Andy antoi sinulle klassisen akateemisen vastauksen kysymyksiisi. Kaikki, mitä hän sanoi, on paikkansa, mutta epäilen aloittelijana, että ymmärrät suurimman osan siitä. Joten anna minun kokeilla yksinkertaista selitystä.

Muuntajan ensisijainen pää on rautaytimen ympärille kääritty kela, joka voi olla yksi useista muodoista. Tällä primäärikäämityksellä on erittäin pieni vastus. (Mittaa tyypillisen sähkömuuntajalaitteissa käytetyn tehomuuntajan vastus DMM: llä ja huomaat, että se on vain muutama ohm.) Liitä tähän tasavirtajännitelähde. Jännitelähde toimittaa ensiökäämiin niin suuren virran kuin se pystyy, ja muuntaja kuumenee hyvin ja todennäköisesti nousee savuun. Se tai tasavirtajohto sytyttää sulakkeen, palaa itsensä tai siirtyy virtarajaan, jos se on niin varustettu. Muuten, kun tämä suuri virta virtaa, ensiökäämi tuottaa itse asiassa yksisuuntaisen magneettikentän muuntajan sydämessä.

Mittaa nyt sekundäärisen induktanssi LRC-mittarilla. (Se on DMM: n kaltainen laite, joka mittaa vain induktanssia, vastusta ja kapasitanssia - "LRC".) 60 Hz: n tehomuuntajalle luet todennäköisesti muutaman Henriesin induktanssin sen ensisijaisten johtimien yli.

Käytä seuraavaksi L-arvoa kaavaan \ $ X_L = 2 \ pi f L \ $ laskeaksesi primäärikäämityksen "induktiivisen reaktanssin" ("\ $ X_L \ $") missä "f" on 60 Hz: n vaihtovirran päätaajuus Yhdysvalloissa. Vastaus \ $ X_L \ $ on ohmien yksikköinä kuten DC-vastus, mutta tässä tapauksessa nämä ovat "AC-ohmia", alias "impedanssi".

Käytä seuraavaksi tätä \ $ X_L \ $ -arvoa Ohmin lakiin samalla tavalla kuin DC-lähteeseen liitetyn vastuksen kanssa. \ $ I = \ frac {V} {X_L} \ $. Tavallisessa USA: n tapauksessa RMS: n tehollisarvo on 120 volttia V. Nyt näet, että nykyinen "I" on melko kohtuullinen arvo. Todennäköisesti muutama sata milliampeeria (myös "RMS"). Siksi voit käyttää 120 volttia kuormittamattomassa muuntajassa, ja se toimii vuosisadan ajan ongelmitta. Tämä muutaman sadan milliampeerin ensiövirta, jota kutsutaan "viritysvirraksi", tuottaa lämpöä muuntajan primäärikäämi, mutta muuntajan mekaaninen pääosa pystyy käsittelemään tämän lämpömäärän suunnittelemalla käytännössä ikuisesti. Kuten edellä on kuvattu, ei kuitenkaan tarvita 5 VDC: n virtalähdettä, mutta muutama minuutti tämän saman muuntajan polttamiseen, jos kyseinen tasavirtalähde pystyy toimittamaan riittävän suuren virran matalan R DC-kelan onnistuneeksi käyttämiseksi. Se on induktiivisen reaktanssin "ihme"! Se on itse luotu vaihtovirta, jonka itse AC-virta tuottaa muuntajan ytimessä, joka rajoittaa virtaa vaihtovirtajännitelähteestä ajettaessa.

Se on tarkoitettu kuormittamattomalle muuntajalle. Liitä nyt sopiva resistiivinen kuorma toissijaiseen. Edellä kuvattu viritysvirta jatkaa virtausta suunnilleen samalla suuruudella. Mutta nyt ja ylimääräinen virta virtaa ensisijaisessa. Tätä kutsutaan "heijastuvaksi virraksi" - virraksi, joka "johtuu" toissijaisesta resistiivisestä kuormitusvetovirrasta muuntajan toissijaisesta. Tämän heijastuneen virran suuruus määräytyy tehomuuntajan kierrosluvun perusteella. Yksinkertaisin tapa määrittää heijastunut virta on käyttää "VA" (volttia-ampeeria) -menetelmää. Kerro tranformaattorin toissijainen jännite virralla ampeereista, jotka vetää sekundääriin kiinnitetty resistiivinen kuorma. (Tämä on olennaisesti "wattia" - volttia kertaa ampeeria.) "VA-menetelmä" sanoo, että toissijaisen VA: n on oltava yhtä suuri kuin primaarisen inkrementaalinen VA. ("Inkrementaalinen" tarkoittaa tässä tapauksessa "viritysvirran lisäksi".) Joten, jos sinulla on tyypillinen vaihtovirtamuuntaja, jossa on 120 VRMS: n ensiö ja 6 VRMS: n toissijainen, ja kiinnität 6 Ohmin vastuksen toissijaiseen, 6 ohmin kuormitus vetää toissijaisesta 1,0 ampeerin RMS: n. Toissijainen VA = 6 x 1 = 6. Tämän toissijaisen VA: n on oltava numeerisesti yhtä suuri kuin ensisijainen VA, jossa jännite on 120 VRMS.
Ensisijainen VA = Toissijainen VA = 6 = 120 x I.
I = 6 / 120 tai vain 50 milliampeeria RMS.

Voit tarkistaa suurimman osan tästä yksinkertaisella DMM: llä mittaamaan ensiö- ja toissijaiset virrat ilman kuormaa ja kuormitusta. Kokeile itse, mutta ole varovainen ensisijaisessa osassa, koska 120 VRMS on melkein tappava. Et kuitenkaan voi tarkkailla suoraan ensiöyksikön "inkrementaalivirtaa", joka johtuu kuorman lisäämisestä toissijaiseen. Miksi? Tämä vastaus ei ole niin yksinkertainen! Viritysvirta ja heijastunut virta ovat 90 astetta vaiheen ulkopuolella. Ne "summaavat", mutta ne lasketaan yhteen vektorimatematiikan mukaan, ja se on toinen keskustelu.

Valitettavasti Andyn edellä mainittua kauniisti ilmaistua vastausta tuskin arvostetaan, ellei lukija ymmärrä vektorimatematiikkaa sovellettaessa vaihtovirtapiireihin. Toivon vastaukseni ja vahvistuskokeidesi antavan sinulle suoliston tason numeerisen käsityksen siitä, miten tehomuuntaja "toimii".

Oletan, että virta kasvaa, kun toissijaiselle kelalle kohdistetaan kuorma, koska magneettikenttä ei romahdu ensisijaiseen kelaan, mutta toissijainen kela käyttää sitä sen sijaan?

Kuulostaa oikealta, mutta ei. Yleisesti ottaen kohtuullisen tehokkaalle muuntajalle ytimen magnetointi on vakio kaikissa toissijaisissa kuormitusolosuhteissa. Ongelmana on, kuinka voin selittää sen vakuuttamatta sinua siitä, että muuntajan vastaava piiri (alla) ei ole väärä: -

Huomattavaa: -

• Xm on 99,9% muuntajan ensisijainen induktanssi
• Xp (ensisijainen vuotoinduktanssi) muodostaa lopullisen 0,1% primäärisestä induktanssista
• Xs ja Rs ovat toissijaista vuotoinduktanssia ja käämityksen vastusta, joihin primääriin viitataan kääntösuhteen neliön avulla.
• Muuntajana (oikealla) olevaa asiaa ei pidä pitää sellaisena - se on täydellinen virtamuuntaja ja ei aiheuta lainkaan magneettisuutta - se on laite, joka auttaa matematiikkaa, ja toivon, että nämä kuvat piirtävät boffit näyttävät sen vain mustana laatikkona !!

Kuten saatatkin pystyy näkemään, jopa raskaissa kuormitusolosuhteissa, jännitehäviö Rp: stä ja Xp: stä on pieni verrattuna tulovirtajännitteeseen, mikä tarkoittaa, että Xm: n poikki oleva jännite on melko vakio. Huomaa, että Xm on ainoa komponentti, joka tuottaa magneettia ytimessä. Etkö ole vakuuttunut? En syytä sinua.

Tässä on toinen tapa tarkastella sitä

Alla oleva 4 kuvan sarja yrittää osoittaa, että sekä primäärisen että toissijaisen kuormitusvirran virtausosuudet ovat yhtä suuri ja päinvastainen, ja siksi virtaus peruuntuu. Se näyttää yksinkertaisen 1: 1-muuntajan, mutta pätee yhtä lailla eri kierroslukuihin, koska vuo on verrannollinen ampeerikierroksiin eikä ampeereihin. Katso kutakin kuvaa vuorotellen numeerisesti: -

1) Kyllä, avoimen muuntajan impedanssi tulee vaihtelevasta magneettikentästä (yrittää muuttaa ytimen magneettikenttää)

2) Kyllä, jos pääjännitteelle asetetaan tasajännite , olet pulassa, muuntaja saattaa palaa. (Ellei sitä ole luokiteltu tälle virralle, jostain syystä). Olen kadottanut kelan vanhalla moottoripyörällä muutaman kerran samankaltaisista syistä: vasemmalle kytketty päälle moottorin ollessa sammutettuna, kela palanut ja muovia tippunut.

3) Ilman kuormaa toissijainen, primäärisen virran on läpäistävä primäärikäämin erittäin suuri / erittäin jäykkä induktanssi ('vuoto-induktanssi').

4) Toisiovirralla, sekundaarivirta kumoaa vaikutuksen ensiövirran ytimessä.

Muuntajaa, joka on suunniteltu DC: n virtaamiseksi sen läpi, kutsutaan kyllästetyksi reaktoriksi, ja sitä käytetään kytkimenä; ts. tasavirta kyllästää magneettisydämen, joten vaihtovirtalähde ei voi muuttaa ytimen virtausta, ergo, toissijainen vaihtojännite on nolla. Kun tasavirta kytketään pois päältä, ytimen virtaus voi nyt muuttua ja normaali muuntajan toiminta tapahtuu, mikä johtaa vaihtojännitteeseen toisiopuolella. ydintä kutsutaan ferron resonanssimuuntajaksi. Näitä käytettiin muuntajan toissijaisen jännitteen vakauttamiseen edullisesti. Tällä laitteella on kaksi toissijaista osaa, joista toinen on oikosuljettu suuriarvoisella kondensaattorilla, toinen on lähtökäämi.