Выходное напряжение трансформатора зависит от соотношения числа обмоток первичной и вторичной обмоток, но влияет ли это на производительность трансформатора фактическим числом обмоток?
Скажем, я хочу иметь соотношение 1: 2, я могу намотать обмотки 10:20 или 100: 200.
В общем, чем больше обмоток - тем больше сопротивление, индуктивность и стоимость. Есть ли смысл в намотке больше или счетчик оборотов сведен к абсолютному минимуму? Как определяется минимальное количество обмоток?
transformer
miceuz
источник
источник
Есть две причины, чтобы ответить на это, и Брайан проделал приличную работу, объясняя основную проблему, имея слишком мало поворотов на первичном, но упустил пару тонкостей. Другая причина - указать на ошибку в принятом в настоящее время ответе.
Игнорируя вторичную обмотку (и любую нагрузку, которая может быть подключена к ней), трансформатор становится просто индуктором. Если этот индуктор расположен на источнике переменного тока, вы хотите, чтобы индуктивность была достаточно высокой, чтобы избежать большого реактивного тока, потребляемого от источника питания - энергетические компании были бы зажаты, если бы каждый первичный трансформатор потреблял 10 ампер реактивного тока - система электроснабжения рухнет и сгорит !!
Но есть и другая причина, связанная с насыщением ядра. Я все еще говорю о трансформаторе в качестве индуктора здесь; Ампер-витки и размеры сердечника определяют Н-поле внутри сердечника, а амперы определяются индуктивностью (и напряжением питания). В свою очередь, индуктивность определяется другими параметрами сердечника и количеством витков.
Таким образом, сравните 10 витков с 100 витками - первичная на 100 витков в 100 раз больше индуктивности первичной на 10 витков, и это означает, что ток (для фиксированного источника переменного тока) в 100 раз меньше, чем для первичной на 10 витков.
Таким образом, усилители уменьшились на 100, а обороты увеличились на 10, поэтому общий эффект заключается в том, что ампер-витки уменьшились на 10 - это означает, что H-поле уменьшилось на десять, и ядро с гораздо меньшей вероятностью будет насыщаться.
Если вы подключаете вторичную нагрузку, ток в первичной обмотке увеличивается от тока основной намагниченности до более высокого тока. Это изменение тока называется первичным током, принимаемым вторичной нагрузкой.
Так что теперь можно рассмотреть еще два набора ампер-витков - вторичные ампер-витки и дополнительные первичные ампер-витки из-за вторичной нагрузки. Я говорю «может», потому что на самом деле нам вообще не нужно их учитывать - они прекрасно компенсируются внутри сердечника, и ядро не более насыщено током нагрузки, чем это было, когда вторичной нагрузки не было.
Но, кажется, огромное количество инженеров этого не понимают - это звучит не интуитивно, так как я могу убедить неверующего? Рассмотрим 4 следующих сценария:
Сценарии 1 и 2 о преобразовании одной первичной обмотки в две параллельные обмотки. S1 имеет ток намагничивания Im, и, следовательно, каждая обмотка в S2 принимает Im / 2. Другими словами, тесно связанные параллельные провода ведут себя как один провод. Интересно, что каждый провод S2 ДОЛЖЕН теперь иметь двойную индуктивность, и, если вы переставите эти два провода последовательно, у вас будет первичная индуктивность, которая в 4 раза больше, чем у S1 - это доказывает, что удвоение числа витков в четыре раза увеличивает индуктивность. Десятикратное число витков означает в сто раз больше индуктивности.
S3 просит вас обдумать, что происходит, когда одна из параллельных обмоток S2 отключена - каково будет фазовое соотношение напряжения на этой отключенной обмотке по сравнению с напряжением первичной обмотки? Если вы считаете, что это противофазно к первичному напряжению, то, что случилось бы в сценарии 2, вызвало бы пожар!
Таким образом, ясно, что наведенное напряжение в отключенной обмотке (S3) имеет ту же фазу (и величину), что и первичное напряжение.
S4 должен быть чистым - подключите нагрузку к изолированной обмотке, и ток, который течет в первичной обмотке, находится в направлении, противоположном току, протекающему в «новой» вторичной обмотке.
Короче говоря, это означает, что амперные витки в первичной обмотке (из-за тока вторичной нагрузки) полностью аннулируются витками амперной обмотки во вторичной обмотке.
Это также означает, что трансформатор, который требуется для более высокой мощности нагрузки, не становится больше из-за возможности насыщения сердечника. Он сделан больше, так что можно использовать более толстые провода (меньшие потери в меди), а более толстые провода требуют больше места, а значит, и большего сердечника.
источник
Для любого трансформатора вы хотите перевести большую часть подаваемой энергии в нагрузку, поэтому вы хотите тратить как можно меньше энергии в трансформаторе.
Однако вам нужно потратить некоторое количество энергии на намагничивание сердечника в каждом полупериоде, и количество оборотов влияет на мощность, необходимую для этого. Вы можете смоделировать эту потерянную мощность как индуктивность, подключенную к первичной обмотке, поэтому вы хотите максимизировать импеданс этой индуктивности, чтобы минимизировать потерянную мощность.
И индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, поэтому первичный элемент с 100 витками будет иметь 100-кратную индуктивность первичного элемента с 10 витками.
Для увеличения сопротивления вы можете сделать три вещи:
источник