Enghraifft o Gwestiynau Trafod Trawsnewidydd
Rhagymadrodd
Mae trawsnewidydd yn gydran allweddol mewn system drydanol, a ddefnyddir i newid lefel y foltedd. Mae'r ddyfais hon yn hanfodol ar gyfer trosglwyddo a dosbarthu ynni trydanol, gan sicrhau ei lif effeithlon o orsafoedd pŵer i ddefnyddwyr. Yn yr erthygl hon, byddwn yn trafod sawl enghraifft o broblemau trawsnewidydd, a fydd, gobeithio, yn helpu myfyrwyr i ddeall y cysyniadau sylfaenol a'r cymwysiadau ymarferol o drawsnewidyddion.
Egwyddor Gweithio Trawsnewidydd
Yn syml, mae trawsnewidydd yn cynnwys dau goil o wifren drydanol, o'r enw'r prif weindiadau a'r eilawendiadau, wedi'u weindio o amgylch craidd haearn sy'n creu maes magnetig. Mae'r prif weindiad yn derbyn y foltedd mewnbwn, tra bod y eilawendiad yn cynhyrchu'r foltedd allbwn. Pan fydd cerrynt eiledol yn llifo trwy'r prif weindiad, cynhyrchir maes magnetig o amgylch y coil, gan achosi cerrynt ysgogedig yn y weindiad eilawendiad. Mae cymhareb nifer y troadau rhwng y prif weindiadau a'r eilawendiadau yn pennu'r gymhareb newid foltedd.
Y fformiwla sylfaenol a ddefnyddir mewn trawsnewidyddion yw:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
lle mae \(V_p \) yn foltedd ar y coil cynradd, \(V_s \) yn foltedd ar y coil eilaidd, \(N_p \) yw nifer y troeon ar y coil cynradd, ac \(N_s \) yw nifer y troeon ar y coil eilaidd.
Cwestiwn Enghraifft 1
Cwestiwn:
Mae gan drawsnewidydd 500 tro ar y prif weindiad a 100 tro ar y eilaidd weindiad. Os yw'r foltedd mewnbwn (cynradd) yn 220V, cyfrifwch foltedd allbwn (eilaidd) y trawsnewidydd.
Trafodaeth:
Gan ddefnyddio'r fformiwla trawsnewidydd sylfaenol:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Rydym yn amnewid y gwerthoedd hysbys:
\[ \frac{220}{V_s} = \frac{500}{100} \]
Symleiddio'r gymhariaeth o nifer y troeon:
\[ \frac{220}{V_s} = 5 \]
I ddod o hyd i \(V_s\), rydym yn croes-luosi:
\[ V_s = \frac{220}{5} \]
\[ V_s = 44V \]
Felly, foltedd allbwn (eilaidd) y trawsnewidydd yw 44V.
Cwestiwn Enghraifft 2
Cwestiwn:
Mae gan drawsnewidydd camu i fyny gymhareb dirwyniad cynradd i eilaidd o 1:4. Os yw'r foltedd mewnbwn yn 110V, beth yw'r foltedd allbwn ar y dirwyniad eilaidd?
Trafodaeth:
Gan ddefnyddio'r fformiwla trawsnewidydd sylfaenol:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Gwyddys bod y gymhareb o droeon cynradd ac eilaidd yn 1:4, sy'n golygu:
\[ \frac{N_p}{N_s} = \frac{1}{4} \]
Gyda \( V_p = 110V \):
\[ \frac{110}{V_s} = \frac{1}{4} \]
I ddod o hyd i \(V_s\), rydym yn croes-luosi:
\[ V_s = 110 \times 4 \]
\[ V_s = 440V \]
Felly, y foltedd allbwn ar y dirwyn eilaidd yw 440V.
Cwestiwn Enghraifft 3
Cwestiwn:
Defnyddir trawsnewidydd cam-i-lawr i leihau'r foltedd o 240V i 24V. Os oes 600 o droadau ar y coil cynradd, faint o droadau sydd ar y coil eilaidd?
Trafodaeth:
Gan ddefnyddio'r fformiwla trawsnewidydd sylfaenol:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
O ystyried troadau (V_p = 240V), (V_s = 24V), a (N_p = 600):
\[ \frac{240}{24} = \frac{600}{N_s} \]
Symleiddio'r gymhariaeth foltedd:
\[ 10 = \frac{600}{N_s} \]
I ddod o hyd i \(N_s\), rydym yn croes-luosi:
\[ N_s = \frac{600}{10} \]
\[ N_s = 60 \]
Felly, nifer y troadau ar y dirwyn eilaidd yw 60 o droadau.
Cwestiwn Enghraifft 4
Cwestiwn:
Mae gan drawsnewidydd foltedd mewnbwn (cynradd) o 100V a foltedd allbwn (eilradd) o 400V. Os yw'r cerrynt yn y dirwyniad eilaidd yn 2A, beth yw'r cerrynt yn y dirwyniad cynradd?
Trafodaeth:
Gallwn ddefnyddio egwyddor cadwraeth pŵer mewn trawsnewidydd delfrydol, lle mae'r pŵer mewnbwn yn hafal i'r pŵer allbwn:
\[ P_p = P_s \]
\[ V_p \times I_p = V_s \times I_s \]
Gyda (V_p = 100V), (V_s = 400V), ac (I_s = 2A):
\[ 100 \times I_p = 400 \times 2 \]
\[ 100 \times I_p = 800 \]
I ddod o hyd i \(I_p\), rydym yn rhannu:
\[ I_p = \frac{800}{100} \]
\[ I_p = 8A \]
Felly, y cerrynt yn y prif weindiad yw 8A.
Cwestiwn Enghraifft 5
Cwestiwn:
Mae trawsnewidydd camu i fyny yn cynyddu'r foltedd o 120V ar y prif weindiad i 480V ar y weindiad eilaidd. Os yw nifer y troadau ar y prif weindiad yn 300, faint o droadau sydd ar y weindiad eilaidd?
Trafodaeth:
Gan ddefnyddio'r fformiwla trawsnewidydd sylfaenol:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
O ystyried troadau (V_p = 120V), (V_s = 480V), a (N_p = 300):
\[ \frac{120}{480} = \frac{300}{N_s} \]
Symleiddio'r gymhariaeth foltedd:
\[ \frac{1}{4} = \frac{300}{N_s} \]
I ddod o hyd i \(N_s\), rydym yn croes-luosi:
\[ N_s = 300 \times 4 \]
\[ N_s = 1200 \]
Felly, nifer y troadau ar y dirwyn eilaidd yw 1200 o droadau.
Cau
Mae trawsnewidyddion yn ddyfeisiau hanfodol mewn systemau trydanol, gan drawsnewid lefelau foltedd ar gyfer trosglwyddo a dosbarthu mwy effeithlon. Drwy ddeall yr enghreifftiau a drafodwyd, rydym yn gobeithio gwella ein dealltwriaeth o weithrediad trawsnewidyddion a sut i gymhwyso cysyniadau sylfaenol mewn cyfrifiadau sy'n gysylltiedig â thrawsnewidyddion. Bydd y ddealltwriaeth hon yn caniatáu inni ddeall effeithiau newidiadau mewn dirwyniadau a foltedd ar systemau trydanol yn well.
