Step-up og step-down transformere – problemer og løsninger
1. En transformer har en primærspole og en sekundærspole med antallet af sløjfer på 500 og 5000. Indgangsspændingen er 220 V. Hvad er udgangsspændingen?
Kendt:
Primærspole (N P ) = 500 sløjfer
Sekundær spole (N/ s ) = 5000 sløjfer
Primærspænding (V /P ) = 220 volt
Ønskes: Sekundærspænding (V S )
opløsning:
Vs / Ns = Vp / Np
Vs / 5000 = 220 / 500
Vs / 5000 = 0.44
Vs = (0.44) ( 5000)
Vs = 2200 Volt
2. En transformer har en primærspole med 1200 sløjfer og en sekundærspole med 1000 sløjfer. Hvis strømmen i primærspolen er 4 ampere, hvad er så strømmen i sekundærspolen?
Kendt:
Primærspole (N P ) = 1200 sløjfer
Sekundær spole (N S ) = 1000 sløjfer
Strømmen i primærspolen (I P ) = 4 ampere
Ønsket: Strømmen i sekundærspolen ( IS )
opløsning:
I S / I P = N P / N S
Strømmen i sekundærspolen:
IS / 4 = 1200/1000
IS / 4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 ampere
3. Sekundærspændingen er 220 volt, og primærspændingen er 110 volt. En sammenligning af sekundærspolen og primærspolen er...
Kendt:
Sekundærspænding (V S ) = 220 volt
Primærspænding (V /P ) = 110 volt
Ønskes: N S / N P
opløsning:
V S /V P = N S /N P
220/110 = N S / N P
22/11 = N S / N P
2/1 = N S / N P
12/6 = N S / N P
4. Hvad er transformerens primære spænding baseret på figuren nedenfor?
Kendt:
Sekundærspænding (V S ) = 24 volt
Primære sløjfer (NP eller N1 ) = 11 N
Sekundære sløjfer (NS eller N2 ) = 1 N = N
Ønskes: Primærspænding (V/ P )
opløsning:
Vs / Ns = Vp / Np
24 / N = V p / 11 N
24/1 = Vp / 11
24 = V p / 11
Vp = (24)(11)
V p = 264 Volt
5. Hvad er transformerens indgangsspænding, baseret på figuren nedenfor?
Kendt:
Primærspole (N1 ) = 21 N
Sekundærspole (N² ) = 3 N
Sekundærspænding (V² ) = 20 volt
Ønskes: Primærspænding ( V1 )
opløsning:
V2 / N2 = V1 / N1
20/3 N = V 1/21 N
20/1 = V 1/7
20 = V 1 / 7
V1 = (7)(20 )
V1 = 140 Volt
6. Hvad er antallet af sekundære sløjfer i transformeren ifølge figuren nedenfor?
Kendt:
Primærspænding (V /P ) = 220 volt
Primære sløjfer (N P ) = 200 sløjfer
Sekundærspænding (V S ) = 1100 volt
Ønskes: Sekundære sløjfer (N S )
opløsning:
Vs / Ns = Vp / Np
1100 volt / N/ s = 220 volt / 200 sløjfer
1100 / Ns = 220 / 200
1100 / N/ s = 1.1
Ns = 1100 / 1.1
N s = 1000 løkker
7. Hvad er antallet af sekundære sløjfer i transformeren ifølge figuren nedenfor?
Kendt:
Primærspænding (V /P ) = 220 volt
Primære sløjfer (N P ) = 200 sløjfer
Sekundærspænding (V S ) = 1100 volt
Ønskes: Sekundære sløjfer (N S )
opløsning:
Vs / Ns = Vp / Np
1100 / N S = 220 / 200
1100 / N S = 22 / 20
1100 / N S = 1.1
N S = 1100 / 1.1
N S = 1000
8.
| Transformer | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
Baseret på ovenstående tabel, hvis virkningsgraden af begge transformere er den samme, 50%, bestem Ns og Ip.
opløsning:
Ligningen for transformatorens effektivitet:
Beregn N /s for transformeren 1:
Beregn Ip for transformeren 2:
9.
Baseret på ovenstående figur, hvilket af følgende udsagn om figuren ovenfor er korrekt?
A. Figur 1 er en step-up transformer og figur 2 er en step-down transformer
B. Figur 1 er en step-down transformer og figur 2 er en step-up transformer
C. Figur 1 og 2 viser en step-down transformer
D. Figur 1 og 2 er en step-up transformer
Løsning
Step-up-transformeren tjener til at hæve den elektriske spænding, mens step-down-transformeren reducerer den elektriske spænding. I figur 1 er primærspændingen større end sekundærspændingen (20 volt > 5 volt), så figur 1 er en step-down-transformer. I figur 2 er primærspændingen mindre end sekundærspændingen (5 volt < 40 volt), så figur 2 er en step-up-transformer.
Det rigtige svar er B.
10.
Hvis den primære spole har 800 sløjfer, skal du bestemme den sekundære spole.
Kendt:
Primære sløjfer = N p = 800 sløjfer
Primærspænding = V P = 220 volt
Sekundærspænding = V S = 55 volt
Ønskes: Sekundære sløjfer (N S )
opløsning:
Vs / Ns = Vp / Np
55 / Ns = 220 / 800
55 / Ns = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 løkker
11.
Den korrekte udtalelse om transformerne P og Q er...
A. P er en step-down transformer på grund af I s < I p
B. P er en step-up transformer fordi V p < V s
C. Q er en step-up transformer fordi V p > V s
D. Q er en step-up transformer fordi I s > I p
Løsning
P er en step-up transformer, fordi primærspændingen (Vp = 110 V) er < sekundærspændingen (Vs = 200 V).
Q er en step-down transformer, fordi primærspændingen (Vp = 220 V) er > sekundærspændingen (Vs = 110 V).
Det rigtige svar er B.
- Hvad er den primære funktion af en transformer?
- SvarEn transformers primære funktion er at ændre spændingen på en vekselstrømskilde (AC). Dette gøres ved at øge (step-up) eller mindske (step-down) spændingen baseret på applikationens behov.
- Hvordan adskiller step-up og step-down transformere sig i deres funktion?
- SvarEn step-up transformer øger spændingen fra primær- til sekundærspolen, mens en step-down transformer mindsker spændingen fra primær- til sekundærspolen.
- Hvad er forholdet mellem antallet af vindinger i en transformers primære og sekundære spole og dens spændingstransformation?
- SvarSpændingstransformationsforholdet er direkte proportionalt med vindingsforholdet. Hvis sekundærspolen har flere vindinger end primærspolen, er det en step-up-transformer, og omvendt. Spændingen i hver spole er proportional med antallet af vindinger i den pågældende spole.
- Hvorfor er der behov for at øge spændingen for at overføre elektrisk strøm over lange afstande?
- SvarEn stigning i spændingen reducerer strømmen for en given effekt, hvilket igen reducerer ohmske effekttab i transmissionsledninger. Lavere strøm betyder også, at der kan anvendes tyndere ledninger, som er billigere og nemmere at håndtere.
- Hvorfor modtager hjem typisk elektricitet med en meget lavere spænding end den, der bruges til transmission?
- SvarHøjere spændinger er effektive til transmission, men farlige til husholdningsbrug. Derfor bruges step-down transformere, før strømmen kommer ind i hjemmet, til at reducere spændingen til et sikrere niveau for husholdningsapparater og elektronik.
- Går der energi tabt, når elektricitet omdannes fra én spænding til en anden i en transformer?
- SvarIdeelle transformere ville ikke have noget energitab, men rigtige transformere har tab. Disse tab skyldes hovedsageligt resistiv opvarmning i spolerne og magnetiske tab i kernen. Transformatorer er dog generelt meget effektive, ofte over 90-95%.
- Hvad er vigtigheden af transformerkernematerialet?
- SvarKernematerialet spiller en betydelig rolle i transformerens effektivitet og funktion. Det er typisk lavet af jern eller ferrit, som hjælper med at styre den magnetiske flux mellem primær- og sekundærspolerne. Kernematerialets egenskaber påvirker transformerens effektivitet, magnetiske tab og evne til at bære fluxen uden at blive mættet.
- Kan transformere fungere med jævnstrøm (DC)?
- SvarNej, transformere kræver en skiftende magnetisk flux for at inducere spænding, som leveres af vekselstrøm (AC). Med jævnstrøm (DC) er der ingen skiftende flux, når strømmen stabiliseres, og dermed induceres der ingen spænding i sekundærspolen.
- Hvorfor kan en step-down transformer bruges i elektroniske enheder som opladere?
- SvarMange elektroniske apparater fungerer ved lavere spændinger end en almindelig husholdningsstrømforsyning. En step-down transformer i en oplader eller adapter reducerer spændingen til et niveau, der er egnet til enheden, hvilket sikrer, at den fungerer sikkert og effektivt.
- Hvordan påvirker ændringer i belastning (f.eks. brug af flere eller færre apparater) udgangsspændingen på en transformer?
- SvarI en ideel transformer ville ændringer i belastningen ikke påvirke udgangsspændingen. I virkelige transformere kan udgangsspændingen dog falde en smule under høj belastning og stige en smule under lav belastning på grund af interne modstande og reaktanser.
