Wie Transformatoren funktionieren

Wie Transformatoren funktionieren

Nach der Definition in Wikipedia Ein elektrischer Transformator ist ein stationäres Gerät, das durch magnetische Induktion elektrische Energie über ein paar eng gewickelte Spulen austauscht.

Ein sich ständig ändernder Strom in einer Wicklung des Transformators erzeugt einen variierenden Magnetfluss, der folglich eine variierende elektromotorische Kraft über eine zweite Spule induziert, die über demselben Kern aufgebaut ist.



Grundlegendes Arbeitsprinzip

Transformatoren arbeiten im Wesentlichen so, dass sie durch gegenseitige Induktion elektrische Energie zwischen zwei Spulen übertragen, ohne von einem direkten Kontakt zwischen den beiden Wicklungen abhängig zu sein.



Dieser Prozess der Übertragung von Elektrizität durch Induktion wurde erstmals durch das Faradaysche Induktionsgesetz im Jahr 1831 bewiesen. Nach diesem Gesetz wird die induzierte Spannung an zwei Spulen aufgrund eines variierenden Magnetflusses erzeugt, der die Spule umgibt.

Die Grundfunktion eines Transformators besteht darin, eine Wechselspannung / einen Wechselstrom in unterschiedlichen Anteilen gemäß den Anforderungen der Anwendung zu erhöhen oder zu verringern. Die Proportionen werden durch die Anzahl der Windungen und das Windungsverhältnis der Wicklung bestimmt.



Analyse eines idealen Transformators

Wir können uns einen idealen Transformator als hypothetischen Entwurf vorstellen, der praktisch ohne Verluste auskommt. Darüber hinaus können bei dieser idealen Konstruktion die Primär- und Sekundärwicklung perfekt miteinander gekoppelt sein.

Das heißt, die magnetische Bindung zwischen den beiden Wicklungen erfolgt durch einen Kern, dessen magnetische Permeabilität unendlich ist, und mit Wicklungsinduktivitäten bei einer magnetomotorischen Kraft von insgesamt Null.

Wir wissen, dass in einem Transformator der angelegte Wechselstrom in der Primärwicklung versucht, einen variierenden Magnetfluss innerhalb des Kerns des Transformators zu erzwingen, der auch die um ihn herum umgebene Sekundärwicklung enthält.



Aufgrund dieses variierenden Flusses wird durch elektromagnetische Induktion eine elektromotorische Kraft (EMF) auf die Sekundärwicklung induziert. Dies führt zur Erzeugung eines Flusses auf der Sekundärwicklung mit einer Größe, die entgegengesetzt ist, aber dem Fluss der Primärwicklung entspricht Lenz'z Gesetz .

Da der Kern eine unendliche magnetische Permeabilität aufweist, kann der gesamte (100%) Magnetfluss über die beiden Wicklungen übertragen werden.

Dies bedeutet, dass, wenn die Primärwicklung einer Wechselstromquelle ausgesetzt ist und eine Last an die Sekundärwicklungsklemmen angeschlossen ist, Strom durch die jeweilige Wicklung in Richtungen fließt, wie in der folgenden Abbildung angegeben. In diesem Zustand wird die magnetomotorische Kernkraft auf Null neutralisiert.

Mit freundlicher Genehmigung von https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transformer3d_col3.svg

Da bei dieser idealen Transformatorauslegung die Flussübertragung über die Primär- und Sekundärwicklung 100% beträgt, ist die induzierte Spannung an jeder der Wicklungen gemäß dem Faradayschen Gesetz perfekt proportional zur Anzahl der Windungen der Wicklung, wie im Folgenden gezeigt Zahl:

Berechnung des Transformatorumdrehungsverhältnisses gemäß Faraday

Testvideo Überprüfen der linearen Beziehung zwischen Primär- / Sekundärwindungsverhältnis.

DREHUNGEN UND SPANNUNGSVERHÄLTNISSE

Versuchen wir, die Berechnungen des Drehverhältnisses im Detail zu verstehen:

Die Nettogröße der von der Primär- zur Sekundärwicklung induzierten Spannung wird einfach durch das Verhältnis der Anzahl der Windungen bestimmt, die über den Primär- und den Sekundärabschnitt gewickelt sind.

Diese Regel gilt jedoch nur, wenn sich der Transformator in der Nähe eines idealen Transformators befindet.

Ein idealer Transformator ist der Transformator, der vernachlässigbare Verluste in Form von Hauteffekt oder Wirbelstrom aufweist.

Nehmen wir das Beispiel der folgenden Abbildung 1 (für einen idealen Transformator).

Angenommen, die Primärwicklung besteht aus etwa 10 Windungen, während die Sekundärwicklung nur aus einer Wicklung mit einer Windung besteht. Aufgrund der elektromagnetischen Induktion dehnen sich die als Reaktion auf den Eingangswechselstrom über die Primärwicklung erzeugten Flusslinien abwechselnd aus und kollabieren und durchschneiden die 10 Windungen der Primärwicklung. Dies führt dazu, dass abhängig vom Windungsverhältnis eine genau proportionale Spannungsmenge über die Sekundärwicklung induziert wird.

Die mit Wechselstromeingang versorgte Wicklung wird zur Primärwicklung, während die Komplementärwicklung, die den Ausgang durch magnetische Induktion von der Primärwicklung erzeugt, zur Sekundärwicklung wird.

Abbildung 1)

Da die Sekundärwicklung nur eine einzige Windung hat, erfährt sie über ihre einzelne Windung einen proportionalen Magnetfluss relativ zu den 10 Windungen der Primärwicklung.

Da daher die an die Primärwicklung angelegte Spannung 12 V beträgt, würde jede ihrer Wicklungen einer Gegen-EMK von 12/10 = 1,2 V ausgesetzt, und dies ist genau die Größe der Spannung, die die einzelne anliegende Wicklung beeinflussen würde der sekundäre Abschnitt. Dies liegt daran, dass es eine einzige Wicklung hat, die nur die gleiche äquivalente Induktionsmenge extrahieren kann, die über die einzelne Windung über der Primärwicklung verfügbar sein kann.

Somit könnte die Sekundärwicklung mit einer einzigen Windung 1,2 V aus der Primärwicklung extrahieren.

Die obige Erklärung zeigt an, dass die Anzahl der Windungen über einer Transformatorprimärwicklung linear mit der Versorgungsspannung über dieser übereinstimmt und die Spannung einfach durch die Anzahl der Windungen geteilt wird.

Da im obigen Fall die Spannung 12 V beträgt und die Anzahl der Windungen 10 beträgt, würde die über jede der Windungen induzierte Nettozähler-EMK 12/10 = 1,2 V betragen

Beispiel 2

Stellen wir uns nun die folgende Abbildung 2 vor. Sie zeigt eine ähnliche Konfiguration wie in Abbildung 1. Erwarten Sie die Sekundärseite, die jetzt 1 zusätzliche Runde hat, dh 2 Runden.

Unnötig zu erwähnen, dass die Sekundärseite jetzt doppelt so viele Flusslinien durchlaufen würde wie die Bedingung in Abbildung 1, die nur eine einzige Umdrehung hatte.

Hier würde die Sekundärwicklung also ungefähr 12/10 x 2 = 2,4 V anzeigen, da die beiden Windungen durch eine Größe der Gegen-EMK beeinflusst würden, die über die beiden Wicklungen auf der Primärseite des Verkehrs äquivalent sein könnte.

Daher können wir aus der obigen Diskussion im Allgemeinen schließen, dass in einem Transformator die Beziehung zwischen der Spannung und der Anzahl der Windungen über der Primär- und der Sekundärwicklung ziemlich linear und proportional ist.

Transformator-Turn-Nummern

Somit kann die abgeleitete Formel zur Berechnung der Anzahl der Windungen für jeden Transformator ausgedrückt werden als:

Es / Ep = Ns / Np

wo,

  • Es = Sekundärspannung ,
  • Ep = Primärspannung,
  • Ns = Anzahl der Sekundärwindungen,
  • Np = Anzahl der Primärwindungen.

Primäres Sekundärwindungsverhältnis

Es wäre interessant festzustellen, dass die obige Formel eine direkte Beziehung zwischen dem Verhältnis der Sekundär- zur Primärspannung und der Sekundär- zur Primärwindungszahl anzeigt, die als verhältnismäßig und gleich angegeben sind.

Daher kann die obige Gleichung auch ausgedrückt werden als:

Ep x Ns = Es x Np

Weiter können wir die obige Formel zum Lösen von Es und Ep ableiten, wie unten gezeigt:

Es = (Ep x Ns) / Np

ähnlich,

Ep = (Es x Np) / Ns

Die obige Gleichung zeigt, dass, wenn 3 Größen verfügbar sind, die vierte Größe leicht durch Lösen der Formel bestimmt werden kann.

Lösen praktischer Transformatorwicklungsprobleme

Fall in Punkt 1: Ein Transformator besitzt 200 Windungen im Primärteil, 50 Windungen im Sekundärteil und 120 Volt, die über die Primärwicklung (Ep) angeschlossen sind. Was könnte die Spannung an der Sekundärseite (E s) sein?

Gegeben:

  • Np = 200 Umdrehungen
  • Ns = 50 Umdrehungen
  • Ep = 120 Volt
  • Ist =? Volt

Antworten:

Es = EpNs / Np

Ersetzen:

Es = (120 V x 50 Windungen) / 200 Windungen

Es = 30 Volt

Fall in Punkt 2 :: Angenommen, wir haben 400 Drahtwindungen in einer Eisenkernspule.

Angenommen, die Spule muss als Primärwicklung eines Transformators verwendet werden. Berechnen Sie die Anzahl der Windungen, die auf die Spule gewickelt werden müssen, um die Sekundärwicklung des Transformators zu erfassen und eine Sekundärspannung von einem Volt in einer Situation sicherzustellen, in der die Primärwicklung vorhanden ist Spannung beträgt 5 Volt?

Gegeben:

  • Np = 400 Umdrehungen
  • Ep = 5 Volt
  • Es = 1 Volt
  • Ns =? wendet sich

Antworten:

EpNs = EsNp

Transponieren für Ns:

Ns = EsNp / Ep

Ersetzen:

Ns = (1 V × 400 Windungen) / 5 Volt

Ns = 80 Umdrehungen

Denken Sie daran: Das Spannungsverhältnis (5: 1) entspricht dem Wicklungsverhältnis (400: 80). Gelegentlich wird Ihnen als Ersatz für bestimmte Werte ein Windungs- oder Spannungsverhältnis zugewiesen.

In solchen Fällen können Sie einfach eine beliebige Zahl für eine der Spannungen (oder Wicklungen) annehmen und den anderen alternativen Wert aus dem Verhältnis berechnen.

Angenommen, ein Wicklungsverhältnis wird als 6: 1 zugewiesen. Sie können sich eine Windungsmenge für den Primärabschnitt vorstellen und die äquivalente Sekundärwindungszahl mit ähnlichen Proportionen wie 60:10, 36: 6, 30: ermitteln. 5 usw.

Der Transformator in allen obigen Beispielen trägt im Sekundärabschnitt eine geringere Anzahl von Windungen als im Primärabschnitt. Aus diesem Grund finden Sie eine geringere Spannung an der Sekundärseite des Verkehrs als an der Primärseite.

Was sind Aufwärts- und Abwärtstransformatoren?

Ein Transformator mit einer sekundärseitigen Nennspannung, die niedriger als die primärseitige Nennspannung ist, wird als a bezeichnet STEP-DOWN-Transformator .

Alternativ, wenn der Wechselstromeingang an die Wicklung angelegt wird, die eine höhere Windungszahl aufweist, wirkt der Transformator wie ein Abwärtstransformator.

Das Verhältnis eines Abwärtstransformators von vier zu eins ist mit 4: 1 bezeichnet. Ein Transformator, der auf der Primärseite im Vergleich zur Sekundärseite weniger Windungen aufweist, erzeugt auf der Sekundärseite eine höhere Spannung als auf der Primärseite.

Ein Transformator, dessen Sekundärseite über der Primärseite über der Spannung liegt, wird als STEP-UP-Transformator bezeichnet. Wenn alternativ der Wechselstromeingang an eine Wicklung mit einer geringeren Windungszahl angelegt wird, wirkt der Transformator wie ein Aufwärtstransformator.

Das Verhältnis eines Aufwärtstransformators von eins zu vier muss mit 1: 4 angegeben werden. Wie Sie in den beiden Verhältnissen sehen können, wird die Größe der primären Seitenwicklung am Anfang konsequent erwähnt.

Können wir einen Abwärtstransformator als Aufwärtstransformator verwenden und umgekehrt?

Ja auf jeden Fall! Alle Transformatoren arbeiten nach dem gleichen Grundprinzip wie oben beschrieben. Die Verwendung eines Aufwärtstransformators als Abwärtstransformator bedeutet einfach, die Eingangsspannungen über ihre Primär- / Sekundärwicklung zu vertauschen.

Wenn Sie beispielsweise einen normalen Aufwärtstransformator für die Stromversorgung haben, der Ihnen einen 12-0-12-V-Ausgang von einem 220-V-Wechselstrom liefert, können Sie denselben Transformator wie einen Aufwärtstransformator verwenden, um einen 220-V-Ausgang von einem 12-V-Wechselstrom zu erzeugen Eingang.

Ein klassisches Beispiel ist ein Wechselrichterschaltung , wo die Transformatoren nichts Besonderes in sich haben. Sie arbeiten alle mit den gewöhnlichen Abwärtstransformatoren, die auf die entgegengesetzte Weise angeschlossen sind.

Auswirkungen der Last

Immer wenn eine Last oder ein elektrisches Gerät an die Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen wird, fließen Strom oder Ampere zusammen mit der Last über die Sekundärseite der Wicklung.

Der durch den Strom in der Sekundärwicklung erzeugte magnetische Fluss interagiert mit den magnetischen Flusslinien, die von den Verstärkern auf der Primärseite erzeugt werden. Dieser Konflikt zwischen den beiden Flusslinien wird durch die gemeinsame Induktivität zwischen Primär- und Sekundärwicklung erzeugt.

Gegenseitiger Fluss

Der absolute Fluss im Kernmaterial des Transformators ist sowohl für die Primär- als auch für die Sekundärwicklung vorherrschend. Es ist außerdem ein Weg, durch den elektrische Energie von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung wandern kann.

Aufgrund der Tatsache, dass dieser Fluss beide Wicklungen vereint, ist das Phänomen allgemein als GEGENSEITIGER FLUSS bekannt. Auch die Induktivität, die diesen Fluss erzeugt, ist in beiden Wicklungen vorherrschend und wird als gegenseitige Induktivität bezeichnet.

Die folgende Abbildung (2) zeigt den Fluss, der durch die Ströme in der Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators bei jedem Einschalten des Versorgungsstroms in der Primärwicklung erzeugt wird.

Figur 2)

Immer wenn der Lastwiderstand mit der Sekundärwicklung verbunden ist, löst die in die Sekundärwicklung angeregte Spannung einen Stromkreislauf in der Sekundärwicklung aus.

Dieser Strom erzeugt einen Flussring um die Sekundärwicklung (als gepunktete Linien angegeben), der eine Alternative zum Flussfeld um den Primärwickler darstellen kann (Lenzsches Gesetz).

Folglich hebt der Fluss um die Sekundärwicklung den größten Teil des Flusses um die Primärwicklung auf.

Wenn eine geringere Menge an Flussmittel die Primärwicklung umgibt, wird die Gegen-EMK verringert und mehr Ampere aus der Versorgung angesaugt. Der Zusatzstrom in der Primärwicklung setzt zusätzliche Flusslinien frei und stellt so ziemlich die anfängliche Menge an absoluten Flusslinien wieder her.

DREHUNGEN UND AKTUELLE VERHÄLTNISSE

Die Menge der in einem Verkehrskern erzeugten Flusslinien ist proportional zur Magnetisierungskraft

(IN AMPERE-TURNS) der Primär- und Sekundärwicklungen.

Die Amperewindung (I x N) zeigt die magnetomotorische Kraft an. Es kann verstanden werden, dass es sich um die magnetomotorische Kraft handelt, die von einem Ampere Strom erzeugt wird, der in einer Spule von 1 Umdrehung fließt.

Der Fluss, der im Kern eines Transformators verfügbar ist, umgibt die Primär- und Sekundärwicklung zusammen.

Da der Fluss für jede Wicklung identisch ist, sollten die Amperewindungen in jeder Primär- und Sekundärwicklung immer gleich sein.

Aus diesem Grund:

IpNp = IsNs

Wo:

IpNp = Ampere / Windungen in der Primärwicklung
IsNs - Ampere / Windungen in der Sekundärwicklung

Durch Teilen beider Seiten des Ausdrucks durch
Ip , wir bekommen:
Np / Ns = Is / Ip

schon seit: Es / Ep = Ns / Np

Dann: Ep / Es = Np / Ns

Ebenfalls: Ep / Es = Is / Ip

wo

  • Ep = an die Primärwicklung angelegte Spannung in Volt
  • Es = Spannung über der Sekundärseite in Volt
  • Ip = Strom in der Primärwicklung in Ampere
  • Ist = Strom in der Sekundärseite in Ampere

Beachten Sie, dass die Gleichungen angeben, dass das Ampereverhältnis das Inverse der Wicklung oder des Windungsverhältnisses sowie des Spannungsverhältnisses ist.

Dies impliziert, dass ein Transformator, der auf der Sekundärseite im Vergleich zur Primärseite weniger Windungen aufweist, die Spannung verringern kann, aber den Strom erhöhen würde. Zum Beispiel:

Angenommen, ein Transformator hat ein Spannungsverhältnis von 6: 1.

Versuchen Sie, den Strom oder die Verstärker auf der Sekundärseite zu ermitteln, wenn der Strom oder die Verstärker auf der Primärseite 200 Milliampere beträgt.

Annehmen

Ep = 6 V (als Beispiel)
Ist = 1V
Ip = 200 mA oder 0,2 Ampere
Ist =?

Antworten:

Ep / Es = Is / Ip

Transponieren für Is:

Is = EpIp / Es

Ersetzen:

Ist = (6 V × 0,2 A) / 1 V.
Ist = 1,2A

Das obige Szenario behandelt, dass trotz der Tatsache, dass die Spannung an der Sekundärwicklung ein Sechstel der Spannung an der Primärwicklung beträgt, die Ampere in der Sekundärwicklung das 6-fache der Ampere in der Primärwicklung betragen.

Die obigen Gleichungen könnten sehr gut aus einer alternativen Perspektive betrachtet werden.

Das Wicklungsverhältnis gibt die Summe an, durch die der Transformator die an die Primärseite angeschlossene Spannung erhöht oder erhöht oder verringert.

Nehmen wir zur Veranschaulichung an, wenn die Sekundärwicklung eines Transformators doppelt so viele Windungen aufweist wie die Primärwicklung, ist die auf die Sekundärseite stimulierte Spannung wahrscheinlich doppelt so hoch wie die Spannung über der Primärwicklung.

Wenn die Sekundärwicklung die Hälfte der Windungen auf der Primärseite trägt, beträgt die Spannung an der Sekundärseite die Hälfte der Spannung an der Primärwicklung.

Das Wicklungsverhältnis zusammen mit dem Ampereverhältnis eines Transformators umfasst jedoch eine umgekehrte Zuordnung.

Infolgedessen könnte ein 1: 2-Aufwärtstransformator die Hälfte des Verstärkers auf der Sekundärseite im Vergleich zur Primärseite haben. Ein 2: 1-Abwärtstransformator kann in Bezug auf die Primärseite das Zweifache des Verstärkers in der Sekundärwicklung haben.

Illustration: Ein Transformator mit einem Wicklungsverhältnis von 1:12 besitzt auf der Sekundärseite 3 Ampere Strom. Finden Sie die Stärke der Ampere in der Primärwicklung heraus?

Gegeben:

Np = 1 Umdrehung (zum Beispiel)
Ns = 12 Umdrehungen
Ist = 3 Ampere
Lp =?

Antworten:

Np / Ns = Is / Ip

Ersetzen:

Ip = (12 Umdrehungen x 3 Ampere) / 1 Umdrehung

Ip = 36A

Berechnung der gegenseitigen Induktivität

Die gegenseitige Induktion ist ein Prozess, bei dem eine Wicklung aufgrund der Änderungsrate der benachbarten Wicklung eine EMF-Induktion durchläuft, was zu einer induktiven Kopplung zwischen der Wicklung führt.

Mit anderen Worten Gegenseitige Induktivität ist das Verhältnis der induzierten EMK über eine Wicklung zur Änderungsrate des Stroms auf der anderen Wicklung, ausgedrückt in der folgenden Formel:

M = EMK / di (t) / dt

Phaseneinstellung in Transformatoren:

Normalerweise glauben die meisten von uns bei der Untersuchung von Transformatoren, dass die Spannung und die Ströme der Primär- und Sekundärwicklung miteinander in Phase sind. Dies ist jedoch möglicherweise nicht immer der Fall. Bei Transformatoren hängt die Beziehung zwischen Spannung und Stromphasenwinkel zwischen Primär- und Sekundärwicklung davon ab, wie diese Wicklungen um den Kern gedreht werden. Es hängt davon ab, ob beide gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn sind oder ob eine Wicklung im Uhrzeigersinn und die andere gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird.

Beziehen wir uns auf die folgenden Diagramme, um zu verstehen, wie sich die Wicklungsorientierung auf den Phasenwinkel auswirkt:

Im obigen Beispiel sehen die Wicklungsrichtungen identisch aus, dh sowohl die Primär- als auch die Sekundärwicklung werden im Uhrzeigersinn gedreht. Aufgrund dieser identischen Ausrichtung ist der Phasenwinkel des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung identisch mit dem Phasenwinkel des Eingangsstroms und der Eingangsspannung.

Im zweiten Beispiel oben ist die Wicklungsrichtung des Transformators mit entgegengesetzter Ausrichtung gewickelt zu sehen. Wie zu sehen ist, scheint das Primärteil im Uhrzeigersinn zu sein, während das Sekundärteil gegen den Uhrzeigersinn gewickelt ist. Aufgrund dieser entgegengesetzten Wicklungsorientierung beträgt der Phasenwinkel zwischen den beiden Wicklungen 180 Grad, und der induzierte Sekundärausgang zeigt eine phasenverschobene Strom- und Spannungsantwort.

Punktnotation und Punktkonvention

Um Verwechslungen zu vermeiden, wird eine Punktnotation oder eine Punktkonvention verwendet, um die Wicklungsorientierung eines Transformators darzustellen. Dies ermöglicht dem Benutzer, die Spezifikationen des Eingangs- und Ausgangsphasenwinkels zu verstehen, unabhängig davon, ob die Primär- und Sekundärwicklung in Phase oder außer Phase sind.

Die Punktkonvention wird durch Punktmarkierungen über den Wicklungsstartpunkt implementiert, die anzeigen, ob die Wicklung in Phase oder außer Phase zueinander sind.

Das folgende Transformatorschema trägt eine Punktkonventionsbezeichnung und zeigt an, dass die Primär- und die Sekundärseite des Transformators miteinander in Phase sind.

Die Punktkonvention, die die Primär- und Sekundärwicklung des Transformators zeigt, ist in Phase

Die in der folgenden Abbildung verwendete Punktnotation zeigt die DOTs, die über den gegenüberliegenden Punkten der Primär- und Sekundärwicklung angeordnet sind. Dies zeigt an, dass die Wicklungsausrichtung der beiden Seiten nicht gleich ist und daher der Phasenwinkel über die beiden Wicklungen um 180 Grad phasenverschoben ist, wenn ein Wechselstromeingang an eine der Wicklungen angelegt wird.

Verluste in einem echten Transformator

Die in den obigen Absätzen berücksichtigten Berechnungen und Formeln basierten auf einem idealen Transformator. In der realen Welt und für einen realen Transformator kann das Szenario jedoch sehr unterschiedlich sein.

Sie werden feststellen, dass in einem idealen Design die folgenden grundlegenden linearen Faktoren realer Transformatoren ignoriert werden:

(a) Viele Arten von Kernverlusten, die zusammen als Magnetisierungsstromverluste bezeichnet werden und die folgenden Arten von Verlusten umfassen können:

  • Hystereseverluste: Dies wird durch nichtlineare Einflüsse des Magnetflusses auf den Kern des Transformators verursacht.
  • Wirbelstromverluste: Dieser Verlust entsteht durch das Phänomen der Joule'schen Erwärmung im Transformatorkern. Sie ist proportional zum Quadrat der an die Primärwicklung des Transformators angelegten Spannung.

(b) Im Gegensatz zum idealen Transformator kann der Widerstand der Wicklung in einem realen Transformator niemals einen Nullwiderstand haben. Dies bedeutet, dass die Wicklung möglicherweise einen gewissen Widerstand und Induktivitäten aufweist.

  • Joule-Verluste: Wie oben erläutert, führt der an den Wicklungsanschlüssen erzeugte Widerstand zu Joule-Verlusten.
  • Leckagefluss: Wir wissen, dass Transformatoren in ihrer Wicklung stark von der magnetischen Induktion abhängen. Da die Wicklung jedoch auf einem gemeinsamen Einzelkern aufgebaut ist, zeigt der Magnetfluss die Tendenz, über den Kern über die Wicklung zu lecken. Dies führt zu einer Impedanz, die als primäre / sekundäre Blindimpedanz bezeichnet wird und zu den Verlusten des Transformators beiträgt.

(c) Da ein Transformator auch eine Art Induktor ist, wird er aufgrund der Verteilung des elektrischen Feldes auch von Phänomenen wie parasitärer Kapazität und Eigenresonanz beeinflusst. Diese parasitären Kapazitäten können normalerweise in drei verschiedenen Formen vorliegen, wie nachstehend angegeben:

  • Kapazität, die zwischen den Windungen übereinander innerhalb einer einzelnen Schicht erzeugt wird
  • Kapazität, die über zwei oder mehr benachbarte Schichten erzeugt wird
  • Kapazität, die zwischen dem Transformatorkern und der / den neben dem Kern liegenden Wicklungsschicht (en) erzeugt wird

Fazit

Aus der obigen Diskussion können wir verstehen, dass in praktischen Anwendungen die Berechnung eines Transformators, insbesondere eines Eisenkerntransformators, möglicherweise nicht so einfach ist wie ein idealer Transformator.

Um die genauesten Ergebnisse für die Wicklungsdaten zu erhalten, müssen wir möglicherweise viele Faktoren berücksichtigen, wie z. B. Flussdichte, Kernfläche, Kerngröße, Zungenbreite, Fensterfläche, Kernmaterialtyp usw.

Sie können mehr über all diese Berechnungen erfahren unter diesem Beitrag:




Zurück: Ultraschall-Kraftstoffstandsanzeigekreis Weiter: Komparatorschaltungen unter Verwendung von IC 741, IC 311, IC 339