תורת המרתף בהפעלה תחת עומס ללא עומס

דיברנו על תיאוריה של טרנספורטר אידיאלי כדי להבין טוב יותר את התיאוריה האמיתית של טרנספורטר. עכשיו נעבור דרך ההיבטים המעשיים של טרנספורטר חשמלי ונסתכל על כל צעד בניסיון לצייר תרשים וקטורי של הטרנספורטר. כמו שאמרנו, בטרנספורטר אידיאלי אין אובדן גרעיני בטרנספורטר, כלומר, הוא ללא אובדן. אבל בטרנספורטר מעשי יש אובדן מגנטי ואובדן זרמים מסחררים בגרעין הטרנספורטר.

תאוריה של טרנספורטר ללא עומס

ללאנגד סיבובי ולאנגד שטף מגנטי

נניח שיש לנו טרנספורטר חשמלי עם אובדן גרעיני בלבד, כלומר, יש לו רק אובדן גרעיני אבל אין אובדן נחושת ואין נגד שטף מגנטי. כאשר מפעילים מקור חילופין על הסבך הראשי, המקור יספק זרם למגנטיזציה של גרעין הטרנספורטר.

אבל זה אינו הזרם המגנטי האמיתי; הוא מעט גדול מהזרם המגנטי האמיתי. הזרם הכולל המסופק מהמקור מכיל שני רכיבים, אחד הוא הזרם המגנטי המשמש למגנטיזציה של הגרעין, והרכיב השני של הזרם מהמקור משמש לפיצוי על אובדן הגרעין בטרנספורטר.

בגלל רכיב האובדן הזה, הזרם מהמקור בטרנספורטר במצב ללא עומס לא מתקדם בדיוק בזווית של 90° אחרי המתח הזמין, אלא הוא מאוחר בזווית θ קטנה מ-90o. אם הזרם הכולל המסופק מהמקור הוא Io, יהיה לו רכיב אחד בתאום עם המתח V1 ורכיב זה של הזרם Iw הוא רכיב האובדן.

הרכיב הזה נלקח בתאום עם המתח הזמין כי הוא קשור לאובדן פעיל או עובד בטרנספורטר. רכיב נוסף של הזרם מהמקור מסומן כ-Iμ.

הרכיב הזה מייצר שדה מגנטי מתחלף בגרעין, כך שהוא חסר עוצמה; כלומר, זהו החלק הריאקטיבי של הזרם מהמקור בטרנספורטר. לכן, Iμ יהיה בתאום עם V1 ובתאום עם השדה המגנטי המתחלף Φ. לכן, הזרם הכולל בסבך הראשי בטרנספורטר במצב ללא עומס יכול להיות מיוצג כך:

עכשיו ראיתם כמה פשוט להסביר את התיאוריה של הטרנספורטר ללא עומס.

תאוריה של טרנספורטר עם עומס

ללאנגד סיבובי והנגד שטף מגנטי

עכשיו נבדוק את התנהגות הטרנספורטר הנ"ל עם עומס, כלומר עומס מחובר לסבך המשני. נניח שיש לנו טרנספורטר עם אובדן גרעיני אבל ללא אובדן נחושת והנגד שטף מגנטי. בכל פעם שעומס מחובר לסבך המשני, זרם העומס יתחיל לזרום דרך העומס כמו גם דרך הסבך המשני.

זרם העומס תלוי אך ורק במאפייני העומס ובמתח המשני של הטרנספורטר. זרם זה נקרא זרם משני או זרם עומס, כאן הוא מסומן כ-I2. מכיוון ש-I2 זורם דרך הסבך המשני, ייווצר מומנט מגנטי עצמאי בסבך המשני. כאן הוא N2I2, כאשר N2 הוא מספר הסיבובים בסבך המשני של הטרנספורטר.

מומנט המגנטי או כוח מגנטי בסבך המשני ייצור שדה מגנטי φ2. השדה המגנטי הזה ייעשה נגד השדה המגנטי העיקרי וינסה להפחית אותו ולגרום למתח עצמי ראשוני E1 לרדת. אם E1 ירד מתחת למתח הזמין V1, יהיה זרם נוסף זורם מהמקור לסבך הראשי.

הזרם הראשוני הנוסף I2′ ייצור שדה מגנטי נוסף φ′ בגרעין שהוא ינטרל את השדה המגנטי המשני הנגדה φ2. לכן, השדה המגנטי העיקרי של הגרעין, Φ נשאר בלתי משתנה בלי קשר לעומס. אז הזרם הכולל שהטרנספורטר מושך מהמקור יכול להתחלק לשני רכיבים.

הראשון משמש למגנטיזציה של הגרעין ולהפחתת אובדן הגרעין, כלומר, Io. זהו רכיב ללא עומס של הזרם הראשוני. השני משמש להפחתת השדה המגנטי המשני. זהו הרכיב עם עומס של הזרם הראשוני. לכן, הזרם הראשוני הכולל I1 של טרנספורטר חשמלי ללאנגד סיבובי והנגד שטף מגנטי יכול להיות מיוצג כך:

כאשר θ2 היא הזווית בין המתח המשני לזרם המשני של הטרנספורטר.
עכשיו נמשיך צעד נוסף לקראת היבטים מעשיים נוספים של טרנספורטר.

תאוריה של טרנספורטר עם עומס, עם סבכים חשמליים אך ללאנגד שטף מגנטי

עכשיו, ניקח בחשבון את ההתנגדות של הסבכים של הטרנספורטר אך ללאנגד שטף מגנטי. עד כה דיברנו על טרנספורטר עם סבכים אידיאליים, כלומר סבכים ללא התנגדות והנגד שטף מגנטי, אבל עכשיו ניקח בחשבון טרנספורטר שיש לו התנגדות פנימית בסבכים אך ללאנגד שטף מגנטי. מכיוון שהסבכים הם חשמליים, יהיה נפילת מתח בסבכים.

הוכחנו קודם שהזרם הראשוני הכולל מהמקור עם עומס הוא I1. נפילת המתח בסבך הראשי עם התנגדות R1 היא R1I