Úttak & greining á toppgildi/efna gildi 1,75 T mognetspennu í olíuvatnsborðaðri trafo kerfi

Almennt er það markmiðað að verkaflæðistíðni í járnkeri olíuvafraðara sé um 1,75T (nákvæmur gildi fer eftir því með hversu mikið óhagur orðast af tómstöðugri tap og hljóðkröfur). En það kemur svo upp eitt mun grunnlega en sama tí misfjarðað spurning: Er þetta 1,75T gildi toppgildi eða virkjað gildi?

Jafnvel ef spurð er verktaki með mörg ár reynslu í útfærslu fraðara, gæti hann ekki getað gefið nákvæm svari strax. Margir myndu líka blanda út að það sé "virkjað gildi".

Fyrir að skilja þetta málið þarf að hafa grunnlegar kenningar í útfærslu fraðara. Við getum byrjað á Faradays lögum um rafmagnsinduktion og framkvæma leiddrætti samanbundið við kenningar í örsmæðareikningi.

01 Leiddrætti formúlu

Þegar ytri rafspenna er sínuslaga, má helmingur flæðistíðnisinn í járnkerinu vera tekið sem sínuslaga. Látum flæðistíðnina í járnkerinu vera φ = Φₘsinωt. Eftir Faradays lögunum um rafmagnsinduktion er endurkvæmd rafspenna:

Þar sem ytri rafspenna er tilgreind eins og endurkvæmd rafspenna fyrsta kringilsins, látum U vera virkjað gildi ytri rafspennu. Þá:

Með frekar einfaldingu fáum við:

Í formúlu (1):

• U er virkjað gildi rafspennu fyrsta kringilsins, í völtrum (V);

• f er tíðni rafspennu fyrsta kringilsins, í herztum (Hz);

• N er fjöldi spennuskapa fyrsta kringilsins;

• Bₘ er toppgildi verkaflæðistíðnis járnkerisins, í tesla (T);

• S er virkjað sniðmál járnkerisins, í fermetrum (m²).

Frá formúlu (1) er að sjá að þar sem U er virkjað gildi spennu (þ.e. hægri hliðin hefur verið deilt með kvadratrót 2), Bₘ hér á við toppgildi verkaflæðistíðnis járnkerisins, ekki virkjað gildi.

Að ofan er að segja að í sviði fraðara eru rafspenna, rafstraumur og rafstraumþéttleiki almennlega lýst með virkjaðum gildum, en flæðistíðnileiki (í járnkeri og magnétverndum) er venjulega lýst með toppgildum. Skal hins vegar athuga að sumar rafræn forrit lýsa flæðistíðnileika sem sjálfgefið með virkjuðum gildum (RMS), eins og Magnet, en í öðrum forritum eru þeir sjálfgefna toppgildi (Peak), eins og COMSOL. Þessi mismun á forritsniðmálum skal fara sérstaklega á móti til að undanskyla mikilvilla.

02 Mælesi formúlu

Formúla (1) er vel þekkt "4,44 formúlan" í sviði fraðara og alls rafverks. (Niðurstöðan af 2π deilt með kvadratrót 2 er nákvæmlega 4,44 - er þetta tilviljun í akademíunni?)

Þrátt fyrir einfalda útlit er þessi formúla mjög mikilvæg. Hún tengir rafmagn og magneti með stærðfræðilegu orðaformi sem einnungamennigur getur skilið. Á vinstri hlið formúlunnar er rafmagnsstærð U, en á hægri hlið er magnétstærð Bₘ.

Hvað sem er komið við hversu flóknar útfærsla fraðara er, við getum byrjað á þessari formúlu. Til dæmis, fraðara með fast flæðisspennum, breytileg flæðisspennum og sameiningarspennum. Ef við fáum að skilja djúp innehald formúlunnar (dýpri skilningur er mikilvæg), verður rafmagns- og magnétstefna allra fraðara skiljanleg.

Þetta innifelur valmyndir með hliðarsúluspenu, margkertispenu, og sérvalfraðara eins og dragfraðara, fasabreytifraðara, réttframfraðara, umbreytifraðara, eldhúsarfraðara, prófanfraðara og stillanlega reaktor. Er ekki of háð að segja að þessi mjög einföld formúla hefur lifað upp glæpur fraðara. Ótvíræðilega er þetta formúla opnar dyr fyrir okkur í vísindaskiptahúsið í sambandi við fraðara.

Sumta er að lokalegt stærðfræðilegt orðaform dylji fysísk eðlislegt innehald. T.d. við að skilja þessa formúlu (1), er mikilvægt að merkja að þó að út frá þessari stærðfræðilegu orðaformi, þegar rafþróunarfrekari, fjöldi spennuskapa fyrsta kringilsins og sniðmál járnkerisins eru fast, er verkaflæðistíðni Bₘ járnkerisins einkvæmt ákvörðuð af ytri rafspennu U, verkaflæðistíðni Bₘ járnkerisins er alltaf upplýst af straumi og fylgir samlagningarlögunum. Niðurstöðan að straumur upplýsir magnétfel er alltaf rétt.