Čo je ideálny transformátor: Pracovný a fázorový diagram

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Predtým, ako sa chystáme diskutovať o ideálnom transformátore, poďme o tom diskutovať transformátor . Transformátor je pevné elektrické zariadenie, ktoré sa používa na prenos elektriny elektrická energia medzi dvoma obvodmi pri zachovaní stabilnej frekvencie a tiež zvyšovaní / znižovaní prúdu alebo napätia. Princíp činnosti transformátora je „ Faradayov zákon indukcie “. Keď sa zmení prúd v hlavnom vinutí, zmení sa magnetický tok, takže v sekundárnej cievke môže dôjsť k indukovanému EMF. Praktický transformátor obsahuje niektoré straty, ako sú straty jadra a straty medi. Stratu medi možno definovať ako vinutia transformátora, ktoré obsahujú odpor aj reaktanciu spôsobujúcu určitú stratu, sa nazýva strata medi. Strata jadra v transformátore nastáva, keď je transformátor napájaný, strata jadra sa nemení so zaťažením. Tieto straty sú spôsobené dvoma faktormi, ako sú napríklad vír a hysterézia. Z dôvodu týchto strát je výstupný výkon transformátora menší ako vstupný výkon.

Čo je ideálny transformátor?

Definícia: Transformátor, ktorý nemá žiadne straty ako meď a jadro, je známy ako ideálny transformátor. V tomto transformátore je výstupný výkon ekvivalentný vstupnému výkonu. Účinnosť tohto transformátora je 100%, čo znamená, že v transformátore nedochádza k strate výkonu.




ideálny transformátor

ideálny transformátor

Princíp práce ideálneho transformátora

Ideálny transformátor pracuje na dvoch princípoch, ako keď elektrický prúd generuje a magnetické pole a meniace sa magnetické pole v cievke indukuje napätie cez konce cievky. Keď sa prúd zmení v primárnej cievke, vznikne magnetický tok. Takže zmena magnetického poľa môže vyvolať napätie v sekundárnej cievke.



Keď prúd preteká primárnou cievkou, vytvára magnetické pole. Dve vinutia sú obalené v oblasti veľmi vysokého magnetického jadra, ako je železo, takže magnetický tok dodáva tieto dve vinutia. Akonáhle je záťaž pripojená k sekundárnej cievke, potom bude napätie a prúd v naznačenom smere.

Vlastnosti

The vlastnosti ideálneho transformátora zahrňte nasledujúce.

  • Dve vinutia tohto transformátora majú malý odpor.
  • Z dôvodu odporu, vírivých prúdov a hysterézie nedochádza k stratám v transformátore.
  • Účinnosť tohto transformátora je 100%
  • Celkový tok generovaný v transformátore obmedzil jadro a spája sa s vinutiami. Preto je jeho únik toku a indukčnosti nulový.

Jadro má neobmedzenú priepustnosť, takže na usporiadanie toku v jadre je potrebná zanedbateľná magnetomotorická sila.
Ideálny model transformátora je uvedený nižšie. Tento transformátor je ideálny v troch podmienkach, keď nemá žiadny únikový tok, nemá odpor vinutí a nestráca železo v jadre. Vlastnosti praktických ako aj ideálnych transformátorov sa navzájom nepodobajú.


Ideálne transformačné rovnice

Vlastnosti, ktoré sme diskutovali vyššie, nie sú použiteľné pre praktický transformátor. V transformátore ideálneho typu sa výkon o / p rovná výkonu i / p. Nedochádza teda k strate výkonu.

E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ inak E2 * I2 = E1 * I1

E2 / E1 = I2 / I1

Rovnica konverzného pomeru je teda uvedená nižšie.

V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K.

Prúdy primárneho a sekundárneho prúdu sú nepriamo úmerné ich príslušným zákrutom.

Fázorový diagram ideálneho transformátora

Fázorový diagram tohto transformátora s č naložiť je zobrazený nižšie. Keď je transformátor v stave bez zaťaženia, potom môže byť prúd v sekundárnej cievke nulový, čo je I2 = 0

Na vyššie uvedenom obrázku

„V1“ je hlavné napájacie napätie

„E1“ sa indukuje napr

„I1“ je hlavný prúd

„Ø“ je vzájomný tok

V2 ‘je sekundárne napätie o / p.

„E2“ je sekundárne indukovaný e.m.f.

Keď majú vinutia transformátora nulovú impedanciu, potom indukované napätie v sieti vinutie „E1“ je ekvivalentné použitému napätiu „V1“. Lenže Lenzov zákon hovorí, že hlavné vinutie E1 je ekvivalentné a spätné s primárnym napätím „V1“. Hlavný prúd, ktorý odoberá zdroj, môže stačiť na generovanie striedavého toku „Ø“ v jadre. Tento prúd je teda tiež známy ako magnetizačný prúd, pretože magnetizuje jadro a usporiadava tok v jadre.

Preto sú hlavný prúd aj striedavý tok v rovnakej fáze. Hlavný prúd zaostáva za zdrojom napätia o 90 stupňov. Od e.m.f indukované v dvoch vinutiach sú indukované s podobným vzájomným tokom „Ø“. Obidve vinutia sú teda v podobnom smere.

Keď má sekundárne vinutie transformátora nulovú impedanciu, potom indukovaný e.m.f vo vinutí a sekundárne napätie o / p bude rovnaký vo veľkosti aj v smere.

Výhody

Výhody ideálneho transformátora zahŕňajú nasledujúce.

  • Neexistujú žiadne straty ako hysterézia, víry a meď.
  • Pomery napätia a prúdu sú dokonale založené na zákrutách cievky.
  • Nedochádza k úniku toku
  • Nezávisí to od frekvencie
  • Dokonalá linearita
  • Žiadna zblúdilá indukčnosť a kapacita

Teda ideál transformátor je imaginárny transformátor, nie praktický transformátor. Tento transformátor sa používa hlavne na účely vzdelávania. Tu je otázka, aké sú aplikácie ideálneho transformátora?