코어가 원형이 아닌 경우 변압기가 작동합니까?

12V AC 전원을 5V AC로 변환하는 변압기를 만들려고합니다. 여기 내가 지금 가지고있는 것입니다 :

코일 비율을 아직 조정하지는 않았지만 출력이 있고 실제로는 아무것도 없는지 확인하려고 시도했습니다. 코어를 테스트했는데 강자성이기 때문에 코어의 중심이 비어 있거나 (파이프) 솔레노이드를 정렬 할 수없고 코어가 원형이어야하기 때문에 작동하지 않을 수 있습니다.

누군가 나에게 그 디자인의 문제점과 그것이 왜 작동하지 않는지 (또는 왜 작동하지 않는지) 설명 할 수 있다면 크게 감사하겠습니다.

코어는 원형 일 필요는 없지만 닫혀 야합니다. 그렇지 않으면 연결된 자속이 매우 낮아집니다.

또한, 파이프가 비어 있다는 사실은 상황이 개선되지 않습니다. 플럭스가 높은 투과성, 즉 코어에서 집중되는 곳에 집중되어 있기 때문에 귀하의 경우 코어의 순 부분이 작습니다. 실제로 코일의 대부분의 섹션은 공기로 채워져 투과성이 좋지 않습니다.

간단한 철선으로 코어를 닫을 수 없습니다. 플럭스가 와이어의 더 작은 섹션에서 제한되기 때문에 효과적이지 않습니다. 플럭스는 Hopkinson의 법칙 이라 불리는 일종의 "자기 회로에 대한 옴의 법칙"을 따릅니다 .

저항의 역할은 플럭스가 흐르는 코어의 네트 섹션에 비례하는 자기 저항 (reluctance )으로 알려진 양에 의해 수행됩니다 . 플럭스는 전류와 유사합니다. 따라서 작은 섹션은 플럭스를 크게 제한합니다. 코일의 전류에 의존 하는 자력 (MMF)에 의해 전압의 역할이 취해 지므로, 1 차측에서 동일한 전류로 와이어의 작은 부분에 구속 된 플럭스로 인해 높은 자기 저항이 있음을 이해할 수 있습니다. 플럭스는 작을 것이고, 따라서 2 차에서의 유도 전류는 작을 것이다.

1 차측에서 더 많은 전류를 펌핑하면 코어가 포화되어 (강한 비선형 효과) 결과적으로 투자율이 크게 떨어지고 시도가 무효화됩니다.

두 코일 사이를 충분히 연결하려면 자기 저항이 거의없는 폐쇄 자기 회로가 필요합니다. 따라서 단면이 좁아지면 자기 저항이 증가하기 때문에 일정한 단면을 가진 강자성 재료로 만들어진 닫힌 경로가 필요합니다.

편집 (@Asmyldof의 유용한 의견으로 표시)

비록 위에서 설정이 전력 변압기에 효율적이지 않은 이유를 설명했지만 여전히 설명이 유효하지만 변압기 작동을 다룰 때 알아야 할 몇 가지 문제가 있습니다. 변압기에 관한이 흥미로운 기사 는 멋진 사진을 가지고 있으며 주제에 대해 더 자세히 탐구합니다. 아래 두 가지 주요 측면을 간단히 설명하겠습니다.

내가 말했듯이, 1 차 권선과 2 차 권선 사이에 높은 결합을 갖기 위해서는 낮은 저항과 닫힌 코어가 필요합니다. 이것은 닫힌 자기 경로를 가진 견고한 코어를 요구합니다. 설치와 관련하여 상황이 개선되지만 철과 마찬가지로 전기 전도성을 갖는 강자성 코어를 사용하면 단점이 있음을 알고 있어야합니다.

첫째, (변압기에게는 정말로 중요한) 코어 전력 손실이 있습니다. 코어가 우수한 전도성 물질로 만들어진 경우, 와전류가 단면에 유도되어 줄 ( Joule) 가열 (저항에서와 같이)에 의해 전력 손실이 발생 합니다. 이것이 코어 손실의 유일한 원인은 아니지만 전도성 코어의 경우 가장 관련성이 높습니다. 따라서 변압기 철제로 단단한 철제 막대를 사용하면 코어 자체를 가열하는 많은 전력을 잃을 위험이 있습니다 (철로 만들어진 코어는 고체가 아니고 여전히 "채워져"있지만 적층 된, 즉 여러 층의 절연 재료로 만들어진 것입니다).

두 번째 주요 측면은 채도 입니다. 일정 한도 이상으로 1 차 전류를 증가 시키면 코어가 포화되고 투과성이 떨어지며, 따라서 자기 저항이 증가합니다. 이 경우, 완전히 폐쇄되지 않은 루프 코어를 갖는 것이 유리하다. 실제로 코어는 작은 에어 갭으로 만들어집니다. 작은 에어 갭은 나머지 코어보다 자기 저항이 훨씬 높기 때문에 코어 + 갭의 전체 자기 저항을 증가시킵니다. 이는 나쁘게 보이지만, 갭이 코어를 선형화하는 데 도움이된다는 것, 즉 채도의 영향을 제한한다는 이점이 있습니다. 또한, 갭이 매우 작고 (종이의 두께에 대해), 이는 코어 주위 공간에서 플럭스가 분산되는 것을 방지하므로, 전체 커플 링을 크게 악화시키지 않는다.

변압기에 대한 다른 흥미로운 링크 :

• 변압기 기초

• 변압기 건설

다른 트랜스포머와 마찬가지로 어떤 의미에서 "작동"할 수 있지만, 플럭스 회로는 코어의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지의 자기장 누설에 의해서만 닫히기 때문에 자기 저항이 엄청납니다. 당신이 원하는 것보다 덜 효율적입니다. 이것은 일반적으로 "누설 인덕턴스"로 모델링됩니다.

2 차 개방 회로로 1 차 인덕턴스를 측정하십시오. 이것을 1 차 인덕턴스라고합니다. 2 차 단락으로 다시 측정하면 "누설 인덕턴스"를 병렬로 배치함에 따라 1 차 인덕턴스가 약간 줄어드는 것을 볼 수 있습니다. 누설 인덕턴스를 계산하면 변압기의 손실을 계산할 수 있습니다.

좋은 변압기에서는 누설 인덕턴스가 1 차 인덕턴스의 1 % 이하입니다. 아마도 1 차 인덕턴스의 10 배 이상일 것입니다.

실제로 AM 라디오에서 페라이트로드 안테나를 보면 몇 가지 권선이 나타납니다. 안테나, 동조 회로 및 변압기로 작동합니다. 가장 작은 권선은 조정 된 회로에서 RF 증폭기 및 믹서로 적은 양의 에너지를 전송합니다.

그러나 전력 변환에 효과적인 변압기는 아닙니다.

로드를 "U"이상으로 구부리거나 갭이있는 링으로 둥글게하여 플럭스를 간단히 끌어 올릴 수 있습니다. 간격 폭을 줄이면 자기 저항이 감소하고 누설 인덕턴스도 감소하여 변압기의 효율이 높아집니다.

무엇보다도 격차를 완전히 줄이는 것입니다

그러나, 코어의 포화를 피하기 위해 플럭스 밀도를 낮게 유지하기 위해 의도적으로 작은 갭이 남아 있습니다 (종이의 두께로 설정!). 이것은 일반적으로 전력 변환 변압기가 아니라 포화로 인한 왜곡이 문제가되는 신호 변압기에서 수행됩니다.

아니요, 자성 물질은 폐쇄 루프를 형성 할 필요는 없지만 동일한 양의 전력으로 더 작은 변압기를 만들 수 있습니다. 자기장 라인은 항상 루프에있을 것입니다. 유일한 질문은 쉽게 따라갈 수있는 좋은 재료를 제공하는지 여부입니다.

그러나 귀하의 경우 문제는 전도성 코어를 사용하고 있다는 것입니다. 금속 파이프는 단락 보조 보조 역할을하므로 보조 권선이 많은 것을 집어 올릴 기회가 거의 없습니다. 변압기가 아닌 유도 히터를 만들었습니다.

또한 AC를 기본에 넣는 것입니다. 변압기는 AC에서만 작동합니다. 2 차에 걸쳐 전압을 유도하는 것은 자기장의 변화입니다.

다른 답변에서 언급했듯이 예를 들어 AC를 사용하는 것과 같이 전력 전송이 불량한 경우에도 작동합니다.

실제로 하나의 2 차 코일 이있는 LVDT 위치 트랜스 듀서 와 거의 비슷합니다 .

파이프 내부에 스틸 바를 붙인 경우 커플 링을 변경하고 다양한 출력 신호를 얻을 수 있습니다. 얇은 플라스틱 파이프와 중앙 공간을 최대한 많이 차지하는 철 막대를 사용하면이 효과를 개선 할 수 있습니다. 이 점을 주목하면 반드시 목적에 맞는 더 나은 변압기가 될 수는 없지만 재미있는 것입니다.

그림에서 코일을 서로 "다음"에 놓은 것으로 보입니다. 이 구성은 2 차 권선 에서 가장 적은 양의 자속 절단을 제공합니다. 커플 링을 향상 시키려면 2 차측 을 1 차측 에 감아 야합니다 . 커플 링의 "효율성"은 코어 (공기, 중공 파이프, 솔리드 파이프 등)로 사용하는 것에 따라 다르지만 변압기 동작은 작동해야합니다! 1 차에서 200 번, 2 차에서 100 번을 사용하는 경우 출력은 입력 전압의 1/2이어야합니다. 전선의 크기에 따라 권선의 전류 용량이 결정되지만 전압은 결정되지 않습니다.