Zawartość
- Formuła uzwojenia transformatora
- Kalkulator projektu transformatora
- Formuła uzwojenia transformatora i magnetyzm
- Przykłady kalkulatorów uzwojenia transformatora
Jeśli kiedykolwiek zastanawiałeś się, w jaki sposób domy i budynki wykorzystują energię elektryczną z elektrowni, powinieneś dowiedzieć się o transformatorach w sieciach rozdzielczych, które przetwarzają prądy wysokonapięciowe na prądy używane w sprzęcie AGD. Transformatory te wykorzystują proste konstrukcje dla większości typów transformatorów, ale mogą się znacznie różnić w zależności od tego, jak bardzo zmieniają napięcie wejściowe w zależności od sposobu ich budowy.
Formuła uzwojenia transformatora
Transformatory, z których korzystają systemy dystrybucji sieci elektrycznej, mają prostą konstrukcję, wykorzystującą cewkę owiniętą wokół rdzenia magnetycznego w różnych obszarach.
Te cewki drutu pobierają prąd wejściowy i zmieniają napięcie zgodnie z transformator zmienia stosunek, który jest N.p/ Ns = V.p/ Vs dla liczby zwojów cewki pierwotnej i cewki wtórnej N.p i N.sodpowiednio oraz napięcie cewki pierwotnej i cewki wtórnej V.p i V.s, odpowiednio, kolejno.
To wzór uzwojenia transformatora informuje o ułamku, o jaki transformator zmienia napięcie wejściowe i że napięcie zwojów cewki jest wprost proporcjonalne do liczby zwojów samych cewek.
Należy pamiętać, że chociaż ta formuła jest określana jako „stosunek”, w rzeczywistości jest to ułamek, a nie stosunek. Na przykład, jeśli masz jedno uzwojenie w cewce pierwotnej i cztery uzwojenia w cewce wtórnej transformatora, odpowiada to ułamkowi 1/4, co oznacza, że transformator odcina napięcie o wartość 1/4. Ale stosunek 1: 4 oznacza, że dla jednego z nich istnieją cztery czegoś innego, co nie zawsze oznacza to samo, co ułamek.
Transformatory mogą zwiększać lub zmniejszać napięcie i są znane jako przyspieszenie lub ustępować transformatory w zależności od wykonywanej akcji. Oznacza to, że współczynnik zwojów transformatora będzie zawsze dodatni, ale może różnić się od tego, że jest większy niż jeden dla transformatorów podwyższających lub mniejszy niż jeden dla transformatorów obniżających.
Formuła uzwojenia transformatora obowiązuje tylko wtedy, gdy kąty uzwojenia pierwotnego i wtórnego są ze sobą w fazie. Oznacza to, że dla danego zasilacza prądu przemiennego (AC), który przełącza się w przód iw tył między prądem do przodu i do tyłu, prąd zarówno w uzwojeniu pierwotnym, jak i wtórnym jest zsynchronizowany ze sobą podczas tego dynamicznego procesu.
Mogą istnieć niektóre transformatory o współczynniku zwoju transformatora równym 1, które nie zmieniają napięcia, ale zamiast tego służą do rozdzielania różnych obwodów lub do nieznacznej zmiany rezystancji obwodu.
Kalkulator projektu transformatora
Można zrozumieć właściwości transformatorów, aby określić, co kalkulator projektu transformatora wziąłby pod uwagę jako metodę określania sposobu samodzielnego konstruowania transformatorów.
Chociaż uzwojenie pierwotne i wtórne na transformatorze są od siebie oddzielone, uzwojenie pierwotne indukuje prąd w uzwojeniach wtórnych metodą indukcyjności. Kiedy zasilacz prądu przemiennego jest przesyłany przez uzwojenia pierwotne, prąd przepływa przez zwoje i wytwarza pole magnetyczne za pomocą metody zwanej wzajemną indukcyjnością.
Formuła uzwojenia transformatora i magnetyzm
Pole magnetyczne opisuje w jakim kierunku i jak silny magnetyzm działałby na poruszającą się naładowaną cząsteczkę. Maksymalna wartość tego pola wynosi dΦ / dt , szybkość zmian strumień magnetyczny Φ przez krótki okres czasu.
Strumień jest miarą tego, ile pola magnetycznego przepływa przez określone pole powierzchni, takie jak pole prostokątne. W transformatorze linie pola magnetycznego są wysyłane na zewnątrz cewki magnetycznej, wokół której nawinięte są druty.
Strumień magnetyczny łączy oba uzwojenia, a siła pól magnetycznych zależy od ilości prądu i liczby uzwojeń. To może nam dać kalkulator projektu transformatora uwzględniające te właściwości.
Prawo indukcyjności Faradaya, które opisuje, w jaki sposób pola magnetyczne są indukowane w materiałach, dyktuje, że napięcie indukowane przez oba uzwojenia V = N x dΦ / dt dla uzwojenia pierwotnego lub wtórnego. Jest to zwykle określane jako indukowana siła elektromotoryczna (emf).
Jeśli zmierzysz zmianę strumienia magnetycznego w krótkim okresie czasu, możesz uzyskać wartość dΦ / dt i użyj go do obliczenia emf. Ogólna formuła dla strumienia magnetycznego jest następująca Φ = BAcos_θ dla pola magnetycznego _B, powierzchnia samolotu w polu ZA oraz kąt między liniami pola magnetycznego a kierunkiem prostopadłym do obszaru θ.
Można uwzględnić geometrię uzwojeń wokół rdzenia magnetycznego transformatora w celu zmierzenia strumienia jako Φ = Φmax x sinωt dla zasilacza prądu przemiennego gdzie ω to częstotliwość kątowa (2πf dla częstotliwości fa) i Φmax to maksymalny strumień. W tym przypadku częstotliwość fa odnosi się do liczby fal, które przechodzą w danym miejscu co sekundę. Inżynierowie odnoszą się również do iloczynu obecnych czasów liczby zwojów uzwojenia jako „amperokręty, „miara siły magnesującej cewki.
Przykłady kalkulatorów uzwojenia transformatora
Jeśli chcesz porównać wyniki eksperymentalne wpływu uzwojenia transformatorów na ich użycie, możesz porównać zaobserwowane właściwości eksperymentalne z właściwościami kalkulatora uzwojenia transformatora.
Firma Micro Digital oferuje internetowy kalkulator uzwojenia transformatora do obliczania standardowego drutu (SWG) lub amerykańskiego drutu (AWG). Umożliwia to inżynierom wytwarzanie drutów o odpowiedniej grubości, aby mogli przenosić ładunki drutu niezbędne do ich celów. Zwroty kalkulatora transformatora informują o indywidualnym napięciu na każdym zwoju uzwojenia.
Inne kalkulatory, takie jak ten produkowany przez firmę Flex-Core, pozwalają obliczyć rozmiar drutu dla różnych praktycznych zastosowań, jeśli wprowadzisz wartość obciążenia, nominalny prąd wtórny, długość drutu między przekładnikiem prądowym a miernikiem oraz obciążenie wejściowe metr.
Przekładnik prądowy wytwarza napięcie przemienne w swoim uzwojeniu wtórnym, które jest proporcjonalne do prądu w uzwojeniu pierwotnym. Transformatory te redukują prądy wysokiego napięcia do niższych wartości, stosując łatwą metodę monitorowania rzeczywistego prądu elektrycznego. Obciążenie to opór samego przyrządu pomiarowego na przepływający przez niego prąd.
Hyperphysics oferuje internetowy interfejs obliczania mocy transformatora, który pozwala używać go jako kalkulatora projektu transformatora lub kalkulatora rezystancji transformatora. Aby go użyć, należy wprowadzić częstotliwość napięcia zasilania, indukcyjność uzwojenia pierwotnego, indukcyjność uzwojenia wtórnego, liczbę cewek uzwojenia pierwotnego, liczbę cewek uzwojenia wtórnego, napięcie wtórne, rezystancję uzwojenia pierwotnego, rezystancję uzwojenia wtórnego, rezystancję obciążenia uzwojenia wtórnego i wzajemna indukcyjność.
Wzajemna indukcyjność M. uwzględnia wpływ, jaki zmiana obciążenia na cewkę wtórną może wywierać na prąd przez cewkę pierwotną za pomocą emf = -M ΔI1/ Δt do zmiany prądu przez cewkę pierwotną ΔI1 i zmiana w czasie Δt.
Każdy kalkulator uzwojenia transformatora online przyjmuje założenia dotyczące samego transformatora. Upewnij się, że wiesz, w jaki sposób każda strona oblicza wartości, do których się podaje, aby zrozumieć teorię i zasady leżące u podstaw transformatorów. To, jak blisko są do wzoru uzwojenia transformatora wynikającego z fizyki transformatora, zależy od tych właściwości.