Како трансформатор снаге повећава или смањује напон?

Трансформатори повећавају или смањују ПВ напон кроз електромагнетна индукција - Да ли је то истина? Њихов излазни напон је углавном одређен односу између броја окрета у примарном намотању и броја окрета у секундарном намотању.

Ако секундарни има више окретања од примарног, трансформатор повећава напон. Ако секундарни има мање окретања, он смањује напон.

Иако је принцип једноставан, практичан трансформатор такође мора бити дизајниран за потребну струју, номиналну снагу, фреквенцију, изолацију, повећање температуре, ефикасност и примењиве стандарде безбедности.

Шта је Трансформатор ?

Трансформатор је пасиван електрични уређај који преноси енергију између две или више намотања кроз променљиво магнетно поље.

Уобичајени изолациони трансформатор садржи три главна дела:

• Примарна намотка: повезан са улазним извора енергије
• Секундарно намотање: снабдева напон за оптерећење
• Магнетно јадро: обезбеђује пут ниске релактанце за ваљајући магнетни флукс

Примарна и секундарна намотања су обично електрично изолована, али су магнетно повезана кроз језгро. Ова изолација може побољшати електричну безбедност и спречити директну проводничку везу између улаза и излаза.

Међутим, не пружа сваки трансформатор изолацију. И аутотрансформатор , на пример, користи заједничку намотавку и стога не пружа исту галваничку раздвајање.

Како трансформатор ради?

Операција трансформатора је заснована на Фарадејев закон електромагнетне индукције - Да ли је то истина? Променљив магнетни флукс кроз катулу индукује електродвижну силу преко те катуле.

Процес се може разумети у три фазе.

1. у вези са Примарна намотка производи магнетни флукс

Када се на примарну намотању примени наступајући напон, она ствара наступајућу струју. Ова струја успоставља променљив магнетни флукс у језгру трансформатора.

2. Уколико је потребно. Јадро спаја магнетни флукс

Магнетно језгро усмерава већину променљивог флукса кроз обе намотке. Основни материјали и методе конструкције су одабране како би се обезбедила ефикасна магнетна спојка, а истовремено ограничени губици вихре-тока и хистерезе.

3. Уколико је потребно. Вторична намотка развија напон

Пошто промјењиви ток језгра пролази кроз секундарну намотаву, он изазива напон преко ове намотаве. Индуцирани напон се повећава са бројем секундарних окрета.

Овај однос директно следи из Фарадејевог закона и формира основу и за постепено и за постепено трансформаторе. Физика Универзитета ОпенСтакс пружа детаљну деривацију једначина трансформатора.

У Трансформатор Формула односа окретања

За идеалан трансформатор:

Vs / Vp = Ns / Np

Где:

• Vp = Примарно улазно напон
• Vs = секундарно излазно напонство
• Np = Број окрета у примарном намотању
• Ns = Број окрета у секундарном намотању

Однос напона је стога једнак односу окретања намотавања.

Трансформатор за повећање

Трансформатор повећава напон када:

Нс > Нп

Зато:

ВР > ВП

Секундарна намотања има више окретања од примарне намотања, тако да је секундарни напон већи од примарног напона.

Трансформатор за смањење

Трансформатор смањује напон када:

Нс < Нп

Зато:

Вс < Вп

Секундарна намотања има мање окретања од примарне намотања, тако да је секундарни напон нижи од примарног напона.

Изолациони трансформатор један на један

Када примарна и секундарна намотања имају приближно исти број окрета:

Ns = Np

Зато:

Вс ≈ Вп

Излазни напон је приближно једнак улазном напону.

Практичан пример трансформатора са падом доле

Претпоставимо да трансформатор мора да претвори 230 В ЦА у 24 В ЦА.

Потребан однос окретања је:

Нс / Нп = Вс / Вп

Нс / Нп = 24 / 230

Нс / Нп ≈ 0, 104

Ако је примарна намотка има 1.000 окрета:

Ns = 1.000 × 0,104

Ns ≈ 104 окрета

Стога би идеална секундарна намотања имала око 104 окрета.

У практичном трансформатору, произвођач може додати секундарне окрете како би компензовао отпор на намотању и пад напона под оптерећењем.

Пример практичног трансформатора за стап-ап

Претпоставимо да трансформатор мора да повећа напон са 120 В на 240 В.

Потребан однос окретања је:

Ns / Np = 240 / 120

Нс / Нп = 2

Ако је примарна намотка 500 окрета:

Ns = 500 × 2

Ns = 1000 окрета

Следећи обмот захтева око два пута више окрета као и примарни обмот.

Шта се дешава са струјом?

Трансформатор мења струју у супротном правцу од напона.

За идеалан трансформатор, улазна снага је једнака излазној снази:

Вп × Ип = Вс × Ис

Где:

• Vp = примарно напон
• IP = Примарна струја
• Vs = секундарно напон
• ИС = секундарна струја

Тренутни однос је:

И / Ип = Нп / Нс

Зато:

• Преображач за повећање напона: повећање напона и смањење доступне струје.
• Преобраћајник за смањење напона: пад напона и повећање доступне струје.

Трансформатор не ствара додатну енергију. У стварном трансформатору, излазна снага је мало мања од улазне снаге због губитка бакра, губитка језгра и других губитака.

Зашто се у нисконапонском намотању користи дебљи жица?

Степ-даун трансформаторс секундарно намотање обично носи више струје од свог примарног намотања. Зато је обично потребна дебљина жице.

Величина проводника мора бити одабрана у складу са:

• РМС струја
• Дозвољена густина струје
• Температура навијања
• Температура окружења
• Цикл рада
• Услови хлађења
• Дебљина изолације
• Доступно место за навијање

Ако се користи претјекана жица, повећава се отпорност, пад напона, губитак бакра и температура навијања. Превишена температура може скратити трајање изолације и створити ризик за безбедност.

У трансформатору са повећаним напоном, навијање са вишим напоном обично користи више окрета танке жице јер носи мање струје. Тачна величина проводника још увек захтева техничке израчуне.

Зашто се трансформатори користе за пренос енергије?

За дато преношену снагу, повећање напона смањује струју:

И = П / В

Где:

• I = струја
• П = снага
• V = напон

Када се напон повећава, струја потребна за пренос исте снаге смањује се.

Пошто је струја квадратизована у овој једначини, смањење струје може значајно смањити грејање проводника и губитак преноса.

Енергетски системи стога користе стап-ап трансформаторе за повећање напона генератора за пренос на дуге удаљености. У близини тачке употребе, трансформатори са намаљеним напоном смањују напон на одговарајуће нивое дистрибуције и коришћења. Америчко Министарство енергетике слично објашњава да пренос високог напона смањује потребну струју и смањује губитке линије. Министарство за енергију САД

Да ли трансформатор може да ради на ДиЦ?

Уобичајени трансформатор захтева мењајући магнетни ток и стога не може континуирано трансформисати стални ток.

Ако се константни ЦЦ примењује директно на стандардну намотаву трансформатора:

• Нема континуиране акције трансформатора након почетног транзијента.
• Ток навртања може постати опасно висок.
• Јадро се може наситити.
• Увртање може прегрејати или се откаже.

Електронска напајања могу да конвертују ток истог струје превлачећи га на контролисаној фреквенцији. Резултатан алтернативни таласни облик може да покреће високофреквентни трансформатор или спојени индуктор. Ово је колико преводилаца за летење уназад, напред, гутање-вући, пола моста и пуног моста ради.

Важна разлика је у томе што конвенционални трансформатор не трансформише стабилни ЦЦ директно; ЦЦ прво мора бити електронски прекинут.

Идеалне једначине против стварне перформансе трансформатора

Уједначење односа окретања описује идеалан трансформатор. Прави трансформатори имају губитке и пада напона.

Губитак бакра

Отпорни губитак снаге у проводнику је:

Утрата снаге = I2 × R

За максималну компатибилност ВордПресса, ово се такође може написати као:

Утрата снаге = I × I × R

Где:

• I = струја која тече кроз проводник
• R = отпор проводника

Пошто је струја у овом израчуну квадрата, смањење струје може значајно смањити губитке преносног линије.

Губитак у основи

Наизменично магнетно поље изазива хистерезу и губитак струје у језгру. На губитак у основи утичу:

• Основни материјал
• Фреквенција рада
• Примењена напона
• Број примарних окрета
• Плошта пресек центра
• Густина магнетског флукса
• Дебљина ламинације

Проток пропуста

Не повезују сви магнетни флукс обе намотке. Протока пропуста утиче на регулацију напона и може произвести електромагнетне интерференције.

Ток без оптерећења

Чак и без секундарног оптерећења, примарни привлачи струју да магнетизује језгро и снабдева губитке језгра.

Подизање температуре

Губици бакра и језгра генеришу топлоту. Трансформатор мора да остане у границама температуре свог изолационог система под одређеним оптерећењем и условима окружења.

Регулација напона

Излазни напон обично опада између условима без оптерећења и пуног оптерећења због унутрашње импеданце.

Регулација напона се може изразити као:

Регулација напона (%) = [(Вно-натовар − Вполно-натовар) / Вполно-натовар] × 100

Из тог разлога, произвођачи могу дизајнирати секундарни напон без оптерећења нешто изнад номиналног излазног напона.

Да ли фреквенција утиче на дизајн трансформатора?

Да, ја сам. Фреквенција је критичан дизајн параметар.

За синусоидан таласни облик, приближни РМС напон по намотању је повезан са фреквенцијом, окретима, површином језгра и максималном густином флукса:

Уколико је потребно, додајте:

Где:

• V = РМС напон за навијање
• f = Фреквенција рада у херцима
• N = Број окретања намотања
• А = Ефикасна површина попречног пресека језгра
• Bmax = Максимална густина магнетног флукса

Трансформатор од 60 Хц не би требало да се аутоматски покреће на 50 Хц на истом напону. Нижа фреквенција може повећати густину магнетног флукса, што може довести до засићености језгра, прекомерне струје, буке и прегревања.

Произвођач мора знати стварну уносну фреквенцију и опсег напона пре него што оконча дизајн.

Како да наведете трансформатор за успона или спуштање

Спецификација професионалног трансформатора треба да укључује више од улазног и излазног напона.

Уколико је потребно, додајте:

• Номинално улазно напон
• Минимално и максимално улазно напон
• Улазна фреквенција
• Потребна излазна напон или напони
• Континуирана излазна струја
• Пик струја и трајање
• Тип оптерећења
• Потребна квалификација за ВА
• Цикл рада
• Максималне димензије
• Метода монтаже
• Употреба воде или терминала
• Температура окружења
• Услови хлађења и затварања
• Максимално дозвољено повећање температуре
• Клас изолације
• Употреба диелектричне чврстоће
• Потребно електростатичко или магнетно штитило
• Употреба топлотних фијузе или топлотних заштитних уређаја
• Циљна земља или тржиште
• Прикладни безбедносни и еколошки захтеви
• Процењена производња

Обезбеђивање потпуних услова рада помаже да се спречи неисправно димензирање и побољша регулација напона, поузданост и животни век.

Често постављана питања

Да ли трансформатор повећава снагу?

Не, не, не. Степ-ап трансформатор повећава напон, али смањује доступну струју. Његова излазна снага је увек мало мања од улазне снаге јер прави трансформатор има губитке бакра, језгра и других материја.

Да ли трансформатор са намаљеним струјом увек даје више струје?

Може обезбедити вишу номиналну секундарну струју за исти приближан ниво снаге, али стварна струја се одређује повезаним оптерећењем и номиналним капацитетом трансформатора. Трансформатор не присиљава своју максималну струју на оптерећење.

Да ли су примарна и секундарна намотања повезана?

У изолационом трансформатору, они су електрично одвојени и повезани кроз магнетно језгро. У аутотрансформатору, део намотања је заједнички, тако да нема еквивалентне галваничке изолације.

Да ли један трансформатор може да обезбеди неколико излазних напона?

Да, ја сам. Трансформатор може користити више секундарних намотања, централно намотане намотања или намотане славице како би обезбедио различите излазне напоне.

Како да израчунам трансформатор ВА?

За једноставан једносекундарни трансформатор ЦА:

ВА = Вс × Ис

Где:

• ВА = Преображавач на јавну снагу
• Vs = Наменски секундарни напон
• Is = Наменска секундарна струја

Пример:

Секундарно напон = 24 В АЦ
Вторична струја = 5 А

ВА = 24 × 5

ВА = 120 ВА

За вишеструке секундарне, потребну укупну ВА се израчунава из комбинованих оптерећења намотавања, уз одговарајућиу пажњу на врсту оптерећења, радни циклус, ефикасност, регулисање, ректификацију и повећање температуре.

Наредни трансформатори за кретање и кретање из Дингксина

Dingxin производи трансформаторе на задатке, укључујући трансформаторска решења за купце и опрему намењену европском тржишту.

Трансформатори се могу развијати у складу са одређеним електричним, механичким, топлотним и апликационим захтевима, укључујући:

• Улазни и излазни напони на основу прилагођености
• Степ-ап и стрип-даун дизајне
• Вишеструке секундарне намотаве
• ЕИ и тороидалне конструкције
• 50 Hz и 60 Hz апликације
• Уређивање ВА
• Овочне жице, терминали, задржине и опције монтаже
• Електростатичка штитња
• Термални фицури и топлотне заштитне уређаје
• Изолациони системи специфични за апликацију
• Дизајнови засновани на захтевима клијента

Завршни захтеви у вези са у складу и сертификацијом треба да се потврде током инжењерског процеса у складу са дизајном трансформатора, намењеним опремом и тржиштем одредишта.

Замолите дизајн трансформатора на прилагођен начин

Потребан вам је трансформатор са одређеним односом напона, номиналном снагом, величином, температурним ограничењем или методом инсталације?

Пошаљите Дингксину следеће информације:

1. Улазни напон и фреквенција
2. Потребан излазни напон и струја
3. Услови континуиране и пикове оптерећења
4. Максималне димензије
5. Уговорни захтеви за монтажу и повезивање
6. Оперативна температура
7. Циљно тржиште и захтеви за усоглашеност
8. Процењена количина наруџбе

Контактирајте Дингсин данас да бисте тражили технички преглед, дизајн трансформатора на задатке, узор или цитат.