Näide trafo aruteluküsimustest
Pendahuluan
Trafo on elektrisüsteemi põhikomponent, mida kasutatakse pinge muutmiseks. See seade on ülioluline elektrienergia edastamiseks ja jaotamiseks, tagades selle tõhusa voo elektrijaamadest tarbijateni. Selles artiklis käsitleme mitmeid trafoprobleemide näiteid, mis loodetavasti aitavad õpilastel mõista trafode põhimõisteid ja praktilisi rakendusi.
Trafo tööpõhimõte
Lihtsamalt öeldes koosneb trafo kahest elektrijuhtmest koosnevast mähisest, mida nimetatakse primaar- ja sekundaarmähiseks ning mis on keritud ümber raudsüdamiku, mis loob magnetvälja. Primaarmähis saab sisendpinge, sekundaarmähis aga tekitab väljundpinge. Kui vahelduvvool voolab läbi primaarmähise, tekib mähise ümber magnetväli, mis põhjustab sekundaarmähises indutseeritud voolu. Primaar- ja sekundaarmähise keerdude arvu suhe määrab pinge muutuse suhte.
Trafodes kasutatav põhivalem on:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
kus \(V_p \) on primaarmähise pinge, \(V_s \) on sekundaarmähise pinge, \(N_p \) on primaarmähise keerdude arv ja \(N_s \) on sekundaarmähise keerdude arv.
Näidisküsimus 1
Küsimus:
Trafo primaarmähisel on 500 ja sekundaarmähisel 100 keerdu. Kui sisendpinge (primaarpinge) on 220 V, arvuta trafo väljundpinge (sekundaarpinge).
Arutelu:
Kasutades trafo põhivalemit:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Asendame teadaolevad väärtused:
[ 220 V_s = 500 100 ]
Pöörete arvu võrdluse lihtsustamine:
\[ \frac{220}{V_s} = 5 \]
V_s leidmiseks korrutame ristkorrutisega:
\[V_s = \frac{220}{5} \]
\[V_s = 44V \]
Seega on trafo väljundpinge (sekundaarne pinge) 44 V.
Näidisküsimus 2
Küsimus:
Pingetõstetrafo primaar- ja sekundaarmähise suhe on 1:4. Kui sisendpinge on 110 V, siis milline on sekundaarmähise väljundpinge?
Arutelu:
Kasutades trafo põhivalemit:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
On teada, et primaarsete ja sekundaarsete pöörete suhe on 1:4, mis tähendab:
[N_p} = 1}
Kui \(V_p = 110V \):
[ 110 V_s = 1 4 ]
V_s leidmiseks korrutame ristkorrutisega:
\[V_s = 110 korda 4 \]
\[V_s = 440V \]
Seega on sekundaarmähise väljundpinge 440 V.
Näidisküsimus 3
Küsimus:
Pinge alandamiseks 240 V-lt 24 V-le kasutatakse astmelist trafot. Kui primaarmähisel on 600 keerdu, siis mitu keerdu on sekundaarmähisel?
Arutelu:
Kasutades trafo põhivalemit:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Arvestades \(V_p = 240V \), \(V_s = 24V \) ja \(N_p = 600 \) pöördeid:
\[ \frac{240}{24} = \frac{600}{N_s} \]
Pingete võrdlemise lihtsustamine:
\[10 = \frac{600}{N_s} \]
N_s leidmiseks korrutame ristkorrutisega:
\[N_s = \frac{600}{10} \]
\[N_s = 60 \]
Seega on sekundaarmähise pöörete arv 60 pööret.
Näidisküsimus 4
Küsimus:
Trafo sisendpinge (primaarpinge) on 100 V ja väljundpinge (sekundaarpinge) on 400 V. Kui voolutugevus sekundaarmähises on 2 A, siis milline on voolutugevus primaarmähises?
Arutelu:
Ideaalse trafo puhul, kus sisendvõimsus on võrdne väljundvõimsusega, saame kasutada võimsuse jäävuse põhimõtet:
\[ P_p = P_s \]
\[V_p \korda I_p = V_s \korda I_s \]
Kui V_p = 100 V, V_s = 400 V ja I_s = 2 A:
\[100 korda I_p = 400 korda 2 \]
\[100 korda I_p = 800 \]
I_p leidmiseks jagame:
\[I_p = \frac{800}{100} \]
[I_p = 8A]
Seega on primaarmähise vool 8A.
Näidisküsimus 5
Küsimus:
Pinget tõstev trafo suurendab primaarmähise pinget 120 V-lt sekundaarmähise pingele 480 V-ni. Kui primaarmähisel on 300 keerdu, siis mitu keerdu on sekundaarmähisel?
Arutelu:
Kasutades trafo põhivalemit:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Arvestades \(V_p = 120V \), \(V_s = 480V \) ja \(N_p = 300 \) pöördeid:
\[ \frac{120}{480} = \frac{300}{N_s} \]
Pingete võrdlemise lihtsustamine:
\[ \frac{1}{4} = \frac{300}{N_s} \]
N_s leidmiseks korrutame ristkorrutisega:
\[N_s = 300 korda 4 \]
\[N_s = 1200 \]
Seega on sekundaarmähise pöörete arv 1200 pööret.
Sulgemine
Trafod on elektrisüsteemides üliolulised seadmed, mis muudavad pinget tõhusama ülekande ja jaotuse saavutamiseks. Arutatud näidete mõistmise abil loodame parandada oma arusaama trafode tööpõhimõttetest ja sellest, kuidas rakendada põhimõisteid trafodega seotud arvutustes. See arusaam võimaldab meil paremini mõista mähiste ja pinge muutuste mõju elektrisüsteemidele.
