Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet

Transformer

En transformer er en simpel elektrisk enhed, der bruger egenskaben ved gensidig induktion til at omdanne en skiftevis spænding fra en til en anden af ​​større eller mindre værdi.

 den første med konstant potentiale blev opfundet i 1885, og siden da er det blevet en nødvendighed som en væsentlig enhed til transmission, distribution og anvendelse af vekselstrøm (AC).

shell form DBZ design transformer på 1885
Shell form DBZ design transformer på 1885, Billedkredit - Zátonyi Sándor, (ifj.), DBZ trafoCC BY-SA 3.0

Der er forskellige typer transformatorer med forskellige designs, der passer til forskellige elektroniske og elektriske applikationer. Deres størrelser spænder fra radiofrekvensapplikation med et volumen mindre end en kubikcentimeter til store enheder, der vejer hundreder af tons brugt i elnet.

transformer
transformere i en elektrisk understation, billedkredit - Alene89Melbourne Terminal Station, markeret som offentligt domæne, flere detaljer om Wikimedia Commons

De bruges mest i transmission og distribution af energi over lang afstand ved at intensivere spændingsoutputtet fra transformeren, så strømmen reduceres, og derefter er det resistive kernetab mindre signifikant, så signalet kan overføres over afstande til understation, der støder op til forbrugerne, hvor spændingen igen trækkes ned til yderligere brug.

Grundlæggende struktur og bearbejdning af transformer

En transformers grundlæggende struktur består generelt af to spoler viklet omkring en blød jernkerne, nemlig primære og sekundære spoler. AC-indgangsspændingen påføres primærspolen, og AC-udgangsspændingen observeres på den sekundære side. 

Som vi ved, at en induceret emf eller spænding kun genereres, når magnetfeltstrømmen ændrer sig i forhold til spolen eller kredsløbet, er gensidig induktans mellem to spoler derfor kun mulig med en alternerende, dvs. skiftende / vekselstrømsspænding, og ikke med direkte , dvs. stabil / jævnstrømsspænding.

bearbejdning af transformator og lækstrøm
Arbejde af transformer og lækstrøm
Billedkredit:Mig selv, TransformatorstrømCC BY-SA 3.0

Transformatorerne bruges til at transmittere spændings- og strømniveauer pr. Forholdet mellem input og output-spolens omdrejninger. Drejningerne i den primære og sekundære spole er Np og Ns, henholdsvis. Lad Φ være strømmen bundet gennem både primære og sekundære spoler. Derefter,

Induceret emf over den primære spole,  Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet = Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet

Induceret emf over sekundærspolen, Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet = Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet

Fra disse ligninger kan vi relatere det  Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet

Hvor symbolerne har følgende betydninger:

 Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet        

Effekt, P = IpVp = IsVs

Vedrørende de tidligere ligninger, Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet

Således har vi Vs = (Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet)Vog jegs = Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitet IP

Til trin op: Vs > Vp så Ns>Np og jegs<Ip

For at gå ned: Vs <Vp så Ns <Np og jegs > Jegp

Primær og sekundær spole i en transformer

transformer
Primær og sekundær vikling
Billedkredit: anonym, Transformer3d kolCC BY-SA 3.0

Ovenstående forhold er baseret på nogle antagelser, som er som følger:

  • Den samme flux forbinder både primær og sekundær uden nogen lækstrøm.
  • Den sekundære strøm er lille.
  • Primær modstand og strøm er ubetydelig.

Derfor kan transformatoreffektivitet ikke være 100%. Selvom en veldesignet en kan have en effektivitet på op til 95%. For at have højere effektivitet skal man huske på de fire vigtigste årsager til energitab.

Årsag til Transformer energitab:

  • Flux lækage: Der er altid en vis lækstrøm, da det næsten er umuligt for al strøm fra primær at passere til sekundær uden lækage.
  • Virvelstrømme: Den varierende magnetiske strømning vil inducere hvirvelstrømme i jernkernen, hvilket kan forårsage opvarmning og dermed energitab. Disse kunne minimeres ved hjælp af en lamineret jernkerne.
  • Modstand i viklingen: Energi går tabt i form af varmeafledning gennem ledningerne, men kan minimeres ved brug af forholdsvis tykke ledninger.
  • Hysterese: Når magnetiseringen af ​​kernen gentagne gange vendes af et alternerende magnetfelt, resulterer det i forbrug eller tab af energi ved dannelsen af ​​varme inde i kernen. Dette kan reduceres ved at bruge materialer med lavere magnetisk hysteresetab.

Vi vil studere om Eddy nuværendes og Magnetisk hysterese i detaljer i de yderligere afsnit.

For mere elektronikrelateret studiemateriale Klik her

Om Amrit Shaw

Transformer: en oversigt || 4 vigtige betingelser for god effektivitetOpret forbindelse til vores tidligere forfatter: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X