Step-up og step-down transformatorer – problemer og løsninger
1. En transformator har en primærspole og en sekundærspole med antall løkker på 500 og 5000. Inngangsspenningen er 220 V. Hva er utgangsspenningen?
Kjent:
Primærspole (N P ) = 500 løkker
Sekundærspole (Ns ) = 5000 løkker
Primærspenning (V P ) = 220 volt
Ønskes: Sekundærspenning (V S )
løsning:
Vs / Ns = Vp / Np
Vs / 5000 = 220 / 500
Vs / 5000 = 0.44
Vs = (0.44) ( 5000)
Vs = 2200 volt
2. En transformator har en primærspole med 1200 løkker og en sekundærspole med 1000 løkker. Hvis strømmen i primærspolen er 4 ampere, hva er da strømmen i sekundærspolen?
Kjent:
Primærspole (N P ) = 1200 løkker
Sekundærspole (NS ) = 1000 løkker
Strømmen i primærspolen (I P ) = 4 ampere
Ønsket: Strømmen i sekundærspolen ( IS )
løsning:
I S / I P = N P / N S
Strømmen i sekundærspolen:
I S /4 = 1200/1000
IS / 4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 ampere
3. Sekundærspenningen er 220 volt og primærspenningen er 110 volt, så er en sammenligning av sekundærspolen og primærspolen…
Kjent:
Sekundærspenning (V S ) = 220 volt
Primærspenning (V P ) = 110 volt
Ønskes: N S / N P
løsning:
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. Hva er transformatorens primærspenning, basert på figuren nedenfor?
Kjent:
Sekundærspenning (V S ) = 24 volt
Primærløkker (N P eller N 1 ) = 11 N
Sekundærløkker ( NS eller N2 ) = 1 N = N
Ønskes: Primærspenning (V P )
løsning:
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. Basert på figuren nedenfor, hva er inngangsspenningen til transformatoren?
Kjent:
Primærspole (N1 ) = 21 N
Sekundærspole (N² ) = 3 N
Sekundærspenning (V² ) = 20 volt
Ønskes: Primærspenning ( V1 )
løsning:
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. Hva er antallet sekundærsløyfer på transformatoren, ifølge figuren nedenfor?
Kjent:
Primærspenning (V P ) = 220 volt
Primærløkker (N P ) = 200 løkker
Sekundærspenning (V S ) = 1100 volt
Ønskes: Sekundærsløyfer (N S )
løsning:
Vs / Ns = Vp / Np
1100 volt / N/ s = 220 volt / 200 løkker
1100 / Ns = 220 / 200
1100 / Ns = 1.1
Ns = 1100 / 1.1
N s = 1000 løkker
7. Hva er antallet sekundærsløyfer på transformatoren, ifølge figuren nedenfor?
Kjent:
Primærspenning (V P ) = 220 volt
Primærløkker (N P ) = 200 løkker
Sekundærspenning (V S ) = 1100 volt
Ønskes: Sekundærsløyfer (N S )
løsning:
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.
| Transformator | Np | Ns | Vp | Vs | Ip | Is |
| 1 | 1000 | 120 | 12 | 0.4 | 2 | |
| 2 | 80 | 8 | 20 | 2 | 2.5 |
Basert på tabellen ovenfor, hvis virkningsgraden til begge transformatorene er den samme, 50 %, bestem N s og I p.
løsning:
Ligningen for transformatorens virkningsgrad:
Beregn N s for transformator 1:
Beregn Ip for transformator 2:
9.
Basert på figuren ovenfor, hvilken av de følgende påstandene om figuren ovenfor er riktig.
A. Figur 1 er en opptransformator og figur 2 er en nedtransformator
B. Figur 1 er en nedtransformator og figur 2 er en opptransformator
C. Figur 1 og 2 er en nedtransformator
D. Figur 1 og 2 er en opptransformator
Oppløsning
Opptransformatoren tjener til å heve den elektriske spenningen, mens nedtransformatoren reduserer den elektriske spenningen. I figur 1 er primærspenningen større enn sekundærspenningen (20 volt > 5 volt), slik at figur 1 er en nedtransformator. I figur 2 er primærspenningen mindre enn sekundærspenningen (5 volt < 40 volt), slik at figur 2 er en opptransformator.
Riktig svar er B.
10.
Hvis primærspolen har 800 løkker, bestem deretter sekundærspolen.
Kjent:
Primærløkker = N p = 800 løkker
Primærspenning = V P = 220 volt
Sekundærspenning = V S = 55 volt
Ønskes: Sekundærsløyfer (N S )
løsning:
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 riktige påstanden om transformatorene P og Q er...
A. P er en nedtransformator fordi I s < I p
B. P er en opptransformator fordi V p < V s
C. Q er en opptransformator fordi V p > V s
D. Q er en opptransformator fordi I s > I p
Oppløsning
P er en opptransformator fordi primærspenningen (Vp = 110 V) er < sekundærspenningen (Vs = 200 V).
Q er en nedtransformator fordi primærspenningen (Vp = 220 V) er > sekundærspenningen (Vs = 110 V).
Riktig svar er B.
- Hva er den primære funksjonen til en transformator?
- SvarHovedfunksjonen til en transformator er å endre spenningen til en vekselstrømskilde (AC). Dette gjøres ved å øke (step-up) eller redusere (step-down) spenningen basert på applikasjonens behov.
- Hvordan er funksjonen til step-up- og step-down-transformatorer forskjellig?
- SvarEn opptransformator øker spenningen fra primær- til sekundærspolen, mens en nedtransformator reduserer spenningen fra primær- til sekundærspolen.
- Hva er forholdet mellom antall vindinger i primær- og sekundærspolen til en transformator og dens spenningstransformasjon?
- SvarSpenningstransformasjonsforholdet er direkte proporsjonalt med vindingsforholdet. Hvis sekundærspolen har flere vindinger enn primærspolen, er det en opptransformator, og omvendt. Spenningen i hver spole er proporsjonal med antall vindinger i den spolen.
- Hvorfor er det behov for å øke spenningen for å overføre elektrisk kraft over lange avstander?
- SvarÅ øke spenningen reduserer strømmen for en gitt effekt, noe som igjen reduserer ohmske effekttap i overføringslinjer. Lavere strøm betyr også at tynnere ledninger kan brukes, som er billigere og enklere å håndtere.
- Hvorfor mottar boliger vanligvis strøm med mye lavere spenning enn den som brukes til overføring?
- SvarHøyere spenninger er effektive for overføring, men farlige for husholdningsbruk. Derfor brukes nedtransformatorer før elektrisk strøm kommer inn i hjemmene for å redusere spenningen til tryggere nivåer for husholdningsapparater og elektronikk.
- Går energi tapt når elektrisitet transformeres fra en spenning til en annen i en transformator?
- SvarIdeelle transformatorer ville ikke ha noe energitap, men ekte transformatorer har tap. Disse tapene skyldes hovedsakelig resistiv oppvarming i spolene og magnetiske tap i kjernen. Transformatorer er imidlertid generelt svært effektive, ofte over 90–95 %.
- Hva er viktigheten av transformatorens kjernemateriale?
- SvarKjernematerialet spiller en betydelig rolle i transformatorens effektivitet og funksjon. Det er vanligvis laget av jern eller ferritt, som bidrar til å styre den magnetiske fluksen mellom primær- og sekundærspolene. Kjernematerialets egenskaper påvirker transformatorens effektivitet, magnetiske tap og evne til å føre fluksen uten å bli mettet.
- Kan transformatorer fungere med likestrøm (DC)?
- SvarNei, transformatorer krever en endret magnetisk fluks for å indusere spenning, som tilføres av vekselstrøm (AC). Med likestrøm (DC) er det ingen endret fluks når strømmen stabiliserer seg, og dermed induseres ingen spenning i sekundærspolen.
- Hvorfor kan en nedtransformator brukes i elektroniske enheter som ladere?
- SvarMange elektroniske enheter opererer med lavere spenning enn standard husholdningsstrøm. En nedtransformator i en lader eller adapter reduserer spenningen til et nivå som passer for enheten, noe som sikrer at den fungerer trygt og effektivt.
- Hvordan påvirker endringer i belastning (som bruk av flere eller færre apparater) utgangsspenningen til en transformator?
- SvarI en ideell transformator ville ikke endringer i belastningen påvirke utgangsspenningen. I virkelige transformatorer kan imidlertid utgangsspenningen falle litt under høy belastning og stige litt under lav belastning på grunn av interne motstander og reaktanser.
