Vitambulisho vya Umeme – Formula na Mfano

Transformers ni moja ya aina za kifaa cha umeme zinazokuwa zingi, na zinaweza kupatikana katika tofauti za matumizi kwenye eneo la uhandisi wa umeme, ikiwa ni pamoja na mifumo ya umeme. Kwa hivyo, katika nafasi ya muhandisi wa umeme, mara nyingi inahitajika kutathmini sifa mbalimbali za transformer ili kuthibitisha majukumu yake. Ili kufanya hii, itahitaji kutumia taarifa za kawaida, ambazo zinaweza kuonekana kuleta kwenye sehemu zifuatazo katika maandiko haya.

Ni nini Transformer?

Transformer ni vifaa vya umeme vya kiwango cha kutosha vinavyotumiwa katika mifumo ya umeme kwa ajili ya kubadilisha kiwango cha voliji kulingana na mahitaji. Hii inaweza maanisha kuongeza au kupunguza voliji. Kiwango cha voliji & current inaweza kubadilika kwa kutumia transformer, lakini taa ya mwaka hutaki badilika.

Aina mbalimbali za transformers

Transformer inaweza kugawanyika katika aina tatu ifuatayo kulingana na njia ya kufanya kazi:

• Kiwango cha voliji kinapongezwa kutoka kiwango cha chini kwa kutumia step-up transformer, ambayo inatafsiriwa kama step-up transformer.

• Kiwango cha voliji kinapunguzwa na step-down transformer, ambayo huanzia na kiwango cha juu cha voliji.

• Isolation transformer ni vifaa vilivyovamana vilivyoweza kusaidia kutokana na voliji bila kubadilisha kiwango cha voliji, bali kutengeneza utambulisho wa kiwango cha elektrokiheti kati ya mifano miwili yasiyofanani. Pia inatafsiriwa kama 1-kwa-1 transformer.

Taarifa ya EMF ya Transformer

Neno “taarifa ya EMF ya transformer” linamaanisha fomu ya hesabu ambayo hutathmini thamani ya electromagnetic field (EMF) iliyotengenezwa kwenye windings ya transformer.

Taarifa ya electromagnetic field ya primary winding ni ifuatayo:

E1=4.44fϕmN1=4.44fBmAN1

Unganisha la chanzo cha maingizo ya sekondari ni kama hii:

E2=4.44fϕmN2=4.44fBmAN2

Kuhusu,

f - Kasi ya matokeo,

ϕm – Kiwango cha juu cha flux katika muundo,

Bm– Kiwango cha juu cha ukubwa wa flux katika muundo,

A – Eneo la kivuli la muundo,

N1 na N2 – Idadi ya mviringo katika primary na secondary windings.

Nisabu ya Vitunguu vya Mfano

Nisabu ya vitunguu vya mfano inaelezea nisabu ya idadi ya vitunguu vya upande wa awali (N1) kwa idadi ya vitunguu vya upande wa mwisho (N2) ya mfano.

Nisabu ya Vitunguu=Vitunguu vya Upande wa Awali (N1)/Vitunguu vya Upande wa Mwisho (N2)

Nisabu ya Badiliko ya Umeme wa Mfano

Neno “nisabu ya badiliko ya umeme” linamaanisha uhusiano kati ya umeme wa matumizi ya mzunguko (AC) kutoka mfano na umeme wa mapenzi ya mzunguko (AC). Inachapishwa kama K.

Nisabu ya Badiliko ya Umeme,

K=Umeme wa Matumizi (V2)/Umeme wa Mapenzi (V1)

Nisabu ya Badiliko ya Msumari wa Mfano

Neno “nisabu ya badiliko ya msumari” linamaanisha uwiano wa msumari wa matumizi, ambaye ni msumari unayotoka upande wa mwisho, kwa msumari wa mapenzi, ambaye ni msumari unayotoka upande wa awali.

Nisabu ya Badiliko ya Msumari,

K=Unguo wa mwanza wa mzunguko wa pili (I2)/Unguo wa mwanza wa mzunguko wa kwanza (I1)

Uhusiano kati ya Uanachama wa Unguo wa Mzunguko, na Uanachama wa Unguo wa Votu, na Uanachama wa Tarakimu

Safu ifuatayo inaelezea uhusiano unaokua kati ya tarakimu, uanachama wa ungugo wa votu, na uanachama wa ungugo wa unguo:

Tarakimu =N1/N2=V1/V2=I2/I1=1/K

Katika hali hii, uanachama wa ungugo wa votu unapata marufuku kutoka kwa uanachama wa ungugo wa unguo. Hii ni kwa sababu wakati transefoma inongeza votu, pia inachoma unguo kwa kiwango sawa ili kudumisha nguvu ya magnetic field (MMF) katika muundo wa msingi kwa kiwango chenye usawa.

Mifano ya MMF Transefoma

Nguvu ya magnetomotive inatafsiriwa kama MMF. Aina nyingine ya kutoa mmf ni kupitia ampere-turn rating ya transefoma. Magnetic flux imeundwa na mmf katika muundo wa msingi wa transefoma. Inatathmini kwa kuzidisha tarakimu za mzunguko na unguo unaofika kwenye mzunguko.

Mzunguko wa kwanza, MMF=N1I1

Mkataba wa pili, MMF=N2I2

Kwa ambayo,

I1-Umbio katika mkataba wa awali wa kubadilisha namba

I2– Umbio katika mkataba wa pili wa kubadilisha namba

Ukuzaji wa Mwingiliano wa Mkataba wa Kubadilisha Namba

Suta ya chuma mara nyingi hutumiwa katika ujenzi wa mkataba wa awali na pia wa pili wa kubadilisha namba. Kama matokeo, wanazo ukuzaji wa gharama, ingawa ni chache sana. R1 ni ishara inayotumika kuelezea ukuzaji wa mkataba wa awali, wakati R2 ni ishara inayotumika kuelezea ukuzaji wa mkataba wa pili.

Kutokana na eneo zima la mkataba wa kubadilisha namba, hata kwenye upande wa awali au pili, ukuzaji wa mwingiliano wa mkataba wa kubadilisha namba unatoa.

Kwa hiyo, ukuzaji wa mwingiliano wa mkataba wa awali wa kubadilisha namba unaweza kuhesabiwa kama ifuatavyo:

R01=[R1+R′2]=[R1+(R2/K2)]

Uwezo wa utenganisho wa mawindo kwenye upande wa sekondari wa transforma unaweza kutathmini kama ifuatavyo:

R02=[R2+R′1]=[R2+(R1K2)]

Kuambatana na,

R1 ′ inatafsiriwa kama uwezo wa utenganisho wa mawindo ya msingi kulingana na upande wa sekondari,

R2 ′ inatafsiriwa kama uwezo wa utenganisho wa mawindo ya sekondari kulingana na upande wa msingi,

R1 inatafsiriwa kama uwezo wa utenganisho wa mawindo ya msingi,

R2 inatafsiriwa kama uwezo wa utenganisho wa mawindo ya sekondari,

R01 inamaanisha ukingo sawa wa transmuto kulingana na upande wa asili

R02 inamaanisha ukingo sawa wa transmuto kulingana na upande wa mstari wa pili.

Ukingo wa Mzunguko wa Vifungo vya Transmuto

Neno “ukingo wa mzunguko wa vifungo vya transmuto” linamaanisha ukingo wa mzunguko uliofunika kutokana na kuhamia mzunguko wa chumvi katika transmuto.

Kuhusu vifungo vya asili,

X1= E1/I1

Kuhusu vifungo vya mstari wa pili

X2= E2/I2

Katika mlinganyo huu

X1 inamaanisha ukingo wa mzunguko wa vifungo vya asili

X2 inatafsiri kuvuji ya kutoka kwenye mwito wa pili,

E1 inatafsiri upepo mzima wa mwito wa kwanza, na

E2 inatafsiri upepo mzima wa mwito wa pili.

Ukutokana sawa wa mwito wa transformer

Ukutokana jumla ambayo mwito wa kwanza na wa pili wa transformer anayezitambua ni unayoitwa ukutokana sawa.

Ukutokana sawa wa transformer, kama inavyotumika upande wa kwanza, ni kama ifuatavyo:

X01=[X1+X′2]=[X1+(X2/K2) ]

Ukutokana sawa wa transformer, kama inavyotumika upande wa pili, ni kama ifuatavyo:

X02=[X2+X′1]=[X2+(K2X1)]

Katika mlinganyo huu

X1‘ inamaanisha reactance ya leakage ya primary winding kwenye secondary side, na

X2‘ inamaanisha reactance ya leakage ya secondary winding kwenye primary side.

Ukubwa wa Impedance wa Windings za Transformer

Neno “ukubwa wa impedance wa windings za transformer” linamaanisha upinzani unaoletwa na juhudi zisizozunguka za resistances za windings na leakage reactance.

Impedance ya primary winding ya transformer iliyoelezea kama

Z1=√R21+X21

Impedance ya secondary winding ya transformer iliyoelezea kama

Z2=√R22+X22

Upande wa kwanza wa transforma, uwingineaji sawa unahesabiwa kama ifuatavyo:

Z01=√R201+X201

Upande wa pili wa transforma, uwingineaji sawa unahesabiwa kama ifuatavyo:

Z02=√R202+X202

Mistari ya Umeme Inayowekwa na Inayotoka kutoka Transforma

Katika mzunguko sawa wa transforma, fomu ya KVL hutumiwa kupata mistari ya umeme kwa upande wa kuingiza na upande wa kutoka.

Mstari wa umeme inayowingizwa kwenye transforma unaweza kuandikwa kama ifuatavyo:

V1=E1+I1R1+jI1X1=E1+I1(R1+jX1)=E1+I1Z1

Anyanzo la umeme kutoka kwa transformer zinaweza kuandikwa kama hivi:

V2=E2−I2R2−jI2X2=E2−I2(R2+jX2)=E2−I2

Matukio ya Transformer

1). Matukio ya muundo &

2). Matukio ya mamba

ni ni aina mbili tofauti za hasara ambazo zinaweza kutokea katika transformer.

1). Hasara ya Mzunguko

Hasara ya mzunguko pamoja na hasara ya viwango vya mawimbi vinajumuisha hasara kamili ya mzunguko wa transformer, ambayo inaweza kutafsiriwa kama:

Hasara ya mzunguko = Ph + Pe

Katika hali hii, hasara ya mzunguko hutokana na uhamishaji wa umageti unaoonekana katika mzunguko.

Hasara ya mzunguko, Ph = ηB1.6maxfV

Pia, hasara ya viwango vya mawimbi hutokana na viwango vya mawimbi vinavyofuata ndani ya mzunguko.

Hasara ya viwango vya mawimbi, Pe = keB2mf2t2

Ambapo,

η – Kifano cha Steinmetz,

Bm– Utajiri wa mwingi wa flux kwenye muundo,

Ke– Kundi la utokaji wa eddy,

f – Takwimu ya upinduzi wa magnetic flux, na

V – Umbo la muundo.

2). Upotoso wa Copper

Upotoso wa copper unafanikiwa kutokana na upungufu wa resistance mkubwa wa windings za transformer.

Upotoso wa copper=I21R1+I22R2

Ukakati wa Voltage wa Transformer

Mabadiliko ya output voltage ya transformer kutoka no-load hadi full load inaelezelea kama ukakati wa voltage wa transformer, na linamalizika kulingana na no-load voltage ya transformer.

Ukakati wa Voltage=(No load voltage -Full load voltage)/No load voltage

Ufanisi wa Transformer

Ufanisi wa transformer unatafsiriwa kama uwiano wa nguvu ya chukua kwa nguvu ya ingiza.

Ufanisi,η=Nguvu ya chukua(Po)/Ngunvu ya ingiza(Pi)

Ufanisi,η=Nguvu ya chukua/(Ngunvu ya chukua+Hasara)

Ufanisi wa Transformer Kila Mwaka na Mwaka

Maelezo yafuatayo yanatumika kutathmini ufanisi wa transformer kwenye muktadha maalum:

η= x × full load kVA×upatikanaji wa nguvu/(x × full load kVA×upatikanaji wa nguvu)+Hasara

Ufanisi wa Transformer Kila Siku

Ufanisi wa transformer kila siku unatafsiriwa kama uwiano wa nishati ya chukua (kWh) kwa nishati ya ingiza (kWh) kwa muda wa siku moja.

ηallday=Nishati ya chukua kwa kWh / Nishati ya ingiza kwa kWh

Masharti ya Ufanisi wa Transformer Mwingi

Wakati matarajio ya magamba & copper ya transformer ni sawa, ufanisi wa transformer unapofika mwisho wake.

Kwa hiyo, ili kupata ufanisi wa transformer wa mwisho

Hisi ya mamba = Hisi ya msingi

Ufanisi wa Transformer Mwingi wa Kufanana na Kasi ya Ongezeko

Kasi ya ongezeko (au) kasi ya mwendo wa pili kwa ufanisi mwingi wa transformer hutolewa na,

I2=√Pi/R02

Mwisho

Maandiko haya yametafsiri kwa kutosha formuli muhimu za transformers za umeme, ambazo ni sana muhimu kwa wale wanafunzi wa umeme na kila mtaalamu wa umeme.

Taarifa: Huduma asili, maandiko mazuri yanayostahimili kuwasilishwa, ikiwa kuna upotevu tafadhali wasiliana ili kufuta.