Tento článek rozvádí Jak transformátory zvyšují napětí a snižují proud, přičemž celkový výkon zůstane nedotčen. Probereme také některé často kladené otázky.
Známe základní princip transformátory je přenos energie transformací napětí na proudový poměr. Výkon je kombinací dvou elektrických veličin-napětí a proudu. Pokud tedy zvýšíme napětí v transformátoru, musíme snížit proud o určité množství, abychom získali konstantní výkon.
Jak transformátory zvyšují napětí, aby se snížil proud podle Ohmova zákona?
Ohmův zákon uvádí, že množství proudu procházejícího materiálem vodiče mezi dvěma libovolnými body je přímo úměrné napětí na nich. Když se napětí stane významnějším, musí být také zvýšen proud.
V případě transformátorů vidíme, že proud se snižuje, aby se při zvýšení napětí zachoval celkový výkon. Zcela přirozeně nás tedy napadá otázka- odporují transformátory Ohmovu zákonu? Transformátory jako celek nemohou dodržovat Ohmův zákon. Ale vnitřní obvody transformátorů se samozřejmě řídí Ohmovým zákonem. Prohlášení Ohmova zákona platí pro parametry jednoho obvodu. Transformátor rozděluje celý obvod na dvě poloviny, které fungují jako dva různé obvody. Ohmův zákon tedy jednotlivě platí pro každý z obvodů. Pojďme v tomto ohledu objasnit více.
Zesílené transformátory: V sekundární cívce je více závitů než v primární cívce. Poměr Ns/Np je tedy větší než 1. Podle transformačního jevu můžeme říci, že sekundární odpor je mnohem větší než primární. Tento sekundární induktor je připojen k přenosovému vedení.
Schodové transformátory: Právě opačný incident se odehrává v sestupných transformátorech. Protože otáčky primární cívky jsou vyšší než otáčky sekundární cívky, je primární odpor obrovský.
V obou případech vidíme, že hodnota odporu je analogická s napětím. Zcela evidentně tedy bude proud nízký (při zvyšování) nebo vysoký (při snižování), aby byla zachována rovnováha. Můžeme tedy říci, že Ohmův zákon pro jednotlivé obvody dokonale vyhovuje.
Jak transformátory zvyšují napětí, aby snižovaly proud a pomáhají šetřit energii? Příklad.
Transformátory jsou použity k efektivní minimalizaci ztrát při přenosu energie na dlouhé vzdálenosti.
Elektrárny odesílají generovanou energii do distribučních systémů prostřednictvím přenosových vedení. V elektrárnách je pro zvýšení napětí použit zesílený transformátor. Napětí prochází přenosovým vedením a nakonec se dostává do distribučních soustav, kde je přítomen stupňovitý transformátor. Funkce tohoto transformátoru je snížit napětí, aby fungoval dobře v menších systémech.
U jakéhokoli distribučního systému závisí proud na množství zátěže. Je evidentní, že systém skládající se ze dvou světel a dvou ventilátorů by odebíral mnohem méně energie než systém se dvěma světly, dvěma ventilátory, klimatizací a lednicí.
Pojďme nyní lépe pochopit, jak se transformátory vyrovnávají se ztrátami pomocí dvou scénářů.
V prvním případě je přenosové napětí 220 voltů. Pokud tedy systém odebírá proud 10 A, elektrický výkon, P = VI = 220 x 10 = 2200 Watt. Pokud je odpor Tx je 0.5 ohm, ztráta = I2R = 102 x 0.5 = 50 wattů.
V druhém případě použijeme na přenosovém vedení transformátor 10 kV/220 voltů. Pokud tedy systém odebírá sekundární proud 10 A, primární proud Ip= Is x Vs/Vp = 10 x 220/10000 = 0.22 amp. Pokud je odpor Tx je 0.5 ohm, ztráta = I2R = (0.22)2 x 0.5 = 0.0242 wattů.
Proto si všimneme, že pokud použijeme transformátor, můžeme ušetřit (50-0.0242) = 49.9758 wattů energie pouze pro jeden systém. Transformátory jsou tedy neuvěřitelně účinné jako spořiče energie.
Jak transformátory zvyšují napětí a snižují proud- Nejčastější dotazy
Snižují transformátory proud nebo napětí?
Transformátory jsou elektrická zařízení schopná snížit napětí nebo proud podle požadavku konkrétního obvodu.
Transformátory jsou zodpovědné za vyrovnávání nebo zvyšování napětí v přenosových vedeních a snižování napětí v distribučních soustavách pro napájení. Je zřejmé, že pro udržení konstantního výkonu je nutné snížit současnou úroveň, když používáme stupňový transformátor. Podobně se napětí snižuje ve stupňovitém transformátoru.
Jak transformátory mění proud?
Transformátory jsou klasifikovány jako elektromagnetická zařízení. Aby změnili proud, využívají konceptů elektromagnetické indukce.
Každý transformátor obsahuje dva obvody- obvod primárního induktoru a obvod sekundárního induktoru. Když je cívka primárního induktoru vystavena střídavému napětí, vzniká proud. Tento proud se mění a generuje měnící se magnetické pole. Proměnné magnetické pole nyní způsobuje vývoj elektromotorické síly v cívce sekundárního induktoru. Následně tento EMF generuje proud v sekundární cívce, protože počet závitů je v obou cívkách odlišný. Aktuální hodnota se buď zvyšuje (krokový transformátor), nebo klesá (stupňový transformátor).
Co se stane s proudem při snížení napětí?
Je známo, že stupňovitý transformátor zvyšuje proud a současně snižuje napětí.
Krokový transformátor omezuje napětí z primárního induktoru v sekundárním induktoru. Počet sekundárních vinutí je menší než počet primárních vinutí, což pomáhá při snižování napětí. Princip transformátorů však říká, že výkon musí zůstat v celém procesu beze změny. Proto se pro nižší napětí musí aktuální úroveň úměrně zvyšovat. Proud tedy stoupá, když je napětí sníženo.
Kolik napětí může zvýšit transformátor?
Zesílené transformátory jsou navrženy tak, aby zvýšily napětí z jeho primárního vinutí na sekundární vinutí. Množství výšky závisí na otáčkách obou vinutí.
Ukažme to na příkladu. Předpokládejme, že je počet otáček v primárním a sekundárním induktoru 10, respektive 100. Poměr transformace napětí = Ns/Np = 1/10. Proto bude primární napětí v sekundární cívce 10krát zvýšeno. Tento poměr není pevný, liší se pro každý transformátor, a proto se také liší zesílené sekundární napětí.
Zvyšují transformátory odpor?
Transformátor je nástroj regulující napětí, takže se nezabývá odpory.
V obvodech se používá transformátor jen k regulaci napětí, které udržuje energii bez poškození. Veličiny zodpovědné za tento jev jsou tedy proud a napětí. Tam, kde se zvyšuje napětí, proud klesá a naopak. S odpory nebo impedancemi se tedy nepočítá. Primárním účinkem odporů nebo impedancí v transformátoru jsou různé druhy ztrát.
Lze reverzační transformátor obrátit?
Schodový transformátor lze pečlivě ovládat tak, aby fungoval jako stupňový transformátor.
Krokový transformátor je jednoduše zpětně napájen záměnou jeho vstupu a výstupu. Ačkoli je tato metoda přijatelná pro dočasné použití, neměla by být nasazována ve větších nastaveních. Nikdy bychom neměli překročit rozpětí napětí uvedené v transformátoru. Jinak může dojít k úrazu elektrickým proudem.
Ahoj……já jsem Kaushikee Banerjee dokončil svůj magisterský titul v oboru elektronika a komunikace. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Můj zájem spočívá v objevování špičkových technologií. Jsem nadšený student a pohrávám si s open-source elektronikou.