Це повинно початися з прихованої індуктивності трансформатора. Трансформатор слід розглядати як котушку індуктивності, оскільки, як ми вже говорили, і індуктор, і трансформатор мають форму котушки навколо магнітного сердечника.
Індуктивність трансформатора — це назва, заснована на електромагнітному принципі, а не назва для реального використання.
Назва трансформатора заснована на призначенні його конструкції, оскільки він передає енергію і змінює вихідну напругу.
Однак не можна ігнорувати те, що котушка намотана навколо магнітного сердечника (тут ми говоримо про індуктор з магнітним сердечником, звичайно, є також індуктор з повітряним сердечником), який є найпоширенішим індуктором в нашому джерелі живлення. Оскільки обмотки трансформатора мають спільний магнітопровод, магнітне коло le, поперечний переріз магнітного потоку Ae та магнітна проникність μ індуктивності первинної Np і вторинної Ns котушок Lp і Ls однакові, що означає, що магнітний опір Rm магнітної лінії однакові, тому що магнітний опір описує характеристики магнітного сердечника.
Давайте спочатку зрозуміємо вираз магнітного опору нашого звичайного магнітного поля або магнітного кола. Пізніше ми дізнаємося, що він також є похідним від основи:
Величиною, зворотною магнітному опору, є магнітна проникність G. Цей параметр також є коефіцієнтом індуктивності AL, який ми часто бачимо. Це повинно бути зрозуміло
У наведеній вище формулі μ — це магнітна проникність матеріалу, яка є абсолютною магнітною проникністю, le — еквівалентний магнітний контур, а Ae — еквівалентна площа поперечного перерізу магнітного сердечника
Оскільки коефіцієнт індуктивності або магнітна проникність G однаковий для одного і того ж магнітопроводу, зв'язок між числом витків і індуктивністю, природно, виглядає наступним чином. Це наш дуже поширений метод розрахунку кількості витків за виміряною індуктивністю (злом трансформатора інших конструкторів).
Порада: пам’ятайте, що струм через трансформатор пропускає вторинне підключене навантаження, а не трансформатор, який активно передає струм навантаженню. Трансформатор пасивно передає енергію, тому це відмінність між трансформатором і індуктором. Індуктор віддає енергію навантаженню та активно віддає енергію навантаженню. Для простоти розуміння можна сказати, що трансформатор - це пасивний пристрій, а котушка індуктивності - активний пристрій. Звичайно, не варто розуміти це як поняття «пасивний пристрій» і «активний пристрій» напівпровідникових приладів.
Принцип, коли вторинна обмотка трансформатора підключена до навантаження, завдяки коефіцієнту навантаження вторинна напруга us додається до навантаження R для генерування струму (тут ми розглядаємо навантаження як еквівалентний резистор R, а струм витікає з того самого кінця), і струм створює магнітну рушійну силу Fs=is*Ns (принцип електрорушійної сили в ланцюзі) у вторинній котушці Ns, а генерований магнітний потік становить φ{ {1}}φs.
Пригадайте закон Ома в магнітному колі? Співвідношення магнітної рушійної сили (NI, добуток числа витків на силу струму) і магнітного опору є магнітним потоком. Виведення цієї формули також дуже просте. Основним принципом є теорема про ланцюг Ампера (зв’язок між струмом і магнітним полем). У формулі Rm — це магнітний опір, а G — магнітна проникність. Це константа в тому ж магнітопроводі.
Магнітний потік φ22, викликаний навантаженням, протилежний магнітному потоку φ11, створюваному первинною котушкою, викликаному струмом навантаження. Ось що говорить нам закон Ленца. По суті, магнітний потік, створюваний вторинною котушкою, повинен бути збалансований з первинною котушкою, за винятком магнітного потоку збудження. Це також видно з наведеного вище виразу магніторушійної сили. На малюнку нижче ми використовуємо магнітні силові лінії різних кольорів, щоб відобразити це.
Після навантаження первинний магнітний потік є сумою магнітного потоку φ1 струму збудження холостого ходу та магнітного потоку φ11, спричиненого навантаженням, і вони мають однаковий напрямок.
Зверніть увагу на написання символу магнітного потоку phi, який може бути деформований через розпізнавання редактором.
Магнітний потік збудження є необхідною умовою для встановлення електромагнітного перетворення. У той же час можна побачити, що первинний струм тече з того самого кінця, а вторинний струм витікає з того самого кінця, що просто утримує енергію всередині та назовні, і можна також сказати, що це підтримує магнітний баланс (не може накопичуватися, накопичення означає, що сердечник трансформатора насичується через певний час).
Навпаки, ми можемо легко дізнатися співвідношення первинних і вторинних струмів трансформатора, використовуючи вираз магніторушійної сили. Таким чином виходить обернена залежність.
З цієї формули видно, що трансформатор є функцією потоку змінного струму від вторинної обмотки до первинної, а змінний струм є результатом споживання енергії вторинною обмоткою.
З точки зору потужності, IP тут не включає струм збудження, оскільки ми знаємо з принципу, що частина збудження не може бути передана. Струм збудження або збудження лише забезпечує умови для передачі енергії, а сама навантаження активно забирає енергію.
Ігноруючи втрати, вхідна потужність і вихідна потужність рівні, і немає необхідності зберігати енергію в магнітному полі. Трансформатор є пристроєм передачі енергії, а не накопичувачем енергії. У реальному трансформаторі для збільшення індуктивності збудження для зменшення струму збудження використовуються матеріали з високою магнітною проникністю. Метою зменшення струму збудження є зменшення втрат міді та магнітних втрат.
4. Відбитий імпеданс
Ми чітко знаємо, що лише вторинна котушка має фактичне навантаження, а первинна сторона не має фактичного навантаження, але коли навантаження підключено, є струм і напруга на первинній стороні, що є еквівалентним явищем імпедансу.
Принципова схема первинного відбитого опору трансформатора
Коли вихід навантажений, навантаження приймає енергію через трансформатор, і вхідний струм відповідно збільшиться.
Наголошується, що трансформатор є елементом передачі енергії. Лише збудження або збудливий струм викликає накопичення енергії, яка не може бути передана вторинній стороні для використання навантаженням. Коли трансформатор навантажений, вторинний струм, тобто магніторушійна сила, що створюється струмом навантаження, є магніторушійною силою розмагнічування. Збудження є основою забезпечення передачі енергії. Без нього не буде вторинної напруги, не кажучи вже про передачу енергії.
Принцип роботи визначає, що навантаження не може вимагати енергії збудження для використання навантаженням, тому первинну котушку трансформатора потрібно скинути магнітним шляхом. Магнітне скидання - це процес активного вивільнення енергії первинною індуктивністю збудження, але він не віддає її навантаженню, а вивільняє її через шлях, який фізично з’єднаний з ним. Оскільки з'єднання сердечника є індуктивним, струм збудження є основою для роботи трансформатора. Як без цього трансформатор може встановити зв’язок між двома фізично не пов’язаними речами?
5. Підведення підсумків
Але в енергетичному плані трансформатор пасивний. Він не буде активно віддавати енергію навантаженням. Натомість навантаження, підключене до вторинної котушки, потребуватиме енергії від джерела. Здається, що трансформатор постачає енергію, але має бути зрозуміло, що ця енергія не накопичується в трансформаторі. Натомість первинна сторона постачає енергію синхронно у відповідь на запит навантаження, поки навантаження цього вимагає. Це робиться синхронно.