Beschrijving
1. Kernfunctie
Het fundamentele doel van een transformator is om de spannings- en stroomniveaus van wisselstroom te veranderen zonder de frequentie te veranderen.
2. Werkingsprincipe
(1) Wisselstroom invoerenDe transformator moet wisselstroom gebruiken. De richting en omvang van wisselstroom veranderen voortdurend periodiek. We geven deze veranderende AC door aan de primaire spoel van de transformator.
(2) Genereer een veranderend magnetisch veld Volgens de wet van Oersted creëert een elektrische stroom die door een draad vloeit een magnetisch veld. Omdat de stroom in de primaire spoel voortdurend verandert, genereert deze een magnetisch veld in de kern waarvan de sterkte en richting voortdurend veranderen.
(3) Magnetische veldgeleiding door de kern De spoelen van een transformator worden meestal rond een kern gewikkeld die is gemaakt van gestapelde siliciumstaalplaten. Deze kern kan het veranderende magnetische veld dat door de primaire spoel wordt gegenereerd, efficiënt geleiden en concentreren, met vrijwel geen verlies voor de secundaire spoel.
(4) Magnetisch veld snijdt door de secundaire spoel Wanneer dit veranderende magnetische veld door de secundaire spoel gaat, zorgt het voortdurend veranderende magnetische veld er effectief voor dat de draden in de secundaire spoel de magnetische fluxlijnen 'doorsnijden'.
(5) Een nieuwe spanning induceren (elektromagnetische inductie) Volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie wordt er, wanneer de magnetische flux door een gesloten circuit verandert, een geïnduceerde elektromotorische kracht (spanning) in het circuit gegenereerd. Daarom wordt een wisselspanning geïnduceerd over de twee uiteinden van de secundaire spoel.
3. Of een transformator een 'stap-omhoog'- of 'stap-omlaag'-transformator is, hangt volledig af van de draaiverhouding van de primaire spoel tot de secundaire spoel.
Ze volgen een eenvoudige formule:
- Vp / Vs=Np / Ns
- Vp: Primaire spoelspanning (ingangsspanning)
- Vs: secundaire spoelspanning (uitgangsspanning)
- Np: Aantal windingen in de primaire spoel
- Ns: Aantal windingen in de secundaire spoel
Tegelijkertijd zijn de veranderingen in spanning en stroom, volgens de wet van behoud van energie (waarbij kleine verliezen buiten beschouwing worden gelaten), tegengesteld: Vp × Ip ≈ Vs × Is
- Ip: Primaire spoelstroom (ingangsstroom)
- Is: secundaire spoelstroom (uitgangsstroom)
4.Overzicht
Simpel gezegd is de werking van een transformator een energieconversieproces van 'elektrisch → magnetisch → elektrisch': wisselstroom die op de primaire spoel wordt toegepast, genereert een veranderend magnetisch veld, dat door de kern wordt geleid en de secundaire spoel induceert, waardoor een nieuwe wisselstroom wordt geproduceerd. Door de windingsverhouding van de twee spoelen te veranderen, kan de uitgangsspanning flexibel worden aangepast.
