W jaki sposób transformator zwiększa napięcie, jednocześnie zmniejszając prąd?

Prawo Ohmlsa stanowi V = IR. Oznacza to, że gdy zwiększamy napięcie, musimy również zwiększać prąd (I).

To prawda, gdy podajemy rezystor.

Ale transformator zwiększa prąd, jednocześnie zmniejszając napięcie lub zmniejszając prąd, jednocześnie zwiększając napięcie.

A transformator nie jest rezystorem, więc nie można zastosować do niego prawa Ohma.

Jak to się dzieje?

Transformator to elektryczna skrzynia biegów.

 | In | Out --------+-------------------------+------------------------- Gearbox | High speed, low torque. | Low speed, high torque. Trafo | High V, low I | Low V, high I 

Należy pamiętać, że (ignorując straty) moc w = brak mocy. Z prawa Joule-Lenza wiemy, że P = VI, więc jeśli V jest zmniejszone, muszę zwiększyć odwrotnie.

Komentarze

• nitpick : możesz używać OL, to ' jest po prostu bezużyteczne – relacja między V, I i R jest nadal ważna, ' to tylko fakt, że chwilowa wartość R w cewce zmienia się w zależności do V & Ja … tak samo jak z diodami, tranzystorami itp.
• Dzięki za informację zwrotną. Ułożyłem odpowiedź na tym samym poziomie, co pytanie.
• więc mówisz, że prawo Ohma nie działa w obwodach prądu przemiennego ani w obwodzie opartym na transformatorze
• Nie, nie powiedziałem tego . Możesz użyć prawa Ohma ' (uwaga dużymi literami) w obwodach prądu przemiennego na elementach rezystancyjnych lub reaktywnych (L lub C). Transformatora nie ma w tej kategorii, chociaż można go modelować za pomocą R, L i C wraz z idealnym transformatorem, więc generalnie nie ' t używa Ohm ' s Prawo dotyczące samego transformatora.
• Dzięki stary, nie mam teraz Dillema

„kiedy zwiększamy napięcie, musimy również zwiększać prąd (I)”, podczas gdy R jest stałe.

Powinieneś spojrzeć na transformator z perspektywy mocy: P = I * V

i Power In = Power Out,

Teraz, jeśli masz 10 V i 1 A, to jest to 10 W, więc moc wynosi 10 W

Jeśli masz 10 razy większą liczbę zwojów wyjścia w porównaniu ze stroną wejściową, otrzymasz 100 V, ale przy 0,1 A, czyli 100 * 0,1 to 10 W.

Jeśli masz 10 razy więcej włączeń wejście w porównaniu ze stroną wyjściową to 1V, ale przy 10A, czyli 1 * 10 to 10W.

Drut używany do każdego uzwojenia musi mieć wystarczającą grubość, tj. grubszy dla wyższego prądu. Wszelkie straty zostały zignorowane.

„Lewa” strona transformatora (strona, do której jest przyłożone napięcie) przestrzega prawa Ohma (technicznie uogólniona forma, która opisuje impedancję, a nie tylko opór). Prądy i napięcia, które wydają się nie być zgodne z prawem Ohma, występują po drugiej stronie transformatora, w obwodzie izolowanym elektrycznie. Ohm „Prawo nie” nie opisuje relacji między dwoma obwodami, ale stosunek napięcia do prądu w tym samym obwodzie.

Transformator wykorzystuje wspólny strumień rdzenia jako mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego. Strumienie pierwotne i wtórne ALMOST doskonale znoszą, z pozostałość zwana „strumieniem magnesującym”.

Jeśli strumień magnesujący staje się zbyt mały, wówczas więcej energii jest pobierane z pierwotnego (źródła energii), a strumień rdzenia jest ponownie odpowiedni do wytworzenia tego, co wymaga.

Podobnie, jeśli pierwotny ma 100 zwojów z prądem Ip, a wtórny ma 300 zwojów, to wtórny może dostarczyć tylko 1/3 prądu, zanim strumień generowany przez wtórny zostanie zrównoważony (anulowany) strumień pierwotny.

Ponownie, rdzeń transformatora jest mechanizmem sumującym dla systemu regulacyjnego z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Mylisz funkcję” Lossless Transformer „s” z funkcją „rezystora”. Funkcją rezystora jest zamiana przyłożonego napięcia i prądu na energię cieplną w celu rozproszenia. Funkcją transformatora jest zamiana przyłożonego napięcia i prądu wejściowego na inne napięcie i prąd bez UTRATY ROZPROSZENIA. Przy 10 watów wejściowych na transformatorze będziesz mieć 10 watów dostępnych na wyjściu. Tak więc do zdefiniowania transformatora używasz innego modelu niż rezystora.

Oczywiście „transformator bezstratny” istnieje tylko w naszych symulacjach i ćwiczeniach myślowych. Jednak ze względów praktycznych pozwala nam to na użycie prostego zestawu reguł dotyczących napięcia i prądu w celu zdefiniowania krytycznych zachowań transformatorów, które nas interesują, bez uciekania się do szalonego świata równań Maxwella i różnych innych funkcji matematycznych wysokiego poziomu. To uproszczenie pozwala nam użyć współczynnika zwojów do projekcji napięć i prądów. Dzięki temu wiemy, że transformator ze 100 zwojami na obwodzie pierwotnym i 10 zwojami na wtórnym ma współczynnik zwojów równy 10. Więc jeśli transformator ma 100 VAC na wejściu transformator będzie miał na wyjściu 10 V. Podobnie, jeśli 1 A jest pobierane przez uzwojenie wejściowe, wtedy wyjście dostarcza 10 A do obciążenia. 100 W mocy na wejściu jest konwertowane na 100 W mocy na wyjściu.

W prawdziwym świecie uzwojenia wykorzystują drut, który wykazuje rezystancję. Moc jest tracona w tych oporach drutu zarówno w uzwojeniu pierwotnym, jak i wtórnym. The Brain Trust of Transformer Designers od ponad 100 lat konstruujących transformatory opracowało bardzo wydajne rdzenie z drutem o niskiej rezystancji, dzięki czemu otrzymujemy transformatory z półki o sprawności ponad 98%. Tam prawo Ohma ma zastosowanie, ale większość użytkowników transformatorów na poziomie aplikacji może zignorować straty. Oczywiście, jeśli jesteś narzędziem takim jak ConEdison z generatorami transmitującymi 10 megawatów, to 2% przy 10 centów na kilowatogodzinę sumuje się naprawdę szybko i sprawia, że bardzo pobudliwa kupka liczników fasoli.

Prawo Ohma stanowi, że prąd płynący przez przewodnik między dwoma punktami jest bezpośrednio proporcjonalne do napięcia na TYM (tym samym) dwóch punktach. Ma zastosowanie do wszystkich obwodów, a transformator nie jest wyjątkiem. Błąd prowadzi to do sprzeczności, że (malejący) prąd jest mierzony , a nie między tymi samymi punktami, gdzie (rosnące) napięcie jest. jest mierzona w uzwojeniu pierwotnym, ale napięcie jest mierzone na obwodzie wtórnym. Jeśli zmierzymy prąd i napięcie po tej samej stronie transformatora, okaże się, że prawo Ohma jest nadal na miejscu. Co więcej, jeśli porównamy współczynniki \ $ \ frac {V} {I} \ $ po różnych stronach transformatora, stwierdzimy, że transformator nie tylko zmienia napięcia i prądy, ale także pozorny opór (impedancja). Na przykład, jeśli idealny transformator zmniejszy napięcie o współczynnik 2 (współczynnik zwojów wynosi 2), a uzwojenie wtórne zostanie obciążone przez rezystor R, wówczas rezystancja (impedancja) po stronie pierwotnej będzie wyświetlana jako \ $ R \ cdot2 ^ 2 \ $ . Zatem pozorny opór przekształcony przez współczynnik zwojów do kwadratu.