Met de transformator kunt u de spanning verhogen door verlies van stroomsterkte, of omgekeerd. In alle gevallen is de wet van behoud van energie van toepassing, maar een deel ervan verandert onvermijdelijk in warmte. Daarom is het rendement van de transformator, hoewel meestal dicht bij de eenheid, minder dan dat.
instructies:
Stap 1
De transformator is gebaseerd op een fenomeen dat elektromagnetische inductie wordt genoemd. Wanneer een geleider wordt blootgesteld aan een veranderend magnetisch veld, ontstaat er een spanning aan de uiteinden van deze geleider, die overeenkomt met de eerste afgeleide van de verandering in dit veld. Dus wanneer het veld constant is, ontstaat er geen spanning aan de uiteinden van de geleider. Deze spanning is erg klein, maar kan worden verhoogd. Hiervoor volstaat het om in plaats van een rechte geleider een spoel te gebruiken die bestaat uit het gewenste aantal windingen. Omdat de windingen in serie zijn geschakeld, worden de spanningen erover bij elkaar opgeteld. Daarom, als andere zaken gelijk blijven, zal de spanning groter zijn dan een enkele winding of een rechte geleider in het aantal keren dat overeenkomt met het aantal windingen.
Stap 2
Je kunt op verschillende manieren een wisselend magnetisch veld creëren. Door bijvoorbeeld een magneet naast de spoel te draaien, ontstaat er een generator. In de transformator wordt hiervoor een andere wikkeling gebruikt, de primaire wikkeling genoemd, en er wordt een spanning van een of andere vorm op toegepast. In de secundaire wikkeling ontstaat een spanning waarvan de vorm overeenkomt met de eerste afgeleide van de spanningsgolfvorm in de primaire wikkeling. Als de spanning op de primaire wikkeling sinusvormig verandert, zal deze op de secundaire cosinus veranderen. De transformatieverhouding (niet te verwarren met het rendement) komt overeen met de verhouding van het aantal windingen van de wikkelingen. Het kan minder of meer dan één zijn. In het eerste geval zal de transformator step-down zijn, in het tweede - step-up. Het aantal windingen per volt (het zogenaamde "aantal windingen per volt") is voor alle transformatorwikkelingen gelijk. Voor netfrequentietransformatoren is dit minimaal 10, anders daalt het rendement en neemt de verwarming toe.
Stap 3
De magnetische permeabiliteit van lucht is erg laag, daarom worden kernloze transformatoren alleen gebruikt bij zeer hoge frequenties. In industriële frequentietransformatoren zijn kernen gebruikt die zijn gemaakt van stalen platen bedekt met een diëlektrische laag. Hierdoor zijn de platen elektrisch van elkaar geïsoleerd en treden er geen wervelstromen op, wat de efficiëntie kan verminderen en de verwarming kan verhogen. In transformatoren van schakelende voedingen die met verhoogde frequenties werken, zijn dergelijke kernen niet van toepassing, omdat in elke afzonderlijke plaat aanzienlijke wervelstromen kunnen optreden en de magnetische permeabiliteit buitensporig is. Hier worden ferrietkernen gebruikt - diëlektrica met magnetische eigenschappen.
Stap 4
Verliezen in de transformator, die het rendement verminderen, ontstaan door de emissie van een elektromagnetisch wisselveld erdoor, kleine wervelstromen die ondanks de genomen maatregelen om ze te onderdrukken toch in de kern ontstaan, evenals de aanwezigheid van actieve weerstand in de windingen. Al deze factoren, behalve de eerste, leiden tot verwarming van de transformator. De actieve weerstand van de wikkeling moet verwaarloosbaar zijn in vergelijking met de interne weerstand van de voeding of belasting. Daarom, hoe groter de stroom door de wikkeling en hoe lager de spanning erover, hoe dikker de draad ervoor wordt gebruikt.
