Was ist das Übersetzungsverhältnis eines Transformators?

Ein Transformator ist ein elektronisches Gerät, das Betriebsgrößen verändern kann und durch das Übersetzungsverhältnis k gemessen wird. Diese Zahl gibt die Änderung, Skalierung eines Parameters wie Spannung, Strom, Widerstand oder Leistung an.

Wie hoch ist das Umwandlungsverhältnis?

Ein Transformator wandelt nicht einen Parameter in einen anderen um, sondern arbeitet mit deren Werten. Dennoch wird er als Konverter bezeichnet. Je nachdem, wie die Primärwicklung an das Stromnetz angeschlossen ist, ändert sich der Zweck des Geräts.

Diese Geräte sind in den Haushalten weit verbreitet. Sie haben die Aufgabe, ein Haushaltsgerät so mit Strom zu versorgen, dass dieser dem im Datenblatt des Geräts angegebenen Nennwert entspricht. Zum Beispiel beträgt die Netzspannung 220 Volt, der Akku des Telefons wird über eine 6-Volt-Stromversorgung geladen. Es ist also notwendig, die Netzspannung um den Faktor 220:6 = 36,7 zu reduzieren, dieser Wert wird als Übersetzungsverhältnis bezeichnet.

Um dies genau berechnen zu können, muss man sich den Aufbau des Transformators vor Augen halten. Ein solches Gerät hat einen Kern aus einer speziellen Legierung und mindestens 2 Spulen:

• primär;
• sekundär.

Die Primärspule ist mit der Stromversorgung verbunden, die Sekundärspule mit der Last, und es kann eine oder mehrere davon geben. Eine Wicklung ist eine Spule, die aus elektrisch isolierendem Draht besteht, der auf einen Rahmen oder ohne Rahmen gewickelt ist. Eine vollständige Umdrehung des Drahtes wird als Spule bezeichnet. Die erste und die zweite Spule sind auf einem Kern montiert, mit dem Energie zwischen den Wicklungen übertragen wird.

Das Übersetzungsverhältnis eines Transformators

Eine spezielle Formel bestimmt die Anzahl der Leiter in der Wicklung und berücksichtigt dabei alle Besonderheiten des verwendeten Kerns. Daher ist die Anzahl der Windungen in den Primärspulen bei verschiedenen Geräten unterschiedlich, auch wenn sie an dieselbe Stromversorgung angeschlossen sind. Wenn mehrere Verbraucher mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen an den Transformator angeschlossen werden sollen, entspricht die Anzahl der Sekundärwicklungen der Anzahl der anzuschließenden Verbraucher.

Wenn Sie die Anzahl der Drahtwindungen in den Primär- und Sekundärwicklungen kennen, können Sie das k des Geräts berechnen. Gemäß der Definition aus GOST 17596-72 "Umwandlungsfaktor - Das Verhältnis der Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung zur Anzahl der Windungen in der Primärwicklung oder das Verhältnis der Sekundärspannung zur Primärspannung im Leerlauf, ohne Berücksichtigung des Spannungsabfalls im Transformator." Ist dieser k-Faktor größer als 1, handelt es sich um ein Untersetzungsgerät, ist er kleiner, handelt es sich um ein Übersetzungsgerät. In GOST gibt es keine solche Unterscheidung, so dass die höhere Zahl durch die niedrigere Zahl geteilt wird und k immer größer als 1 ist.

In der Stromversorgung helfen Umrichter, die Übertragungsverluste zu verringern. Dazu wird die vom Kraftwerk erzeugte Spannung auf mehrere hunderttausend Volt erhöht. Die Spannung wird dann mit denselben Geräten auf den erforderlichen Wert reduziert.

In den Umspannwerken, die Industrie- und Wohngebiete versorgen, sind Transformatoren mit Spannungsreglern installiert. Von der Sekundärspule werden Hilfsausgänge abgezweigt, deren Anschluss es erlaubt, die Spannung in einem kleinen Bereich zu variieren. Dies geschieht mit einer Schraubverbindung oder einem Drehknopf. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis des Leistungstransformators in dessen Datenblatt angegeben.

Definition und Formel für das Transformatorenverhältnis

Es stellt sich heraus, dass das Verhältnis eine Konstante ist, die die Skalierung der elektrischen Parameter angibt und vollständig von der Konstruktion des Geräts abhängt. Die Berechnung von k wird für verschiedene Parameter unterschiedlich durchgeführt. Es gibt die folgenden Kategorien von Transformatoren:

• durch Spannung;
• aktuell;
• durch Widerstand.

Vor der Bestimmung des Koeffizienten ist es notwendig, die Spannung an den Spulen zu messen. Die GOST besagt, dass diese Messung im Leerlauf der Spulen durchgeführt werden muss. Wenn keine Last an den Wechselrichter angeschlossen ist, kann der Wert auf dem Typenschild des Geräts abgelesen werden.

Der Wert der Primärwicklung wird dann durch den Wert der Sekundärwicklung geteilt, dies ergibt den Koeffizienten. Wenn die Anzahl der Windungen in jeder Spule bekannt ist, wird die Anzahl der Windungen der Primärspule durch die Anzahl der Windungen der Sekundärspule geteilt. Bei dieser Berechnung wird der Spulenwiderstand vernachlässigt. Wenn es mehrere Sekundärwicklungen gibt, wird für jede Wicklung ein anderes k ermittelt.

Stromwandler haben eine besondere Eigenschaft: Ihre Primärwicklung ist in Reihe mit der Last geschaltet. Primär- und Sekundärströme werden vor der Berechnung des k-Wertes gemessen. Der Primärstrom wird in den Sekundärstrom zerlegt. Wenn die Windungszahl auf dem Datenblatt verfügbar ist, kann man k berechnen, indem man die Windungszahl des Sekundärwicklungsdrahtes durch die Windungszahl des Primärwicklungsdrahtes dividiert.

Bei der Berechnung des Koeffizienten für einen Impedanztransformator, auch Anpassungsübertrager genannt, sind zunächst die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen zu ermitteln. Dazu wird die Leistung berechnet, die gleich dem Produkt aus Spannung und Strom ist. Die Leistung wird dann durch das Quadrat der Spannung geteilt und ergibt den Widerstand. Der Bruchteil des Eingangswiderstands des Transformators und der Last in Bezug auf den Primärkreis und der Eingangswiderstand der Last im Sekundärkreis ergibt k des Geräts.

Es gibt eine andere Möglichkeit, dies zu berechnen. Sie müssen den k-Faktor durch die Spannung ermitteln und quadrieren, das Ergebnis wird ähnlich sein.

Verschiedene Arten von Transformatoren und ihre Übersetzungsverhältnisse

Obwohl sich die Konverter strukturell nicht wesentlich voneinander unterscheiden, ist ihr Verwendungszweck recht umfangreich. Neben den bereits erwähnten Transformatoren gibt es noch folgende Arten von Transformatoren:

• Leistungstransformator;
• Spartransformator;
• Impuls;
• Schweißen;
• isolieren;
• passend;
• Pic-Transformator;
• Doppel-Choke;
• transfluctor;
• drehen;
• Luft und Öl;
• dreiphasig.

Ein Merkmal des Spartransformators ist, dass es keine galvanische Trennung gibt, da die Primär- und Sekundärwicklungen aus demselben Draht bestehen, wobei die Sekundärwicklung Teil der Primärwicklung ist. Der Impulstransformator skaliert kurze rechteckige Impulssignale. Das Schweißgerät arbeitet im Kurzschlussmodus. Trennvorrichtungen werden dort eingesetzt, wo besondere elektrische Sicherheit erforderlich ist: in Feuchträumen, in Räumen mit vielen Metallprodukten und dergleichen. Ihr k ist meist gleich 1.

Der Spitze-Spitze-Transformator wandelt die sinusförmige Spannung in eine gepulste Spannung um. Eine Zwillingsdrossel besteht aus zwei Zwillingsspulen, bezieht sich aber von den Konstruktionsmerkmalen her auf Transformatoren. Der Transfluktor enthält einen Kern aus einem Magnetdraht mit einem hohen Restmagnetisierungswert, so dass er als Speicher verwendet werden kann. Der rotierende sendet Signale an rotierende Objekte.

Lufttransformatoren und Öltransformatoren unterscheiden sich in der Art ihrer Kühlung. Die ölbasierten werden für eine hohe Leistungsskalierung verwendet. Dreiphasentransformatoren werden in dreiphasigen Stromkreisen eingesetzt.

Weitere Informationen über das Stromwandler-Übersetzungsverhältnis finden Sie in der Tabelle.

Fast alle der oben genannten Geräte haben einen Kern zur Übertragung des magnetischen Flusses. Der Fluss wird durch die Bewegung der Elektronen in jeder Spulenwicklung erzeugt, und die Ströme dürfen nicht gleich Null sein. Das Stromübersetzungsverhältnis hängt auch von der Art des Kerns ab:

• Kern;
• gepanzert.

In einem gepanzerten Kern haben die Magnetfelder einen größeren Einfluss auf die Skalierung.

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