Zašto nije moguće koristiti samo jednu zavojnicu kao i primarnu i sekundarnu u transformatoru

Primarni razlog zašto jedan zavojnik ne može se koristiti kao i primarni i sekundarni zavojnik transformatora leži u temeljnim principima rada transformatora i zahtjevima elektromagnetske indukcije. Evo detaljnog objašnjenja:

1. Princip elektromagnetske indukcije

Transformatori rade na osnovu Faradayevog zakona elektromagnetske indukcije, koji kaže da se promjena magnetskog toka kroz zatvorenu petlju inducira električna naponska sila (EMF) u toj petlji. Transformatori koriste ovaj princip tako što koriste strujni izvor u primarnom zavojniku kako bi proizveli promjenjiv magnetski polje. Ovo promjenjivo magnetsko polje zatim inducira EMF u sekundarnom zavojniku, time ostvarujući transformaciju napona.

2. Potreba za dvama neovisnim zavojnicima

Primarni zavojnik: Primarni zavojnik je spojen na izvor struje i nosi struju izmjeničnog toka, što proizvodi promjenjivo magnetsko polje.

Sekundarni zavojnik: Sekundarni zavojnik smješten je na istom jezgru, ali je izoliran od primarnog zavojnika. Promjenjivo magnetsko polje prolazi kroz sekundarni zavojnik, inducirajući EMF prema Faradayevom zakonu, što generira struju.

3. Problemi s jednim zavojnikom

Ako se jedan zavojnik koristi kao i primarni i sekundarni, pojavljuju se sljedeći problemi:

Samoindukcija: U jednom zavojniku, struja izmjeničnog toka proizvodi promjenjivo magnetsko polje, koje zatim inducira samoindukcijsku EMF u istom zavojniku. Samoindukcijska EMF suprotstavlja se promjeni struje, efektivno potiskujući promjene struje i sprečavajući efektivnu prenos energije.

Nema izolacije: Jedna od važnih funkcija transformatora jest pružanje električne izolacije, odvajajući primarni krug od sekundarnog kruga. Ako postoji samo jedan zavojnik, nema električne izolacije između primarnog i sekundarnog kruga, što je neprihvatljivo u mnogim primjenama, posebno onima koji uključuju sigurnost i različite nivoe napona.

Nije moguće postići transformaciju napona: Transformatori postižu transformaciju napona mijenjajući omjer zavojnica između primarnog i sekundarnog zavojnika. S jednim zavojnikom nije moguće promijeniti omjer zavojnica kako bi se postigla povećana ili smanjena transformacija napona.

4. Praktični problemi

Odnos struje i napona: Omjer zavojnica između primarnog i sekundarnog zavojnika transformatora određuje odnos između napona i struja. Na primjer, ako primarni zavojnik ima 100 zavoja, a sekundarni 50 zavoja, sekundarni napon bit će polovica primarnog napona, a sekundarna struja dva puta veća od primarne struje. S jednim zavojnikom taj odnos ne može se postići.

Utjecaj opterećenja: U praktičnim primjenama, sekundarni zavojnik transformatora spojen je na opterećenje. Ako postoji samo jedan zavojnik, promjene opterećenja direktno utjecat će na primarni krug, vodeći do nestabilnosti sustava.

5. Posebni slučajevi

Iako transformatori obično zahtijevaju dva neovisna zavojnika, postoje posebni slučajevi gdje se može koristiti autotransformator. Autotransformator koristi jedan zavojnik s tapovima kako bi postigao transformaciju napona. Međutim, autotransformator ne pruža električnu izolaciju i koristi se u specifičnim primjenama gdje su važne uštede u cijeni i veličini.

Sažetak

Transformatori trebaju dva neovisna zavojnika kako bi postigli efektivan prenos energije, električnu izolaciju i transformaciju napona. Jedan zavojnik ne može ispuniti ove temeljne zahtjeve, stoga se ne može koristiti kao i primarni i sekundarni zavojnik transformatora.