چرا امکان پذیر نیست فقط یک پیچش را به عنوان هم‌زمان اولیه و ثانویه در یک ترانسفورماتور استفاده کرد

دلیل اصلی عدم امکان استفاده از یک پیچش به عنوان هر دو بخش اولیه و ثانویه ترانسفورماتور در اصول کار ترانسفورماتور و نیازهای القای الکترومغناطیسی ریشه دارد. در زیر توضیحات دقیق آمده است:

1. اصل القای الکترومغناطیسی

ترانسفورماتورها بر اساس قانون فارادی القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند که بیان می‌کند، گذر یک میدان مغناطیسی متغیر از یک حلقه بسته، یک نیروی الکتروموتوری (EMF) در آن حلقه القا می‌کند. ترانسفورماتورها از این اصل با استفاده از جریان متناوب در پیچش اولیه برای تولید یک میدان مغناطیسی متغیر استفاده می‌کنند. این میدان مغناطیسی متغیر سپس یک EMF در پیچش ثانویه القا می‌کند و بدین ترتیب تبدیل ولتاژ انجام می‌شود.

2. نیاز به دو پیچش مستقل

پیچش اولیه: پیچش اولیه به منبع تغذیه متصل می‌شود و یک جریان متناوب را منتقل می‌کند که یک میدان مغناطیسی متغیر تولید می‌کند.

پیچش ثانویه: پیچش ثانویه روی همان هسته قرار داده می‌شود اما از پیچش اولیه جدا شده است. میدان مغناطیسی متغیر از طریق پیچش ثانویه عبور می‌کند و طبق قانون فارادی یک EMF القا می‌کند که یک جریان تولید می‌کند.

3. مشکلات ناشی از استفاده از یک پیچش

اگر یک پیچش به عنوان هر دو بخش اولیه و ثانویه استفاده شود، مشکلات زیر پدیدار می‌شوند:

القای خودی: در یک پیچش، جریان متناوب یک میدان مغناطیسی متغیر تولید می‌کند که به نوبه خود یک EMF خودی القا می‌کند. این EMF خودی تغییرات جریان را مخالفت می‌کند و انتقال موثر انرژی را مسدود می‌کند.

عدم جداسازی: یکی از عملکردهای مهم ترانسفورماتور ارائه جداسازی الکتریکی است که مدار اولیه را از مدار ثانویه جدا می‌کند. اگر فقط یک پیچش وجود داشته باشد، جداسازی الکتریکی بین مدار اولیه و ثانویه وجود نخواهد داشت که در بسیاری از کاربردها، به ویژه آنهایی که ایمنی و سطوح مختلف ولتاژ را در بر می‌گیرند، غیرقابل قبول است.

عدم توانایی در تبدیل ولتاژ: ترانسفورماتورها با تغییر نسبت دورهای پیچش اولیه و ثانویه تبدیل ولتاژ را انجام می‌دهند. با یک پیچش، امکان تغییر نسبت دورها برای بالا بردن یا پایین آوردن ولتاژ وجود ندارد.

4. مشکلات عملی

رابطه جریان و ولتاژ: نسبت دورهای پیچش اولیه و ثانویه ترانسفورماتور تعیین‌کننده رابطه بین ولتاژها و جریان‌ها است. به عنوان مثال، اگر پیچش اولیه 100 دور و پیچش ثانویه 50 دور داشته باشد، ولتاژ ثانویه نصف ولتاژ اولیه و جریان ثانویه دوبرابر جریان اولیه خواهد بود. با یک پیچش، این رابطه قابل دستیابی نیست.

تأثیر بار: در کاربردهای عملی، پیچش ثانویه ترانسفورماتور به یک بار متصل می‌شود. اگر فقط یک پیچش وجود داشته باشد، تغییرات بار مستقیماً مدار اولیه را تحت تأثیر قرار می‌دهد که منجر به ناپایداری سیستم می‌شود.

5. موارد خاص

در حالی که ترانسفورماتورها معمولاً نیاز به دو پیچش مستقل دارند، موارد خاصی وجود دارد که می‌توان از یک اتوترانسفورماتور استفاده کرد. اتوترانسفورماتور از یک پیچش با نقاط تماس برای تبدیل ولتاژ استفاده می‌کند. با این حال، اتوترانسفورماتور جداسازی الکتریکی ارائه نمی‌دهد و در کاربردهای خاصی که صرفه‌جویی در هزینه و اندازه مهم است استفاده می‌شود.

خلاصه

ترانسفورماتورها نیاز به دو پیچش مستقل دارند تا انتقال موثر انرژی، جداسازی الکتریکی و تبدیل ولتاژ را انجام دهند. یک پیچش نمی‌تواند این نیازهای اساسی را برآورده کند و بنابراین نمی‌تواند به عنوان هر دو بخش اولیه و ثانویه ترانسفورماتور استفاده شود.