Kuinka jännite muunnetaan virraksi

On mahdotonta muuttaa virta jännitteeksi tai jännite virtaksi, koska nämä ovat perustavanlaatuisesti erilaisia ​​ilmiöitä. Jännite mitataan johtimen tai EMF-lähteen päissä, kun taas virta on sähkön varaus, joka liikkuu johtimen poikkileikkauksen läpi.

Jännite tai virta voidaan muuntaa vain erisuuruiseksi jännitteeksi tai virtaksi, tässä tapauksessa puhutaan sähköenergian (tehon) muuntamisesta.

Jos jännite laskee sähköenergian muuntamisen aikana, virta nousee, ja jos jännite nousee, niin virta pienenee. Syöttö- ja lähtöenergian määrä on suunnilleen sama (miinus tietysti muutosprosessin menetykset) energiansäästölain mukaisesti.

Tämä johtuu siitä, että sähköenergia A on alun perin sähkövarauksen potentiaalinen energia (sijaintienergia sähkökentässä), ts. A = U * q. Ja virta I - ei ole muuta kuin varauksen q liikkuvuus sähkökentässä ajan t aikana, ts. I = q / t.

Siksi prosessissa, jossa muunnetaan energiaa A1 = U1 * q1 tulossa - energiaksi A2 = U2 * q2 tietyn muuntolaitteen ulostulossa, - joko potentiaaliero (U2

Joko yksikköaikaa kohti siirretyn varauksen määrä pienenee (q2

Suorittaakseen tällaisen sähköenergian muuntamisen he käyttävät sähkömagneettisen induktion ilmiötä, jonka Michael Faraday löysi loppukesästä 1831 ja jota käytetään nykyään muuntajassa ja pulssijännitemuuntajissa jännitteen pienentämiseksi tai lisäämiseksi (vastaavasti virran lisäämiseksi tai vähentämiseksi). Seuraavaksi tarkastellaan tällaisen muutoksen prosessia yleisesti.

Kun virta I muuttuu (kasvaa ja pienenee) johtavassa kelassa induktanssilla L - tämän virran muodostama ja tämän kelan rajoittamaa aluetta S läpäisevä magneettikenttä B muuttuu - magneettinen virta Φ = B * S = L * I.

Kuinka nopeasti kelan virta I muuttuu - samoin muuttuu magneettinen virta Φ, joka läpäisee tämän kelan rajoittaman alueen S. Kelassa oleva vaihtovirta I on suoraan verrannollinen kelan päihin kohdistuvaan jännitteeseen U. Siten, mitä suurempi on amplitudi U, sitä suurempi on kelan virran I amplitudi ja sitä suurempi on kelan magneettisen vuon ampl amplitudi virran kanssa.

Michael Faraday osoitti, että aikaa muuttava magneettinen flux pystyy indusoimaan EMF (jännite) piirissä, joka kattaa tämän vaihtelevan magneettisen vuon alueen, ja magneettisen vuon muutosnopeudella dF / dt vaikuttaa syntyvän EMF: n suuruuteen: mitä suurempi magneettisen vuon muutosnopeus on, sitä suurempi on jännite piirin päissä.

Joten jos sijoitamme toisen käämin (sekundaarinen) muuttuvan magneettisen vuon alueelle, niin siihen indusoidaan EMF (jännite päissä), verrannollinen magneettisen vuon muutosnopeuteen - mitä suurempi magneettinen vuota on ja sitä nopeammin se muuttuu - sitä suurempi induktio sekundaarisessa tilassa on. kela EMF. Jos toissijaisia ​​käännöksiä on useita (N) ja ne on kytketty sarjaan, indusoitu EMF kasvaa niihin.

Ja jos toissijainen piiri on suljettu, niin sitä pitkin siirretty varaus (virta) luo oman magneettisen vuon, vastapäätä ensisijaista magneettista vuota suunnassa ja yhtä suuri kuin se.

Jos toissijaisen piirin käännökset ovat täysin samanlaisia ​​kuin primaarikierto magneettisissa ominaisuuksissa, muodossa ja induktanssissa, niin tällöin indusoidun EMF: n aiheuttama virta jaetaan tasaisesti kaikkien toissijaisten kierrosten kesken. Siksi mitä enemmän kierrosta on kytketty sarjaan - sitä enemmän jännitettä saadaan lähtöön ja sitä vähemmän virtaa tulee, kun piiri on suljettu kuormaan.

Se toimii tällä periaatteella muuntajalisäämällä tai laskemalla vaihtojännitettä ja vastaavasti vähentämällä tai lisäämällä vaihtovirtaa. Jos primaarikiertoja on enemmän ja vähemmän sekundaarisia, niin toisiokelan kierrosta kohti tulee enemmän virtaa, mutta toisiokelan päissä oleva jännite on kokonaisuudessaan vähemmän (verrannollinen käämien kääntöjen suhteeseen), ts. Lähtövirta kasvaa tuloon verrattuna ja jännite menee alas.