La tension de sortie du transformateur dépend du rapport du nombre d'enroulements sur les bobines primaires et secondaires, mais y a-t-il un impact sur les performances du transformateur par le nombre d'enroulements réel?
Dites, je veux avoir un rapport de 1: 2, je pourrais enrouler des enroulements de 10:20 ou 100: 200.
En général, plus d'enroulements - plus la résistance, l'inductance et le coût sont importants. Est-il utile d'enrouler davantage ou le nombre d'enroulements est-il maintenu au minimum absolu? Comment le nombre minimal d'enroulements est-il déterminé?
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Il y a deux raisons pour répondre à cela et Brian a fait un travail décent en expliquant le problème de base avec trop peu de tours sur le primaire mais a manqué quelques subtilités. L'autre raison est de signaler l'erreur dans la réponse actuellement acceptée.
Ignorant l'enroulement secondaire (et toute charge qui pourrait y être connectée), le transformateur devient juste un inducteur. Si cette inductance est placée sur une alimentation en courant alternatif, vous voulez que l'inductance soit suffisamment élevée pour éviter qu'un gros courant réactif ne soit prélevé sur l'alimentation - les compagnies d'électricité seraient dans le coup si chaque primaire du transformateur prenait 10 ampères de courant réactif - le système d'alimentation du réseau s'écraserait et brûlerait !!
Mais il y a aussi une autre raison et cela concerne la saturation du cœur. Je parle toujours du transformateur comme d'une inductance ici; les tours d'ampère et les dimensions du noyau déterminent le champ H à l'intérieur du noyau et les ampères sont déterminés par l'inductance (et la tension d'alimentation). À son tour, l'inductance est déterminée par d'autres paramètres de base et le nombre de tours.
Donc, comparez 10 tours à 100 tours - le primaire à 100 tours a 100 fois l'inductance du primaire à 10 tours et cela signifie que le courant (pour une alimentation CA fixe) est 100 fois plus petit que pour le primaire à 10 tours.
Ainsi, les amplis ont diminué de 100 mais les tours ont augmenté de 10, l'effet net est que les tours d'ampère ont diminué de 10, ce qui signifie que le champ H a diminué de dix et que le noyau est beaucoup moins susceptible de saturer.
Si vous connectez la charge secondaire, le courant dans le primaire augmente du courant de magnétisation de base à un courant plus élevé. Ce changement de courant est appelé le courant référencé primaire pris par la charge secondaire.
Alors maintenant, il pourrait y avoir deux autres jeux de tours d'ampères à considérer - les tours d'ampères secondaires et les tours d'ampères primaires supplémentaires en raison de la charge secondaire. Je dis "pourrait" car, en fait, nous n'avons pas du tout à les considérer - ils s'annulent parfaitement à l'intérieur du noyau et le noyau n'est pas plus saturé en raison du courant de charge qu'il ne l'était lorsque la charge secondaire n'était pas là.
Mais, énormément d'ingénieurs ne semblent pas apprécier cela - cela ne semble pas intuitif, alors comment puis-je convaincre un mécréant? Considérez les 4 scénarios suivants: -
Les scénarios 1 et 2 concernent la conversion d'un seul enroulement primaire en deux enroulements parallèles. S1 a un courant de magnétisation de Im et, par conséquent, chaque enroulement dans S2 prend Im / 2. En d'autres termes, les fils parallèles étroitement couplés se comportent comme un seul fil. Fait intéressant, chaque fil est S2 DOIT maintenant avoir le double de l'inductance et, si vous réorganisiez ces deux fils pour qu'ils soient en série, vous auriez une inductance primaire qui est 4 fois celle de S1 - cela prouve que le doublement du nombre de tours quadruplait le inductance. Dix fois le nombre de tours signifie cent fois l'inductance.
S3 vous demande de considérer ce qui se passe lorsque l'un des enroulements parallèles de S2 est déconnecté - quelle serait la relation de phase de la tension sur cet enroulement déconnecté par rapport à la tension d'enroulement primaire? Si vous le considérez comme antiphasique à la tension primaire, alors ce qui se serait passé dans le scénario 2 aurait créé un incendie !!
Il est donc clair que la tension induite dans l'enroulement déconnecté (S3) est la même phase (et amplitude) que la tension primaire.
S4 doit être clair - connectez une charge à l'enroulement isolé et le courant qui circule dans le primaire est dans la direction opposée au courant circulant dans le "nouveau" secondaire.
En bref, cela signifie que les tours d'ampères dans le primaire (en raison du courant de charge secondaire) SONT totalement annulés par les tours d'ampères dans le secondaire.
Cela signifie également qu'un transformateur nécessaire pour gérer une puissance de charge plus élevée n'est pas agrandi en raison de la possibilité de saturation du cœur. Il est plus gros pour pouvoir utiliser des fils plus épais (perte de cuivre plus faible) et des fils plus épais nécessitent plus d'espace, d'où un noyau plus gros.
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Pour tout transformateur, vous voulez transférer la majeure partie de l'énergie fournie dans la charge, vous voulez donc gaspiller le moins d'énergie possible dans le transformateur.
Cependant, vous devez dépenser de l'énergie pour magnétiser le noyau à chaque demi-cycle, et le nombre de tours influe sur la puissance requise pour le faire. Vous pouvez modéliser cette puissance gaspillée comme une inductance connectée à travers le primaire, vous voulez donc maximiser l'impédance de cette inductance pour minimiser la puissance gaspillée.
Et l'inductance est proportionnelle au carré du nombre de tours, donc le primaire de 100 tours aura 100x l'inductance du primaire de 10 tours.
Pour augmenter l'impédance, vous pouvez faire trois choses:
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