Upp- och nedtransformatorer – problem och lösningar
1. En transformator har en primärspole och en sekundärspole med antalet slingor 500 respektive 5000. Inspänningen är 220 V. Vad är utgångsspänningen?
Känd:
Primärspole (N P ) = 500 slingor
Sekundärspole (Ns ) = 5000 slingor
Primärspänning (V/ P ) = 220 volt
Önskas: Sekundärspänning (V S )
lösning:
Vs / Ns = Vp / Np
Vs / 5000 = 220 / 500
Vs / 5000 = 0.44
Vs = (0.44)(5000 )
Vs = 2200 Volt
2. En transformator har en primärspole med 1200 slingor och en sekundärspole med 1000 slingor. Om strömmen i primärspolen är 4 ampere, vad är då strömmen i sekundärspolen?
Känd:
Primärspole (N P ) = 1200 slingor
Sekundärspole (NS ) = 1000 slingor
Strömmen i primärspolen (I P ) = 4 ampere
Önskat: Strömmen i sekundärspolen (I S )
lösning:
I S / I P = N P / N S
Strömmen i sekundärspolen:
I S /4 = 1200/1000
I S /4 = 1.2
I S = 1.2 (4)
I S = 4.8 ampere
3. Sekundärspänningen är 220 volt och primärspänningen är 110 volt, då är en jämförelse av sekundärspolen och primärspolen…
Känd:
Sekundärspänning (V S ) = 220 volt
Primärspänning (V/ P ) = 110 volt
Sökes: N S / N P
lösning:
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. Baserat på figuren nedan, vad är transformatorns primärspänning?
Känd:
Sekundärspänning (V S ) = 24 volt
Primärslingor ( NP eller N1 ) = 11 N
Sekundära slingor (NS eller N2 ) = 1 N = N
Önskad: Primärspänning (V/ P )
lösning:
Vs / Ns = Vp / Np
24 / N = V p / 11 N
24/1 = Vp / 11
24 = Vp / 11
Vp = (24)(11)
V p = 264 volt
5. Baserat på figuren nedan, vad är transformatorns ingångsspänning?
Känd:
Primärspole (N1 ) = 21 N
Sekundärspole (N² ) = 3 N
Sekundärspänning (V² ) = 20 volt
Önskad: Primärspänning ( V1 )
lösning:
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. Enligt figuren nedan, hur många sekundärslingor finns det i transformatorn?
Känd:
Primärspänning (V/ P ) = 220 volt
Primära slingor (N P ) = 200 slingor
Sekundärspänning (V S ) = 1100 volt
Önskas: Sekundära slingor (N S )
lösning:
Vs / Ns = Vp / Np
1100 volt / N/ s = 220 volt / 200 slingor
1100 / Ns = 220 / 200
1100 / Ns = 1.1
Ns = 1100 / 1.1
N s = 1000 slingor
7. Enligt figuren nedan, hur många sekundärslingor finns det i transformatorn?
Känd:
Primärspänning (V/ P ) = 220 volt
Primära slingor (N P ) = 200 slingor
Sekundärspänning (V S ) = 1100 volt
Önskas: Sekundära slingor (N S )
lösning:
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 |
Baserat på tabellen ovan, om verkningsgraden för båda transformatorerna är densamma, 50 %, bestäm N s och I p.
lösning:
Transformatorns verkningsgradsformel:
Beräkna Ns för transformator 1:
Beräkna Ip för transformator 2:
9.
Baserat på figuren ovan, vilket av följande påståenden om figuren ovan är korrekt.
A. Figur 1 är en upptransformator och figur 2 är en nedtransformator
B. Figur 1 är en nedtransformator och figur 2 är en upptransformator
C. Figur 1 och 2 visar en nedtransformator
D. Figur 1 och 2 visar en upptransformator
Lösning
Upptransformatorn tjänar till att höja den elektriska spänningen medan nedtransformatorn minskar den elektriska spänningen. I figur 1 är primärspänningen större än sekundärspänningen (20 volt > 5 volt) så figur 1 är en nedtransformator. I figur 2 är primärspänningen mindre än sekundärspänningen (5 volt < 40 volt) så figur 2 är en upptransformator.
Rätt svar är B.
10.
Om primärspolen har 800 slingor, bestäm då sekundärspolen.
Känd:
Primära slingor = N p = 800 slingor
Primärspänning = V P = 220 volt
Sekundärspänning = V S = 55 volt
Önskas: Sekundära slingor (N S )
lösning:
Vs / Ns = Vp / Np
55 / Ns = 220 / 800
55 / Ns = 22 / 80
N S = (80)(55) / 22
N S = 4400 / 22
N S = 200 öglor
11.
Det korrekta påståendet om transformatorerna P och Q är...
A. P är en nedtransformator eftersom I s < I p
B. P är en upptransformator eftersom V p < V s
C. Q är en upptransformator eftersom V p > V s
D. Q är en upptransformator eftersom I s > I p
Lösning
P är en upptransformator eftersom primärspänningen (Vp = 110 V) < sekundärspänningen (Vs = 200 V).
Q är en nedtransformator eftersom primärspänningen (Vp = 220 V) är > sekundärspänningen (Vs = 110 V).
Rätt svar är B.
- Vad är den primära funktionen hos en transformator?
- SvarEn transformators primära funktion är att ändra spänningen i en växelströmskälla (AC). Detta görs genom att öka (step-up) eller minska (step-down) spänningen baserat på applikationens behov.
- Hur skiljer sig upp- och nedtransformatorer åt i funktion?
- SvarEn upptransformator ökar spänningen från primär- till sekundärspolen, medan en nedtransformator minskar spänningen från primär- till sekundärspolen.
- Vad är sambandet mellan antalet varv i primär- och sekundärspolen i en transformator och dess spänningstransformation?
- SvarSpänningstransformationsförhållandet är direkt proportionellt mot lindningsförhållandet. Om sekundärspolen har fler varv än primärspolen är det en upptransformator, och vice versa. Spänningen i varje spole är proportionell mot antalet varv i den spolen.
- Varför behöver man öka spänningen för att överföra elektrisk kraft över långa avstånd?
- SvarAtt öka spänningen minskar strömmen för en given effekt, vilket i sin tur minskar resistiva effektförluster i överföringsledningar. Lägre ström innebär också att tunnare ledningar kan användas, vilka är billigare och enklare att hantera.
- Varför får hem vanligtvis elektricitet med mycket lägre spänning än den som används för överföring?
- SvarHögre spänningar, även om de är effektiva för överföring, är farliga för hushållsbruk. Därför används nedtransformatorer innan strömmen kommer in i hemmen för att minska spänningen till säkrare nivåer för hushållsapparater och elektronik.
- Förloras energi när elektricitet omvandlas från en spänning till en annan i en transformator?
- SvarIdeala transformatorer skulle inte ha någon energiförlust, men riktiga transformatorer har förluster. Dessa förluster beror främst på resistiv uppvärmning i spolarna och magnetiska förluster i kärnan. Transformatorer är dock generellt mycket effektiva, ofta över 90-95 %.
- Vilken betydelse har transformatorns kärnmaterial?
- SvarKärnmaterialet spelar en viktig roll för transformatorns effektivitet och funktion. Det är vanligtvis tillverkat av järn eller ferrit, vilket hjälper till att styra det magnetiska flödet mellan primär- och sekundärspolarna. Kärnmaterialets egenskaper påverkar transformatorns effektivitet, magnetiska förluster och förmåga att bära flödet utan att bli mättad.
- Kan transformatorer fungera med likström (DC)?
- SvarNej, transformatorer kräver ett föränderligt magnetiskt flöde för att inducera spänning, vilket tillhandahålls av växelström (AC). Med likström (DC) sker inget föränderligt flöde när strömmen stabiliserats, och därmed induceras ingen spänning i sekundärspolen.
- Varför kan en nedtransformator användas i elektroniska apparater som laddare?
- SvarMånga elektroniska apparater arbetar med lägre spänningar än vanliga hushållsapparater. En nedtransformator i en laddare eller adapter minskar spänningen till en nivå som är lämplig för enheten, vilket säkerställer att den fungerar säkert och effektivt.
- Hur påverkar förändringar i belastning (som att använda fler eller färre apparater) utgångsspänningen från en transformator?
- SvarI en ideal transformator skulle belastningsförändringar inte påverka utspänningen. I verkliga transformatorer kan dock utspänningen sjunka något under hög belastning och stiga något under låg belastning på grund av interna resistanser och reaktanser.
