Πριν πάτε για να συζητήσετε έναν ιδανικό μετασχηματιστή, ας συζητήσουμε ο μετασχηματιστής . Ένας μετασχηματιστής είναι μια σταθερή ηλεκτρική συσκευή, που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά του ηλεκτρική ενέργεια ανάμεσα σε δύο κυκλώματα διατηρώντας παράλληλα σταθερή συχνότητα και επίσης αυξάνοντας / μειώνοντας το ρεύμα ή την τάση. Η αρχή λειτουργίας ενός μετασχηματιστή είναι « Ο νόμος του Faraday της επαγωγής ». Όταν αλλάξει το ρεύμα στην κύρια περιέλιξη, τότε η μαγνητική ροή θα αλλάξει, έτσι ώστε να προκληθεί EMF στο δευτερεύον πηνίο. Ένας πρακτικός μετασχηματιστής περιλαμβάνει μερικές απώλειες όπως απώλειες πυρήνα και απώλειες χαλκού. Η απώλεια χαλκού μπορεί να οριστεί ως, περιελίξεις μετασχηματιστή που περιλαμβάνουν αντίσταση καθώς και αντιδραστικότητα που προκαλεί κάποια απώλεια ονομάζεται απώλεια χαλκού. Η απώλεια πυρήνα στον μετασχηματιστή συμβαίνει όταν ο μετασχηματιστής ενεργοποιείται, η απώλεια πυρήνα δεν αλλάζει με το φορτίο. Αυτές οι απώλειες προκαλούνται από δύο παράγοντες, όπως η ένταση και η υστέρηση. Λόγω αυτών των απωλειών, η ισχύς εξόδου του μετασχηματιστή είναι μικρότερη από την ισχύ εισόδου.
Τι είναι ένας ιδανικός μετασχηματιστής;
Ορισμός: Ένας μετασχηματιστής που δεν έχει απώλειες όπως ο χαλκός και ο πυρήνας είναι γνωστός ως ιδανικός μετασχηματιστής. Σε αυτόν τον μετασχηματιστή, η ισχύς εξόδου είναι ισοδύναμη με την ισχύ εισόδου. Η απόδοση αυτού του μετασχηματιστή είναι 100%, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει απώλεια ισχύος εντός του μετασχηματιστή.
ιδανικός μετασχηματιστής
Αρχή εργασίας του Ideal Transformer
Ένας ιδανικός μετασχηματιστής λειτουργεί σε δύο αρχές όπως όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα παράγει ένα μαγνητικός πεδίο και ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο σε ένα πηνίο προκαλεί τάση στα άκρα του πηνίου. Όταν το ρεύμα αλλάζει μέσα στο πρωτεύον πηνίο, τότε αναπτύσσεται η μαγνητική ροή. Έτσι, η αλλαγή μαγνητικού πεδίου μπορεί να προκαλέσει τάση στο δευτερεύον πηνίο.
Όταν το ρεύμα ρέει μέσω του πρωτογενούς πηνίου τότε δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Οι δύο περιελίξεις τυλίγονται στην περιοχή ενός πολύ υψηλού μαγνητικού πυρήνα όπως το σίδερο, έτσι η μαγνητική ροή τροφοδοτείται μέσω των δύο περιελίξεων. Μόλις ένα φορτίο συνδεθεί στο δευτερεύον πηνίο, τότε η τάση και το ρεύμα θα είναι στην υποδεικνυόμενη διεύθυνση.
Ιδιότητες
ο ιδιότητες ενός ιδανικού μετασχηματιστή συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.
- Οι δύο περιελίξεις αυτού του μετασχηματιστή έχουν μικρή αντίσταση.
- Λόγω της αντίστασης, του ρεύματος και της υστέρησης δεν υπάρχουν απώλειες στον μετασχηματιστή.
- Η απόδοση αυτού του μετασχηματιστή είναι 100%
- Η συνολική ροή που παράγεται στον μετασχηματιστή έχει περιορίσει τον πυρήνα και συνδέεται με τις περιελίξεις. Επομένως, η διαρροή ροής και επαγωγής είναι μηδενική.
Ο πυρήνας έχει απεριόριστη διαπερατότητα, οπότε μια αμελητέα μαγνητοκινητική δύναμη είναι απαραίτητη για την τακτοποίηση της ροής εντός του πυρήνα.
Ένα ιδανικό μοντέλο μετασχηματιστή φαίνεται παρακάτω. Αυτός ο μετασχηματιστής είναι ιδανικός σε τρεις συνθήκες όταν δεν έχει ροή διαρροής, καμία αντίσταση περιελίξεων και καμία απώλεια σιδήρου εντός του πυρήνα. Οι ιδιότητες των πρακτικών καθώς και των ιδανικών μετασχηματιστών δεν είναι παρόμοιες μεταξύ τους.
Ιδανικές εξισώσεις μετασχηματιστών
Οι ιδιότητες που έχουμε συζητήσει παραπάνω δεν ισχύουν για τον πρακτικό μετασχηματιστή. Σε έναν ιδανικό μετασχηματιστή τύπου, η ισχύς o / p είναι ίση με την ισχύ i / p. Έτσι, δεν υπάρχει απώλεια ισχύος.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ διαφορετικά E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Έτσι, η εξίσωση του λόγου μετατροπής φαίνεται παρακάτω.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = Κ
Τα ρεύματα της πρωτοβάθμιας και της δευτεροβάθμιας είναι αντιστρόφως ανάλογα με τις αντίστοιχες ανατροπές τους.
Διάγραμμα Phasor του Ideal Transformer
Το διάγραμμα φάσης αυτού του μετασχηματιστή με αριθ φορτώνω φαίνεται παρακάτω. Όταν ο μετασχηματιστής βρίσκεται σε κατάσταση χωρίς φορτίο, τότε το ρεύμα εντός του δευτερεύοντος πηνίου μπορεί να είναι μηδέν δηλαδή I2 = 0
Στο παραπάνω σχήμα,
Το 'V1' είναι η κύρια τάση τροφοδοσίας
Το «E1» προκαλείται π.χ.
Το «I1» είναι το κύριο ρεύμα
Το «Ø» είναι η αμοιβαία ροή
Το V2 ’είναι η δευτερεύουσα τάση o / p.
Το «E2» είναι η δευτερογενής επαγόμενη e.f.
Όταν οι περιελίξεις του μετασχηματιστή έχουν μηδενική σύνθετη αντίσταση, τότε η επαγόμενη τάση εντός του δικτύου κούρδισμα Το «E1» ισοδυναμεί με την εφαρμοζόμενη τάση «V1». Ωστόσο, ο νόμος του Lenz δηλώνει ότι η κύρια περιέλιξη E1 είναι ισοδύναμη και αντίστροφη με την αρχική τάση «V1». Το κύριο ρεύμα που αντλεί την τροφοδοσία μπορεί να είναι αρκετό για τη δημιουργία εναλλασσόμενης ροής «Ø» εντός του πυρήνα. Έτσι, αυτό το ρεύμα είναι επίσης γνωστό ως μαγνητικό ρεύμα καθώς μαγνητίζει τον πυρήνα και τακτοποιεί τη ροή μέσα στον πυρήνα.
Επομένως, τόσο το κύριο ρεύμα όσο και η εναλλασσόμενη ροή βρίσκονται στην ίδια φάση. Το κύριο ρεύμα υστερεί από την παροχή τάσης με 90 μοίρες. Δεδομένου ότι το e.m.f προκαλείται σε δύο περιελίξεις προκαλείται με την παρόμοια αμοιβαία ροή «Ø». Έτσι, και οι δύο περιελίξεις έχουν παρόμοια κατεύθυνση.
Όταν η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή έχει μηδενική σύνθετη αντίσταση, τότε η επαγόμενη e.m.f στην περιέλιξη και η δευτερεύουσα τάση o / p θα είναι η ίδια σε μέγεθος και κατεύθυνση.
Πλεονεκτήματα
Τα πλεονεκτήματα του ιδανικού μετασχηματιστή περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Δεν υπάρχουν απώλειες όπως υστέρηση, eddy και χαλκός.
- Οι λόγοι τάσης και ρεύματος βασίζονται τέλεια στις περιστροφές του πηνίου.
- Δεν υπάρχει διαρροή ροής
- Δεν εξαρτάται από τη συχνότητα
- Τέλεια γραμμικότητα
- Χωρίς αδέσποτη αυτεπαγωγή & χωρητικότητα
Έτσι, ένα ιδανικό μετασχηματιστής είναι ένας φανταστικός μετασχηματιστής, όχι ένας πρακτικός μετασχηματιστής. Αυτός ο μετασχηματιστής χρησιμοποιείται κυρίως για σκοπούς εκπαίδευσης. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιες είναι οι εφαρμογές ενός ιδανικού μετασχηματιστή;
