что приводит к потерям энергии при нагреве. Использование ламинированного сердечника снижает ударную нагрузку.
• Гистерезисные потери: В каждом цикле переменного тока переменное магнитное поле меняет намагниченность сердечника на противоположное. Потеря энергии в сердечнике происходит в виде тепла из-за гистерезисных потерь, которые сводятся к минимуму за счет использования магнитного материала с низкими гистерезисными потерями.

Применение трансформатора

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных применений трансформатора:

1. Увеличение или уменьшение уровня напряжения в цепи переменного тока для обеспечения правильной работы различных электрических компонентов цепи.
2. Препятствует переходу постоянного тока из одной цепи в другую.
3. Разделяет две отдельные электрические цепи.
4. Перед началом передачи и распределения необходимо повысить уровень напряжения на электростанции.

Также Проверка:

• Генераторы переменного тока
• Электродвижная сила
• Индуцированное напряжение

Решающий примеры на трансформатор

Пример 10112

Решаемый на оболоте на трансформатор

9000 2 Пример 10112

.

Чему равно вторичное напряжение, если коэффициент трансформации равен 10?

Решение:

Учитывая, что коэффициент поворота, N ₂ /n ₁ = 10

и рост во время первичной катушки, V ₁ = 120 V

Теперь, V ₁ = 120 V

. Трансформатор; уравнение:

V ₂ /V ₁ = N ₂ /N ₁

Подстановка заданных значений,

V ₂ /120 = 10 0003

V _2. = 1200 В

Пример 2: Трансформатор имеет 1000 витков в первичной обмотке, и через него протекает ток 8 А. При входной мощности 10 кВт, а на выходе 1000 В. Определить число витков во вторичной обмотке.

Решение:

Рассмотрим случай идеального трансформера,

, учитывая, что, стр. _в = P _Out = 1000 Вт

Но, стр _Out = V _S I

Но, стр _{. S}

Теперь ток во вторичной цепи составляет,

I _S = P _out / V _S = 10000 / 1000 = 10 A

Таким образом, коэффициент трансформации трансформатора определяется как S / N _P

N _S = (I _P / I _S ) N _P  

9002 = (8/10) × 1000

3 витков

Пример 3: Количество витков вторичной обмотки однофазного трансформатора мощностью 22 кВА, 2200/220 В равно 50, затем найдите количество витков первичной обмотки. Всеми видами потерь в трансформаторе пренебречь.

Ответ:

Значение соотношения поворотов составляет

V _P /V _S = 2200/220

= 10 = K

Номер первичных поворотов

Первичные повороты могут быть определены как:-

N _P /N _S = K

N _P /50 = 10

N _P = 500

Пример 4: Определить. первичный ток, потребляемый трансформатором, когда КПД предоставленного трансформатора составляет 75 % и он работает на 100 В, 5 кВА, а вторичное напряжение составляет 200 В.

Ответ:

Учитывая, что, оценка KVA трансформатора = 5 KVA

Первичное напряжение, V ₁ = 100 В

Вторичное напряжение, V ₂ = 200 против

, Поэтому, V ₂ = 200 против

, С. Первичный ток I ₁ задан,

I ₁ = S / V ₁

= 5 KVA / 100

= 50 A

FAQS на трансформаторе

FAQS на трансформаторе

. Что такое Трансформер?

Ответ:

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью электромагнитной индукции и взаимной индукции.

Чаще всего он используется для увеличения («повышение») или уменьшения («понижение») уровней напряжения между цепями при сохранении постоянной частоты переменного тока.

Вопрос 2: Перечислите некоторые основные типы трансформаторов.

Ответ:

Трансформатор можно разделить на множество в зависимости от назначения: 

• Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения
  • Понижающий трансформатор
  • Повышающий трансформатор
• Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника трансформатора
  • Железо
  • Трансформатор с ферритовым сердечником
  • Трансформатор с тороидальным сердечником
  • Трансформатор с воздушным сердечником
• Типы трансформаторов в зависимости от схемы обмотки
  • Трансформатор с автоматической обмоткой
• Types of transformer based on Usage
  • Power Transformer
    • Small power transformer, 
    • Medium power transformer, and 
    • Large power transformer
  • Measurement Transformer
  • Distribution Transformer
  • Pulse Transformer
  • Audio Output Трансформатор

Вопрос 3: Что такое коэффициент поворота?

Ответ:

Коэффициент трансформации — это мера, позволяющая определить, имеет ли вторичная обмотка трансформатора больше или меньше витков, чем первичная.