Miksi ei ole mahdollista käyttää vain yhtä kierrosta sekä primääri- että sekundaarina muuntimessa?

Yhden kieruksen käyttö muuntimana sekä priimaarina että sekundaarina on perusteltua muuntimen toiminnan periaatteiden ja sähkömagneettisen induktioiden vaatimusten vuoksi. Tässä yksityiskohtainen selitys:

1. Sähkömagneettisen induktion periaate

Muuntimet toimivat Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan, joka sanoo, että vaihteleva magneettifluxus suljetun silmukan läpi aiheuttaa sähkömotorisian voiman (EMF) tuossa silmukassa. Muuntimet käyttävät tätä periaatetta käyttämällä vaihtovirtaa priimaarikierrossa luodakseen vaihtelevan magneettikentän. Tämä vaihteleva magneettikenttä sitten aiheuttaa EMF:n sekundaarikierrossa, saavuttaen näin jännitteen muuntamisen.

2. Kaksi riippumatonta kierosta tarvitaan

Priimaarikierros: Priimaarikierros on yhdistetty virranlähteeseen ja kuljettaa vaihtovirtaa, joka luo vaihtelevan magneettikentän.

Sekundaarikierros: Sekundaarikierros sijoitetaan samaan ytimeen, mutta eristetään priimaarikierrosta. Vaihteleva magneettikenttä kulkee sekundaarikierroksen läpi, aiheuttaen EMF:n Faradayn lain mukaan, mikä luo virtaa.

3. Yhden kieruksen ongelmat

Jos yksi kierros käytetään sekä priimaarina että sekundaarina, seuraavat ongelmat ilmenevät:

Itseinduktio: Yhdessä kierrossa vaihtovirta luo vaihtelevan magneettikentän, joka puolestaan aiheuttaa itseindusoituun EMF:n samassa kierrossa. Itseindusoitu EMF vastustaa virtamuutoksia, tehokkaasti tukien virtamuutoksia ja estäen tehokasta energiansiirtoa.

Ei eristystä: Muuntimen tärkeä tehtävä on tarjota sähköinen eristys, erottaa priimaaripiiri sekundaaripiiristä. Jos on vain yksi kierros, ei ole sähköistä eristystä priimaari- ja sekundaaripiireissä, mikä on hyvin monissa sovelluksissa, erityisesti turvallisuuden ja eri jänniteasteiden kannalta, hyväksyttävää.

Jännitteen muuntaminen mahdotonta: Muuntimet saavuttavat jännitteen muuntamisen muuttamalla kierrosten suhdetta priimaari- ja sekundaarikierrosten välillä. Yhdellä kierroksella on mahdotonta muuttaa kierrosten suhdetta jännitteen nostamiseksi tai alentamiseksi.

4. Käytännön ongelmat

Virta ja jännite suhde: Muuntimen priimaari- ja sekundaarikierrosten kierrosten suhde määrittää jännitteiden ja virtojen suhteen. Esimerkiksi, jos priimaarikierrossa on 100 kierrosta ja sekundaarikierrossa 50 kierrosta, sekundaarijännite on puolet priimaarijännitteestä, ja sekundaarivirta on kaksinkertainen verrattuna priimaarivirtaan. Yhdellä kierroksella tätä suhdetta ei voida saavuttaa.

Latauksen vaikutus: Käytännössä muuntimen sekundaarikierros on yhdistetty lataukseen. Jos on vain yksi kierros, latauksen muutokset vaikuttavat suoraan priimaaripiiriin, johtamassa järjestelmän epävakauttaan.

5. Erityistapaukset

Vaikka muuntimet tyypillisesti vaativat kaksi riippumatonta kierrosta, on olemassa erityistapauksia, joissa automuuntinta voidaan käyttää. Automuuntin käyttää yhtä kierrosta nappeineen jännitteen muuntamiseen. Kuitenkin automuuntin ei tarjoa sähköistä eristystä ja sitä käytetään tiettyihin sovelluksiin, joissa kustannussäästöt ja pienempi koko ovat tärkeitä.

Yhteenveto

Muuntimet tarvitsevat kaksi riippumatonta kierrosta tehokkaan energiansiirron, sähköisen eristyksen ja jännitteen muuntamisen saavuttamiseksi. Yksi kierros ei pysty täyttämään näitä perusvaatimuksia, ja siksi sitä ei voida käyttää sekä priimaarina että sekundaarina muuntimessa.