Relación del devanado del transformador frente al recuento real del devanado

El campo magnético inducido es proporcional a los giros en amperios, es decir, el número actual de turnos. La energía eléctrica se convierte en energía magnética en el núcleo y de nuevo en eléctrica. El núcleo debe ser lo suficientemente grande para mantenerlo sin saturar. Para un transformador de 100 VA, desea transferir más energía magnéticamente que para un transformador de 10 VA. El 100 VA es más grande porque tiene más turnos para construir un campo más fuerte y también necesita un núcleo más grande para evitar que se sature.

  

Diga, quiero tener una proporción de 1: 2, podría enrollar 10:20 o 100: 200 devanados

Hay dos razones para responder a esto y Brian ha hecho un trabajo decente al explicar el problema básico con muy pocos giros en el primario, pero se ha perdido un par de sutilezas. La otra razón es señalar el error en la respuesta actualmente aceptada.

Ignorando el devanado secundario (y cualquier carga que pueda estar conectada a él), el transformador se convierte simplemente en un inductor. Si este inductor se coloca a través de un suministro de CA, usted quiere que la inductancia sea lo suficientemente alta como para evitar que se tome una gran corriente reactiva del suministro (las compañías eléctricas estarían en brazos si cada primario del transformador tomara 10 amperios de corriente reactiva) ¡El sistema de suministro a la red se estrellaría y se quemaría!

Pero también hay otra razón y esto se relaciona con la saturación del núcleo. Todavía estoy hablando del transformador como un inductor aquí; los giros de amperios y las dimensiones del núcleo determinan el campo H dentro del núcleo y los amperios están determinados por la inductancia (y la tensión de alimentación). A su vez, la inductancia está determinada por otros parámetros centrales y el número de vueltas.

Entonces, compare 10 giros con 100 giros: el primario de 100 giros tiene 100 veces la inductancia del primario de 10 giros y esto significa que la corriente (para un suministro de CA fijo) es 100 veces más pequeña que para el primario de 10 giros.

Así, los amplificadores se han reducido en 100, pero los giros se han incrementado en 10, por lo que el efecto neto es que los giros en amperios se han reducido en 10, lo que significa que el campo H se ha reducido en diez y el núcleo es mucho menos probable que se sature. / p>

Si conecta la carga secundaria, la corriente en la primaria aumenta desde la corriente de magnetización básica hasta una corriente más alta. Este cambio en la corriente se llama la corriente de referencia primaria tomada por la carga secundaria.

Entonces, ahora podría tener dos juegos de amperios más a considerar: el amperio secundario gira y el amperio primario adicional gira debido a la carga secundaria. Digo "podría" porque, de hecho, no tenemos que considerarlos en absoluto, se cancelan perfectamente dentro del núcleo y el núcleo ya no está saturado debido a la corriente de carga que cuando la carga secundaria no estaba allí.

Pero, una gran cantidad de ingenieros no parecen apreciarlo, suena poco intuitivo, entonces, ¿cómo puedo convencer a un incrédulo? Considere los siguientes 4 escenarios: -

Losescenarios1y2tratandeconvertirunsolodevanadoprimarioendosdevanadosparalelos.S1tieneunacorrientedemagnetizacióndeImy,porlotanto,cadadevanadoenS2tomaIm/2.Enotraspalabras,loscablesparalelosestrechamenteacopladossecomportancomounsolocable.Curiosamente,cadacableS2DEBEtenereldobledeinductanciay,sireorganizaesosdoscablesparaqueesténenserie,tendráunainductanciaprimariaquees4vecesladeS1;estodemuestraqueduplicarelnúmerodevueltascuadruplicaelnúmerodevueltas.inductancia.Diezveceselnúmerodevueltassignificacienveceslainductancia.

S3lepidequeconsiderequésucedecuandosedesconectaunodelosdevanadosparalelosdeS2.¿Cuálseríalarelacióndefasedelatensiónenestedevanadodesconectadoencomparaciónconlatensióndeldevanadoprimario?¡Siconsiderasqueesantifasealvoltajeprimario,entoncesloquehubierapasadoenelescenario2habríacreadounincendio!

Porlotanto,claramente,latensióninducidaeneldevanadodesconectado(S3)eslamismafase(ymagnitud)quelatensiónprimaria.

S4debeestardespejado:conecteunacargaaldevanadoaisladoylacorrientequefluyeenelprimarioestáenladirecciónopuestaalacorrientequefluyeenel"nuevo" secundario.

En resumen, esto significa que el amperio se convierte en el primario (debido a la corriente de carga secundaria) ESTÁN totalmente cancelados por el amperio que se convierte en el secundario.

Esto también significa que un transformador que se requiere para manejar una mayor potencia de carga no se hace más grande debido a la posibilidad de saturación del núcleo. Se hace más grande para poder usar cables más gruesos (menor pérdida de cobre) y los cables más gruesos requieren más espacio, por lo tanto, un núcleo más grande.

Para cualquier transformador, desea transferir la mayor parte de la energía suministrada a la carga, por lo que desea gastar la menor potencia posible en el transformador.

Sin embargo, debe gastar algo de energía para magnetizar el núcleo en cada semiciclo, y el número de giros influye en la potencia necesaria para hacerlo. Puede modelar esta potencia desaprovechada como una inductancia conectada a través del primario, por lo que desea maximizar la impedancia de esta inductancia para minimizar la potencia desperdiciada.

Y la inductancia es proporcional al cuadrado del número de vueltas, por lo que la primaria de 100 vueltas tendrá 100 veces la inductancia de la primaria de 10 vueltas.

Para aumentar la impedancia, puedes hacer tres cosas:

1. Aumenta la frecuencia de conducción. Por lo tanto, es posible que solo necesite 10 giros con una frecuencia de conducción de 5 kHz o superior, como se ve en una fuente de alimentación conmutada.
2. Cambie el material del núcleo del transformador o la geometría. (Las laminaciones E / I de acero al silicio son casi las óptimas para el funcionamiento a 50Hz, pero la ferrita con una inductancia específica más baja tiene ventajas en frecuencias más altas)
3. Aumenta el número de vueltas. Si está atrapado con hierro de silicio y 50Hz, esta es su única opción, por lo tanto, la mayoría de los transformadores de red tienen devanados primarios de varios cientos de vueltas.