Een transformator is een apparaat dat wisselspanning, stroom en impedantie transformeert. Wanneer AC-stroom door de primaire spoel gaat, wordt AC-magnetische flux gegenereerd in de ijzeren kern (of magnetische kern), waardoor spanning (of stroom) in de secundaire spoel wordt geïnduceerd. Transformatoren zijn samengesteld uit ijzeren kernen (of magnetische kernen) en spoelen. Een spoel heeft twee of meer wikkelingen. De wikkeling die op de voeding is aangesloten, wordt de primaire wikkeling genoemd en de overige wikkelingen worden de secundaire wikkeling genoemd. In een generator wordt, ongeacht of de spoel door een magnetisch veld beweegt of het magnetische veld door een vaste spoel beweegt, een elektrische potentiaal in de spoel geïnduceerd. In beide gevallen blijft de waarde van de magnetische flux constant, maar de magnetische flux die de spoel doorsnijdt is anders. Verandering, dit is het principe van wederzijdse inductie.
Verschillende soorten transformatoren hebben overeenkomstige technische vereisten, die kunnen worden weergegeven door overeenkomstige technische parameters. De belangrijkste technische parameters van vermogenstransformatoren zijn bijvoorbeeld nominaal vermogen, nominale spanning / spanningsverhouding, nominale frequentie, bedrijfstemperatuurniveau, temperatuurstijging, spanningsregelsnelheid, isolatieprestaties en vochtbestendigheid. De belangrijkste technische parameters van een algemene laagfrequente transformator zijn onder meer: transformatieverhouding, frequentiekarakteristieken, niet-lineaire vervorming, magnetische en elektrostatische afscherming, efficiëntie, enz.
Transformatorprincipe
Spanningsverhouding:
The turns of the two sets of transformer coils are N1 and N2, respectively. N1 is primary, N2 is secondary. When an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated at both ends of the secondary coil. When N2>N1, de geïnduceerde elektromotorische kracht is hoger dan de primair aangelegde spanning. Dit type transformator wordt een step-up transformator genoemd; Wanneer N2
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, de transformator is een step-down transformator. Integendeel, het is een step-up transformator.
Transformatorefficiëntie:
Bij nominaal vermogen wordt de verhouding tussen het uitgangsvermogen en het ingangsvermogen van een transformator transformatorefficiëntie genoemd, waarbij η de transformatorefficiëntie is; P1 is het ingangsvermogen, P2 is het uitgangsvermogen.
Wanneer het uitgangsvermogen P2 van de transformator gelijk is aan het ingangsvermogen P1, is het rendement η gelijk aan 100% en zal de transformator geen verliezen veroorzaken. Maar in werkelijkheid bestaat zo'n transformator niet. Transformatoren ondervinden altijd verliezen bij het transporteren van elektrische energie, vooral koper- en ijzerverliezen. Koperverlies verwijst naar het verlies veroorzaakt door de weerstand van transformatorspoelen. Wanneer stroom door de spoelweerstand vloeit en warmte genereert, wordt een deel van de elektrische energie omgezet in warmte en verloren. Omdat spoelen doorgaans met geïsoleerd koperdraad zijn gewikkeld, worden dit koperverliezen genoemd.
Het ijzerverlies van transformatoren omvat twee aspecten. Ten eerste is er hysteresisverlies. Wanneer wisselstroom door een transformator gaat, veranderen ook de richting en grootte van de magnetische veldlijnen die door de siliciumstaalplaten gaan, waardoor de moleculen in de siliciumstaalplaten tegen elkaar wrijven en warmte-energie vrijgeven, waardoor wat elektrische energie verloren gaat. Dit is hysteresisverlies. De andere is wervelstroomverlies, dat optreedt wanneer de transformator in bedrijf is. Als magnetische lijnen door de ijzeren kern gaan, worden geïnduceerde stromen gegenereerd in een vlak loodrecht op de magnetische lijnen. Vanwege de vorming van een gesloten circuit en wervelstromen door deze stroom, wordt dit wervelstroom genoemd. De aanwezigheid van wervelstromen zorgt ervoor dat de ijzeren kern opwarmt en energie verbruikt. Dit type verlies wordt wervelstroomverlies genoemd.
De efficiëntie van een transformator hangt nauw samen met het vermogensniveau. Hoe groter het vermogen, hoe kleiner de verhouding tussen verlies en uitgangsvermogen en hoe hoger de efficiëntie. Integendeel, hoe lager het vermogen, hoe lager het rendement.