แรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของการพันขดลวดในขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ แต่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของหม้อแปลงโดยการพันขดลวดจริงหรือไม่?
บอกว่าฉันต้องการอัตราส่วน 1: 2 ฉันสามารถหมุนได้ 10:20 หรือ 100: 200
โดยทั่วไปขดลวดมากขึ้น - ความต้านทานตัวเหนี่ยวนำและค่าใช้จ่ายที่มากขึ้น มีประเด็นใดที่จะไขลานมากขึ้นหรือมีการนับขดลวดให้เหลือน้อยที่สุด? การนับขดลวดน้อยที่สุดจะถูกกำหนดอย่างไร?
คำตอบ:
สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับแอมป์ - เทิร์นนั่นคือจำนวนครั้งของการเลี้ยว พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กในแกนกลางและเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า แกนกลางจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับมันได้โดยไม่ต้องอิ่มตัว สำหรับหม้อแปลง 100 VA คุณต้องการถ่ายโอนพลังงานเป็นสนามแม่เหล็กมากกว่าสำหรับหม้อแปลง 10 VA 100 VA นั้นมีขนาดใหญ่กว่าเพราะมันมีผลัดกันมากขึ้นในการสร้างสนามที่แข็งแกร่งขึ้นและยังต้องการแกนที่ใหญ่กว่าเพื่อหลีกเลี่ยงการอิ่มตัว
บอกว่าฉันต้องการอัตราส่วน 1: 2 ฉันสามารถหมุนได้ 10:20 หรือ 100: 200
มีเหตุผลสองข้อที่จะตอบคำถามนี้และไบรอันทำงานได้ดีในการอธิบายปัญหาพื้นฐานโดยมีผลัดกันน้อยมากในอันดับต้น ๆ แต่พลาดไปอย่างละเอียด อีกเหตุผลคือชี้ให้เห็นข้อผิดพลาดในคำตอบที่ยอมรับในปัจจุบัน
ไม่สนใจขดลวดทุติยภูมิ (และโหลดใด ๆ ที่อาจเชื่อมต่ออยู่) หม้อแปลงจะกลายเป็นตัวเหนี่ยวนำ หากตัวเหนี่ยวนำนี้วางอยู่ในแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับคุณต้องการให้ค่าความเหนี่ยวนำสูงพอที่จะหลีกเลี่ยงกระแสรีแอคทีฟขนาดใหญ่ที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟ - บริษัท พลังงานจะอยู่ในอ้อมแขนถ้าหม้อแปลงทุกตัวใช้กระแสไฟฟ้า 10 ระบบจ่ายกริดจะพังและไหม้ !!
แต่ก็มีอีกเหตุผลหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับความอิ่มตัวของแกนกลาง ฉันยังคงพูดถึงหม้อแปลงเป็นตัวเหนี่ยวนำที่นี่; แอมป์เปลี่ยนทิศทางและขนาดแกนกำหนดสนาม H ภายในแกนและแอมป์จะถูกกำหนดโดยการเหนี่ยวนำ (และแรงดันไฟฟ้าอุปทาน) ในทางกลับกันการเหนี่ยวนำจะถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์หลักอื่น ๆ และจำนวนรอบ
ดังนั้นเปรียบเทียบ 10 เทิร์นกับ 100 ตา - เมนเทิร์น 100 มี 100 เท่าของการเหนี่ยวนำของ 10 เทิร์นหลักซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้า (สำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC คงที่) มีขนาดเล็กกว่า 100 เทิร์นแรก
ดังนั้นแอมป์จึงลดลง 100 แต่ผลัดกันเพิ่มขึ้น 10 ดังนั้นผลกระทบสุทธิก็คือแอมป์เปลี่ยนได้ลดลง 10 ซึ่งหมายความว่าฟิลด์ H ได้ลดลงสิบและแกนมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัวน้อยลง
หากคุณเชื่อมต่อโหลดรองกระแสไฟฟ้าในกระแสหลักจะเพิ่มขึ้นจากกระแสแม่เหล็กขั้นพื้นฐานเป็นกระแสสูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันนี้เรียกว่ากระแสหลักที่อ้างอิงโดยโหลดรอง
ดังนั้นตอนนี้อาจมีอีกสองชุดหันไปพิจารณาแอมป์ - เปลี่ยนเป็นแอมป์รองและเปลี่ยนเป็นแอมป์หลักพิเศษเนื่องจากโหลดรอง ฉันพูดว่า "อาจ" เพราะอันที่จริงแล้วเราไม่ต้องพิจารณาพวกเขาเลย - พวกมันถูกยกเลิกอย่างสมบูรณ์ในแกนกลางและแกนนั้นไม่อิ่มตัวมากขึ้นเนื่องจากกระแสโหลดมากกว่าที่เคยเป็นเมื่อโหลดรองไม่ได้อยู่ที่นั่น
แต่ช่างฝีมือจำนวนมากที่น่ากลัวไม่ได้รู้สึกว่ามันฟังดูเหมือนไม่ได้ใช้งานง่ายดังนั้นฉันจะโน้มน้าวผู้ที่ไม่เชื่อได้อย่างไร พิจารณาสถานการณ์สมมติ 4 ต่อไปนี้: -
สถานการณ์ที่ 1 และ 2 กำลังแปลงคดเคี้ยวหลักเพียงเส้นเดียวให้เป็นสองขดลวดขนาน S1 มีกระแสการสะกดจิตของ Im ดังนั้นขดลวดใน S2 จึงใช้ Im / 2 ในคำอื่น ๆ สายคู่ขนานอย่างใกล้ชิดทำงานเหมือนสายเดียว น่าสนใจว่าแต่ละสายคือ S2 ต้องมีการเหนี่ยวนำเป็นสองเท่าและถ้าคุณจัดเรียงสายสองเส้นนั้นใหม่ให้อยู่ในอนุกรมคุณจะมีการเหนี่ยวนำหลักที่เป็น 4 เท่าของ S1 - นี่พิสูจน์ได้ว่าการเพิ่มจำนวนสองรอบ การเหนี่ยวนำ จำนวนรอบการเลี้ยวสิบครั้งหมายถึงการเหนี่ยวนำแบบร้อยครั้ง
S3 ขอให้คุณพิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อหนึ่งในม้วนขดลวดของ S2 ถูกตัดการเชื่อมต่อ - อะไรคือความสัมพันธ์เฟสของแรงดันไฟฟ้าของขดลวดที่ไม่เชื่อมต่อนี้เมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าขดลวดหลัก หากคุณคิดว่ามันจะเป็นแอนติโฟเซสกับแรงดันไฟฟ้าหลักแล้วอะไรจะเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่ 2 จะสร้างไฟ !!
ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ชัดเจนในการพันขดลวด (S3) จึงเป็นเฟสเดียวกัน (และขนาด) กับแรงดันไฟฟ้าหลัก
S4 ควรมีความชัดเจน - เชื่อมต่อโหลดเข้ากับขดลวดที่แยกได้และกระแสที่ไหลในขดลวดปฐมภูมิอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสที่ไหลในระดับทุติยภูมิ "ใหม่"
ในระยะสั้นซึ่งหมายความว่าแอมป์เปลี่ยนในหลัก (เนื่องจากปัจจุบันโหลดรอง) ถูกยกเลิกโดยสิ้นเชิงโดยแอมป์เปลี่ยนในรอง
นี่ก็หมายความว่าหม้อแปลงที่ต้องใช้ในการจัดการกับกำลังโหลดที่สูงขึ้นนั้นไม่ได้ทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเนื่องจากความเป็นไปได้ของความอิ่มตัวของแกนกลาง มันถูกสร้างขึ้นให้ใหญ่ขึ้นเพื่อให้สามารถใช้สายที่หนาขึ้น (การสูญเสียทองแดงต่ำกว่า) และสายที่หนาขึ้นต้องการพื้นที่เพิ่มขึ้นดังนั้นแกนที่ใหญ่กว่า
สำหรับหม้อแปลงใด ๆ คุณต้องการถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากที่มีให้ลงในโหลดดังนั้นคุณจึงต้องการสิ้นเปลืองพลังงานเพียงเล็กน้อยในหม้อแปลงมากที่สุด
อย่างไรก็ตามคุณต้องใช้พลังงานเพื่อดึงดูดแกนกลางในแต่ละรอบครึ่งและจำนวนรอบที่มีผลต่อพลังที่ต้องใช้ในการทำเช่นนั้น คุณสามารถสร้างแบบจำลองการสูญเสียพลังงานนี้เป็นตัวเหนี่ยวนำที่เชื่อมต่อผ่านหลักดังนั้นคุณต้องการเพิ่มความต้านทานของการเหนี่ยวนำนี้เพื่อเพิ่มพลังงานที่สูญเปล่า
และการเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของจำนวนรอบดังนั้นหลัก 100 รอบจะมี 100x ค่าเหนี่ยวนำของ 10 รอบหลัก
เพื่อเพิ่มความต้านทานคุณสามารถทำสามสิ่ง: