ทำไมเครื่องกำเนิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต้องใช้ขดลวดแยกต่างหากบนแกนเดียวกับขดลวดหลัก

ทำไมเครื่องกำเนิด EMF ต้องมีขดลวดแยกต่างหากบนแกนเดียวกับขดลวดหลัก?

เครื่องกำเนิด EMF (โดยทั่วไปหมายถึงหม้อแปลง) ต้องการขดลวดแยกต่างหากบนแกนเดียวกับขดลวดหลักเนื่องจากเหตุผลสำคัญหลายประการ:

• การคู่แม่เหล็ก:หลักการทำงานของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับการคู่แม่เหล็กระหว่างสองขดลวดผ่านแกนเหล็กที่ใช้ร่วมกัน เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดหลัก มันจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าอิเล็กโทรโมทีฟ (EMF) ในขดลวดรอง หากขดลวดรองไม่ได้วางบนแกนเดียวกัน จะไม่มีการคู่แม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ ทำให้การถ่ายทอดพลังงานไม่มีประสิทธิภาพ

•  การเหนี่ยวนำร่วม:เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดหลัก มันจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงในแกนเหล็ก สนามนี้จะทำให้เกิดแรงดันในขดลวดรอง โดยการแชร์แกนเดียวกัน การเหนี่ยวนำร่วมจะเพิ่มขึ้นสูงสุด ทำให้ประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานดีขึ้น

• ความเข้มสนามแม่เหล็ก:หน้าที่ของแกนเหล็กคือการรวมและนำทางสนามแม่เหล็ก ทำให้ความเข้มสนามแม่เหล็กและประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น โดยการวางขดลวดรองบนแกนเดียวกัน สนามแม่เหล็กส่วนใหญ่จะผ่านขดลวดรอง ทำให้แรงดันที่เกิดขึ้นเพิ่มขึ้น

•  ลดการรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก:หากขดลวดรองไม่ได้วางบนแกนเดียวกัน จะมีการรั่วไหลของสนามแม่เหล็กมากขึ้น หมายความว่าส่วนหนึ่งของสนามแม่เหล็กจะไม่ผ่านขดลวดรอง ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพลดลง การวางขดลวดรองบนแกนเดียวกันจะช่วยลดการรั่วไหลของสนามแม่เหล็ก ทำให้ประสิทธิภาพของระบบโดยรวมดีขึ้น

มันสามารถจ่ายไฟได้หรือไม่ถ้าไม่มีโหลดเชื่อมต่อที่เทอร์มินัลรอง?

หากไม่มีโหลดเชื่อมต่อที่เทอร์มินัลรองของหม้อแปลง ทฤษฎีแล้ว มันไม่ "จ่ายไฟ" เพราะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดรอง แต่หม้อแปลงเองยังคงแสดงพฤติกรรมบางอย่าง:

•  แรงดันที่เกิดขึ้น:แม้ว่าจะไม่มีโหลดบนขดลวดรอง สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจากขดลวดหลักยังคงทำให้เกิดแรงดันในขดลวดรอง เนื่องจากหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กระบุว่าเมื่อมีสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงผ่านวงจรป้อน แรงดันจะเกิดขึ้น

•  การทำงานแบบไม่มีโหลด:ในสภาพไม่มีโหลด หม้อแปลงยังคงบริโภคพลังงานบางส่วน ซึ่งใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก การบริโภคนี้เรียกว่ากระแสแม่เหล็ก (หรือกระแสไม่มีโหลด) ซึ่งถูกป้อนผ่านขดลวดหลักแต่ไม่ถูกถ่ายทอดไปยังขดลวดรอง

•  พลังงานปฏิกิริยา:ภายใต้สภาพไม่มีโหลด หม้อแปลงบริโภคพลังงานปฏิกิริยา ซึ่งใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในแกน แม้ว่าจะไม่มีพลังงานจริงๆ ถูกส่งไปยังโหลด แต่หม้อแปลงเองก็บริโภคพลังงาน

•  การเพิ่มอุณหภูมิ:แม้จะไม่มีโหลด หม้อแปลงยังมีการเพิ่มอุณหภูมิเนื่องจากการสูญเสียฮิสเตอริสิสและการสูญเสียกระแสน้ำวนในแกน ตลอดจนการสูญเสียความต้านทานในขดลวด

สรุปแล้ว แม้ว่าหม้อแปลงจะไม่ส่งพลังงานไปยังโหลดเมื่อเทอร์มินัลรองเปิด แต่มันยังคงสร้างแรงดันที่เกิดขึ้นและบริโภคพลังงานป้อนเพื่อรักษาสนามแม่เหล็ก สภาวะนี้เรียกว่าการทำงานแบบไม่มีโหลด