Kāpēc nevar izmantot tikai vienu vikli gan kā primāro, gan sekundāro transformatorā?

Galvenais iemesls, kāpēc viena vijumsa nevar tikt izmantota gan kā transformatora primārā, gan sekundārā vijumsa, ir saistīts ar transformatoru darbības pamatprincipiem un elektromagnētiskās indukcijas prasībām. Šeit ir detalizēta izskaidrošana:

1. Elektromagnētiskās indukcijas princips

Transformatori strādā saskaņā ar Faradeja likumu par elektromagnētisko indukciju, kas nosaka, ka mainīgais magnētiskais plūsma caur slēgtu loku inducē elektrodinamisko spēku (EDS) šajā lokā. Transformatori izmanto šo principu, izmantojot maiņstrāvu primārajā vijumā, lai radītu mainīgu magnētisko lauku. Šis mainīgais magnētiskais lauks pēc tam inducē EDS sekundārajā vijumā, sasniedzot sprieguma pārveidošanu.

2. Divu neatkarīgu vijumu nepieciešamība

Primārā vijumsa: Primārā vijumsa ir savienota ar enerģijas avotu un nes maiņstrāvu, kas rada mainīgu magnētisko lauku.

Sekundārā vijumsa: Sekundārā vijumsa tiek novietota uz tāda paša ķermeņa, bet ir izolēta no primārās vijumas. Mainīgais magnētiskais lauks nonāk caur sekundāro vijumu, inducējot EDS saskaņā ar Faradeja likumu, kas veido strāvu.

3. Problēmas ar vienu vijumu

Ja kā primārā un sekundārā vijumsa tiek izmantota viena vijumsa, rodas šādas problēmas:

Pašindukcija: Vienā vijumā maiņstrāva rada mainīgu magnētisko lauku, kas savukārt inducē pašinducēto EDS tajā pašā vijumā. Pašinducētais EDS pretojas strāvas maiņai, efektīvi supresējot strāvas maiņas un traucējot efektīvai enerģijas pārnešanai.

Nav izolācijas: Viens no svarīgākajiem transformatoru funkcijām ir nodrošināt elektrisku izolāciju, atdalot primāro shēmu no sekundārās shēmas. Ja ir tikai viena vijumsa, nav elektriskas izolācijas starp primāro un sekundāro shēmu, kas ir nepieņemami daudzos lietojumos, it īpaši tajos, kas saistīti ar drošību un dažādiem sprieguma līmeņiem.

Nevar sasniegt sprieguma pārveidošanu: Transformatori sasniedz sprieguma pārveidošanu, mainot vijumu attiecību starp primāro un sekundāro vijumu. Ar vienu vijumu ir neiespējami mainīt vijumu attiecību, lai sasniegtu sprieguma paaugstināšanu vai samazināšanu.

4. Praktiskās problēmas

Strāvas un sprieguma attiecība: Vijumu attiecība starp primāro un sekundāro vijumu transformatorā nosaka sprieguma un strāvas attiecību. Piemēram, ja primārā vijumsa ir 100 gāji, bet sekundārā vijumsa ir 50 gāji, sekundārais spriegums būs pusē no primārā sprieguma, un sekundārā strāva būs divreiz lielāka nekā primārā strāva. Ar vienu vijumu šāda attiecība netiek sasniegta.

Izmaiņas krāvējā: Praktiskos lietojumos sekundārā vijumsa transformatora ir savienota ar krāvēju. Ja ir tikai viena vijumsa, izmaiņas krāvējā tieši ietekmēs primāro shēmu, izraisojot sistēmas nestabilitāti.

5. Speciāli gadījumi

Lai arī transformatori parasti prasa divas neatkarīgas vijumas, ir speciāli gadījumi, kad var izmantot autotransformatoru. Autotransformators izmanto vienu vijumu ar tapas, lai sasniegtu sprieguma pārveidošanu. Tomēr autotransformators nenodrošina elektrisku izolāciju un tiek izmantots konkrētos lietojumos, kur svarīgi ir ietaupīt izmaksas un mērogs.

Kopsavilkums

Transformatoriem ir nepieciešamas divas neatkarīgas vijumas, lai sasniegtu efektīvu enerģijas pārnešanu, elektrisko izolāciju un sprieguma pārveidošanu. Viena vijumsa nevar apmierināt šīs pamatprasības, un tāpēc to nevar izmantot kā gan primāro, gan sekundāro vijumu transformatorā.