transformátor
Transformátor je jednoduché elektrické zařízení, které využívá vlastnost vzájemné indukce k transformaci střídavého napětí z jednoho na druhé větší nebo menší hodnoty.
Projekt první konstantní potenciál byl vynalezen v roce 1885, a od té doby se stala nezbytností jako základní zařízení pro přenos, distribuci a využití střídavého proudu (AC).
Existují různé typy transformátorů, které mají různé konstrukce vhodné pro různé aplikace v elektronické a elektrické energii. Jejich velikosti se pohybují od radiofrekvenční aplikace s objemem menším než kubický centimetr až po obrovské jednotky vážící stovky tun používané v energetických sítích.
Nejčastěji se používají při přenosu a distribuci energie na velké vzdálenosti zvýšením výstupního napětí z transformátor takže se sníží proud a následně je ztráta odporového jádra méně významná, takže signál může být přenášen na vzdálenosti do rozvodny sousedící se spotřebiči, kde se napětí opět sníží pro další použití.
Základní struktura a fungování transformátoru
Základní struktura transformátoru obecně sestává ze dvou cívek navinutých kolem jádra z měkkého železa, jmenovitě primární a sekundární cívky. Vstupní střídavé napětí je přivedeno na primární cívku a výstupní střídavé napětí je pozorováno na sekundární straně.
Jak víme, že indukované emf nebo napětí se generuje pouze tehdy, když se tok magnetického pole mění vzhledem k cívce nebo obvodu, proto, vzájemná indukčnost mezi dvěma cívkami je možné pouze se střídavým, tj. měnícím se/střídavým napětím, nikoli se stejnosměrným, tj. stálým/stejnosměrným napětím.
Projekt transformátory se používají k transmutaci napětí a proudové úrovně podle poměru vstupních a výstupních závitů cívky. Závity v primární a sekundární cívce jsou Np a Ns, resp. Nechť Φ je tok propojený jak primární, tak sekundární cívkou. Pak,
Vyvolané emf přes primární cívku, =
Indukované emf přes sekundární cívku, =
Z těchto rovnic to můžeme odvodit
Kde symboly mají následující význam:
Síla, P = IpVp = IsVs
Pokud jde o předchozí rovnice,
Tak máme Vs = ()VP a jás = IP
Pro zvýšení: Vs > Vp syns>Np a jás<Ip
Pro krok dolů: Vs <Vp syns <Np a jás > Jáp
Primární a sekundární cívka v transformátoru
Výše uvedený vztah je založen na některých předpokladech, které jsou následující:
- Stejný tok spojuje primární i sekundární tok bez jakéhokoli úniku toku.
- Sekundární proud je malý.
- Primární odpor a proud jsou zanedbatelné.
Účinnost transformátoru proto nemůže být 100%. I když dobře navržený může mít účinnost až 95%. Pro dosažení vyšší účinnosti je třeba mít na paměti hlavní čtyři důvody ztráty energie.
Příčina ztráty energie transformátoru:
- Únik tavidla: Vždy dochází k nějakému úniku toku, protože je téměř nemožné, aby veškerý tok z primárního prošel do sekundárního bez jakéhokoli úniku.
- Vířit proudy: Měnící se magnetický tok bude v železném jádru indukovat vířivé proudy, které mohou způsobit zahřívání a tím i ztráty energie. Ty by mohly být minimalizovány použitím vrstveného železného jádra.
- Odpor ve vinutí: Energie se ztrácí ve formě rozptylu tepla vodiči, ale lze ji minimalizovat použitím poměrně silných vodičů.
- Hystereze: Když je magnetizace jádra opakovaně obrácena střídavým magnetickým polem, vede to k výdaji nebo ztrátě energie generováním tepla uvnitř jádra. To lze snížit použitím materiálů s nižší ztrátou magnetické hystereze.
Budeme o tom studovat Vířivý prouds a Magnetická hystereze podrobněji v dalších částech.
Další studijní materiály související s elektronikou klikněte zde
Také čtení:
- Energetické základy energie ano
- Elektrická energie na mechanickou energii
- Jak optimalizovat elastickou energii v gymnastickém nářadí pro bezpečnost sportovců
- Vztah mezi frekvencí a energií
- Solární energie solární ohřívač vody solární ohřívač bazénu
- Jak měřit tepelnou energii generovanou třením ve strojních zařízeních
- Proč záleží na přeměně energie ve větrných turbínách
- Jak navrhnout chemické energeticky účinné metody ochrany plodin
- Jak zjistit energetické požadavky pro vesmírné mise
- Jak solární panely využívají světelnou energii
Ahoj, já jsem Amrit Shaw. Vystudoval jsem elektroniku.
Vždy rád zkoumám nové vynálezy v oblasti elektroniky.
Osobně věřím, že učení je větší nadšení, když se učí kreativně.
Kromě toho rád brnkám na kytaru a cestuji.