AC transformatörleri neden yanmıyor

Bir AC transformatörünün çalışma şeklini çok az tanıyorum. Bu soruyu görüntüledikten sonra:

Neden tüm motorlar anında yanmıyor?

AC transformatörleri ile aynı şeyi düşünmemi sağladı.

Birincil bobin çok az direnç sağlamalı ve böylece çok fazla akımın akmasına izin vermelidir. Direncin dalgalanan manyetik alandan geldiğini tahmin ediyorum . Bu doğru mu? Eğer öyleyse, ikincil bobin üzerine bir yük yerleştirildiğinde akımın arttığını varsayıyorum çünkü manyetik alan birincil bobine çökmez, bunun yerine ikincil bobin tarafından kullanılır?

Ayrıca, bu, bir DC akımının bir transformatöre yerleştirilmesi durumunda soruna neden olacağı anlamına mı geliyor? (yani çok yüksek akım)

Eminim bunu doğru bir şekilde söylemiyorum, bu yüzden birinin beni düzeltebileceğini umuyorum.

Sorumu özetlemek gerekirse, ikincil bobin üzerine herhangi bir yük yerleştirilmediğinde bir transformatörün birincil bobininin (akım akışı açısından) davranışı nedir ve ikincil bobine bir yük yerleştirildiğinde ne değişir?

Andy sorularınıza klasik akademik cevap verdi. Belirttiği her şey doğrudur, ancak bir acemi olarak çoğunu anlayacağınızdan şüpheliyim. Basit bir açıklamada bir deneyeyim.

Bir transformatörün birincisi, birkaç şekilden birini alabilen bir demir çekirdeğin etrafına sarılmış bir bobindir. Bu birincil sargı çok düşük bir dirence sahiptir. (Bir DMM ile elektronik tezgah ekipmanında kullanılan tipik bir güç transformatörünün direncini ölçün ve bunun sadece birkaç Ohm olduğunu göreceksiniz.) Buna bir DC voltaj kaynağı bağlayın, sonuç oldukça tahmin edilebilir. Gerilim kaynağı, birincil sargıya mümkün olduğu kadar büyük bir akım iletir ve transformatör çok ısınır ve muhtemelen duman içinde yükselir. Bu, ya da DC kaynağınız bir sigortayı patlatacak, kendini yakacak ya da eğer varsa, akım limit moduna girecektir. Bu arada, bu yüksek akım akarken, birincil sargı aslında transformatör çekirdeğinde tek yönlü bir manyetik alan üretmektedir.

Şimdi, ikincilin endüktansını bir LRC metre ile ölçün. (Bu, yalnızca endüktans, direnç ve kapasitansı ölçen DMM benzeri bir cihazdır - "LRC".) 60 Hz güç transformatörü için, birincil uçlarında birkaç endüktans henyantı okuyacaksınız.

Daha sonra, "f" nin ABD için 60 Hz AC Ana frekansı olduğu primer sargının "endüktif reaktansını" (" X L ") calaküle etmek için formülüne "L" değerini uygulayın. . Cevap, X L , sadece DC direnci gibi Ohm birimlerinde olduğu, ancak bu durumda bu "AC Ohm", namı diğer "empedans" dir.$X_L = 2 \pi f L$$X_L$$X_L$

Daha sonra, bu değer uygulamak sadece DC kaynağına bağlı bir direnç istiyorsunuz ile "Ohm Kanunu". $X_L$$I = \frac{V}{X_L}$. Her zamanki ABD örneğinde V olarak 120 volt RMS var. Şimdi "I" nin oldukça makul bir değer olduğunu göreceksiniz. Muhtemelen birkaç yüz miliamper ("RMS"). Bu yüzden yüksüz transformatöre 120 volt uygulayabilirsiniz ve bir yüzyıl boyunca sorunsuz çalışacaktır. "Uyarma akımı" olarak adlandırılan bu birkaç yüz miliamper birincil akım, transformatör primer bobininde ısı üretir, ancak transformatörün mekanik yükü, bu miktarda ısıyı neredeyse sonsuza kadar tasarımla işleyebilir. Bununla birlikte, yukarıda açıklandığı gibi, 5 VDC güç kaynağını değil, DC kaynağı düşük R DC bobinini başarılı bir şekilde sürmek için yeterince büyük bir akım sağlayabiliyorsa, aynı transformatörü yakmak birkaç dakika sürecektir. Bu, endüktif reaktansın "mucizesi"! O'

Bu yüksüz transformatör için. Şimdi, sekonder uygun bir direnç yükü bağlayın. Yukarıda açıklanan uyarma akımı, aşağı yukarı aynı büyüklükte akmaya devam edecektir. Ama şimdi ve ek akım primerde akacaktır. Buna "yansıyan akım" denir - transformatörün sekonderinden ikincil direnç yükü çekme akımının "neden olduğu" akım. Bu yansıtılan akımın büyüklüğü, güç transformatörünün dönüş oranı ile belirlenir. Yansıtılan akımı belirlemenin en basit yolu "VA" (volt-amp) yöntemini kullanmaktır. Transformatörün sekonder voltajını sekonder bağlı rezistif yük tarafından çekilen amper cinsinden akımla çarpın. (Bu aslında "Watt" - volt çarpı amperdir.) "VA Yöntemi" sekonder VA'nın primerin artımlı VA'sına eşit olması gerektiğini söylüyor. ("Bu durumda artımlı", "uyarma akımına ek olarak" anlamına gelir.) Bu nedenle, 120 VRMS primer ve 6 VRMS ikincil ile tipik bir AC güç transformatörünüz varsa ve ikinciye 6 Ohm direnç bağlarsanız, 6 Ohm yük sekonderden 1,0 Amper RMS çeker. Yani, ikincil VA = 6 x 1 = 6. Bu ikincil VA, voltajın 120 VRMS olduğu birincil VA'ya sayısal olarak eşit olmalıdır. İkincilden 0 Amper RMS. Yani, ikincil VA = 6 x 1 = 6. Bu ikincil VA, voltajın 120 VRMS olduğu birincil VA'ya sayısal olarak eşit olmalıdır. İkincilden 0 Amper RMS. Yani, ikincil VA = 6 x 1 = 6. Bu ikincil VA, voltajın 120 VRMS olduğu birincil VA'ya sayısal olarak eşit olmalıdır.
Birincil VA = İkincil VA = 6 = 120 x I.
I = 6/120 veya sadece 50 mili Amper RMS.

Yüksüz ve yük koşullarında birincil ve ikincil akımları ölçmek için basit bir DMM kullanarak bunların çoğunu doğrulayabilirsiniz. Kendiniz deneyin, ancak birincil konuya dikkat edin, çünkü 120 VRMS neredeyse ölümcül. Bununla birlikte, yükün sekonder eklenmesinden kaynaklanan primerde "artan" akımı doğrudan gözlemleyemezsiniz. Neden? Bu cevap o kadar basit değil! Uyarma akımı ve yansıtılan akım, faz dışı 90 derecedir. "Toplarlar", ancak vektör matematiğine göre toplanırlar ve bu da tamamen başka bir tartışmadır.

Ne yazık ki, Andy'nin yukarıda ifade edilen güzel ifade edilen cevabı, okuyucu vektör matematiğini AC devrelerine uygulandığı gibi anlamadığı sürece çok takdir edilecektir. Umarım cevabım ve doğrulama deneyleriniz, bir güç transformatörünün nasıl çalıştığına dair bağırsak düzeyinde sayısal bir anlayış verecektir.

İkincil bobin üzerine bir yük yerleştirildiğinde akımın arttığını varsayıyorum çünkü manyetik alan birincil bobine çökmez, bunun yerine ikincil bobin tarafından kullanılır?

Kulağa doğru geliyor ama değil. Genel olarak, makul derecede verimli bir transformatör için, çekirdeğin mıknatıslanması herhangi bir ikincil yük koşulunda sabittir. Sorun şu ki, sizi transformatör eşdeğer devresinin (aşağıda) yanlış olmadığına ikna etmeden nasıl açıklayabilirim:

Dikkat edilmesi gerekenler: -

• Xm, transformatörün birincil endüktansının% 99.9'udur
• Xp (birincil kaçak endüktans) birincil endüktansın son% 0.1'ini oluşturur
• X'ler ve R'ler, karelerdeki dönüş oranının hareketi ile primere değinilen ikincil sızıntı endüktansı ve sargı direncidir.
• Bir transformatör gibi görünen şey (sağda) böyle görülmemelidir - mükemmel bir güç dönüştürücüdür ve hiç manyetizma oluşturmaz - matematiklere yardımcı olan bir cihazdır ve bu resimleri çizen boffins diliyorum sadece bir kara kutu gibi göstermek istiyorum !!

Görebileceğiniz gibi, ağır yük koşullarında bile, Rp ve Xp'den gelen voltaj düşüşü bir giriş AC voltajına kıyasla küçüktür ve bu, Xm'deki voltajın oldukça sabit olduğu anlamına gelir. Xm'in çekirdekte manyetizma üreten tek bileşen olduğunu unutmayın. İkna olmadın ha? Seni suçlamam.

İşte ona bakmanın başka bir yolu

Aşağıdaki 4 resim serisi, hem birincil hem de ikincil yük akımlarından gelen akı katkılarının eşit ve zıt olduğunu göstermeye çalışır ve bu nedenle akı iptal edilir. Basit bir 1: 1 transformatör gösterir, ancak akı amper dönüşleriyle değil, amper dönüşleriyle orantılı olduğundan farklı dönüş oranlarına eşit olarak uygulanır. Her resme sırayla sayısal olarak bakın: -

1) Evet, açık bir transformatörün empedansı dalgalanan manyetik alandan gelir (çekirdeğin manyetik alanını değiştirmeye çalışır)

2) Evet, primer üzerine bir DC voltajı yerleştirilirse, sorun yaşarsınız, transformatör yanabilir. (Herhangi bir nedenle bu akım için derecelendirilmediği sürece). Benzer nedenlerden dolayı eski bir motosikletteki bobini birkaç kez kaybettim: motor kapalıyken bırakıldı, bobin yandı ve plastik damladı.

3) Sekonder yük olmadığında, primerden geçen akım birincil bobinin çok büyük / çok sert endüktansından ('kaçak endüktans') geçmelidir.

4) İkincil yük olduğunda, ikincil akım birincil akımın çekirdeği üzerindeki etkiyi iptal eder.

DC'nin içinden akması için tasarlanmış bir transformatöre doygun reaktör denir ve bir anahtar olarak kullanılır; yani DC manyetik çekirdeği doyurur, böylece AC kaynağı çekirdekteki akıyı değiştiremez, ergo, ikincil AC voltajı sıfırdır. DC akımı kapatıldığında, çekirdekteki akı şimdi değişebilir ve normal transformatör eylemi gerçekleşir, bu da ikincilde AC voltajına yol açar.

Benzer bir cihaza, ancak çekirdeği doyurucu AC akımına dayanan cihaza ferro rezonant transformatör denir. Bunlar, bir transformatörün sekonder voltajını ucuza stabilize etmek için kullanıldı. Bu cihaz, biri büyük değerli bir kondansatör tarafından kısaltılan, diğeri çıkış sarımı olan iki sekora sahiptir.