Kích thước máy biến áp so với tần số

Máy biến áp 60Hz là máy biến áp nhỏ hơn 50Hz cho cùng mức công suất. Máy biến áp được thiết kế để hoạt động trong phạm vi kHz thậm chí còn nhỏ hơn. Tại sao kích thước máy biến áp giảm theo tần số?

Mỗi năng lượng điện chu kỳ AC được chuyển đổi thành từ tính và trở lại. Lượng năng lượng từ tính mà máy biến áp có thể 'lưu trữ' ít nhiều tuyến tính trong khối lượng của nó. Ở tần số cao hơn, nhiều chu kỳ này xảy ra, do đó cùng một máy biến áp sẽ biến đổi nhiều năng lượng hơn, hoặc cùng một công suất có thể được truyền bằng một máy biến áp nhỏ hơn.

Các câu trả lời khác cho đến nay đã đưa ra một lời giải thích trực quan. Tôi muốn chỉ cho bạn cách các phương trình hoạt động nếu chúng ta mô hình một máy biến áp.

$e_1=N_1 \frac{d\phi}{dt}$$e_1$$N_1$$\phi$

$\phi$$\phi = \phi_{max} sin(\omega t)$$e_1=N_1 \frac{d\phi}{dt} = \omega N_1 \phi_{max} cos(\omega t)$$\phi_{max}= \frac{V}{\sqrt2 \pi f N_1}$

Về cơ bản những gì phương trình này nói là thông lượng cực đại của chúng ta tỷ lệ thuận với điện áp ứng dụng và tỷ lệ nghịch với tần số của điện áp ứng dụng của chúng ta và số vòng quay trong sơ cấp của máy biến áp. Thông lượng của bạn càng cao thì bạn càng cần nhiều thép trong máy biến áp để giữ mật độ từ thông ở mức hợp lý, do đó có nghĩa là máy biến áp tần số cao hơn có thể nhỏ hơn.

Khoảng thời gian giữa các chu kỳ trong đó máy biến áp đang sạc lõi sắt giảm theo tần số tăng.

Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng di chuyển một quả bóng chày 1Hz giữa hai bàn tay của bạn, sau đó thử nó nhanh hơn 1000 lần ... có thể với một quả bóng nhỏ hơn, nhưng nó vẫn khó.

Tôi phải làm với lượng từ thông đang được lưu trữ vào kim loại trong lõi máy biến áp. Việc chuyển đổi càng nhanh, thời gian xả / sạc càng ít và do đó thiết bị chính xác sẽ chiếm phần này.

máy bay sử dụng máy biến áp 440hz và AC 440hz cho hầu hết các hệ thống, vì chúng nhỏ hơn / nhẹ hơn và trọng lượng là một vấn đề trong máy bay.

Các máy biến áp xử lý công suất cao có kích thước của chúng ít nhiều tỷ lệ thuận với tần số khi công suất bị mất trong sắt tăng theo tần số và do đó Xmer bị nóng lên nhanh hơn. Do đó, để làm mát hiệu quả, diện tích bề mặt phải được tăng lên, đòi hỏi phải có Xmer lớn hơn. Trong khi đó, việc tăng nhiệt độ Xmer công suất thấp không phải là vấn đề lớn và kích thước của nó bị chi phối bởi thông lượng mà nó phải xử lý (hạ thấp thông lượng, nhỏ hơn là Xmer). Và lượng từ thông phụ thuộc vào độ dài của chu kỳ.

từ phương trình emf của X'mer E = 4.44fNAB ( http://en.wikipedia.org/wiki/Transformer )

Trong đó E = điện áp f = tần số A = Khu vực N = số lượt B = mật độ từ thông nói chung, chúng ta có thể nói A = E / (4.44fNB) cho giá trị không đổi của E, N, B nếu chúng ta tăng F, thì Diện tích của lõi sẽ giảm có nghĩa là kích thước của máy biến áp sẽ giảm.

Câu trả lời ngắn hơn, không có toán. Truyền năng lượng AC qua máy biến áp thông qua cảm ứng. Cảm ứng diễn ra khi các đường sức từ của lực cắt trên các dây dẫn. Từ trường trong AC mở rộng và sụp đổ ở tốc độ tần số. Tần số cao hơn có nghĩa là nhiều dây dẫn cắt lực, truyền năng lượng nhiều hơn.

Vật liệu thấm biến áp (sắt, ferrite, v.v.) giúp ghép cặp sơ cấp và thứ cấp chỉ có thể xử lý rất nhiều volt-giây trước khi vật liệu đó bão hòa. Khi vật liệu biến áp bão hòa, sự hiện diện của bàn ủi biến mất, cuộn dây cho thấy độ tự cảm rất thấp và cuối cùng rút ngắn nguồn chính. Tần số thấp hơn ở một điện áp nhất định trên các cuộn dây và do đó trên toàn bộ vật liệu lõi, áp dụng nhiều volt hơn vì nó dương hoặc âm trong một khoảng thời gian dài hơn.

Vì vậy, hãy tăng tần số và bạn có thể giảm kích thước máy biến áp và volt-giây bằng cách giảm số vòng dây tạo nên sơ cấp và thứ cấp.

Đó là bởi vì bạn cần ít điện cảm hơn (do đó kích thước máy biến áp) ở tần số cao hơn.

I (cuộn cảm) = V / 2pi f L P = IV = V ^ 2 / 2pi f L

Do đó, để cung cấp cùng một công suất, cặp vợ chồng sau cần giữ nguyên: (fL) _1 = (fL) _2 tức là nếu bạn chia tần số cho 2, bạn cần nhân hệ số tự cảm với 2. Giảm độ tự cảm có nghĩa là giảm kích thước.