Прежде чем перейти к обсуждению идеального трансформатора, давайте обсудим трансформатор . Трансформатор - это фиксированное электрическое устройство, используемое для передачи электроэнергия между двумя цепями, поддерживая стабильную частоту, а также увеличивая / уменьшая ток или напряжение. Принцип работы трансформатора: « Закон Фарадея индукции ». Когда ток в основной обмотке изменяется, тогда изменяется магнитный поток, так что наведенная ЭДС может возникнуть во вторичной обмотке. Практический трансформатор включает в себя некоторые потери, такие как потери в сердечнике и потери в меди. Потери в меди можно определить так: обмотки трансформатора, которые включают сопротивление, а также реактивное сопротивление, вызывающее некоторые потери, называются потерями в меди. Потери в сердечнике трансформатора возникают, когда трансформатор находится под напряжением, потери в сердечнике не изменяются с нагрузкой. Эти потери вызваны двумя факторами, такими как вихреобразование и гистерезис. Из-за этих потерь выходная мощность трансформатора меньше входной.
Что такое идеальный трансформатор?
Определение: Трансформатор без потерь, таких как медь и сердечник, известен как идеальный трансформатор. В этом трансформаторе выходная мощность эквивалентна входной. КПД этого трансформатора составляет 100%, что означает отсутствие потери мощности внутри трансформатора.
идеал-трансформер
Принцип работы идеального трансформатора
Идеальный трансформатор работает на двух принципах, например, когда электрический ток генерирует магнитный поле и изменяющееся магнитное поле в катушке индуцирует напряжение на концах катушки. Когда ток изменяется в первичной катушке, возникает магнитный поток. Таким образом, изменение магнитного поля может вызвать напряжение во вторичной катушке.
Когда ток течет через первичную катушку, он создает магнитное поле. Две обмотки намотаны в области очень высокого магнитного сердечника, такого как железо, поэтому магнитный поток проходит через две обмотки. Когда нагрузка подключена к вторичной катушке, напряжение и ток будут в указанном направлении.
Характеристики
В свойства идеального трансформатора включая следующее.
- Две обмотки этого трансформатора имеют небольшое сопротивление.
- Благодаря сопротивлению, вихревым токам и гистерезису в трансформаторе отсутствуют потери.
- КПД этого трансформатора 100%.
- Общий поток, генерируемый в трансформаторе, ограничивает сердечник и соединяется с обмотками. Следовательно, его утечка по магнитному потоку и индуктивности равна нулю.
Сердечник имеет неограниченную проницаемость, поэтому для создания потока внутри сердечника необходима незначительная магнитодвижущая сила.
Идеальная модель трансформатора показана ниже. Этот трансформатор идеален в трех условиях, когда у него нет потока рассеяния, сопротивления обмоток и потерь в сердечнике. Свойства практичных и идеальных трансформаторов не похожи друг на друга.
Уравнения идеального трансформатора
Свойства, которые мы обсуждали выше, не применимы к практическому трансформатору. В трансформаторе идеального типа мощность o / p равна мощности i / p. Таким образом, нет потери мощности.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ иначе E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Таким образом, уравнение коэффициента преобразования показано ниже.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Токи первичной и вторичной обмоток обратно пропорциональны их соответствующим поворотам.
Фазорная диаграмма идеального трансформатора
Векторная диаграмма этого трансформатора без нагрузка показано ниже. Когда трансформатор находится в режиме холостого хода, ток во вторичной обмотке может быть нулевым, то есть I2 = 0.
На приведенном выше рисунке
«V1’ - основное напряжение питания
«E1» - индуцированная ЭДС.
«I1» - основной ток
‘Ø’ - взаимный поток
V2 ’- вторичное релейное напряжение.
«E2» - вторичная наведенная ЭДС.
Когда обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление, индуцированное напряжение в основной обмотка «E1» эквивалентно приложенному напряжению «V1». Но закон Ленца гласит, что основная обмотка E1 эквивалентна первичному напряжению «V1» и обратна ему. Основной ток, потребляющий питание, может быть достаточным для создания переменного магнитного потока Ø внутри сердечника. Таким образом, этот ток также известен как ток намагничивания, поскольку он намагничивает сердечник и распределяет поток внутри сердечника.
Следовательно, и основной ток, и переменный поток находятся в одинаковой фазе. Основной ток отстает от напряжения питания на 90 градусов. Поскольку ЭДС, индуцированная в двух обмотках, индуцируется одинаковым взаимным потоком «Ø». Таким образом, обе обмотки имеют одинаковое направление.
Когда вторичная обмотка трансформатора имеет нулевой импеданс, то наведенная ЭДС в обмотке и вторичное релейное напряжение будут одинаковыми по величине и направлению.
Преимущества
К достоинствам идеального трансформатора можно отнести следующее.
- Отсутствуют такие потери, как гистерезис, вихрь и медь.
- Соотношение напряжения и тока идеально основано на скручивании катушки.
- Нет утечки флюса
- Не зависит от частоты
- Идеальная линейность
- Отсутствие паразитной индуктивности и емкости
Таким образом, идеальный трансформатор это воображаемый преобразователь, а не практический преобразователь. Этот трансформатор в основном используется в образовательных целях. Вот вам вопрос, каковы области применения идеального трансформатора?
