Kuidas arvutada trafo pöörde suhet

Sisu

• Trafo pöörde suhte arvutamine
• Trafo ehitamine
• Trafoefektide tüübid
• Trafod praktikas
• Trafo võrrand vastastikuses induktiivsuses

Enamikus teie kodu seadmetes võib vahelduvvool (AC) pärineda ainult voolujuhtmetelt, mis suunavad voolu (DC) trafo abil. Kõigi erinevat tüüpi voolude kaudu, mis võivad vooluringi kaudu voolata, aitab see omada jõudu nende elektriliste nähtuste juhtimiseks. Kõigi nende kasutamisel vooluahelate pinge muutmisel loodavad trafod suuresti pöördearvule.

Trafo pöörde suhte arvutamine

Trafo pöörde suhe on primaarmähises pöörde arvu jagamine sekundaarmähises pöörde arvuga võrrandi abil T_R = N_lk/ N_s. See suhe peaks võrduma ka primaarmähise pingega, mis on jagatud sekundaarmähise pingega, mis on antud väärtusega V_lk/ V_s. Primaarmähis viitab toitega induktiivpoolile, vooluahelale, mis indutseerib magnetvälja vastusena trafo vooluhulgale, ja sekundaarmähis on vooluta induktiivpool.

Need suhted kehtivad eeldusel, et primaarmähise faasinurk võrdub sekundaari faasinurkadega võrrand Φ_Lk = Φ_S. See primaar- ja sekundaarfaasinurk kirjeldab, kuidas trafo primaar- ja sekundaarmähises vahelduv vool, mis vaheldub edasi ja tagasi, on üksteisega sünkroonis.

Vahelduvpingeallikate puhul, nagu neid kasutatakse trafode puhul, on sissetuleva laine kuju sinusoidne, selle kuju moodustab siinuslaine. Trafo pöörde suhe näitab, kui palju pinge trafo kaudu muutub, kui vool liigub primaarmähistest sekundaarmähistele.

Samuti pange tähele, et sõna "suhe" selles valemis osutab a-le murdosa, mitte tegelik suhe. Fraktsioon 1/4 erineb suhtest 1: 4. Kui 1/4 on üks osa tervikust, mis on jagatud neljaks võrdseks osaks, siis suhe 1: 4 tähistab seda, et ühe asja jaoks on neli millegi muu kohta. Trafo pöörde suhte "suhe" on trafo suhte valemis murdosa, mitte suhe.

Trafo pöörde suhe näitab, et pinge murdosa erinevus, mis põhineb trafo primaarse ja sekundaarse osa ümber keritud mähiste arvul. Viie primaarmähisega ja 10 sekundaarmähisega mähisega trafo katkestab pingeallika pooleks vastavalt väärtusele 5/10 või 1/2.

See, kas pinge nende mähiste tagajärjel suureneb või väheneb, määrab selle astmelise trafo või astmeliselt trafo trafo suhte valemi abil. Trafo, mis ei suurenda ega vähenda pinget, on "impedantsi trafo", mis suudab mõõta takistust, voolutugevust takistavaid vooluahelaid või lihtsalt näidata katkestusi erinevate elektriskeemide vahel.

Trafo ehitamine

Trafo põhikomponendid on kaks primaar- ja sekundaarmähist, mis ümbritsevad raudsüdamikku. Trafo ferromagnetiline südamik või püsimagnetist valmistatud südamik kasutab ka õhukesi elektriliselt isoleeritud viilusid, nii et need pinnad võivad vähendada takistust voolule, mis suundub primaarmähistest trafo sekundaarmähistesse.

Trafo ehituse eesmärk on kaotada võimalikult vähe energiat. Kuna mitte kõik primaarmähistest pärit magnetvoog ei kulge sekundaarseks, siis on kaotsi minek. Trafod kaotavad energia ka seetõttu pöörisvoolud, lokaalne elektrivool, mille põhjustavad muutused magnetväljas elektriahelates.

Trafod saavad oma nime, kuna nad kasutavad seda magnetilise südamiku seadistust, mille mähised asuvad selle kahel eraldi osal, et muuta elektrienergia magnetiliseks energiaks südamiku magnetiseerimisel voolust primaarmähiste kaudu.

Seejärel kutsub magnetiline südamik sekundaarmähistes esile voolu, mis muundab magnetilise energia tagasi elektrienergiaks. See tähendab, et trafod töötavad alati sissetuleva vahelduvvoolu pingeallikaga, mis lülitab voolu regulaarselt edasi ja tagasi.

Trafoefektide tüübid

Peale pinge või mähiste arvu valemi saate uurida trafosid, et saada lisateavet eri tüüpi pingete olemuse, elektromagnetilise induktsiooni, magnetväljade, magnetvoo ja muude omaduste kohta, mis tulenevad trafo ehitamisest.

Vastupidiselt pingeallikale, mis töötab ühes suunas, an Vahelduvpinge allikas Primaarmähise kaudu saadetav loob oma magnetvälja. Seda nähtust nimetatakse vastastikuseks induktiivsuseks.

Magnetvälja tugevus tõuseb maksimaalse väärtuseni, mis on võrdne magnetvoo erinevusega, mis on jagatud ajavahemikuga, dΦ / dt. Pidage meeles, et sel juhul Φ tähistab magnetilist voogu, mitte faasinurka. Need magnetvälja jooned tõmmatakse elektromagnetist väljapoole. Trafosid ehitavad insenerid võtavad arvesse ka magnetvoo saadust, mis on magnetvoo tulemus Φ ja traadi mähiste arv N põhjustatud ühelt mähiselt teisele liikuva magnetvälja poolt.

Magnetvoo üldine võrrand on Φ = BAcosθ pinna jaoks, mille väli läbib A m², magnetväli B Teslas ja θ nurgana, mis on piirkonnaga risti oleva vektori ja magnetvälja vahel. Magneti ümber mähitud mähiste lihtsa juhtumi korral antakse voolu väärtus Φ = NBA mähiste arvu jaoks N, magnetväli B ja üle teatud piirkonna A pinnaga, mis on paralleelne magnetiga. Trafo puhul põhjustab voogühendus primaarmähises magnetvoo võrdseks sekundaarmähisega.

Vastavalt Faraday Seadus, arvutades saate arvutada trafo primaar- või sekundaarmähistes esilekutsutud pinge N x dΦ / dt. See selgitab ka seda, miks trafo ühe osa pinge ja teise vahelise pinge suhe on võrdne ühe poole mähiste arvuga.

Kui peaksite võrdlema N x dΦ / dt ühest osast teise, dΦ / dt kustub, kuna mõlemal osal on sama magnetvoog. Lõpuks saate mähise magnetiseerimisjõu mõõtmise meetodil arvutada trafode amperpöörete kui voolude ja kordade arvu korrutise.

Trafod praktikas

Elektrijaotus jaotab elektrienergia elektrijaamadest hoonetesse ja majadesse. Need elektriliinid algavad elektrijaamas, kus elektrigeneraator loob mingist allikast elektrienergiat. See võib olla hüdroelektrijaam, mis kasutab vee jõudu, või gaasiturbiin, mis kasutab põlemisel maagaasist mehaanilist energiat ja muundab selle elektrienergiaks. Seda elektrit toodetakse kahjuks kujul Alalispinge mis tuleb enamiku kodumasinate jaoks muundada vahelduvpingeks.

Trafod muudavad selle elektrienergia kasutatavaks, luues sissetuleva võnkuva vahelduvpinge kaudu kodumajapidamiste ja hoonete ühefaasilisi alalisvooluallikaid. Jaotusvõrkude piki trafosid tagatakse ka pinge majapidamiselektroonika ja elektrisüsteemide jaoks sobivas koguses. Jaotusvõrgud kasutavad ka "siine", mis eraldavad jaotuse mitmesse suunda koos kaitselülititega, et hoida eraldi jaotused üksteisest eristatavatena.

Insenerid arvestavad sageli trafode efektiivsust, kasutades efektiivsuse lihtsat võrrandit kui _η = P_O/ P_Mina _fvõi väljundvõimsus P___O ja sisendvõimsus Lk_Mina. Trafode konstruktsiooni põhjal ei kaota need süsteemid energiat hõõrde- ega õhutakistusele, kuna trafod ei hõlma liikuvaid osi.

Magnetiseeriv vool, trafo südamiku magnetiseerimiseks vajalik vooluhulk, on üldiselt väga väike võrreldes vooluga, mida trafo primaarne osa kutsub esile. Need tegurid tähendavad, et trafod on enamiku moodsate disainilahenduste puhul tavaliselt väga tõhusad, efektiivsusega 95 protsenti ja rohkem.

Kui rakendaksite trafo primaarmähisele vahelduvpingeallikat, siis jätkavad magnetsüdamikus esile kutsutud magnetvoo induktsioonid sekundaarmähises vahelduvpinge esilekutsumist samas faasis kui lähtepinge. Südamiku magnetiline voog jääb allikapinge faasinurgast 90 ° taha. See tähendab, et primaarmähiste vool, magnetiseeriv vool, jääb ka vahelduvpingeallikast maha.

Trafo võrrand vastastikuses induktiivsuses

Lisaks väljale, voole ja pingele illustreerivad trafod vastastikuse induktiivsuse elektromagnetilisi nähtusi, mis annavad trafo primaarmähistele rohkem energiat, kui need on ühendatud elektrivarustusega.

See juhtub primaarmähiste reageerimisel sekundaarmähistele koormuse suurenemisele, mis võtab energiat. Kui lisasite sekundaarmähistele koormuse sellise meetodi abil nagu selle juhtmete takistuse suurendamine, reageerivad primaarmähised selle vähenemise kompenseerimiseks toiteallikast suurema voolutugevusega. Vastastikune induktiivsus on sekundaarkoormus, mille abil saate arvutada primaarmähiste kaudu voolu suurenemise.

Kui kirjutaksite nii primaar- kui ka sekundaarmähistele eraldi pingevõrrandi, võiksite kirjeldada seda vastastikuse induktiivsuse nähtusi. Primaarmähise jaoks V_Lk = Mina_LkR₁ + L₁AI_Lk/ Δt - M ΔI_S/ Δt, voolu jaoks primaarmähise kaudu Mina_Lk, primaarmähise koormustakistus R₁, vastastikune induktiivsus M, primaarmähise induktiivsus L_Mina, sekundaarmähis Mina_S ja ajaline muutus Δt. Negatiivne märk vastastikuse induktiivsuse ees M näitab, et lähtevool kogeb sekundaarmähise koormuse tõttu kohe pinge langust, kuid vastusena tõstab primaarmähis oma pinget.

See võrrand järgib võrrandite kirjutamise reegleid, mis kirjeldavad voolu ja pinge erinevusi vooluahela elementide vahel. Suletud elektrisilmuse korral võite kirjutada iga komponendi pinge summa nulliga võrdseks, et näidata, kuidas pinge langeb vooluahela igas elemendis.

Primaarmähiste jaoks kirjutate selle võrrandi, et arvestada primaarmähiste endi vahelist pinget (Mina_LkR₁), magnetvälja indutseeritud voolust tulenev pinge L₁AI_Lk/ Δt ja pinge, mis tuleneb sekundaarmähiste vastastikuse induktiivsuse mõjust M AI_S/ Δt.

Samamoodi võite kirjutada võrrandi, mis kirjeldab sekundaarmähiste pingelangusi järgmiselt M ΔI___Lk/ Δt = I_SR₂ + L₂AI_S/ Δt. See võrrand sisaldab sekundaarmähise voolu Mina_S, sekundaarmähise induktiivsus L₂ ja sekundaarmähise koormustakistus R₂. Takistus ja induktiivsus on vastavalt P või S tähistatud alaindeksitega 1 või 2, kuna takistid ja induktiivpoolid on sageli nummerdatud, mitte tähtedega tähistatud. Lõpuks saate arvutada vastastikuse induktiivsuse induktiivpoolidelt otse kui M = √L1L2.