Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής: 9 απαντήσεις που πρέπει να γνωρίζετε

Η μετασχηματιστής είναι μια συσκευή που περιέχει μαγνητικά συζευγμένα πηνία που είναι γενικά ηλεκτρικά απομονωμένα το ένα από το άλλο - ένας μετασχηματιστής μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια από το ένα κύκλωμα στο άλλο. Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής; αυτό το άρθρο θα σας οδηγήσει με τον μετασχηματιστή.

Η θεμελιώδης αρχή στην οποία εργάζεται ένας μετασχηματιστής είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή (ή αμοιβαία επαγωγή), όταν δύο διαφορετικά ηλεκτρικά απομονωμένα πηνία βρίσκονται σε κοντινή απόσταση, έτσι ώστε το μαγνητικό πεδίο κάποιου να μπορεί να συνδεθεί με ένα άλλο όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενο ρεύμα στο πρωτεύον πηνίο, μια κυμαινόμενη μαγνητική δημιουργείται πεδίο το οποίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής βήμα προς βήμα?

640 px Ιδανική αναπαράσταση μετασχηματιστή
Image Credit: Ηλεκτρική Τάξη, CC BY 4.0 , μέσω του Wikimedia Commons

Ο μετασχηματιστής που παράγει υψηλότερη τάση στο δευτερεύον από την εφαρμοζόμενη τάση στο πρωτεύον είναι ο μετασχηματιστής Step Up.

Η μετασχηματιστής χρησιμοποιεί αμοιβαία επαγωγή (θεμελιώδης αρχή) μεταξύ δύο κυκλωμάτων που συνδέονται με μια κοινή (κυμαινόμενη) μαγνητική ροή. Όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) στο πρωτεύον πηνίο, δημιουργείται ένα κυμαινόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής
Εικ. Κύκλωμα μετασχηματιστή αύξησης.

Ως ο αριθμός των στροφών στο δευτερεύον πηνίο (n2) του (ανεβάζω μετασχηματιστής) είναι μεγαλύτερος από το πρωτεύον πηνίο (n1), το EMF (ηλεκτροκινητική δύναμη) αντιστοιχεί στον αριθμό των στροφών. Ως εκ τούτου, το δευτερεύον cal δημιουργεί υψηλότερη τάση σε σχέση με το πρωτεύον πηνίο.

Η μετασχηματισμός τάσης ο λόγος (K) ενός μετασχηματιστή ανόδου είναι μεγαλύτερος από 1 (K>1).

Κ = Ε2/Ε1 = Ν2/Ν1

Όπου Κ σημαίνει μερίδιο μετατροπής τάσης, Ν1 σημαίνει αριθμός στροφών στο πρωτεύον πηνίο, Ν2 σημαίνει αριθμό στροφών στο δευτερεύον πηνίο.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής βήμα προς τα κάτω?

Ένας μετασχηματιστής από ένα προς τα κάτω (ένας τύπος μετασχηματιστή υποσταθμού) δημιουργεί χαμηλότερη τάση στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή.

Μια υποχώρηση έργα μετασχηματιστή στην αμοιβαία επαγωγή μεταξύ δύο κυκλωμάτων που είναι ηλεκτρικά απομονωμένα μεταξύ τους ενώ συνδέονται μέσω της μαγνητικής ροής. Όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) διέρχεται από το πρωτεύον πηνίο, δημιουργείται ένα κυμαινόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) στο δευτερεύον πηνίο.

 Καθώς ο αριθμός των στροφών στο πρωτεύον πηνίο (n1) είναι μεγαλύτερος από αυτόν του δευτερεύοντος πηνίου (n2) δηλ. N1> n2, η επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη (emf) είναι ανάλογη με τον αριθμό των στροφών με αποτέλεσμα την τάση που δημιουργείται στο δευτερεύον το πηνίο (του μετασχηματιστή) είναι χαμηλότερο από αυτό της κύριας τάσης.

TRANS
Εικ. Κύκλωμα μετασχηματιστή βήμα προς τα κάτω.

Ο λόγος μετασχηματισμού τάσης (K) ενός μετασχηματιστή βήμα προς τα κάτω είναι μικρότερος από 1 (K <1).

Πώς λειτουργεί το Auto transformer?

Ο μετασχηματιστής του οποίου (οι περιελίξεις πρωτογενούς και δευτερεύοντος πηνίου) διασυνδέονται ηλεκτρικά είναι ο αυτομετασχηματιστής που σημαίνει ότι έχει μια ενιαία συνεχή περιέλιξη κοινή τόσο στην κύρια όσο και στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή.

Το Autotransformer λειτουργεί με την αρχή του νόμου του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή (ή αμοιβαία επαγωγή). Όταν το πρωτεύον πηνίο συνδέεται με παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος λόγω του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday δημιουργείται μια δύναμη ηλεκτροκίνησης (EMF) στο πρωτεύον πηνίο. Όπως και στους αυτομετασχηματιστές, το πρωτεύον και το δευτερεύον πηνίο βρίσκονται στο μονό συνεχές τύλιγμα.

Το EMF θα αναπτυχθεί καθώς ο λόγος τάσης ανά στροφή παραμένει ο ίδιος και στις δύο περιελίξεις. Η δευτερεύουσα τάση που παράγεται θα είναι ανάλογη με τον αριθμό των στροφών που συνδέονται με τη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή.

AUTO
Εικ. Κύκλωμα αυτομετασχηματιστή.

Μια άμεση ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ περιελίξεων (κύρια και δευτερεύοντα πηνία) διασφαλίζει ότι ένα μέρος της ενέργειας μεταφέρεται μέσω αγωγιμότητας μεταξύ της πρωτογενούς και της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Το ποσό της περιέλιξης που μοιράζεται τόσο στην κύρια όσο και στη δευτερεύουσα πλευρά του μετασχηματιστή (ή του αυτομετασχηματιστή) αναφέρεται ως κοινός τομέας. Το ένα άκρο της περιέλιξης συνδέεται μεταξύ τροφοδοσίας και φορτίου, ενώ το άλλο άκρο τροφοδοσίας (AC Supply) και φορτίου συνδέεται με γλωττίδες κατά μήκος της περιέλιξης.

Ένας αυτομετασχηματιστής μπορεί να είναι ένας μετασχηματιστής από τα κάτω όταν η παροχή AC είναι συνδεδεμένη κατά μήκος της περιέλιξης του μετασχηματιστή. Το φορτίο συνδέεται με μια γλωττίδα σε ένα σχετικά μικρότερο τμήμα της περιέλιξης.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής στο ρεύμα DC?

Ο μετασχηματιστής είναι μια ηλεκτρική συσκευή που χρησιμοποιεί μαγνητική σύζευξη (αμοιβαία επαγωγή) για να περάσει ένα σήμα AC από το ένα κύκλωμα στο άλλο.

Το ρεύμα συνεχούς ρεύματος δεν μπορεί να περάσει από έναν μετασχηματιστή, καθώς για τη λειτουργία του μετασχηματιστή απαιτείται τροφοδοσία AC, χωρίς τροφοδοσία AC δεν θα υπάρχει διακύμανση μαγνητικής ροής. Μόνο ένας μετασχηματιστής επιστροφής μπορεί να διεγερθεί χρησιμοποιώντας μια πηγή DC.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής μικροκυμάτων?

Οι μετασχηματιστές μικροκυμάτων είναι στιβαροί, φθηνοί και παράγουν τόξα υψηλής τάσης.

Ο μετασχηματιστής μικροκυμάτων λειτουργεί με την αρχή της αμοιβαίας επαγωγής, όπως και άλλοι μετασχηματιστές.

Ο μετασχηματιστής μικροκυμάτων (φούρνος) έχει τρεις (1 κύρια και 2 δευτερεύουσες) περιελίξεις. Όταν ο ηλεκτρισμός διέρχεται από το μαγνητρόνιο, τα ηλεκτρόνια επηρεάζονται για να δημιουργήσουν ακτινοβολία μικροκυμάτων. Οταν ο μαγνήτρον του φούρνου μικροκυμάτων (φούρνος) λειτουργεί ο μετασχηματιστής, η ροή εναλλασσόμενου ρεύματος μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης (ή του πηνίου) του μετασχηματιστή (φούρνων μικροκυμάτων) με αποτέλεσμα ο πυρήνας του σιδήρου να δημιουργεί μαγνητικό κορεσμό. καθώς η τάση της ανόδου του μαγνητρονίου εκτοξεύεται. Το ρεύμα ανόδου αυξάνεται επίσης μαζί με μια αύξηση του ρεύματος μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης, ενισχύοντας τον μαγνητικό διαχωρισμό και αυξάνοντας τη μαγνητική ροή διαρροής με αποτέλεσμα ο μετασχηματιστής να παράγει Υψηλή Δευτερεύουσα τάση.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής εξόδου?

Ο μετασχηματιστής εξόδου αποκλείει το DC και αφήνει το σήμα AC να περάσει.

Ο μετασχηματιστής εξόδου είναι μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή που λειτουργεί με την αρχή του νόμου του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, ο οποίος απομονώνει το κύκλωμα εισόδου από την κυκλοφορία εξόδου ενώ φιλτράρει το σήμα AC για να περάσει μέσω μαγνητικής ζεύξης μεταξύ του κυκλώματος εισόδου και εξόδου.

Ο μετασχηματιστής εξόδου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αυξήσει ή να μειώσει την εφαρμοζόμενη τάση μέσω του κυκλώματος εισόδου στο κύκλωμα εξόδου.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής οπτικού ρεύματος

Ο μετασχηματιστής οπτικού ρεύματος είναι ένας αισθητήρας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ηλεκτρικού ρεύματος άμεσα ή έμμεσα. Η λειτουργία του μετασχηματιστή οπτικού ρεύματος μπορεί να βασίζεται σε αρχές όπως το φαινόμενο Faraday, η αρχή της παρεμβολής, ο μικρομηχανικός αισθητήρας με οπτική ανάγνωση, Bragg Grating. 

Ο μαγνητικός μετασχηματιστής οπτικού ρεύματος (MOCT) χρησιμοποιεί το φαινόμενο του Faraday (θεμελιώδες κεφάλαιο) για τη μέτρηση του ηλεκτρικού ρεύματος. μετρά τη γωνία περιστροφής του πολωμένου φωτός υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου και το μετατρέπει σε σήμα αναλογικής τάσης (ή αντίστοιχο) στο ηλεκτρικό ρεύμα.

Σύμφωνα με το φαινόμενο Faraday, ο προσανατολισμός (ή η κλίση) του γραμμικά πολωμένου φωτός υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Όταν το φως διαδίδεται (ή ταξιδεύει) μέσα από ένα κομμάτι γυαλιών, η γωνία περιστροφής αντιστοιχεί (ή είναι ανάλογη) στην ισχύ του συστατικού του μαγνητικού πεδίου. Το υλικό πόλωσης χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του φωτός σε γραμμικά πολωμένο φως.

Το πολωμένο φως περνάει μέσω ενός οπτικού περιστροφέα λόγω της επίδρασης του Faraday στον προσανατολισμό του γραμμικά πολωμένου φωτός περιστρέφεται καθώς περνά μέσα από το υλικό του περιστροφέα. Διαφορετικό υλικό πόλωσης χρησιμοποιείται ως αναλυτής που μετατρέπει την ποσότητα περιστροφής του πολωμένου φωτός στην αντίστοιχη ένταση φωτός. Αυτό το φως με διαμόρφωση έντασης ταξιδεύει στη φωτοδίοδο, το οποίο επιφέρει το αντίστοιχο ηλεκτρικό σήμα.

Πώς λειτουργεί ο μετασχηματιστής flyback

Ο μετασχηματιστής επιστροφής (δημιουργεί σήμα δοντιού πριονιού) αναγνωρίζεται επίσης ως μετασχηματιστής εξόδου γραμμής. Αυτός ο μετασχηματιστής μπορεί να διεγερθεί χρησιμοποιώντας DC volt. Μπορεί να μεταφέρει καθώς και να αποθηκεύσει ενέργεια.

Η βασική αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή flyback είναι η αμοιβαία επαγωγή. Σε αυτόν τον μετασχηματιστή, υπάρχει μία δίοδος σύνδεσμοςed σε σειρά με το δευτερεύον πηνίο του (θεμελιώδης) μετασχηματιστή και ένα πυκνωτή παράλληλα με το φορτίο.

ΠΕΤΑΩ ΠΙΣΩ
Εικ. Κύκλωμα μετασχηματιστή Flyback.
  • Το πρωτεύον πηνίο συνδέεται με μια παροχή DC μαζί με το διακόπτη. Όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος, το ρεύμα (DC) ρέει μέσω του πρωτεύοντος κυκλώματος του μετασχηματιστή και διεγείρει το πρωτεύον πηνίο. Η κύρια ράμπα πηνίου (σταθερή αύξηση της τάσης) δημιουργείται μέσω της πρωτογενούς επαγωγής, η οποία αποθηκεύτηκε με τη μορφή μαγνητικής ενέργειας μεταξύ του επαγωγικού κενού (μεταξύ των πηνίων) του μετασχηματιστή. Μια δίοδος συνδέεται σε σειρά με ένα δευτερεύον πηνίο του μετασχηματιστή, το οποίο βρίσκεται σε αντίστροφη προκατάληψη που περιορίζει τον σχηματισμό ρεύματος στο δευτερεύον κύκλωμα.
  • Όταν ο διακόπτης είναι απενεργοποιημένος, το πρωτεύον ρεύμα πέφτει στο μηδέν και η αποθηκευμένη ενέργεια στο διάκενο απελευθερώνεται και μεταφέρεται στο δευτερεύον πηνίο, με αποτέλεσμα την ταχεία αύξηση της τάσης εξόδου καθώς η τάση μετατοπίζεται σε πόλωση προς τα εμπρός.

Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής Buck-boost?

Το Buck Boost Transformers χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση των επιπέδων τάσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να πραγματοποιήσει μικρές αλλαγές στην εφαρμοζόμενη τάση, οι οποίες μπορεί να είναι έως και 30%.

Ένας μετασχηματιστής buck-boost έχει τέσσερις περιελίξεις που μπορούν να συνδεθούν με διαφορετικούς τρόπους ως απαιτήσεις. Ήταν στην αρχή της αμοιβαίας επαγωγής μεταξύ μαγνητικά συζευγμένων πηνίων. Η προκύπτουσα τάση (εξόδου) του μετασχηματιστή buck-boost είναι η συνάρτηση της τάσης εισόδου. Εάν η τάση εισόδου ποικίλλει, τότε η τάση εξόδου θα αλλάξει στο ίδιο ποσοστό. Αυτό το τΤο ransformer μπορεί να ανέβει ή να υποχωρήσει ανάλογα με τη σύνδεσή του μεταξύ των πηνίων.