7 faktů o transformátoru: ztráty, účinnost, práce

Obsah

• Pracovní princip
• Rovnice EMF transformátoru
• Ztráty transformátoru
• Účinnost transformátoru

Pracovní princip transformátoru

Projekt transformátor pracuje na Faradayův zákon. Faradayův zákon stanoví, že -

"Jakékoli změny v cívce magnetických polí vodičů způsobí indukci emf." Velikost indukovaného potenciálu je identická s rychlostí změny toku.

Může být napsán jako -

E = - N * dϕ / dt

E je indukovaný emf, & N, ϕ je počet závitů a produkovaný magnetický tok.

Záporné znaménko znamená, že změna směru magnetického pole je opačná k indukovanému emf. To je také známé jako Lenzův zákon.

Nyní víme, že transformátory mají dvě vinutí. Střídavý výkon se aplikuje na primární vinutí. Tok proudu způsobuje generování magnetického pole kolem něj. Tato vlastnost se nazývá vzájemná indukčnost. Nyní proud proudí podle Faradayova zákona. Maximální síla magnetického pole se bude rovnat d 'phi' / dt. Magnetické silové linie nyní expandují ven z cívky. Měkké železné jádro koncentruje siločáry a tvoří cestu. Magnetické toky spojují primární i sekundární vinutí.

Nyní, když tok také prochází sekundárními vinutími, generuje se tam napětí. Velikost indukovaného emf bude dána podle Faradayova zákona. Bude to = N * dϕ / dt.

Frekvence a výkon dodávaného napětí se v celém procesu nikdy nezmění.

Indukované napětí závisí na poměru otáček.

Zjistěte více o struktuře a konstrukci Klikněte zde!

Rovnice EMF transformátoru

Předpokládejme tok magnitudy jako phi.

Víme, že magnetický tok se mění sinusově.

Takže ϕ = ϕ_m * hřích (2 * π * f *t)

f je frekvence toku a N je počet otáček

Toto je známé jako rovnice EMF transformátoru.

Ztráty transformátoru

Ztráta v elektrickém zařízení nebo obvodu znamená ztrátu energie. Skutečný transformátor má různé typy ztrát, ale ideální transformátory nikdy neutrpí ztrátu. Uvnitř transformátoru je několik typů ztrát. Někteří z nich jsou -

• A. Ztráta jádra / ztráta železa
• B. Ztráta mědi nebo ohmická ztráta
• C. Bludná ztráta
• D. Dielektrická ztráta

A. Ztráta jádra / ztráty železa:

• Ke ztrátě dochází v důsledku střídavého toku, uvnitř železného jádra se označuje ztráta jádra nebo ztráta železa. Tento typ ztrát se nazývá Ztráty bez zátěže.

Existují dvě kategorie ztráty jádra. Oni jsou -

• i) Ztráta hystereze
• ii) Ztráta vířivými proudy

i) Ztráta hystereze -

V jádru transformátoru se vytváří alternativní magnetická síla. Tato magnetizační síla způsobí hysterezní smyčku a způsobí ztrátu hystereze.

P_h = η * B_max * n * f *V

P_h = Ztráta hystereze

η = Steinmetzův hysterezní koeficient

B_max = Maximální hustota toku

n = Steinmetzův exponenet

f představuje magnetický obrat za sekundu

V = objem magnetického materiálu

Ztráta hystereze přispívá 50% ke ztrátě bez zátěže.

ii) Ztráta vířivými proudy -

Za příčinou ztráty Eddy Current Loss stojí Faradayovy zákony. Magnetické toky způsobují potenciál v jádře. Nyní, kvůli tomuto emf, proud teče. Tento proud se nazývá vířivý proud a je to nežádoucí proud. Ztráta způsobená tímto proudem je ztráta vířivými proudy.

Ztráta vířivým proudem je vyjádřena jako -

Pe = K._e * B_max² * f * V * t²

P_e = Ztráta vířivým proudem

K_e = Konstanta vířivého proudu

Bmax označuje maximální hustotu toku af je frekvence magnetického obratu za sekundu.

V = objem magnetického materiálu

t = magnetická tloušťka

B. Ztráta mědi nebo ohomická ztráta:

• K tomuto typu ztráty dochází v důsledku odporu drátu vinutí. Pokud Ip, Rp je proud a odpor primárního vinutí a Is, Rs je proud a odpor sekundárních vinutí, pak bude ztráta dána rovnicí -

P_o = I_p²R_p + I_s²R_s

Protože dráty jsou měděné, ztráta se označuje jako ztráta mědi. Tento typ ztráty se také nazývá Ztráty zátěže, protože k této ztrátě dochází pouze při připojení zátěže k sekundárním vinutím.

C. Ztráta zbloudilosti:

• Důvodem těchto ztrát je pole úniku. Je to zanedbatelná ztráta.

D. Dielektrická ztráta:

• Izolátor transformátoru způsobí tento typ ztráty.

Rovněž dochází ke ztrátám v důsledku zkresleného napětí a proudů.

Účinnost transformátoru

Účinnost je poměr vyrobené energie na vstupu k dodané energii na výstupu. Je reprezentován jako - η.

η = výstupní výkon / vstupní výkon * 100%

V ideálním transformátoru má η hodnotu 1, což znamená, že výstupní výkon se rovná vstupnímu výkonu. Ve skutečnosti však transformátor utrpí ztráty.

Ztráta = vstupní výkon - výstupní výkon

Nebo výstupní výkon = vstupní výkon - ztráta

Efektivita -

η = (vstupní výkon - ztráta) / vstupní výkon * 100%

η = 1 - ztráta / vstupní výkon * 100%

Často kladené otázky

1. Jak je transformátor hodnocen?

Transformátory jsou dimenzovány na voltampéry nebo kilovolty na ampéry (kVA). Toto hodnocení naznačuje, že primární vinutí a sekundární vinutí jsou navrženy tak, aby tolerovaly jmenovitý výkon.

2. Kolik typů transformátorů existuje?

Existuje mnoho typů transformátorů založených na různých parametrech. Někteří z nich jsou -

• Ideál transformátory
• Nemovitý transformátory
• Posílení Typy
• Odstoupit typ
• Silový transformátor
• Jednofázový Typy
• Třífázové Typy
• Střed poklepal Typy
• přístroj Typy
• Puls Typy
• RF Typy
• Audio Typy

3. Transformátor má poměr otáček 16 až 4 nebo 4. Pokud je sekundární napětí transformátoru 220 V, určete primární napětí.

Víme, že

Poměr otáček = N_pN_s =V_pV_s

Takže primární napětí bylo 480 voltů.

4. Co je reverzibilita provozu transformátoru?

Reverzibilita provozu transformátoru znamená použití transformátoru zezadu. To znamená dát sekundárnímu vinutí vstupní napětí a připojovací zátěž na primárních vinutích.

5. Fungují transformátory na stejnosměrné napětí?

Ne, transformátor nefunguje při stejnosměrném napětí. Přivedení stejnosměrného napětí způsobí nadměrné zasažení primárních vinutí, protože signál zjistí zkrat.

6. Co je impedanční shoda?

Koncept impedančního přizpůsobení spočívá v tom, že když je zdrojové napětí připojeno k zátěži, zátěž získá maximální výkon, pokud se impedance zátěže rovná impedanci impedance pevného interního zdroje .Jedná se o jednu z aplikací transformátorů.

7. Jednofázový transformátor je dimenzován na 2 kV a má 400 V na primárním vinutí a 150 V na sekundárním vinutí. Zjistěte primární a sekundární proud při plném zatížení transformátoru.

Primární proud při plném zatížení = 2 kVA x 1000/400 V = 5 A

Proud sekundárního plného zatížení = 2 kVA x 1000/150 V = 13.33 A.

8. Transformátor má 500 závitů v primárním vinutí a 20 závitů v sekundárním vinutí. Zjistit -

a) Sekundární napětí, pokud je sekundární obvod otevřený a primární napětí je 100 v

b) Zjistěte proud v primárním a sekundárním vinutí, když je sekundární vinutí připojeno k odporové zátěži 16 ohmů.

Víme, že poměr otáček je dán vztahem

Poměr otáček  = N_p/N_s = V_p/V_s

N_p je počet závitů v primárním vinutí.

N_s je počet závitů v sekundárních vinutích.

V_p je napětí na primární straně.

V_s je napětí na sekundární straně.

Nyní můžeme psát

V_s = (Ns * Vp) / Np

Nebo V_s = (20 * 100) / 500 V

Nebo V_s = 4 V

Nyní pro druhý případ víme, že energie zůstává nezměněna při přenosu energie transformátorem.

Můžeme psát,

P_p = P_s

Kde Pp je výkon na primární straně a Ps je výkon na sekundární straně.

P_p = V_p * I_p

Ps = Vs * Je

I_p je proud na primární straně a já_s je proud na sekundární straně.

A já_s = Vs / Rs

I_s = 4/16 A = 0.25 A

Více informací transformátory a elektronika klikněte na nie

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –