Tranformator

Dasar Transformer

Voltage Transformer Dasar

Salah satu alasan utama yang kita gunakan bolak AC tegangan dan arus di rumah kita dan tempat kerja adalah bahwa hal itu dapat dengan mudah dihasilkan pada tegangan yang nyaman, berubah menjadi tegangan yang lebih tinggi dan kemudian didistribusikan di seluruh negeri menggunakan grid nasional tiang dan kabel lebih dari jarak yang sangat jauh. Alasan untuk mengubah tegangan adalah bahwa tegangan distribusi yang lebih tinggi menunjukkan arus yang lebih rendah dan kerugian karena itu lebih rendah sepanjang grid.

Bandara tinggi tegangan transmisi AC dan arus yang kemudian dikurangi ke tingkat tegangan jauh lebih rendah, lebih aman dan dapat digunakan yang dapat digunakan untuk memasok peralatan listrik di rumah-rumah dan tempat kerja kita, dan semua ini dimungkinkan berkat dasar Voltage Transformer.

Sebuah Khas Voltage Transformer

The Voltage Transformer dapat dianggap sebagai komponen listrik ketimbang komponen elektronik. Sebuah transformator pada dasarnya statis sangat sederhana (atau stasioner) perangkat listrik pasif elektro-magnetik yang bekerja pada prinsip hukum Faraday induksi dengan mengubah energi listrik dari satu nilai yang lain.

Transformator ini dilakukan dengan menghubungkan bersama dua atau lebih rangkaian listrik menggunakan sirkuit magnetik berosilasi umum yang dihasilkan oleh trafo sendiri. Sebuah transformator beroperasi pada prinsip-prinsip "induksi elektromagnetik", dalam bentuk Mutual Induksi .

Induksi Reksa adalah proses dimana sebuah kumparan kawat magnetis menginduksi tegangan ke dalam kumparan lain yang terletak di dekat itu. Kemudian kita dapat mengatakan bahwa transformator bekerja di "domain magnetik", dan transformer mendapatkan nama mereka dari kenyataan bahwa mereka "mengubah" satu tegangan atau tingkat saat ini ke yang lain.

Transformers mampu baik meningkatkan atau menurunkan tegangan dan level saat ini pasokan mereka, tanpa memodifikasi frekuensi, atau jumlah Daya Listrik yang ditransfer dari satu ke yang lain berkelok-kelok melalui sirkuit magnetik.

Sebuah fase transformator tegangan tunggal pada dasarnya terdiri dari dua kumparan listrik kawat, satu yang disebut "Primary Winding" dan lain yang disebut "Secondary Winding". Untuk tutorial ini kita akan menentukan "primer" sisi transformator sebagai pihak yang biasanya membutuhkan tenaga, dan "sekunder" sebagai pihak yang biasanya memberikan kekuatan. Dalam transformator tegangan fase tunggal utama biasanya sisi dengan tegangan yang lebih tinggi.

Kedua kumparan tidak dalam kontak listrik dengan satu sama lain tetapi bukan dibungkus bersama-sama di sekitar sirkuit besi magnet umum tertutup yang disebut "inti". Inti besi lunak ini tidak padat tetapi terdiri dari laminasi individu terhubung bersama-sama untuk membantu mengurangi kerugian inti ini.

Dua gulungan kumparan elektrik terisolasi satu sama lain tetapi magnetis terhubung melalui inti umum memungkinkan daya listrik yang akan ditransfer dari satu kumparan ke yang lain. Ketika arus listrik melewati gulungan primer, medan magnet dikembangkan yang menginduksi tegangan ke dalam gulungan sekunder seperti yang ditunjukkan.

Single Phase Voltage Transformer

Dengan kata lain, untuk transformator tidak ada sambungan listrik langsung antara dua gulungan coil, sehingga memberikan nama juga sebuah Transformer Isolasi. Umumnya, gulungan primer dari transformator dihubungkan ke suplai tegangan input dan bertobat atau mengubah daya listrik menjadi medan magnet. Sementara pekerjaan gulungan sekunder adalah untuk mengkonversi medan magnet bolak ini menjadi tenaga listrik menghasilkan tegangan output yang diperlukan seperti yang ditunjukkan.

Transformer Konstruksi (fase tunggal)

• Dimana:
• V P - adalah Voltage Primer
• V S - adalah Voltage Sekunder
• N P - adalah Jumlah Primer Belitan
• N S - adalah Jumlah Belitan Sekunder
• Φ (phi) - adalah Flux Linkage

Perhatikan bahwa dua gulungan kumparan tidak terhubung dengan listrik tetapi hanya terkait magnetis. Sebuah transformator fase tunggal dapat beroperasi untuk meningkatkan atau menurunkan tegangan diterapkan pada gulungan primer. Ketika transformator digunakan untuk "meningkatkan" tegangan pada gulungan sekunder sehubungan dengan primer, hal itu disebuttransformator Langkah-up. Ketika digunakan untuk "menurunkan" tegangan pada gulungan sekunder sehubungan dengan primer itu disebut Step-down transformator.

Namun, kondisi ketiga ada di mana transformator menghasilkan tegangan yang sama pada perusahaan sekunder seperti yang diterapkan pada utama berliku. Dengan kata lain, outputnya identik sehubungan dengan tegangan, arus dan daya ditransfer. Jenis transformator disebut "Impedansi Transformer" dan terutama digunakan untuk pencocokan impedansi atau isolasi sirkuit listrik sebelah.

Perbedaan tegangan antara primer dan gulungan sekunder dicapai dengan mengubah jumlah kumparan ternyata di gulungan primer (N P) dibandingkan dengan jumlah kumparan menyala gulungan sekunder (N S).

Sebagai transformator adalah perangkat linier, rasio sekarang ada antara jumlah lilitan kumparan primer dibagi dengan jumlah lilitan kumparan sekunder. Rasio ini, disebut rasio transformasi, lebih dikenal sebagai transformator, (TR) "rasio berubah". Hal ini ternyata nilai rasio menentukan pengoperasian trafo dan tegangan sesuai yang tersedia pada gulungan sekunder.

Hal ini diperlukan untuk mengetahui rasio jumlah putaran kawat pada primer berliku dibandingkan dengan gulungan sekunder. Rasio belitan, yang tidak memiliki unit, membandingkan dua gulungan dalam rangka dan ditulis dengan titik dua, seperti 3: 1 (3-ke-1). Ini berarti dalam contoh ini, bahwa jika ada 3 volt pada primer berliku akan ada 1 volt pada gulungan sekunder, 3-ke-1. Kemudian kita dapat melihat bahwa jika rasio antara jumlah belitan mengubah tegangan yang dihasilkan juga harus berubah dengan rasio yang sama, dan ini benar.

Sebuah transformator adalah semua tentang "rasio", dan rasio belitan dari transformator yang diberikan akan sama dengan rasio tegangan. Dengan kata lain untuk transformator: "ternyata rasio = rasio tegangan". Jumlah aktual putaran kawat pada setiap berliku umumnya tidak penting, hanya rasio belitan dan hubungan ini diberikan sebagai:

Sebuah Transformers Ternyata Ratio

Dengan asumsi sebuah transformator ideal dan sudut fase: Φ P ≡ Φ S

Perhatikan bahwa urutan angka ketika mengungkapkan transformer ternyata nilai rasio sangat penting karena ternyata rasio 3: 1 mengungkapkan sangat berbeda hubungan transformator dan tegangan output dari satu di mana rasio belitan diberikan sebagai: 1: 3.

Transformer Dasar Contoh No1

Sebuah transformator tegangan memiliki 1.500 putaran kawat pada kumparan primer dan 500 putaran kawat untuk kumparan sekunder. Apa yang akan menjadi rasio belitan (TR) dari transformator.

Rasio ini dari 3: 1 (3-ke-1) hanya berarti bahwa ada tiga gulungan utama untuk setiap satu gulungan sekunder. Sebagai rasio bergerak dari sejumlah besar di sebelah kiri ke nomor yang lebih kecil di sebelah kanan, tegangan primer karena itu mengundurkan diri di nilai seperti yang ditunjukkan.

Transformer Dasar Contoh No2

Jika 240 volt rms diterapkan pada gulungan primer dari transformator yang sama di atas, apa yang akan menjadi sekunder tidak ada tegangan beban yang dihasilkan.

Sekali lagi mengkonfirmasikan bahwa transformator adalah "langkah-down transformator sebagai tegangan utama adalah 240 volt dan tegangan sekunder yang sesuai adalah lebih rendah pada 80 volt.

Kemudian tujuan utama dari sebuah transformator adalah untuk mengubah tegangan pada rasio yang telah ditetapkan dan kita dapat melihat bahwa gulungan primer memiliki jumlah set atau jumlah gulungan (gulungan kawat) di atasnya sesuai tegangan input. Jika tegangan keluaran sekunder adalah menjadi nilai yang sama sebagai masukan tegangan pada lilitan, maka jumlah yang sama utama kumparan ternyata harus luka ke inti sekunder karena ada pada inti utama memberi bahkan ternyata rasio 1: 1 (1-to-1). Dengan kata lain, satu kumparan menghidupkan gilirannya sekunder untuk satu kumparan pada primer.

Jika tegangan sekunder output lebih besar atau lebih tinggi dari tegangan input, (langkah-up transformator) maka harus ada lebih banyak berubah pada pemberian sekunder rasio 1 ternyata: N(1-to-N), dimana N merupakan nomor rasio belitan. Demikian juga, jika diperlukan bahwa tegangan sekunder lebih rendah atau kurang dari primer, (langkah-down transformator) maka jumlah gulungan sekunder harus kurang memberikan rasio N ternyata: 1 (N-to-1) .

Transformer Action

Kita telah melihat bahwa jumlah kumparan menyala gulungan sekunder dibandingkan dengan berkelok-kelok, rasio belitan primer, mempengaruhi jumlah tegangan yang tersedia dari kumparan sekunder. Tetapi jika dua gulungan elektrik terisolasi satu sama lain, bagaimana tegangan sekunder ini diproduksi?

Kami telah mengatakan sebelumnya bahwa transformator pada dasarnya terdiri dari dua kumparan luka di sekitar inti besi lunak umum. Ketika tegangan bolak balik (V P) diterapkan pada kumparan primer, arus mengalir melalui kumparan yang pada gilirannya membuat sebuah medan magnet di sekitar itu sendiri, yang disebut induktansi, berdasarkan arus ini menurut Hukum Faraday induksi elektromagnetik. Kekuatan medan magnet membangun sebagai aliran arus naik dari nol sampai nilai maksimum yang diberikan sebagai dΦ / dt.

Sebagai garis magnetik setup kekuatan oleh elektromagnet ini berkembang keluar dari kumparan inti besi lunak membentuk jalan untuk berkonsentrasi dan fluks magnetik. Fluks magnetik ini menghubungkan putaran kedua gulungan karena akan meningkatkan dan penurunan arah berlawanan di bawah pengaruh pasokan AC.

Namun, kekuatan medan magnet induksi ke dalam inti besi lunak tergantung pada jumlah saat ini dan jumlah putaran dalam gulungan. Ketika saat ini berkurang, kekuatan medan magnet mengurangi.

Ketika garis magnetik aliran fluks sekitar inti, mereka melewati putaran gulungan sekunder, menyebabkan tegangan akan diinduksi ke kumparan sekunder. Jumlah tegangan induksi akan ditentukan oleh: NdΦ / dt (Hukum Faraday), di mana N adalah jumlah kumparan berubah. Juga tegangan induksi ini memiliki frekuensi yang sama dengan tegangan gulungan primer.

Kemudian kita dapat melihat bahwa tegangan yang sama diinduksi dalam tiap giliran kumparan kedua gulungan karena fluks magnetik yang sama menghubungkan putaran kedua gulungan bersama-sama. Akibatnya, total tegangan induksi di setiap berliku berbanding lurus dengan jumlah putaran dalam berkelok-kelok. Namun, amplitudo puncak tegangan output yang tersedia pada gulungan sekunder akan berkurang jika kerugian magnetik inti tinggi.

Jika kita ingin kumparan utama untuk menghasilkan medan magnet yang lebih kuat untuk mengatasi core kerugian magnetik, kita dapat mengirim lebih besar arus yang melalui kumparan, atau menjaga arus yang sama mengalir, dan bukannya meningkatkan jumlah putaran kumparan (N P) dari berliku.Produk ampere kali ternyata disebut "ampere-turns", yang menentukan kekuatan magnetising kumparan.

Jadi dengan asumsi kita memiliki sebuah transformator dengan giliran tunggal di primer, dan hanya satu putaran di sekunder. Jika salah satu volt diterapkan pada satu putaran kumparan primer, dengan asumsi tidak ada kerugian, cukup saat ini harus mengalir dan fluks magnetik cukup dihasilkan untuk mendorong satu volt di giliran tunggal sekunder. Artinya, setiap berliku mendukung jumlah yang sama volt per giliran.

Sebagai fluks magnetik bervariasi sinusoidal, Φ = Φ max sinωt, maka hubungan dasar antara ggl induksi, (E) dalam kumparan berliku N ternyata diberikan oleh:

emf = ternyata x laju perubahan

• Dimana:
• ƒ - adalah frekuensi fluks di Hertz, = ω / 2π
• Ν - adalah jumlah lilitan kumparan.
• Φ - adalah densitas fluks dalam weber

Hal ini dikenal sebagai Transformer EMF Persamaan. Untuk emf gulungan primer, N akan menjadi jumlah putaran primer, (N P) dan untuk emf berliku sekunder, N akan menjadi jumlah putaran sekunder, (N S).

Juga perlu diketahui bahwa sebagai transformator memerlukan fluks magnet bolak untuk beroperasi dengan benar, transformator tidak dapat karena itu digunakan untuk mengubah atau menyediakan tegangan DC atau arus, karena medan magnet harus berubah untuk menginduksi tegangan di gulungan sekunder. Dengan kata lain, Transformers TIDAK Beroperasi pada Tegangan DC,HANYA AC.

Jika primer transformator berkelok-kelok terhubung ke suplai DC, reaktansi induktif dari gulungan akan menjadi nol karena DC tidak memiliki frekuensi, sehingga impedansi efektif berliku karena itu akan sangat rendah dan sama hanya dengan perlawanan dari tembaga yang digunakan. Dengan demikian berliku akan menarik arus yang sangat tinggi dari suplai DC menyebabkan ia terlalu panas dan akhirnya terbakar, karena seperti yang kita tahu I = V / R.

Transformer Dasar Contoh No3

Sebuah transformator satu fasa memiliki 480 ternyata pada gulungan primer dan 90 ternyata pada gulungan sekunder. Nilai maksimum kerapatan fluks magnetik 1.1T ketika 2.200 volt, 50Hz diterapkan pada transformator primer berliku. Hitung:

a). Fluks maksimum dalam inti.

b). Daerah penampang inti.

c). Ggl induksi sekunder.

Daya Listrik di Transformer sebuah

Transformers dinilai dalam Volt-ampere, (VA), atau dalam unit yang lebih besar dari Kilo Volt-ampere, (kVA). Dalam transformator ideal (mengabaikan kerugian), daya yang tersedia di gulungan sekunder akan sama sebagai kekuatan dalam gulungan primer, mereka adalah perangkat watt konstan dan tidak mengubah listrik hanya tegangan untuk rasio lancar. Dengan demikian, dalam sebuah transformator ideal Power Ratio sama dengan satu (unity) sebagai tegangan, V dikalikan dengan arus, saya akan tetap konstan.

Itulah daya listrik pada satu tegangan / tingkat saat ini di primer adalah "berubah" menjadi tenaga listrik, pada frekuensi yang sama, dengan tegangan yang sama / tingkat saat ini pada sisi sekunder.Meskipun trafo dapat langkah-up (atau langkah-down) tegangan, tidak dapat langkah-up listrik. Jadi, ketika sebuah transformator langkah-up tegangan, itu langkah-down arus dan sebaliknya, sehingga daya output selalu pada nilai yang sama dengan daya input. Kemudian kita dapat mengatakan bahwa kekuatan utama sama dengan daya sekunder, (P P = P S).

Daya dalam Transformer sebuah

Dimana: Φ P adalah sudut fase primer dan Φ S adalah sudut fase sekunder.

Perhatikan bahwa karena daya yang hilang sebanding dengan kuadrat arus yang ditransmisikan, yaitu: I 2 R, meningkatkan tegangan, katakanlah dua kali lipat (× 2) tegangan akan menurun saat ini dengan jumlah yang sama, (÷ 2) sementara memberikan jumlah yang sama daya ke beban dan karena itu mengurangi risiko kerugian faktor 4.Jika tegangan meningkat dengan faktor 10, saat akan menurun dengan faktor yang sama mengurangi kerugian secara keseluruhan dengan faktor 100.

Dasar Transformer - Efisiensi

Sebuah transformator tidak memerlukan bagian yang bergerak untuk mentransfer energi. Ini berarti bahwa tidak ada gesekan atau windage kerugian yang terkait dengan mesin listrik lainnya. Namun, transformers menderita dari jenis lain kerugian disebut "kerugian tembaga" dan "kerugian besi" tapi umumnya ini cukup kecil.

Kerugian tembaga, juga dikenal sebagai I 2 R kerugian adalah daya listrik yang hilang dalam panas akibat sirkulasi arus di sekitar gulungan transformer tembaga, maka nama itu. Kerugian Tembaga merupakan kerugian terbesar dalam pengoperasian trafo. The watt sebenarnya daya yang hilang dapat ditentukan (di setiap berkelok-kelok) dengan mengkuadratkan ampere dan mengalikannya dengan resistensi dalam ohm dari gulungan (I 2 R).

Kerugian Besi, juga dikenal sebagai hysteresis adalah tertinggal dari molekul magnet dalam inti, sebagai tanggapan terhadap fluks magnetik bolak-balik. Lagging (atau out-of-fase) Kondisi ini disebabkan oleh kenyataan bahwa ia memerlukan daya untuk membalikkan molekul magnetik;mereka tidak membalikkan sampai fluks telah mencapai kekuatan yang cukup untuk membalikkan mereka.

Hasil pembalikan dalam gesekan, dan gesekan menghasilkan panas dalam inti yang merupakan bentuk dari daya yang hilang. Histeresis dalam trafo dapat dikurangi dengan membuat inti dari paduan baja khusus.

Intensitas daya yang hilang dalam transformator menentukan efisiensi. Efisiensi transformator tercermin dalam daya (watt) kerugian antara primer (input) dan sekunder (output) gulungan.Kemudian efisiensi yang dihasilkan dari sebuah transformator adalah sama dengan rasio dari output daya dari gulungan sekunder, P S ke input daya dari gulungan primer, P P dan karena itu tinggi.

Sebuah transformator ideal adalah 100% efisien karena memberikan semua energi yang diterimanya.Transformator nyata di sisi lain tidak 100% efisien dan pada beban penuh, efisiensi transformator adalah antara 94% sampai 96% yang tenang baik. Untuk transformator yang beroperasi dengan tegangan konstan dan frekuensi dengan kapasitas yang sangat tinggi, efisiensi dapat setinggi 98%.Efisiensi, η transformator diberikan sebagai:

Transformer Efisiensi

di mana: Input, output dan Kerugian semua dinyatakan dalam satuan daya.

Umumnya ketika berhadapan dengan transformer, watt primer disebut "volt-amp", VA untuk membedakan mereka dari watt sekunder. Kemudian persamaan efisiensi di atas dapat dimodifikasi untuk:

Kadang-kadang lebih mudah untuk mengingat hubungan antara trafo input, output dan efisiensi dengan menggunakan gambar. Berikut tiga kuantitas VA, W dan η telah ditumpangkan ke dalam segitiga memberikan kekuatan dalam watt di bagian atas dengan volt-amp dan efisiensi di bagian bawah. Pengaturan ini merupakan posisi yang sebenarnya dari setiap kuantitas dalam rumus efisiensi.

Segitiga Transformer Efisiensi

dan menukar jumlah segitiga di atas memberikan kita kombinasi berikut dari persamaan yang sama:

Kemudian, untuk menemukan Watts (output) = VA x eff., Atau untuk menemukan VA (input) = W / eff., Atau untuk menemukan Efisiensi, eff. = W / VA, dll

Transformer Dasar Ringkasan

Kemudian untuk meringkas, Transformer akan mengubah tingkat tegangan (atau tingkat saat ini) dari input berkelok-kelok ke nilai lain pada output yang berkelok-kelok dengan menggunakan medan magnet. Sebuah transformator terdiri dari dua kumparan elektrik terisolasi dan beroperasi pada pokok Faraday "saling induksi", di mana EMF diinduksi dalam kumparan sekunder transformator oleh fluks magnet yang dihasilkan oleh tegangan dan arus yang mengalir dalam kumparan primer berliku.

Kedua gulungan kumparan primer dan sekunder yang dibungkus di sekitar inti besi lunak umum yang dibuat dari laminasi individu untuk mengurangi kerugian saat ini dan daya eddy. Gulungan primer dari transformator terhubung ke sumber listrik AC yang harus sinusoidal di alam, sedangkan gulungan sekunder pasokan listrik ke beban.

Kita dapat mewakili transformator dalam bentuk diagram blok sebagai berikut:

Representasi Dasar Transformer yang

Rasio transformator primer dan gulungan sekunder dengan menghormati satu sama lain menghasilkan baik transformator tegangan langkah-up atau transformator tegangan langkah-turun dengan rasio antara jumlah belitan primer untuk jumlah putaran sekunder yang disebut "rasio berubah "atau" rasio transformator ".

Jika rasio ini kurang dari satu, n <1 maka N S lebih besar dari N P dan transformator digolongkan sebagai transformator step-up. Jika rasio ini lebih besar dari kesatuan, n> 1, yaitu N P lebih besar dariN S, transformator digolongkan sebagai transformator step-down. Perhatikan bahwa fase tunggal step down transformator juga dapat digunakan sebagai transformator step-up hanya dengan membalikkan koneksi dan membuat tegangan rendah berkelok-kelok utama, dan sebaliknya.

Jika ternyata rasio sama dengan persatuan, n = 1 maka kedua primer dan sekunder memiliki jumlah yang sama dari gulungan, sehingga tegangan dan arus adalah sama untuk kedua gulungan.

Jenis transformator digolongkan sebagai transformator isolasi baik sebagai gulungan primer dan sekunder dari transformator memiliki jumlah yang sama dari volt per giliran. Efisiensi transformator adalah rasio kekuatan itu memberikan ke beban dengan daya menyerap dari pasokan. Dalam transformator yang ideal tidak ada kerugian sehingga tidak kehilangan daya maka Pin = Pout.

Dalam tutorial berikutnya dapat dilakukan dengan Dasar Transformer, kita akan melihat fisikPembangunan Transformer dan melihat jenis inti magnetik yang berbeda dan laminasi digunakan untuk mendukung gulungan primer dan sekunder.