Abans d’anar a parlar d’un transformador ideal, anem a parlar el transformador . Un transformador és un dispositiu elèctric fix que s’utilitza per transferir el energia elèctrica entre dos circuits mantenint una freqüència estable i també augmentant / disminuint el corrent o la tensió. El principi de funcionament d’un transformador és “ Llei de Faraday d’inducció ”. Quan es canvia el corrent del bobinatge principal, es canviarà el flux magnètic, de manera que es pugui produir un CEM induït dins de la bobina secundària. Un transformador pràctic inclou algunes pèrdues com pèrdues bàsiques i pèrdues de coure. La pèrdua de coure es pot definir com els bobinats del transformador que inclouen resistència i reactància per provocar alguna pèrdua, es denomina pèrdua de coure. La pèrdua de nucli del transformador es produeix quan el transformador s’energia, la pèrdua de nucli no canvia amb la càrrega. Aquestes pèrdues són causades per dos factors com el remolí i la histèresi. A causa d’aquestes pèrdues, la potència de sortida del transformador és inferior a la potència d’entrada.
Què és un transformador ideal?
Definició: Un transformador que no té pèrdues com el coure i el nucli es coneix com un transformador ideal. En aquest transformador, la potència de sortida és equivalent a la potència d’entrada. L'eficiència d'aquest transformador és del 100%, el que significa que no hi ha pèrdua d'energia dins del transformador.
transformador ideal
Principi de funcionament del transformador ideal
Un transformador ideal funciona segons dos principis, com quan un corrent elèctric genera un magnètic un camp magnètic canviant en una bobina indueix una tensió a través dels extrems de la bobina. Quan es canvia el corrent dins de la bobina primària, es desenvolupa el flux magnètic. Per tant, canviar el camp magnètic pot induir una tensió dins de la bobina secundària.
Quan el corrent flueix a través de la bobina primària, crea un camp magnètic. Els dos bobinatges s’envolten a la regió d’un nucli magnètic molt alt com el ferro, de manera que el flux magnètic s’abasteix a través dels dos bobinats. Un cop connectada una càrrega a la bobina secundària, el voltatge i el corrent estaran en la direcció indicada.
Propietats
El propietats d’un transformador ideal inclou el següent.
- Els dos bobinats d’aquest transformador tenen una resistència petita.
- A causa de la resistència, el corrent de Foucault i la histèresi no hi ha pèrdues al transformador.
- L'eficiència d'aquest transformador és del 100%
- El flux total generat al transformador ha restringit el nucli i es connecta amb els bobinats. Per tant, la seva fuita de flux i inductància és nul·la.
El nucli té una permeabilitat il·limitada, de manera que és necessària una força magnetomotriu insignificant per disposar el flux dins del nucli.
A continuació es mostra un model de transformador ideal. Aquest transformador és ideal en tres condicions quan no té flux de fuites, no té resistència als bobinatges i no té pèrdua de ferro dins del nucli. Les propietats dels transformadors pràctics i ideals no són similars entre si.
Equacions de transformador ideals
Les propietats que hem comentat anteriorment no són aplicables al transformador pràctic. En un transformador de tipus ideal, la potència o / p és igual a la potència i / p. Per tant, no hi ha pèrdua de poder.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ en cas contrari E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Per tant, l’equació de la relació de conversió es mostra a continuació.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Els corrents de primària i secundària són inversament proporcionals als seus respectius girs.
Diagrama de fases del transformador ideal
El diagrama fasorial d’aquest transformador amb núm càrrega es mostra a continuació. Quan el transformador funciona sense càrrega, el corrent dins de la bobina secundària pot ser zero, és a dir, I2 = 0
A la figura anterior,
'V1' és la tensió principal d'alimentació
‘E1’ s’indueix e.m.f
'I1' és el corrent principal
‘Ø’ és flux mutu
V2 ’és la tensió o / p secundària.
‘E2’ és l’emf secundari induït.
Quan els bobinatges del transformador tenen impedància nul·la, la tensió induïda a la xarxa principal Ventós 'E1' equival a la tensió aplicada 'V1'. Però la llei de Lenz estableix que el bobinatge principal E1 és equivalent i invers a la tensió primària 'V1'. El corrent principal que atrau el subministrament pot ser suficient per generar un flux altern ‘Ø’ dins del nucli. Per tant, aquest corrent també es coneix com a corrent magnetitzant, ja que magnetitza el nucli i disposa el flux dins del nucli.
Per tant, tant el corrent principal com el flux alternant estan en fase igual. El corrent principal es queda per darrere de l’alimentació de tensió amb 90 graus. Atès que la e.m.f induïda en dos bobinatges s’indueix amb el flux mutu similar ‘Ø’. Per tant, els dos bobinats es troben en una direcció similar.
Quan el bobinatge secundari del transformador té una impedància nul·la, llavors l’emf induït en bobinatge i tensió o / p secundària serà el mateix en magnitud i direcció.
Avantatges
Els avantatges del transformador ideal inclouen els següents.
- No hi ha pèrdues com la histèresi, el remolí i el coure.
- Les relacions de tensió i corrent es basen perfectament en els girs de la bobina.
- No hi ha fuites de flux
- No depèn de la freqüència
- Linealitat perfecta
- Cap inductància i capacitat perdudes
Per tant, un ideal transformador és un transformador imaginari, no un transformador pràctic. Aquest transformador s'utilitza principalment amb finalitats educatives. Aquí teniu una pregunta, quines són les aplicacions d’un transformador ideal?
