Zakaj ni mogoče uporabiti le enega viklanja kot primarnega in sekundarnega v transformatorju?

Osnovni razlog, zakaj ena vikla ne more biti uporabljena kot primarna in sekundarna vikla transformatorja, leži v osnovnih načelih delovanja transformatorja in zahtevah elektromagnetske indukcije. Tukaj je podrobno razlago:

1. Načelo elektromagnetske indukcije

Transformatorji delujejo na osnovi Faradayevih zakonov elektromagnetske indukcije, ki pravijo, da spreminjajoči se magnetni tok skozi zaprto zanko inducira električni navor (EMF) v tej zanki. Transformatorji uporabljajo to načelo tako, da z uporabo izmeničnega toka v primarni vikli ustvarijo spreminjajoč se magnetno polje. To spreminjajoče se magnetno polje potem inducira EMF v sekundarni vikli, s tem dosežejo preoblikovanje napetosti.

2. Potreba po dveh samostojnih viklah

Primarna vikla: Primarna vikla je povezana z virom energije in nosi izmenični tok, ki ustvari spreminjajoče se magnetno polje.

Sekundarna vikla: Sekundarna vikla je postavljena na isti jekleni jezgru, vendar je izolirana od primarne vikle. Spreminjajoče se magnetno polje prehaja skozi sekundarno viklo, kar po Faradayevih zakonih inducira EMF, ki generira tok.

3. Težave z eno samo viklo

Če bi ena sama vikla bila uporabljena kot primarna in sekundarna, bi nastale naslednje težave:

Samoindukcija: V eni sami vikli izmenični tok ustvari spreminjajoče se magnetno polje, ki v isti vikli inducira samoinducirani EMF. Samoinducirani EMF nasprotuje spremembam toka, učinkovito preprečuje spremembe toka in onemogoča učinkovit prenos energije.

Brez električne izolacije: Eden od pomembnih funkcij transformatorja je zagotavljanje električne izolacije, ki loči primarno vezavo od sekundarne vezave. Če obstaja le ena vikla, ni električne izolacije med primarno in sekundarno vezavo, kar je neprijetno v mnogih aplikacijah, še posebej tistih, kjer gre za varnost in različne ravni napetosti.

Ne more doseči preoblikovanja napetosti: Transformatorji dosežejo preoblikovanje napetosti s spreminjanjem omara vikl med primarno in sekundarno viklo. Z eno samo viklo ni mogoče spremeniti omara vikl za dosego povišanja ali snižanja napetosti.

4. Praktične težave

Odnos toka in napetosti: Odnos omara vikl med primarno in sekundarno viklo transformatorja določa odnos med napetostmi in tokoma. Na primer, če ima primarna vikla 100 obrokov in sekundarna vikla 50 obrokov, bo sekundarna napetost polovica primarne napetosti, sekundarni tok pa bo dvakrat večji od primarnega toka. Z eno samo viklo tega odnosa ne moremo doseči.

Vpliv opta: V praktičnih aplikacijah je sekundarna vikla transformatorja povezana z optom. Če obstaja le ena vikla, bi spremembe opta neposredno vplivale na primarno vezavo, kar bi vodilo do nestabilnosti sistema.

5. Posebni primeri

Ko transformatorji tipično zahtevajo dve samostojni vikli, obstajajo posebni primeri, kjer se lahko uporabi avtotransformator. Avtotransformator uporablja eno samo viklo z tapami za dosego preoblikovanja napetosti. Avtotransformator pa ne zagotavlja električne izolacije in se uporablja v določenih aplikacijah, kjer so pomembna prihranek stroškov in manjša velikost.

Povzetek

Transformatorji potrebujejo dve samostojni vikli za učinkovit prenos energije, električno izolacijo in preoblikovanje napetosti. Ena sama vikla ne more izpolniti teh osnovnih zahtev, zato ne more biti uporabljena kot primarna in sekundarna vikla transformatorja.