Innan vi diskuterar en ideal transformator, låt oss diskutera transformatorn . En transformator är en fast elektrisk enhet som används för att överföra elektrisk energi mellan två kretsar samtidigt som den bibehåller en stabil frekvens och också ökar / minskar strömmen eller spänningen. Arbetsprincipen för en transformator är “ Faradays lag av induktion ”. När strömmen i huvudlindningen ändras kommer det magnetiska flödet att ändras så att en inducerad EMF kan uppstå inom sekundärspolen. En praktisk transformator inkluderar vissa förluster som kärnförluster och kopparförluster. Kopparförlusten kan definieras som, transformatorlindningar som inkluderar motstånd och reaktans för att orsaka viss förlust kallas kopparförlust. Kärnförlusten i transformatorn inträffar när transformatorn aktiveras, kärnförlusten ändras inte med belastning. Dessa förluster orsakas av två faktorer som virvel och hysteres. På grund av dessa förluster är transformatorns uteffekt mindre än ingångseffekten.
Vad är en idealisk transformator?
Definition: En transformator som inte har några förluster som koppar och kärna är känd som en idealisk transformator. I denna transformator motsvarar uteffekten ingångseffekten. Effektiviteten för denna transformator är 100%, vilket innebär att det inte finns någon effektförlust i transformatorn.
ideal-transformator
Funktionsprincip för Ideal Transformer
En idealisk transformator fungerar på två principer som när en elektrisk ström genererar en magnetisk fält och ett förändrat magnetfält i en spole inducerar en spänning över spoländarna. När strömmen ändras inom primärspolen utvecklas magnetflödet. Så att byta magnetfält kan inducera en spänning i sekundärspolen.
När strömmen flyter genom primärspolen skapar den ett magnetfält. De två lindningarna är insvept i regionen med en mycket hög magnetisk kärna som järn, så det magnetiska flödet levererar genom de två lindningarna. När en belastning är ansluten till sekundärspolen kommer spänningen och strömmen att vara i den angivna riktningen.
Egenskaper
De egenskaper hos en idealisk transformator inkluderar följande.
- De två lindningarna på denna transformator har liten resistans.
- På grund av motståndet, virvelströmmen och hysteresen finns det inga förluster i transformatorn.
- Effektiviteten för denna transformator är 100%
- Det totala flödet som genereras i transformatorn har begränsat kärnan och ansluter till lindningarna. Därför är dess flöde och induktansläckage noll.
Kärnan har obegränsad permeabilitet så en försumbar magnetkraft är nödvändig för att ordna flödet inuti kärnan.
En idealisk transformatormodell visas nedan. Denna transformator är idealisk under tre förhållanden när den inte har något läckage, inget lindningsmotstånd och ingen järnförlust i kärnan. Egenskaperna hos såväl praktiska som idealiska transformatorer liknar inte varandra.
Idealiska transformatorekvationer
Egenskaperna som vi har diskuterat ovan är inte tillämpliga på den praktiska transformatorn. I en ideal transformator är o / p-effekten lika med i / p-effekten. Det finns alltså ingen kraftförlust.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ annars E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Således visas omvandlingsförhållandningsekvationen nedan.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Strömmarna i primär och sekundär är omvänt proportionell mot deras respektive vändningar.
Fasordiagram över idealisk transformator
Fasordiagrammet för denna transformator utan nr ladda visas nedan. När transformatorn är i obelastat tillstånd kan strömmen i sekundärspolen vara noll som är I2 = 0
I figuren ovan,
“V1” är huvudförsörjningsspänningen
'E1' induceras e.m.f
'I1' är huvudströmmen
'Ø' är ömsesidigt flöde
V2 'är den sekundära o / p-spänningen.
'E2' är den sekundära inducerade e.m.f.
När transformatorlindningarna har nollimpedans, då den inducerade spänningen inom huvudströmmen slingrande 'E1' motsvarar den applicerade spänningen 'V1'. Men Lenzs lag säger att huvudlindningen E1 är ekvivalent och omvänd till primärspänningen 'V1'. Huvudströmmen som drar tillförseln kan vara tillräcklig för att generera ett växelström 'Ø' i kärnan. Så denna ström är också känd som magnetiserande ström eftersom den magnetiserar kärnan och ordnar flödet i kärnan.
Därför är både huvudströmmen och växelströmmen i samma fas. Huvudströmmen ligger bakom spänningsförsörjningen med 90 grader. Eftersom e.m.f induceras i två lindningar induceras med samma ömsesidiga flöde 'Ø'. Således är båda lindningarna i samma riktning.
När transformatorns sekundärlindning har nollimpedans, kommer den inducerade e.m.f i lindning och sekundär o / p-spänning att vara densamma i storlek och riktning.
Fördelar
Fördelarna med den ideala transformatorn inkluderar följande.
- Det finns inga förluster som hysteres, virvel och koppar.
- Spännings- och strömförhållanden är perfekt baserade på spolens vridningar.
- Det finns inget flödesläckage
- Det beror inte på frekvensen
- Perfekt linjäritet
- Ingen avvikande induktans och kapacitans
Således ett ideal transformator är en imaginär transformator, inte en praktisk transformator. Denna transformator används huvudsakligen för utbildning. Här är en fråga till dig, vilka tillämpningar har en ideal transformator?
