Điện áp đầu ra của máy biến áp phụ thuộc vào tỷ lệ của cuộn dây trên cuộn sơ cấp và thứ cấp, nhưng có ảnh hưởng đến hiệu suất của máy biến áp bằng số cuộn dây thực tế không?
Nói, tôi muốn có tỷ lệ 1: 2, tôi có thể cuộn dây 10:20 hoặc 100: 200.
Nói chung, nhiều cuộn dây hơn - điện trở, điện cảm và chi phí lớn hơn. Có bất kỳ điểm nào trong cuộn dây nhiều hơn hoặc số lượng cuộn dây được giữ ở mức tối thiểu? Làm thế nào số lượng cuộn tối thiểu được xác định?
Câu trả lời:
Từ trường cảm ứng tỷ lệ thuận với số vòng xoay, đó là số lần quay hiện tại. Năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng từ tính trong lõi và trở lại thành điện. Lõi phải đủ lớn để giữ mà không bão hòa. Đối với máy biến áp 100 VA, bạn muốn truyền nhiều năng lượng từ tính hơn so với máy biến áp 10 VA. 100 VA lớn hơn vì nó có nhiều lượt hơn để xây dựng trường mạnh hơn và cũng cần lõi lớn hơn để tránh bão hòa.
Nói rằng, tôi muốn có tỷ lệ 1: 2, tôi có thể cuộn dây 10:20 hoặc 100: 200
Có hai lý do để trả lời điều này và Brian đã thực hiện một công việc tốt trong việc giải thích vấn đề cơ bản với quá ít lượt chơi chính nhưng đã bỏ lỡ một vài sự tinh tế. Lý do khác là để chỉ ra lỗi trong câu trả lời hiện được chấp nhận.
Bỏ qua cuộn dây thứ cấp (và bất kỳ tải nào có thể được kết nối với nó), máy biến áp trở thành chỉ là một cuộn cảm. Nếu cuộn cảm này được đặt trên một nguồn cung cấp AC, bạn muốn độ tự cảm đủ cao để tránh dòng điện phản kháng lớn được lấy từ nguồn cung cấp - các công ty điện lực sẽ hoạt động nếu mỗi sơ cấp máy biến áp mất 10 ampe dòng điện phản kháng - hệ thống cung cấp lưới sẽ sụp đổ và cháy !!
Nhưng có một lý do khác nữa và điều này liên quan đến bão hòa cốt lõi. Tôi vẫn đang nói về máy biến áp như một cuộn cảm ở đây; Vòng xoay ampe và kích thước lõi xác định trường H bên trong lõi và ampe được xác định bởi độ tự cảm (và điện áp cung cấp). Đổi lại, độ tự cảm được xác định bởi các tham số cốt lõi khác và số lượt.
Vì vậy, so sánh 10 lượt với 100 lượt - vòng quay chính 100 lần có độ tự cảm gấp 100 lần vòng quay chính và điều này có nghĩa là dòng điện (đối với nguồn cung cấp AC cố định) nhỏ hơn 100 lần so với vòng quay 10 vòng chính.
Vì vậy, các ampe đã giảm 100 nhưng số lượt tăng lên 10 vì vậy, hiệu ứng ròng là số lượt ampere đã giảm 10 - điều này có nghĩa là trường H đã giảm mười và lõi ít có khả năng bão hòa hơn.
Nếu bạn kết nối tải thứ cấp, dòng điện trong sơ cấp sẽ tăng từ dòng từ hóa cơ bản lên dòng cao hơn. Sự thay đổi trong dòng điện này được gọi là dòng điện chính được gọi bởi tải thứ cấp.
Vì vậy, bây giờ có thể có thêm hai bộ lần lượt ampere để xem xét - các lượt ampere thứ cấp và các lượt ampere chính phụ do tải trọng thứ cấp. Tôi nói "có thể" bởi vì, trên thực tế chúng ta hoàn toàn không phải xem xét chúng - chúng hoàn toàn loại bỏ bên trong lõi và lõi không bị bão hòa do dòng tải hơn so với khi tải thứ cấp không có ở đó.
Nhưng, rất nhiều người tham gia dường như không đánh giá cao điều đó - nghe có vẻ không trực quan nên làm thế nào tôi có thể thuyết phục một người không tin? Hãy xem xét 4 tình huống sau: -
Kịch bản 1 và 2 là về việc chuyển đổi một cuộn sơ cấp đơn thành hai cuộn dây song song. S1 có dòng từ hóa của Im và do đó, mỗi cuộn dây trong S2 lấy Im / 2. Nói cách khác, các dây song song được kết hợp chặt chẽ hoạt động giống như một dây đơn. Thật thú vị, mỗi dây là S2 PHẢI bây giờ có độ tự cảm gấp đôi và, nếu bạn sắp xếp lại hai dây đó thành chuỗi, bạn sẽ có độ tự cảm gấp 4 lần so với S1 - điều này chứng tỏ rằng nhân đôi số lần tăng gấp bốn lần độ tự cảm. Mười lần số lượt có nghĩa là một trăm lần độ tự cảm.
S3 yêu cầu bạn xem xét điều gì xảy ra khi một trong các cuộn dây song song của S2 bị ngắt kết nối - mối quan hệ pha của điện áp trên cuộn dây bị ngắt này so với điện áp cuộn sơ cấp là gì? Nếu bạn coi nó là antiphase với điện áp sơ cấp thì những gì xảy ra trong kịch bản 2 sẽ tạo ra một đám cháy !!
Vì vậy, rõ ràng điện áp cảm ứng trong cuộn dây bị ngắt (S3) là cùng pha (và cường độ) với điện áp sơ cấp.
S4 phải rõ ràng - kết nối một tải với cuộn dây bị cô lập và dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp ngược hướng với dòng điện chạy trong dòng thứ cấp "mới".
Nói tóm lại, điều này có nghĩa là ampe quay trong sơ cấp (do dòng tải thứ cấp) bị loại bỏ hoàn toàn bởi các ampe quay trong phụ.
Điều này cũng có nghĩa là một máy biến áp được yêu cầu để xử lý công suất tải cao hơn không được làm lớn hơn vì khả năng bão hòa lõi. Nó được làm lớn hơn để có thể sử dụng dây dày hơn (tổn thất đồng thấp hơn) và dây dày hơn đòi hỏi nhiều không gian hơn do đó lõi lớn hơn.
Đối với bất kỳ máy biến áp nào, bạn muốn chuyển phần lớn năng lượng được cung cấp vào tải, vì vậy bạn muốn lãng phí càng ít năng lượng trong máy biến áp càng tốt.
Tuy nhiên, bạn cần phải tiêu tốn một ít năng lượng để từ hóa lõi trong mỗi nửa chu kỳ và số lượt ảnh hưởng đến sức mạnh cần thiết để làm điều đó. Bạn có thể mô hình hóa năng lượng lãng phí này như một cuộn cảm được kết nối qua sơ cấp, vì vậy bạn muốn tối đa hóa trở kháng của cuộn cảm này để giảm thiểu công suất lãng phí.
Và độ tự cảm tỷ lệ với bình phương của số lượt, vì vậy cuộn sơ cấp 100 sẽ có độ tự cảm 100 lần của cuộn sơ cấp 10.
Để tăng trở kháng, bạn có thể làm ba điều: