1.75T მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივის პიკის/საშუალო კვადრატული ხარისხის წარმოება და ანალიზი ოლიურ ტრანსფორმატორში

საერთოდ რითაც, ნებისმიერი წყლის დაკავშირებული ელექტრო ტრანსფორმატორის რკინის ბუნების განახლებადი მუშაობის მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივე შეიძლება იყოს დაახლოებით 1.75T (კონკრეტული მნიშვნელობა დამოკიდებულია პარამეტრებზე, როგორიცაა ნაკარი და ხმის მოთხოვნები). თუმცა, არსებობს ერთი დამაბრკოლებელი კითხვა: არის თუ არა ეს 1.75T მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივის მნიშვნელობა პიკის მნიშვნელობა თუ ეფექტური მნიშვნელობა?

არამატერიალურად, როდესაც კითხვა გადაეცემა მრავალწლიური გამოცდილების მქონე ტრანსფორმატორის დიზაინის ინჟინერს, ის შეიძლება არ დაგებარებოდეს იმედის მიერ ზუსტ პასუხს. ბევრი ადამიანი შეიძლება ისეთ პასუხს დაგებარებოდეს, რომ ეს არის "ეფექტური მნიშვნელობა".

სინამდემდე, ამ პრობლემის გადაჭრა საჭიროებს ტრანსფორმატორის დიზაინის საფუძველი თეორიული ცოდნას. ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონიდან და გავაკეთოთ დერივაციის ანალიზი კალკულუსის ცოდნით.

01 ფორმულის დერივაცია

როდესაც გარე გარემოს ენერგიის გარემოს ვოლტაჟი არის სინუსოიდური, რკინის ბუნების მთავარი მაგნიტური ფლუქსი შეიძლება ჩაითვალოს სინუსოიდური. დავუშვათ, რომ რკინის ბუნების მთავარი მაგნიტური ფლუქსი არის φ = Φₘsinωt. ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის თანახმად, ინდუცირებული ვოლტაჟი არის:

რადგან გარე გარემოს ენერგიის ვოლტაჟი ახლოს არის პირველი სიმრავლის ინდუცირებულ ვოლტაჟს, მოდით U იყოს გარე გარემოს ენერგიის ვოლტაჟის ეფექტური მნიშვნელობა. მაშინ:

შემდეგი გამარტივება არის:

ფორმულაში (1):

• U არის პირველი სიმრავლის ენერგიის ფაზური ვოლტაჟის ეფექტური მნიშვნელობა, ვოლტებში (V);

• f არის პირველი სიმრავლის ენერგიის ვოლტაჟის სიხშირე, ჰერცში (Hz);

• N არის პირველი სიმრავლის მართვის ელექტრონული მრავალფეროვნება;

• Bₘ არის რკინის მუშაობის მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივის პიკის მნიშვნელობა, ტესლაში (T);

• S არის რკინის ეფექტური მოჭრილი ფართობი, კვადრატულ მეტრში (m²).

ფორმულიდან (1) ჩანს, რომ რადგან U არის ვოლტაჟის ეფექტური მნიშვნელობა (რაც ნიშნავს, რომ გამოსახულების მარჯვენა მხარე გაყოფილია რადიკალი 2-ზე), Bₘ აქ ნიშნავს რკინის მუშაობის მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივის პიკის მნიშვნელობას, არა ეფექტურ მნიშვნელობას.

სინამდემდე, ტრანსფორმატორების სფეროში, ვოლტაჟი, დენი და დენის სიმკვრივე ზოგადად აღიწერება ეფექტური მნიშვნელობებით, ხოლო მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივე (რკინის ბუნებისა და მაგნიტური შილდების შემთხვევაში) ზოგადად აღიწერება პიკის მნიშვნელობებით. თუმცა, უნდა იყოს აღნიშნული, რომ ზოგიერთი სიმულაციის პროგრამის მიერ მიღებული მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივის გამოთვლის შედეგები არის ნაგულისხმე ეფექტური მნიშვნელობები (RMS), როგორიცაა მაგნეტი; სხვა პროგრამებში კი ისინი არიან ნაგულისხმე პიკის მნიშვნელობები (Peak), როგორიცაა COMSOL. სპეციალური ყურადღება უნდა იხდის ამ პროგრამების შედეგების განსხვავებებს, რათა არ დაგვეცდეს დიდი მცდარი გაგება.

02 ფორმულის მნიშვნელობა

ფორმულა (1) არის ცნობილი "4.44 ფორმულა" ტრანსფორმატორების და სრული ელექტროტექნიკის სფეროში. (2π გაყოფილი რადიკალი 2-ზე უდრის ზუსტად 4.44-ს - არის ეს სამეცნიერო სფეროში შემთხვევა?)

თუმცა ეს ფორმულა მისი მარტივი გარეგნობით, ის არის დიდი მნიშვნელობის. ის ხელსაწყოთმებს ელექტრონიკას და მაგნეტიზმს მათემატიკური გამოსახულებით, რომელსაც შეუძლია გაიგოს მართლაც უმცირესი სკოლის მოსწავლე. ფორმულის მარცხენა მხარეზე არის ელექტრონული რაოდენობა U, ხოლო ფორმულის მარჯვენა მხარეზე არის მაგნიტური რაოდენობა Bₘ.

სინამდემდე, როგორც რამდენად რთული უნდა იყოს ტრანსფორმატორის დიზაინი, ჩვენ შეგვიძლია დავიწყოთ ამ ფორმულიდან. მაგალითად, ტრანსფორმატორები მუდმივი ფლუქსის ვოლტაჟის რეგულირებით, ცვლადი ფლუქსის ვოლტაჟის რეგულირებით და ჰიბრიდული ვოლტაჟის რეგულირებით. შეიძლება თქვათ, რომ როგორც კი ჩვენ დავიკავშირებთ ამ ფორმულის ღრმა შინაარსს (რომელიც უნდა იყოს სრული და დაზუსტებული), ნებისმიერი ტრანსფორმატორის ელექტრომაგნიტური დიზაინი იქნება ხელმისაწვდომი.

ეს ინკლუდირებს ტრანსფორმატორებს მხარეს სვეტის ვოლტაჟის რეგულირებით და მრავალი სხეულის ვოლტაჟის რეგულირებით, და სპეციალურ ტრანსფორმატორებს, როგორიცაა ტრაქციის ტრანსფორმატორები, ფაზის შეცვლის ტრანსფორმატორები, რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორები, კონვერტერის ტრანსფორმატორები, ცახცახის ტრანსფორმატორები, ტესტირების ტრანსფორმატორები და რეგულირებადი რეაქტორები. არ იყოს დახარჯული სიტყვები, რომ ეს მარტივი ფორმულა სრულიად გახსნა ტრანსფორმატორების მისტიკური ფარდა. არ არის დამარტება, რომ ეს ფორმულა არის ჩვენი შესაძლებლობა შევხვიდეთ ტრანსფორმატორების სამეცნიერო სასარებლოში.

ზოგჯერ, ბოლოს მიღებული მათემატიკური გამოსახულება შეიძლება დაფაროს ფიზიკური ესენცია. მაგალითად, როდესაც ვიგებთ ამ ფორმულას (1), განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია დავიმახსოვროთ, რომ თუმცა ამ მათემატიკური გამოსახულებიდან ჩანს, რომ როდესაც ენერგიის სიხშირე, ტრანსფორმატორის პირველი სიმრავლის მრავალფეროვნება და რკინის მოჭრილი ფართობი არის დამატებული, რკინის მუშაობის მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივე Bₘ ერთადერთია გარე დამტაცების ვოლტაჟით U, რკინის მუშაობის მაგნიტური ფლუქსის სიმკვრივე Bₘ ყოველთვის იქმნება დენით და დაემორჩილება დადებითი თეორემას. დენი დამტაცებს მაგნიტურ ველს არის მართალი დასაჯერებელი დასაჯერებელი შედეგი არის ზუსტი და დაზუსტებული დასაჯერებელი შედეგი.