En la clase, nos dieron ecuaciones para el transformador en términos de número de vueltas primario / secundario y coeficiente de acoplamiento K, sin embargo, el efecto de la distancia entre las bobinas, la presencia / ausencia de núcleo y la composición del núcleo no se cubrieron.
De particular interés: ¿Cuál es la ecuación para 2 cables rectos paralelos? Claramente, la relación de giro es 1: 1, pero ¿cómo tener en cuenta la distancia entre los dos?
Considere un inductor y el campo magnítico que genera:
creabuclesalrededordelosdevanados,conunadireccióndadaporladireccióndelacorriente(consultelaleydeAmpère).
Sicolocadosinductoresunocercadelotro,elcampocambiante(CréditosaCurd)generadoporunoinducirá(perdónporeljuegodepalabras)unacorrienteenelotra,conlaproporcióndadaporelnúmerodedevanados(debidoalaleydeinduccióndeFaraday).Peroesteacoplamientoselimitaráalapartedelcampoquecaeeneláreadelsegundoinductor,quepuedeonopuedeserunapartelimitadadeltotal.
Usandounnúcleo,ustedfuerzacuandoelflujomagnéticosedesplazasobreuncaminocerrado,ylamayorpartedeélseguiráesecamino:
Esto se traduce en una mayor eficiencia del acoplamiento, ya que casi todo el campo magnético se induce en el secundario, a diferencia del caso anterior.
Si tiene un solo cable ideal, también genera un campo magnético, nuevamente descrito por la ley de Ampère:
Dado que este campo se distribuye a través de todo el cable, será mucho más débil que el uso de devanados, ya que estos tienen el efecto de concentrar este campo en el espacio interior (donde está el núcleo).
En cuanto a los inductores, la distancia reduce la porción del campo magnético que comparten los cables y, con ello, la potencia transferida. Tenga en cuenta que con el núcleo, en el caso ideal en el que todo el flujo está convoyed, la distancia no importa, ya que todo el flujo está en el núcleo.
Sin núcleo, la distancia disminuye la inductancia de acoplamiento y aumenta la inductancia de fuga. En el caso límite de dos cables muy separados, cada uno tiene solo su inductancia inherente, que es toda inductancia de fuga si los ve juntos como un transformador.
En un transformador perfecto, la inductancia de fuga es cero. Si tuviera que colocar una resistencia a través de la secundaria, la primaria parecería ser solo esa resistencia dividida por el cuadrado de la relación de vueltas. Por ejemplo, si tuvieras un transformador perfecto 1: 2 y pusieras 1 k en la secundaria, el primario se vería como una resistencia de 250 Ω y nada más.
A medida que disminuye el acoplamiento, como al aumentar la distancia, más de la impedancia primaria proviene de la inductancia de fuga y el componente en serie que es la resistencia a través de la secundaria reflejada a la primaria disminuye cada vez más. Finalmente, sin acoplamiento, solo tiene la inductancia de fuga, que es la principal que actúa como un inductor independiente.
Imagina 2 mangueras de agua.
Uno con agua apuntó a otra manguera para atrapar el agua.
Sin un acoplamiento eficiente, tiene una manguera con fugas y ninguna se transfiere. En ese caso, la impedancia primaria es la de la manguera principal.
Sabiendo que usted es un estudiante de ingeniería con una imaginación brillante, y que sabe cómo se acumulan las limaduras de hierro alrededor de un cable para mostrar el flujo magnético, debe usar acero de hierro laminado para acoplar la potencia de baja frecuencia de alta potencia al cable secundario. o un núcleo de ferrita de cerámica para frecuencias más altas que tienen un tamaño más pequeño y menos pérdida que el hierro. Cuanto mayor sea la F, menor será la permeabilidad que se puede usar para reducir las pérdidas.
Pero 50 / 60Hz puede usar mangueras grandes y gruesas o núcleos comunes magnéticos de alto µ para unir los cables secundarios primarios.
Hay muchas formas y tamaños dependiendo de si necesita una manguera contra incendios o una manguera de jardín o una manguera de alcantarillado.
Pero si posee una pistola soldadora, tiene un transformador con muchos giros primarios y solo 1 giro secundario que calentará la pesada punta de cobre lo suficiente como para fundir la soldadura en un segundo.
Ahora, si esta analogía no está clara, podrías ser un programador. ;)
De
\ $ M = 0.002l \ left [log_e \ left (\ frac {l} {d} + \ sqrt {1 + \ frac {l ^ 2} {d ^ 2}} \ right) - \ sqrt { 1+ \ frac {d ^ 2} {l ^ 2}} + \ frac {d} {l} \ right] \ $
\ $ l \ $ es la longitud del cable y \ $ d \ $ es la distancia entre los cables.
En esta expresión, las dimensiones \ $ l \ $ y \ $ d \ $ son centímetros y la inductancia es microhenrys.
Lea otras preguntas en las etiquetas transformer theory