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

Osnovni razlog zašto jedan vijak ne može biti korišćen kao i primarni i sekundarni vijak transformatora leži u fundamentalnim principima rada transformatora i zahtevima elektromagnetske indukcije. Evo detaljnog objašnjenja:

1. Princip elektromagnetske indukcije

Transformatori rade na osnovu Faradajevog zakona elektromagnetske indukcije, koji kaže da se promenljivi magnetni fluks kroz zatvorenu petlju indukuje elektromotorna sila (EMF) u toj petlji. Transformatori koriste ovaj princip tako što koriste izmjenični tok u primarnom vijaku kako bi proizveli promenljivo magnetsko polje. Ovo promenljivo magnetsko polje zatim indukuje EMF u sekundarnom vijaku, time ostvarujući transformaciju napona.

2. Potreba za dva nezavisna vijaka

Primarni vijak: Primarni vijak je povezan na izvor struje i nosi izmjenični tok, koji proizvodi promenljivo magnetsko polje.

Sekundarni vijak: Sekundarni vijak je postavljen na istoj jezgru ali je izolovan od primarnog vijaka. Promenljivo magnetsko polje prolazi kroz sekundarni vijak, indukujući EMF prema Faradajevom zakonu, što generiše tok.

3. Problemi sa jednim vijkom

Ako se jedan vijak koristi kao i primarni i sekundarni, javljaju se sledeći problemi:

Samoindukcija: U jednom vijaku, izmjenični tok proizvodi promenljivo magnetsko polje, koje zatim indukuje samoindukovanu EMF u istom vijaku. Samoindukovana EMF suprotstavlja se promeni toka, efektivno potiskujući promene toka i sprečavajući efektivnu prenos energije.

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

Ne može se ostvariti transformacija napona: Transformatori ostvaruju transformaciju napona menjajući odnos broja zavojnica između primarnog i sekundarnog vijaka. Sa jednim vijkom, nije moguće promeniti odnos broja zavojnica kako bi se ostvarila stepenovanje ili snižavanje napona.

4. Praktični problemi

Odnos toka i napona: Odnos broja zavojnica između primarnog i sekundarnog vijaka transformatora određuje odnos između napona i toka. Na primer, ako primarni vijak ima 100 zavojnica, a sekundarni vijak 50 zavojnica, sekundarni napon će biti polovina primarnog napona, a sekundarni tok će biti dvostruko veći od primarnog toka. Sa jednim vijkom, ovaj odnos ne može biti ostvaren.

Uticaj opterećenja: U praktičnim aplikacijama, sekundarni vijak transformatora je povezan sa opterećenjem. Ako postoji samo jedan vijak, promene opterećenja će direktno uticati na primarni krug, dovodeći do nestabilnosti sistema.

5. Posebni slučajevi

Iako transformatori tipično zahtevaju dva nezavisna vijaka, postoje posebni slučajevi gde se može koristiti autotransformator. Autotransformator koristi jedan vijak sa tapovima kako bi ostvario transformaciju napona. Međutim, autotransformator ne pruža električnu izolaciju i koristi se u specifičnim aplikacijama gde su važne štednje na troškovima i veličini.

Rezime

Transformatori trebaju dva nezavisna vijaka kako bi ostvarili efektivan prenos energije, električnu izolaciju i transformaciju napona. Jedan vijak ne može ispuniti ove osnovne zahteve, stoga ne može biti korišćen kao i primarni i sekundarni vijak transformatora.