Що таке коефіцієнт перетворення?

Що таке коефіцієнт перетворення?

Коефіцієнт перетворення трансформатора вказує на пропорційне співвідношення між кількістю витків первинної та вторинної обмоток трансформатора, яке визначає здатність трансформатора до перетворення напруги. Коефіцієнт перетворення є одним із найбазовіших характеристик трансформатора і використовується для опису того, як трансформатор змінює вхідну напругу на вихідну.

Визначення

Коефіцієнт перетворення трансформатора визначається як співвідношення кількості витків первинної обмотки N1 до кількості витків вторинної обмотки N2:

Коефіцієнт перетворення можна також виразити через напругу, тобто як співвідношення первинної напруги V1 до вторинної напруги V2:

Типи

Підвищувач (бустерний) трансформатор: коли N1<N2, коефіцієнт перетворення n<1, первинна напруга нижча за вторинну, тобто V1<V2.

Знижувач (понижаючий) трансформатор: коли N1>N2, коефіцієнт перетворення n>1, первинна напруга вища за вторинну, тобто V1>V2.

Ізоляційний трансформатор: коли N1=N2, коефіцієнт перетворення n=1, первинна напруга дорівнює вторинній, тобто V1 дорівнює V2.

Принцип роботи

Принцип роботи трансформаторів базується на законі електромагнітної індукції. Коли через первинну обмотку проходить черговий струм, він створює чергове магнітне поле навколо обмотки. Це магнітне поле проходить через вторинну обмотку і викликає електродвижучу силу (ЕДС) у вторинній обмотці відповідно до закону Фарадея електромагнітної індукції. Розмір викликаної електродвижучої сили пропорційний кількості витків у обмотці, тому:

Зв'язок струму

Окрім змін напруги, трансформатори також змінюють струм. Відповідно до закону електромагнітної індукції, первинний струм I1 і вторинний струм I2

Зв'язок між ними відповідає наступним правилам:

Це означає, що якщо трансформатор є підвищувачем, то вторинний струм зменшиться; якщо це знижувач, то вторинний струм збільшиться.

Зв'язок потужності

Ідеально, вхідна потужність трансформатора дорівнює вихідній потужності (не враховуючи втрат):

Сценарії застосування

Коефіцієнт перетворення трансформатора має широкий спектр сценаріїв застосування, включаючи, але не обмежуючись:

•  Передача електроенергії: У процесі передачі електроенергії, підвищувачі використовуються для підвищення напруги, щоб зменшити втрати енергії в лініях передачі; знижувачі використовуються для перетворення високої напруги на кінцевого користувача на низьку напругу, придатну для домашнього та промислового використання.

• Розподіл електроенергії: У системах розподілу електроенергії, трансформатори використовуються для перетворення напруги високонапружного мережі на напругу, придатну для використання на місцевій мережі.

• Промислові застосування: У різноманітному промисловому обладнанні, трансформатори використовуються для перетворення напруги мережі на напругу, придатну для роботи конкретного обладнання.

• Лабораторні та наукові дослідження: У лабораторіях, трансформатори використовуються для генерації конкретних напруг чи струмів, щоб задовольнити потреби експериментів.

Проектування та вибір

При проектуванні та виборі трансформатора, слід врахувати наступні фактори:

• Вимоги навантаження: Виберіть відповідний коефіцієнт перетворення відповідно до конкретних вимог навантаження, щоб забезпечити, що вихідна напруга відповідає вимогам навантаження.

• Рівень напруги: Виберіть відповідний трансформатор відповідно до рівня напруги електромережі.

• Місткість: Виберіть місткість трансформатора відповідно до максимальних вимог до потужності навантаження.

• Ефективність: Оберіть ефективний трансформатор, щоб зменшити втрати енергії.

• Надійність: Оберіть високоякісні трансформатори, щоб забезпечити довготривалу стабільну роботу.