Индуктив ба трансформаторууд
Индуктив чанар ба трансформатор нь цахилгаан эрчим хүчний ертөнцөд хоёр үндсэн ойлголт бөгөөд цахилгаан эрчим хүчийг хэрхэн үйлдвэрлэх, дамжуулах, ашиглах тал бүрийг эзэлдэг. Эдгээр хоёр ойлголтыг бүрэн ойлгох нь цахилгааны инженерчлэл болон түүний өдөр тутмын амьдралд хэрэглэгдэхийг сонирхож буй хүн бүрт зайлшгүй шаардлагатай.
Индуктив чанар
Индуктив чанар гэдэг нь цахилгаан гүйдэл урсах үед утас ороомог эсвэл соленоид гэх мэт цахилгаан эд анги нь соронзон орон дээр энерги хадгалах чадвар юм. Индуктив чанарыг хэмжих SI нэгж нь Хенри (H) юм. Индуктив чанарыг ихэвчлэн 'L' тэмдэгээр тэмдэглэдэг бөгөөд дараах тэгшитгэлийг ашиглан тооцоолж болно:
\[ L = \frac{N\Phi}{I} \]
энд \(N\) нь эргэлтийн тоо, \(\Phi\) нь соронзон урсгал, \(I\) нь гүйдэл юм.
Үндсэндээ индуктор нь ихэвчлэн зэсээр хийгдсэн, соленоид эсвэл тороид гэх мэт тодорхой хэлбэртэй ороомгоор ороосон утсаар хийсэн ороомогоос бүрдэнэ. Цахилгаан гүйдэл энэ ороомогоор дамжин өнгөрөхөд утсан дээр соронзон орон үүсдэг. Фарадейгийн Цахилгаан соронзон индукцийн хуулийн дагуу цахилгаан гүйдлийн өөрчлөлт нь энэхүү соронзон орны өөрчлөлтийг үүсгэдэг. Энэ нь гүйдлийн өөрчлөлтийг эсэргүүцдэг цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF) үүсгэдэг цахилгаан соронзон индукцийг үүсгэдэг.
Энэ зарчим нь электрон хэлхээнд индуктор ашиглахад хамгийн тод илэрдэг. Индукторыг тодорхой давтамжийг шүүх, LC хэлхээний хэлбэлзлийг зохицуулах, эсвэл цахилгаан хувиргагч дахь энерги хадгалах элемент болгон ашиглаж болно. Нэг тодорхой хэрэглээ бол тогтмол гүйдлийн дамжуулалтыг зөвшөөрөхийн зэрэгцээ хувьсах гүйдлийг хаахад ашигладаг холбогч юм.
Гэсэн хэдий ч олон индукторыг хоорондоо ойрхон байрлуулах үед анхаарах ёстой нэг чухал асуудал бол тэдгээрийн хоорондох соронзон холболт бөгөөд энэ нь хөндлөн нөлөөлөл үүсгэж болзошгүй юм. Энэ бол трансформаторууд маш чухал ач холбогдолтой болсон газар юм.
Трансформатор
Трансформатор гэдэг нь цахилгаан соронзон индукцийн зарчмыг ашиглан цахилгаан хүчдэлийг нэг түвшнээс нөгөө түвшинд өөрчилдөг төхөөрөмж юм. Трансформатор нь төмрийн цөм эсвэл бусад ферромагнет материалын эргэн тойронд ороосон хоёр ба түүнээс дээш ороомогоос бүрдэнэ. Анхдагч ороомог нь тэжээлийн эх үүсвэрт, хоёрдогч ороомог нь ачаалалд холбогдсон байна. Трансформаторууд шаардлагатай үед хүчдэлийг нэмэгдүүлэх (нэмэх) эсвэл бууруулах (бууруулах) боломжтой.
Трансформаторын ажиллах зарчим нь Фарадейгийн Цахилгаан соронзон индукцийн хууль болон Ленцийн хууль дээр суурилдаг. Хувьсах гүйдэл анхдагч ороомогоор дамжин өнгөрөхөд түүний эргэн тойронд өөрчлөгдөж буй соронзон орон үүсдэг. Энэхүү өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь ферромагнет цөмөөр дамжин хоёрдогч ороомог руу дамждаг. Фарадейгийн хуулийн дагуу өөрчлөгдөж буй соронзон орон нь хоёрдогч ороомогт цахилгаан соронзон хүчийг өдөөдөг. Энэхүү өдөөгдсөн хүчдэлийн хэмжээ нь дараах тэгшитгэлийн дагуу хоёрдогч ороомгийн анхдагч ороомогтой харьцуулахад эргэлтийн тооноос хамаарна.
\[ V_s = \frac{N_s}{N_p} \удаа V_p \]
ди мана:
– \(V_s\) нь хоёрдогч ороомог дээрх хүчдэл юм.
– \(V_p\) нь анхдагч ороомог дээрх хүчдэл юм.
– \(N_s\) нь хоёрдогч ороомгийн эргэлтийн тоо юм.
– \(N_p\) нь анхдагч ороомгийн эргэлтийн тоо юм.
Цахилгаан эрчим хүчний системд трансформаторын үүрэг
Трансформаторууд нь дэлхийн цахилгаан эрчим хүчний системд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хувьсах гүйдлийн гол давуу талуудын нэг нь хүчдэлийг трансформатор ашиглан хялбархан өөрчилж болдог явдал юм. Жишээлбэл, цахилгаан станцуудаас үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүч нь ихэвчлэн харьцангуй бага хүчдэлийн түвшинд байдаг боловч холын зайн дамжуулалтад маш өндөр хүчдэл болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь кабелийн эсэргүүцлээс үүдэлтэй цахилгаан алдагдлыг бууруулдаг.
Цахилгаан дамжуулах тухай ойлголтыг хувьсгал хийсэн трансформаторгүйгээр энэхүү үр ашигтай, хэмнэлттэй цахилгаан түгээх систем боломжгүй байх байсан. Түгээх дэд станцуудад хүчдэлийг ахуйн болон үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой түвшинд хүртэл бууруулахын тулд трансформаторууд дахин шаардлагатай болдог.
Трансформаторын дизайн
Трансформаторын загварыг зөвхөн эргэлтийн тоогоор төдийгүй гол материал болон эргэлтийн байршлаар тодорхойлдог. Гол материал нь соронзон оронг үр ашигтай дамжуулахын тулд өндөр нэвчилттэй байх ёстой бөгөөд үүнийг ихэвчлэн цахиурын ган эсвэл феррит ашигладаг. Энэ нь трансформатор дахь гистерезис болон хуйларсан гүйдлийн алдагдлыг бууруулдаг.
Үүнээс гадна, цөмийн тохиргоо нь C, E эсвэл тороид цөм гэх мэт өөр өөр байж болно. Энэ сонголт нь үр ашиг болон хэрэглээнд суурилдаг. Жишээлбэл, тороид трансформаторууд нь илүү өндөр үр ашигтай, бага алдагдалтай гүйдэлтэй боловч үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй байдаг.
Өдөр тутмын амьдрал дахь трансформаторын хэрэглээ
Трансформаторууд зөвхөн эрчим хүчний системээр хязгаарлагдахгүй. Өдөр тутмын хэрэглээний тоо улам бүр нэмэгдэж, индуктор болон трансформаторын чадавхиас хамаардаг. Гар утас, телевизор, адаптеруудыг цэнэглэхэд бүгд мини трансформатор ашигладаг.
Харилцаа холбооны салбарт трансформаторуудыг RF хэлхээ болон импеданс холболтод ашигладаг.
Өөр нэг сонирхол бол анагаах ухааны хэрэглээ юм, жишээлбэл, MRI машинууд нь хүний биеийг дүрслэхэд шаардлагатай хүчтэй соронзон орон үүсгэхийн тулд тусгай трансформатор ашигладаг.
Дүгнэлт
Индуктив чанар ба трансформатор нь цахилгааны инженерчлэлийн үндсэн хоёр гол ойлголт юм. Индуктив чанар нь эрчим хүч хадгалах, гүйдлийн хяналтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бол трансформаторууд нь янз бүрийн хэрэглээнд хүчдэл ба гүйдлийг тохируулах, удирдах боломжийг олгодог. Зөв ойлголт, хэрэглээтэй бол эдгээр хоёр ойлголт нь үр ашигтай эрчим хүчний систем, үр ашигтай эрчим хүчний хуваарилалт, янз бүрийн технологийн салбарт шинэлэг инновацид хувь нэмэр оруулдаг. Тэдгээргүйгээр цахилгаан технологийн орчин үеийн дэвшил одоогийн түвшинд хүрэхгүй байж магадгүй юм.
