Was ist die Transformationsverhältnis?

Was ist der Transformationsverhältnis?

Das Transformationsverhältnis eines Transformers bezieht sich auf das Verhältnis der Windungszahlen zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Transformers, welches die Spannungsumwandlungsfähigkeit des Transformers bestimmt. Das Transformationsverhältnis ist eine der grundlegendsten Eigenschaften eines Transformers und wird verwendet, um zu beschreiben, wie der Transformer die Eingangsspannung in die Ausgangsspannung umwandelt.

Definition

Das Transformationsverhältnis des Transformers wird definiert als das Verhältnis der Anzahl der Windungen in der Primärwicklung N1 zur Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung N2:

Das Transformationsverhältnis kann auch in Bezug auf die Spannung ausgedrückt werden, d.h. das Verhältnis der Primärspannung V1 zur Sekundärspannung V2:

Typen

Spannungssteigernder Transformer: Wenn N1<N2, dann ist das Transformationsverhältnis n<1, die Primärspannung ist niedriger als die Sekundärspannung, d.h. V1<V2.

Spannungsreduzierender Transformer: Wenn N1>N2, dann ist das Transformationsverhältnis n>1, die Primärspannung ist höher als die Sekundärspannung, d.h. V1>V2.

Trenntransformator: Wenn N1=N2, dann ist das Transformationsverhältnis n=1, die Primärspannung ist gleich der Sekundärspannung, d.h. V1 ist gleich V2.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip von Transformern basiert auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Wenn ein Wechselstrom durch die Primärwicklung fließt, entsteht um die Wicklung herum ein wechselndes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld durchdringt die Sekundärwicklung und induziert nach dem Faradayschen Induktionsgesetz eine elektrische Spannung (EMK) in der Sekundärwicklung. Die Größe der induzierten Spannung ist proportional zur Anzahl der Windungen, daher gilt:

Strombeziehung

Neben der Spannungsumwandlung verändern Transformern auch den Strom. Gemäß dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion folgt die Beziehung zwischen dem Primärstrom I1 und dem Sekundärstrom I2 den folgenden Regeln:

Die Beziehung zwischen ihnen lautet:

Dies bedeutet, dass bei einem spannungssteigernden Transformer der Sekundärstrom reduziert wird; bei einem spannungsreduzierenden Transformer erhöht sich der Sekundärstrom.

Leistungsbeziehung

Idealerweise ist die Eingangsleistung des Transformers gleich der Ausgangsleistung (ohne Berücksichtigung von Verlusten):

Anwendungsbereiche

Das Transformationsverhältnis hat eine breite Palette von Anwendungsbereichen, darunter, aber nicht beschränkt auf:

•  Stromübertragung: Im Prozess der Stromübertragung werden spannungssteigernde Transformer verwendet, um die Spannung zu erhöhen und die Energieverluste in der Übertragungsleitung zu reduzieren; spannungsreduzierende Transformer werden verwendet, um die hohe Spannung am Endverbraucher in eine für den häuslichen und industriellen Gebrauch geeignete niedrige Spannung umzuwandeln.

• Stromverteilung: In einem Stromverteilungssystem werden Transformer verwendet, um die Spannung eines Hochspannungsnetzes in eine für das lokale Netz geeignete Spannung umzuwandeln.

• Industrielle Anwendungen: In einer Vielzahl von industriellen Geräten werden Transformer verwendet, um die Netzspannung in eine für den Betrieb eines bestimmten Geräts geeignete Spannung umzuwandeln.

• Labor und Forschung: In Laboren werden Transformer verwendet, um spezifische Spannungen oder Ströme zu erzeugen, um experimentellen Bedürfnissen gerecht zu werden.

Entwurf und Auswahl

Bei der Konzeption und Auswahl eines Transformers müssen die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:

• Lastanforderungen: Wählen Sie das passende Transformationsverhältnis gemäß den spezifischen Anforderungen der Last, um sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung den Anforderungen der Last entspricht.

• Spannungsniveau: Wählen Sie den entsprechenden Transformer gemäß dem Spannungsniveau des Stromsystems.

• Kapazität: Wählen Sie die Kapazität des Transformers gemäß den maximalen Leistungsanforderungen der Last.

• Effizienz: Wählen Sie einen effizienten Transformer, um Energieverluste zu reduzieren.

• Zuverlässigkeit: Wählen Sie hochwertige Transformer, um eine langfristig stabile Betriebsfähigkeit sicherzustellen.