To musí začít u skryté indukčnosti transformátoru. Transformátor je třeba považovat za induktor, protože jak jsme řekli, induktor i transformátor jsou ve formě cívky kolem magnetického jádra.
Indukčnost transformátoru je název založený na elektromagnetickém principu, nikoli název pro skutečné použití.
Název transformátoru vychází z účelu jeho konstrukce, protože přenáší energii a mění výstupní napětí.
Jedna věc, kterou však nelze ignorovat, je to, že cívka je navinuta kolem magnetického jádra (zde mluvíme o induktoru s magnetickým jádrem, samozřejmě existuje i induktor se vzduchovým jádrem), což je nejčastější induktor v našem napájení. Protože vinutí transformátoru sdílí magnetické jádro, je magnetický obvod le, průřez magnetického toku Ae a magnetická permeabilita μ primární cívky Np a sekundární Ns indukčnosti Lp a Ls stejné, což znamená, že magnetický odpor Rm magnetické čáry je stejný, protože magnetický odpor popisuje charakteristiky magnetického jádra.
Pojďme nejprve pochopit vyjádření magnetického odporu našeho běžného magnetického pole nebo magnetického obvodu. Později budeme vědět, že je také odvozen ze základu:
Převrácená hodnota magnetického odporu je magnetická permeabilita G. Tento parametr je také koeficient indukčnosti AL, který často vidíme. To musí být jasné
Ve výše uvedeném vzorci je μ magnetická permeabilita materiálu, což je absolutní magnetická permeabilita, le je ekvivalentní magnetický obvod a Ae je ekvivalentní plocha průřezu magnetického jádra.
Vzhledem k tomu, že koeficient indukčnosti nebo magnetická permeabilita G je pro stejné magnetické jádro stejné, vztah mezi počtem závitů a indukčností je přirozeně následující výraz. Toto je náš velmi častý způsob výpočtu počtu závitů pomocí naměřené indukčnosti (praskání transformátoru jiných konstruktérů).
Tip: Pamatujte, že proud přes transformátor odebírá sekundární připojená zátěž, nikoli transformátor aktivně dodávající proud zátěži. Transformátor pasivně přenáší energii, takže tím se rozlišuje rozdíl mezi transformátorem a induktorem. Induktor uvolňuje energii do zátěže a aktivně uvolňuje energii do zátěže. Pro snadné pochopení můžete říci, že transformátor je pasivní zařízení a induktor je aktivní zařízení. Nechápejte to samozřejmě jako pojem „pasivní zařízení“ a „aktivní zařízení“ polovodičových zařízení.
Princip, když je sekundár transformátoru připojen k zátěži, v důsledku zatěžovacího faktoru se sekundární napětí us přičte k zátěži R, aby se generoval proud is (zde považujeme zátěž za ekvivalentní rezistor R a proud vytéká ze stejného konce) a proud generuje magnetickou hybnou sílu Fs=je*Ns (princip elektromotorické síly v obvodu) v sekundární cívce Ns a generovaný magnetický tok je φ{ {1}}φs.
Pamatujete si Ohmův zákon v magnetickém obvodu? Podíl magnetické hybné síly (NI, součin počtu závitů a proudu) a magnetického odporu je magnetický tok. Odvození tohoto vzorce je také velmi jednoduché. Základním principem je Amperova věta o obvodu (souvislost mezi proudem a magnetickým polem). Ve vzorci je Rm magnetický odpor a G je magnetická permeance. Toto je konstanta ve stejném magnetickém jádru.
Magnetický tok φ22 způsobený zátěží je opačný než magnetický tok φ11 generovaný primární cívkou způsobeného zátěžovým proudem. To nám říká Lenzův zákon. V podstatě musí být magnetický tok generovaný sekundární cívkou vyvážený s primární cívkou s výjimkou budícího magnetického toku. To lze také vidět z výše uvedeného vyjádření magnetomotorické síly. Na obrázku níže používáme k znázornění magnetické siločáry různých barev.
Po zatížení je primární magnetický tok součtem magnetického toku budícího proudu naprázdno φ1 a magnetického toku φ11 způsobeného zátěží, přičemž oba mají stejný směr.
Věnujte pozornost zápisu symbolu magnetického toku phi, který se může vlivem rozpoznání editoru zdeformovat.
Budící magnetický tok je nezbytnou podmínkou pro nastolení elektromagnetické konverze. Zároveň je vidět, že primární proud přitéká ze stejného konce a sekundární proud vytéká ze stejného konce, což jen udržuje energii dovnitř a ven a dá se také říci, že to udržuje magnetickou rovnováhu (nelze akumulovat, akumulace znamená, že jádro transformátoru je po určité době nasyceno).
Naopak poměr primárních a sekundárních proudů transformátoru snadno poznáme pomocí vyjádření magnetomotorické síly. Tímto způsobem se získá inverzní vztah.
Z tohoto vzorce je vidět, že transformátor je funkcí proměnlivého toku proudu ze sekundárního do primárního bodu a proměnný proud je výsledkem sekundárního odběru energie.
Z výkonového hlediska zde IP nezahrnuje budicí proud, protože z principu víme, že budicí část nelze přenášet. Budicí nebo budicí proud pouze zajišťuje podmínky pro přenos energie a zátěž sama aktivně odebírá energii.
Ignorujeme-li ztráty, příkon a výstupní výkon jsou stejné a není třeba ukládat energii v magnetickém poli. Transformátor je zařízení pro přenos energie, nikoli zařízení pro ukládání energie. Ve skutečném transformátoru jsou použity materiály s vysokou magnetickou permeabilitou pro zvýšení budicí indukčnosti, aby se snížil budicí proud. Účelem snížení budícího proudu je snížit ztráty mědi a magnetické ztráty.
4. Odražená impedance
Jasně víme, že pouze sekundární cívka má skutečnou zátěž a primární strana nemá žádnou skutečnou zátěž, ale když je zátěž připojena, na primární straně je proud a napětí, což představuje ekvivalentní impedanční jev.
Schematické schéma primární odražené impedance transformátoru
Když je výstup zatížen, zátěž odebírá energii přes transformátor a vstupní proud se odpovídajícím způsobem zvýší.
Je zdůrazněno, že transformátor je součástí přenosu energie. Pouze buzení nebo budící proud způsobuje akumulaci energie, kterou nelze přenést na sekundární stranu pro využití zátěže. Když je transformátor zatížen, sekundární proud, tj. magnetomotorická síla generovaná zatěžovacím proudem, je demagnetizační magnetomotorická síla. Buzení je základem pro zajištění přenosu energie. Bez něj již nebude existovat sekundární napětí, natož přenos energie.
Pracovní princip určuje, že zátěž nemůže vyžadovat budicí energii pro použití zátěže, takže primární cívka transformátoru musí být magneticky resetována. Magnetický reset je proces aktivního uvolnění energie primární budicí indukčností, ale nepředá ji zátěži, ale uvolní ji cestou, která je s ní fyzicky spojena. Vzhledem k tomu, že spojení jádra je indukční, je základem pro činnost transformátoru budicí proud. Jak bez něj může transformátor vytvořit vztah mezi dvěma věcmi, které nejsou fyzicky propojeny?
5. Shrnutí
Ale z hlediska energie je transformátor pasivní. Nebude aktivně uvolňovat energii do zátěže. Místo toho bude zátěž připojená k sekundární cívce vyžadovat energii ze zdroje. Zdá se, že transformátor dodává energii, ale mělo by být jasné, že tato energie není uložena v transformátoru. Místo toho primární strana dodává energii synchronně v reakci na požadavek zátěže, zatímco zátěž ji požaduje. To se provádí synchronně.