Ohatra amin'ny fanontaniana momba ny Inductance sy Transformers
Hevitra roa manan-danja amin'ny herinaratra ny inductance sy ny transformer, indrindra eo amin'ny sehatry ny fizaran-tany AC (courant alternating). Ny fahatakarana ny fomba fiasan'izy ireo dia hanampy amin'ny fampiharana azo ampiharina isan-karazany, manomboka amin'ny famolavolana fizaran-tany elektronika ka hatramin'ny fampiharana amin'ny fitaovana an-tokantrano sy indostrialy. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hiresaka momba ny olana sy vahaolana mifandraika amin'ny inductance sy ny transformer isika.
Fampidirana ny Inductance
Ny inductance dia ny fahafahan'ny singa elektrika, toy ny coil, mamokatra EMF (hery elektromotivika) ateraky ny fiovan'ny courant mikoriana ao anatiny. Ny singa misy inductance dia antsoina hoe inductor. Ny singan'ny inductance dia Henry (H).
Ny raikipohy fototra mifandraika amin'ny inductance dia:
\[ V_L = L \frac{dI}{dt} \]
Aiza:
– \( V_L \) dia ny voltazy vokarina (volts)
– Ny inductance (Henry) dia ny L
– \( \frac{dI}{dt} \) dia ny tahan'ny fiovan'ny courant raha oharina amin'ny fotoana (ampere isan-tsegondra)
Ohatra Fanontaniana 1: Fikajiana ny Voltazy Voatarika
Fanontaniana:
Misy inductor manana inductance 5 H omena courant izay miova avy amin'ny 3 A mankany 6 A ao anatin'ny 2 segondra. Kajio ny voltazy vokarina!
Vahaolana:
Voalohany indrindra, mila faritantsika ny tahan'ny fiovan'ny courant (\(\frac{dI}{dt}\)):
\[ I_1 = 3 \, \text{A}, \, I_2 = 6 \, \text{A}, \, \Delta t = 2 \, \text{segondra} \]
\[ \frac{dI}{dt} = \frac{I_2 – I_1}{\Delta t} = \frac{6 – 3}{2} = 1.5 \, \text{A/segondra} \]
Ankehitriny dia solointsika ao amin'ny raikipohy voltase induced ireo soatoavina fantatra:
\[ V_L = L \frac{dI}{dt} = 5 \times 1.5 = 7.5 \, \text{V} \]
Noho izany, ny voltazy vokarina dia 7.5 V.
Fampidirana amin'ny Transformers
Fitaovana elektrika ampiasaina hanovana ny voltazy AC avy amin'ny ambaratonga iray mankany amin'ny iray hafa ny "transformer" amin'ny alàlan'ny foto-kevitry ny induction elektromagnetika. Ny "transformer" dia misy "coil" roa, "coil" voalohany sy "coil" faharoa, izay voahodidina fotony vy.
Ny raikipohy fototra ho an'ny transformer idealy dia:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Aiza:
– \( V_p \) dia ny voltazy eo amin'ny coil voalohany
– \( V_s \) dia ny voltazy eo amin'ny coil faharoa
– \( N_p \) dia ny isan'ny fihodinana ao amin'ny coil voalohany
– \( N_s \) dia ny isan'ny fihodinana ao amin'ny coil faharoa
Ohatra Fanontaniana 2: Fikajiana ny Voltazy Faharoa
Fanontaniana:
Manana fihodinana 500 ao amin'ny bobine voalohany ary fihodinana 100 ao amin'ny bobine faharoa ny "transformer". Raha 230 V ny voltazy miditra ao amin'ny bobine voalohany, inona ny voltazy mivoaka mankany amin'ny bobine faharoa?
Vahaolana:
Ampiasao ny raikipohy transformer idealy:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Ireto avy ireo masontsivana fantatra:
– \( V_p = 230 \, \text{V} \)
– \( N_p = 500 \)
– \( N_s = 100 \)
Mila mahita ny \( V_s \) isika:
\[ \frac{230}{V_s} = \frac{500}{100} \]
Fanatsorana ny ampahany eo ankavanana:
\[ \frac{230}{V_s} = 5 \]
Ankehitriny, vahao ny \( V_s \):
\[ V_s = \frac{230}{5} = 46 \, \text{V} \]
Noho izany, ny voltazy mivoaka eo amin'ny bobine faharoa dia 46 V.
Ohatra 3: Fikajiana ny isan'ny fihodinana faharoa
Fanontaniana:
Ampiasaina hampihenana ny voltase avy amin'ny 240 V ho 24 V ny "transformer" midina. Raha 800 ny fihodinana ao amin'ny "coil" voalohany, firy ny fihodinana ao amin'ny "coil" faharoa?
Vahaolana:
Ampiasao ny raikipohy transformer idealy:
\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
Ireto avy ireo masontsivana fantatra:
– \( V_p = 240 \, \text{V} \)
– \( V_s = 24 \, \text{V} \)
– \( N_p = 800 \)
Mila mahita \( N_s \) isika:
\[ \frac{240}{24} = \frac{800}{N_s} \]
Fanatsorana ny ampahany eo ankavia:
\[ 10 = \frac{800}{N_s} \]
Vahaolana ho an'ny \( N_s \):
\[ N_s = \frac{800}{10} = 80 \]
Noho izany, ny isan'ny fihodinana ao amin'ny bobine faharoa dia fihodinana 80.
Ohatra Fanontaniana 4: Fikajiana ny Hery ao anaty Transformer Ideal
Fanontaniana:
Ny "transformer" idealy dia manana voltase fidirana 120 V eo amin'ny "coil" voalohany miaraka amin'ny courant 2 A ary voltase fivoahana 12 V eo amin'ny "coil" faharoa. Kajio ny courant mikoriana ao amin'ny "coil" faharoa sy ny hery vokarina ao amin'ny "coil" faharoa.
Vahaolana:
Voalohany, kajintsika ny hery ao amin'ny coil voalohany (\(P_p\)):
\[ P_p = V_p \times I_p = 120 \, \text{V} \times 2 \, \text{A} = 240 \, \text{W} \]
Ao amin'ny transformer idealy, ny hery voalohany dia mitovy amin'ny hery faharoa:
\[ P_s = P_p = 240 \, \text{W} \]
Ankehitriny, kajintsika ny courant ao amin'ny coil faharoa (\(I_s\)) amin'ny fampiasana ny hery:
\[ P_s = V_s x I_s \]
\[ 240 = 12 \in'ny I_s \]
Vahaolana ho an'ny \(I_s\):
\[ I_s = \frac{240}{12} = 20 \, \text{A} \]
Noho izany, ny herinaratra mikoriana ao amin'ny bobine faharoa dia 20 A, ary ny hery vokarina ao amin'ny bobine faharoa dia 240 W.
fanazaran-tena
Rehefa avy nahatakatra ohatra vitsivitsy amin'ny famahana ireo olana etsy ambony ireo ianao, ireto misy olana fampiharana vitsivitsy azo atao mba hampitomboana ny fahatakaranao ny inductance sy ny transformer.
1. Omena herinaratra miovaova avy amin'ny 4 A ka hatramin'ny 10 A ao anatin'ny 3 segondra ny inductor iray manana inductance 10 H. Kajy ny voltazy vokarina!
2. Ny "transformer" miakatra dia manana fihodinana 200 ao amin'ny "coil" voalohany ary fihodinana 1000 ao amin'ny "coil" faharoa. Raha 120 V ny voltase miditra, inona ny voltase mivoaka ao amin'ny "coil" faharoa?
3. Ny isan'ny fihodinana ao amin'ny bobine voalohany amin'ny transformer dia 400 fihodinana, ary ny isan'ny fihodinana ao amin'ny bobine faharoa dia 100 fihodinana. Raha 15 V ny voltase manerana ny bobine faharoa, inona ny voltase manerana ny bobine voalohany?
4. Ny "transformer" idealy dia manana voltase fidirana 240 V eo amin'ny "coil" voalohany miaraka amin'ny courant 3 A ary voltase fivoahana 60 V eo amin'ny "coil" faharoa. Kajio ny courant mikoriana ao amin'ny "coil" faharoa sy ny hery vokarina ao amin'ny "coil" faharoa.
Amin'ny famitana ireto fanazaran-tena ireto dia hahazo fahatakarana lalindalina kokoa momba ny fiasan'ny inductance sy ny transformer ianao ary ny fampiharana azy ireo amin'ny toe-javatra azo ampiharina isan-karazany. Tena ilaina io fahalalana io tsy amin'ny akademika ihany fa amin'ny lafiny ara-teknika isan-karazany amin'ny fiainana andavanandro sy ny asa matihanina amin'ny injeniera elektrika ihany koa.
