Che cos'è un trasformatore ideale: diagramma di funzionamento e fasore

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Prima di parlare di un trasformatore ideale, parliamone il trasformatore . Un trasformatore è un dispositivo elettrico fisso, utilizzato per trasferire il energia elettrica tra due circuiti mantenendo una frequenza stabile e anche aumentando / diminuendo la corrente o la tensione. Il principio di funzionamento di un trasformatore è ' Legge di Faraday di induzione ”. Quando la corrente nell'avvolgimento principale viene modificata, il flusso magnetico verrà modificato, in modo che all'interno della bobina secondaria possa verificarsi un EMF indotto. Un pratico trasformatore include alcune perdite come perdite del nucleo e perdite di rame. La perdita di rame può essere definita come, gli avvolgimenti del trasformatore che includono resistenza e reattanza per causare una certa perdita sono chiamati perdita di rame. La perdita del nucleo nel trasformatore si verifica quando il trasformatore è eccitato, la perdita del nucleo non cambia con il carico. Queste perdite sono causate da due fattori come vortici e isteresi. A causa di queste perdite, la potenza di uscita del trasformatore è inferiore alla potenza di ingresso.

Cos'è un trasformatore ideale?

Definizione: Un trasformatore che non ha perdite come il rame e il nucleo è noto come trasformatore ideale. In questo trasformatore, la potenza in uscita è equivalente alla potenza in ingresso. L'efficienza di questo trasformatore è del 100%, il che significa che non vi è alcuna perdita di potenza all'interno del trasformatore.




trasformatore ideale

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Principio di funzionamento del trasformatore ideale

Un trasformatore ideale funziona su due principi come quando una corrente elettrica genera a magnetico campo e un campo magnetico variabile in una bobina induce una tensione ai capi della bobina. Quando la corrente viene modificata all'interno della bobina primaria, viene sviluppato il flusso magnetico. Quindi il cambiamento del campo magnetico può indurre una tensione all'interno della bobina secondaria.



Quando la corrente scorre attraverso la bobina primaria, crea un campo magnetico. I due avvolgimenti sono avvolti nella regione di un nucleo magnetico molto alto come il ferro, quindi il flusso magnetico si alimenta attraverso i due avvolgimenti. Una volta collegato un carico alla bobina secondaria, la tensione e la corrente saranno nella direzione indicata.

Proprietà

Il proprietà di un trasformatore ideale include il seguente.

  • I due avvolgimenti di questo trasformatore hanno una piccola resistenza.
  • A causa della resistenza, correnti parassite e isteresi non ci sono perdite nel trasformatore.
  • L'efficienza di questo trasformatore è del 100%
  • Il flusso totale generato nel trasformatore ha limitato il nucleo e si collega con gli avvolgimenti. Pertanto, la sua perdita di flusso e induttanza è zero.

Il nucleo ha una permeabilità illimitata quindi una forza magnetomotrice trascurabile è necessaria per organizzare il flusso all'interno del nucleo.
Di seguito è mostrato un modello di trasformatore ideale. Questo trasformatore è ideale in tre condizioni quando non ha flusso di dispersione, nessuna resistenza degli avvolgimenti e nessuna perdita di ferro all'interno del nucleo. Le proprietà dei trasformatori pratici e ideali non sono simili tra loro.


Equazioni del trasformatore ideale

Le proprietà che abbiamo discusso in precedenza non sono applicabili al trasformatore pratico. In un trasformatore di tipo ideale, la potenza o / p è uguale alla potenza i / p. Quindi, non c'è perdita di potenza.

E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ altrimenti E2 * I2 = E1 * I1

E2 / E1 = I2 / I1

Pertanto, l'equazione del rapporto di conversione è mostrata di seguito.

V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K

Le correnti del primario e del secondario sono inversamente proporzionali alle rispettive torsioni.

Diagramma dei fasori del trasformatore ideale

Il diagramma fasoriale di questo trasformatore con n caricare è mostrato sotto. Quando il trasformatore è in condizione di vuoto, la corrente all'interno della bobina secondaria può essere zero, ovvero I2 = 0

Nella figura sopra,

'V1' è la tensione di alimentazione principale

'E1' è indotto e.m.f

'I1' è la corrente principale

'Ø' è mutuo flusso

V2 'è la tensione o / p secondaria.

'E2' è l'e.m.f.

Quando gli avvolgimenti del trasformatore hanno impedenza zero, la tensione indotta all'interno della rete avvolgimento 'E1' è equivalente alla tensione applicata 'V1'. Ma la legge di Lenz afferma che l'avvolgimento principale E1 è equivalente e inverso alla tensione primaria 'V1'. La corrente principale che assorbe l'alimentazione può essere sufficiente per generare un flusso alternato 'Ø' all'interno del nucleo. Quindi questa corrente è anche conosciuta come corrente magnetizzante poiché magnetizza il nucleo e organizza il flusso all'interno del nucleo.

Pertanto, sia la corrente principale che il flusso alternato sono nella fase uguale. La corrente principale è in ritardo rispetto alla tensione di alimentazione di 90 gradi. Poiché le e.m.f indotte in due avvolgimenti sono indotte con il flusso reciproco simile 'Ø'. Pertanto, entrambi gli avvolgimenti sono in una direzione simile.

Quando l'avvolgimento secondario del trasformatore ha un'impedenza zero, l'e.m.f indotta nell'avvolgimento e la tensione o / p secondaria sarà la stessa in ampiezza e direzione.

Vantaggi

I vantaggi del trasformatore ideale includono quanto segue.

  • Non ci sono perdite come isteresi, vortici e rame.
  • I rapporti di tensione e corrente si basano perfettamente sulle torsioni della bobina.
  • Non ci sono perdite di flusso
  • Non dipende dalla frequenza
  • Perfetta linearità
  • Nessuna induttanza e capacità parassite

Quindi, un ideale trasformatore è un trasformatore immaginario, non un trasformatore pratico. Questo trasformatore viene utilizzato principalmente per scopi educativi. Ecco una domanda per te, quali sono le applicazioni di un trasformatore ideale?