آشنایی با الکترونیک

تعاریف ساده انگارانه در بالا به بسیاری از مسائل پیچیده ترانسفورماتورها نمی پردازد.
در ترانسفورماتور ایده آل ، ترانسفورماتور دارای هسته ای بدون مقاومت مغناطیسی و دو پیچش بدون مقاومت الکتریکی است. هنگامی که ولتاژ به ورودی های اولیه ترانسفورماتور اعمال می شود ، باید جریان کوچکی از طریق سیم پیچ اصلی جریان یابد تا شار در مدار هسته مغناطیسی ایجاد شود. از آنجا که در ترانسفورماتور ایده آل هسته مقاومت مغناطیسی ندارد ، این جریان ناچیز خواهد بود در حالی که در یک ترانسفورماتور واقعی این جریان بخشی از از دست دادن ترانسفورماتور خواهد بود.

ملاحظات عملی
در یک ترانسفورماتور ایده آل ، شار مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ اول توسط سیم پیچ دوم به طور کامل جذب می شود ، اما در حقیقت مقداری از شار مغناطیسی در فضای اطراف پراکنده (نشت) است. شار که در طی هدایت از مسیر خود جدا می شود شار نشت نامیده می شود. این شار نشتی باعث ایجاد اثر القایی در سیم پیچ ها می شود ، در نتیجه در هر چرخه انرژی در کویل صرفه جویی می شود و در نیمه آخر سیکل آزاد می شود. این اثر به طور مستقیم باعث افت برق نمی شود ، اما به دلیل اختلاف مرحله باعث ایجاد مشکل در تنظیم ولتاژ می شود و بنابراین باعث می شود ولتاژ ثانویه نسبت واقعی خود را به ولتاژ اولیه حفظ نکند. این تأثیر به ویژه در بارهای زیاد خود را نشان می دهد. به همین دلیل ترانسفورماتورهای توزیع به گونه ای طراحی شده اند که کمترین میزان تلفات را در خود جای دهند.

با این حال ، در برخی از برنامه ها ، ضرر بالا نشت یک مزیت است. در این ترانسفورماتورها آنها با استفاده از روش هایی مانند ایجاد مسیر مغناطیسی طولانی ، شکاف هوا یا مسیر بای پس مغناطیسی ، شار نشت را افزایش می دهند. دلیل افزایش عمدی تلفات پراکندگی در این ترانسفورماتورها ، توانایی بالای چنین ترانسفورماتورها در تحمل کوتاه مدت است. این ترانسفورماتورها برای کار با بارهای منفی از قبیل دستگاههای جوشکاری (یا تجهیزات دیگری که از قوس الکتریکی استفاده می کند) ، لامپ های بخار جیوه و پانل های فلورسنت یا تأمین امنیت در بارهایی که احتمالاً مدارهای کوتاه وجود دارد استفاده می شود.

اثر فرکانس
مشتق زمان در قانون القایی فارادی نشان می دهد که شار سیم پیچ برابر با انتگرال ولتاژ ورودی است. در ترانسفورماتور ایده آل ، افزایش شار در سیم پیچ خطی در نظر گرفته می شود ، اما در عمل شار مغناطیسی با سرعت نسبتاً بالایی افزایش می یابد این افزایش تا رسیدن شار به نقطه اشباع مغناطیسی هسته ادامه می یابد. با توجه به افزایش ناگهانی جریان مغناطش در یک ترانسفورماتور واقعی ، همه ترانسفورماتورها باید همیشه توسط یک جریان متناوب سینوسی (غیر پالس کننده) فعال شوند.

معادله EMF عمومی برای ترانسفورماتورها
اگر شار مغناطیسی سینوسی در نظر گرفته شود ، رابطه بین ولتاژ E ، فرکانس منبع f ، تعداد چرخش N ، سطح مقطع هسته A و حداکثر چگالی مغناطیسی B از چارچوب EMF عمومی به شرح زیر بدست می آید:

برای ترانسفورماتور با چگالی مغناطیسی ثابت ، EMF با افزایش فرکانس افزایش می یابد ، که اثر آن را می توان از معادله عمومی EMF محاسبه کرد. بنابراین ، با استفاده از ترانسفورماتورهای فرکانس بالاتر ، می توان راندمان آنها را نسبت به وزن آنها افزایش داد ، زیرا یک ترانسفورماتور با حجم هسته ثابت در فرکانس های بالاتر می تواند قدرت بیشتری را بین چرخش ها جابجا کند و پیچ های کمتری برای ایجاد یک امپدانس ثابت لازم است. . با این حال ، افزایش فرکانس می تواند منجر به از دست دادن مضاعف مانند تلفات اصلی و اثرات فضایی در سیستم شود. هواپیماها و برخی تجهیزات نظامی از فرکانس 400 هرتز استفاده می کنند ، زیرا با این کار علاوه بر افزایش ضررهای خاص ، می توان حجم تجهیزات را نیز کاهش داد.

به طور کلی ، استفاده از ترانسفورماتور در ولتاژ اسمی اما فرکانس بالاتر از اسمی جریان آهنربا را کاهش می دهد و بنابراین می تواند در فرکانس پایین تر از فرکانس دارای امتیاز جریان آهنربا افزایش یابد. با این وجود ، استفاده از ترانسفورماتورها در فرکانسهای بالاتر یا پایین تر از فرکانس دارای رتبه بندی باید قبل از شروع شرایط ایمن برای کار ترانسفورماتور مانند اندازه گیری ولتاژ ، تلفات و استفاده از سیستم خنک کننده ویژه ارزیابی شود. به عنوان مثال ، موبایل ها باید برای محافظت در برابر ولتاژ ناشی از افزایش فرکانس ، به صفحه نمایش ولتاژ محافظت شوند.