7 Γεγονότα για τον Μετασχηματιστή: Απώλειες, Αποδοτικότητα, Εργασία

Περιεχόμενο

Αρχή εργασίας ενός μετασχηματιστή

Η μετασχηματιστής λειτουργεί σε Ο νόμος του Faraday. Ο νόμος του Faraday αναφέρει ότι -

«« Οποιεσδήποτε αλλαγές στο πηνίο των μαγνητικών πεδίων των συρμάτων, θα προκαλέσουν επαγωγή emf. Το μέγεθος του επαγόμενου δυναμικού είναι ίδιο με τον ρυθμό μεταβολής της ροής.

Μπορεί να γραφτεί ως -

E = - N * dϕ / dt

E είναι το επαγόμενο emf και N, φ είναι ο αριθμός των στροφών και η παραγόμενη μαγνητική ροή, αντίστοιχα.

Το αρνητικό πρόσημο αντιπροσωπεύει ότι η αλλαγή στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου είναι αντίθετη από το επαγόμενο emf. Είναι επίσης γνωστός ως νόμος του Lenz.

Τώρα, γνωρίζουμε ότι οι μετασχηματιστές έχουν δύο περιελίξεις. Η εναλλασσόμενη ισχύς εφαρμόζεται στις πρωτεύουσες περιελίξεις. Η ροή του ρεύματος προκαλεί δημιουργία μαγνητικού πεδίου γύρω από αυτό. Αυτή η ιδιότητα είναι γνωστή ως αμοιβαία αυτεπαγωγή. Τώρα το ρεύμα ρέει σύμφωνα με τον Νόμο του Faraday. Η μέγιστη ισχύς του μαγνητικού πεδίου θα είναι ίση με d 'phi' / dt. Οι μαγνητικές γραμμές δύναμης τώρα επεκτείνονται έξω από το πηνίο. Ο μαλακός σίδηρος πυρήνας συγκεντρώνει τις γραμμές πεδίου και σχηματίζει μια διαδρομή Οι μαγνητικές ροές συνδέουν τις πρωτεύουσες περιελίξεις καθώς και τις δευτερεύουσες περιελίξεις.

640 px Μετασχηματιστής ρεύματος 27 hg
Τρέχων μετασχηματιστής, Credit Image - Χάνες ΓκρόμπεΡεύμα-μετασχηματιστής-27 hgCC BY-SA 4.0
μετασχηματιστές
Εργασία μετασχηματιστών, Πηγή εικόνας -  Φρεντ το στρείδιΡοή μετασχηματιστήCC BY-SA 4.0

Τώρα, καθώς η ροή διέρχεται επίσης από τις δευτερεύουσες περιελίξεις, δημιουργείται μια τάση εκεί. Το μέγεθος του επαγόμενου emf θα δοθεί σύμφωνα με το νόμο του Faraday. Θα είναι = N * dϕ / dt.

Η συχνότητα και η ισχύς της παρεχόμενης τάσης δεν αλλάζουν ποτέ σε όλη τη διαδικασία.

Η επαγόμενη τάση εξαρτάται από το λόγο της στροφής.

Μάθετε περισσότερα για τη δομή και την κατασκευή του Κάνε κλικ εδώ!

Εξίσωση EMF μετασχηματιστή

Ας υποθέσουμε τη ροή μεγέθους ως phi.

Γνωρίζουμε ότι η μαγνητική ροή ποικίλλει ημιτονοειδώς.

Λοιπόν, ϕ = ϕm * sin (2 * π *) f * τ)

f είναι η συχνότητα της ροής και N είναι ο αριθμός των στροφών

Τώρα, E = N * dϕ / dt

ή, E = N * d (ϕm αμαρτία (2 * π * f * t)) / dt

ή, E = N * 2 * π * f * ϕm * cos (2 * π * f * τ)

Για E = Emax, cos (2 * π * f * t) = 1

Emax = Ν * 2 * π * f * ϕ m

Τώρα, Εrms = Εmax / 2

Erms = N * 2 * π * f * ϕm / 2

Erms = 4.44 στ * Ν * ϕm

Αυτό είναι γνωστό ως Εξίσωση EMF Transformer.

Απώλειες μετασχηματιστή

Απώλεια ηλεκτρικής συσκευής ή κυκλώματος σημαίνει απώλεια ισχύος. Ένας πραγματικός μετασχηματιστής έχει διαφορετικούς τύπους απωλειών, αλλά ένας ιδανικός μετασχηματιστής δεν υφίσταται ποτέ απώλεια. Υπάρχουν διάφοροι τύποι απώλειας μέσα σε έναν μετασχηματιστή. Κάποιοι από αυτούς είναι -

  • A. Απώλεια πυρήνα / απώλεια σιδήρου
  • Β. Απώλεια χαλκού ή Ωμική απώλεια
  • Γ. Απώλεια αδέσποτου
  • Δ. Διηλεκτρική απώλεια

Α. Απώλεια πυρήνα / Απώλειες σιδήρου:

  • Η απώλεια συμβαίνει λόγω εναλλασσόμενης ροής, μέσα στον πυρήνα του σιδήρου είναι γνωστή ως απώλεια πυρήνα ή απώλεια σιδήρου. Αυτός ο τύπος απωλειών είναι γνωστοί ως απώλειες χωρίς φορτίο.

Υπάρχουν δύο κατηγορίες απώλειας πυρήνα. Αυτοί είναι -

  • i) Απώλεια υστέρησης
  • ii) Τρέχουσα απώλεια Eddy

i) Απώλεια υστέρησης -

Μια εναλλακτική μαγνητική δύναμη δημιουργείται στον πυρήνα του μετασχηματιστή. Αυτή η δύναμη μαγνήτισης προκαλεί έναν βρόχο υστέρησης και αυτό προκαλεί απώλεια υστέρησης.

Ph = η * Βmax * ν * f * Β

Ph = Απώλεια υστέρησης

η = συντελεστής υστέρησης Steinmetz

Bmax = Μέγιστη πυκνότητα ροής

n = εκθετικό Steinmetz

Το f αντιπροσωπεύει τη μαγνητική αντιστροφή ανά δευτερόλεπτο

V = όγκος μαγνητικού υλικού

Η απώλεια υστέρησης συμβάλλει στο 50% της απώλειας χωρίς φορτίο.

ii) Τρέχουσα απώλεια Eddy -

Οι νόμοι του Faraday βρίσκονται πίσω από την αιτία της απώλειας του Eddy Current. Οι μαγνητικές ροές προκαλούν ένα δυναμικό στον πυρήνα. Τώρα, λόγω αυτού του emf, ρέει ρεύμα. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται δινορεύμα και είναι ανεπιθύμητο ρεύμα. Απώλεια λόγω αυτού του ρεύματος είναι η Απώλεια Δυρικού Ρεύματος.

Η απώλεια ρεύματος eddy εκφράζεται ως -

Pe = Κe * Βmax2 * f * Β * τ2

Pe = Eddy Τρέχουσα απώλεια

Ke = Τρέχουσα σταθερά Eddy

Το Bmax αναφέρεται στη μέγιστη πυκνότητα ροής και το f είναι η συχνότητα της μαγνητικής αντιστροφής ανά δευτερόλεπτο.

V = όγκος μαγνητικού υλικού

t = μαγνητικό πάχος

Β. Απώλεια χαλκού ή Ωμική απώλεια:

  • Αυτός ο τύπος απώλειας συμβαίνει λόγω της αντίστασης του καλωδίου περιελίξεων Εάν το Ip, το ΡΡ είναι ρεύμα και η αντίσταση της πρωτεύουσας περιέλιξης και το Is, το Rs είναι ρεύμα και η αντίσταση των δευτερευόντων περιελίξεων, τότε η απώλεια θα δοθεί από την εξίσωση -

Po = Ιp2Rp + Ιs2Rs

Καθώς τα καλώδια είναι χαλκού, η απώλεια ονομάζεται απώλεια χαλκού. Αυτός ο τύπος απώλειας είναι επίσης γνωστός ως απώλειες φορτίου επειδή αυτή η απώλεια συμβαίνει μόνο όταν το φορτίο συνδέεται με τις δευτερεύουσες περιελίξεις.

Γ. Απώλεια αδέσποτου:

  • Ο λόγος πίσω από τέτοιες απώλειες είναι το πεδίο διαρροής. Είναι αμελητέα απώλεια.

Δ. Διηλεκτρική απώλεια:

  • Ο μονωτήρας του μετασχηματιστή προκαλεί αυτού του είδους την απώλεια.

Υπάρχουν επίσης απώλειες λόγω παραμορφωμένης τάσης και ρευμάτων.

640 px Ηλεκτρικοί μονωτές πάνω από έναν μετασχηματιστή 2
Μονωτήρες στην κορυφή ενός μετασχηματιστή, Image Credit - Υψηλή αντίθεσηΗλεκτρικοί μονωτές πάνω από μετασχηματιστή (2)CC BY 3.0 DE

Η αποτελεσματικότητα ενός μετασχηματιστή

Η απόδοση είναι ο λόγος της παραγόμενης ισχύος στην είσοδο προς την παρεχόμενη ισχύ της εξόδου. Αντιπροσωπεύεται ως – η.

η = Ισχύς εξόδου / Ισχύς εισόδου * 100%

Σε έναν ιδανικό μετασχηματιστή, το η εμφανίζεται ως 1, που σημαίνει ότι η ισχύς εξόδου είναι ίση με την ισχύ εισόδου. Αλλά στην πραγματικότητα, ένας μετασχηματιστής υφίσταται απώλειες.

Απώλεια = Ισχύς εισόδου - Ισχύς εξόδου

Ή, Ισχύς εξόδου = Ισχύς εισόδου - Απώλεια

Έτσι, αποδοτικότητα -

η = (Ισχύς εισόδου - Απώλεια) / Ισχύς εισόδου * 100%

η = 1 - απώλεια / Ισχύς εισόδου * 100%

Συχνές Ερωτήσεις

1. Πώς αξιολογείται ένας μετασχηματιστής;

Οι μετασχηματιστές βαθμολογούνται σε βολτ-αμπέρ ή κιλο-βολτ-αμπέρ (kVA). Αυτή η βαθμολογία υποδεικνύει ότι οι πρωτεύουσες περιελίξεις και οι δευτερεύουσες περιελίξεις έχουν σχεδιαστεί για να ανέχονται την ονομαστική ισχύ.

2. Πόσα είδη μετασχηματιστών υπάρχουν;

Υπάρχουν πολλοί τύποι μετασχηματιστών που βασίζονται σε διαφορετικές παραμέτρους. Κάποιοι από αυτούς είναι -

  • Ιδανικό transformers
  • Πραγματικός transformers
  • Βήμα τύποι
  • Παραιτηθεί τύπος
  • Μετασχηματιστής ισχύος
  • Μονή φάση τύποι
  • Τρεις φάσεις τύποι
  • Κέντρο κτυπήθηκε τύποι
  • Όργανο τύποι
  • Σφυγμός τύποι
  • RF τύποι
  • Ήχου τύποι

3. Ένας μετασχηματιστής έχει λόγο στροφής 16 προς 4 ή 4. Εάν η δευτερεύουσα τάση του μετασχηματιστή είναι 220 V, προσδιορίστε την κύρια τάση.

Γνωρίζουμε ότι

Αναλογία στροφών = ΝpNs =VpVs

Εδώ, Νp = 16

Ns =4

Vs = 220 v

πρέπει να βρούμε το Vp

έτσι Vp = Νp*Vs/Ns = 16 * 220/4

Vp = 480 βολτ.

Έτσι, η κύρια τάση ήταν 480 volt.

4. Τι είναι η αναστρεψιμότητα της λειτουργίας του μετασχηματιστή;

Αναστρεψιμότητα της λειτουργίας μετασχηματιστή σημαίνει τη χρήση του μετασχηματιστή από πίσω. Δηλαδή, δίνοντας στις δευτερεύουσες περιελίξεις μια τάση εισόδου και συνδέοντας φορτίο στις πρωτεύουσες περιελίξεις.

5. Οι μετασχηματιστές αποδίδουν σε τάση DC;

Όχι, ένας μετασχηματιστής δεν λειτουργεί σε τάση DC. Η εφαρμογή τάσης Dc θα προκαλέσει υπερβολικό χτύπημα των κύριων περιελίξεων καθώς το σήμα το βρίσκει βραχυκύκλωμα.

6. Τι είναι η αντιστάθμιση αντίστασης;

Η έννοια της αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης είναι ότι όταν μια τάση πηγής συνδέεται με το φορτίο, το φορτίο λαμβάνει τη μέγιστη ισχύ εάν η σύνθετη αντίσταση φορτίου είναι ίση με την σύνθετη αντίσταση της σταθερής εσωτερικής πηγής. Είναι μία από τις εφαρμογές των μετασχηματιστών.

7. Ένας μονοφασικός μετασχηματιστής είναι με ονομαστική τιμή 2 kilo volt ampere έχει 400v σε πρωτεύουσες περιελίξεις και 150v σε δευτερεύουσες περιελίξεις. Μάθετε το πρωτεύον και το δευτερεύον ρεύμα πλήρους φορτίου του μετασχηματιστή.

Πρωτεύον ρεύμα πλήρους φορτίου = 2kVA x 1000 / 400 V = 5 A

Δευτερεύον ρεύμα πλήρους φορτίου = 2kVA x 1000 / 150 V = 13.33 A

8. Ένας μετασχηματιστής έχει 500 στροφές στις πρωτεύουσες περιελίξεις και 20 στροφές στις δευτερεύουσες περιελίξεις. Βρίσκω -

α) Η δευτερεύουσα τάση εάν το δευτερεύον κύκλωμα είναι ανοιχτό και η κύρια τάση είναι 100 v

β) Μάθετε το ρεύμα σε πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις όταν το δευτερεύον τύλιγμα συνδέεται με φορτίο αντίστασης 16 ohms.

Γνωρίζουμε ότι ο λόγος στροφών δίνεται από

Αναλογία στροφών  = Νp/Ns = Vp/Vs

Np είναι ο αριθμός στροφών στις πρωτεύουσες περιελίξεις.

Ns είναι ο αριθμός των στροφών στις δευτερεύουσες περιελίξεις.

Vp είναι η τάση στην πρωτεύουσα πλευρά.

Vs είναι η τάση στη δευτερεύουσα πλευρά.

Τώρα μπορούμε να γράψουμε

Vs = (Ns * Vp) / Np

Ή, Vs = (20 * 100) / 500 V

Ή, Vs = 4 V

Τώρα για τη δεύτερη περίπτωση, γνωρίζουμε ότι η ισχύς παραμένει αμετάβλητη κατά τη μεταφορά ενέργειας μέσω ενός μετασχηματιστή.

Μπορούμε να γράψουμε,

Pp = Ρs

Όπου Pp είναι η ισχύς στην κύρια πλευρά και Ps η ισχύς από τη δευτερεύουσα πλευρά.

Pp = Vp * ΕΓΩp

Ps = Vs * είναι

Ip είναι το ρεύμα στην πρωτεύουσα πλευρά και εγώs είναι το ρεύμα στη δευτερεύουσα πλευρά.

Λοιπόν, Vp *Ip  = Vs * ΕΓΩs

Ή, εγώp = (Vs * Is) / Vp

Ή, εγώp = ((Vs*(Vs/Rs) / VpΑπό το νόμο του Ohm V= IR, άρα I = V/R, Εδώ Rs είναι η αντίσταση του δευτερεύοντος πηνίου.

Ή, εγώp = (Vs * Vs) / (Vs * Rs)

Ή, εγώp = 4*4 / 100*16, Αντικαθιστώντας τις τιμές και Rs = 16 ohm δόθηκε στην ερώτηση.

Και 'γώ το ίδιοp = 10 mili - αμπέρ.

Και εγώs = Vs / Rs

Is = 4/16 Α = 0.25 Α

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά μετασχηματιστές και ηλεκτρονικά κάντε κλικ σε αυτήνe