หม้อแปลงเฟสเดียวคืออะไร: การก่อสร้างและการทำงาน

หม้อแปลงเฟสเดียวเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่รับ ไฟ AC เฟสเดียว และเอาต์พุต AC เฟสเดียว ใช้ในการกระจายกำลังไฟฟ้าในพื้นที่นอกเมืองเนื่องจากความต้องการและต้นทุนโดยรวมที่เกี่ยวข้องต่ำกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย 3 เฟส ใช้เป็นหม้อแปลงแบบ step-down เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าภายในบ้านให้อยู่ในค่าที่เหมาะสมโดยไม่ต้องเปลี่ยนความถี่ ด้วยเหตุนี้จึงมักใช้ในการ ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ที่อยู่อาศัย บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของหม้อแปลงเฟสเดียว

หม้อแปลงเฟสเดียวคืออะไร?

คำจำกัดความ: ถึง หม้อแปลงไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานแม่เหล็กเป็นพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยขดลวดไฟฟ้าสองตัวเรียกว่าขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ หลัก คดเคี้ยว ของหม้อแปลงได้รับพลังงานในขณะที่ขดลวดทุติยภูมิให้พลังงาน โดยทั่วไปจะใช้วงจรเหล็กแม่เหล็กที่เรียกว่า“ แกน” เพื่อพันรอบขดลวดเหล่านี้ แม้ว่าขดลวดทั้งสองนี้จะแยกกันด้วยไฟฟ้า แต่ก็มีการเชื่อมโยงกันทางแม่เหล็ก

กระแสไฟฟ้าเมื่อผ่านหลักของหม้อแปลงแล้วสนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าข้ามรองของหม้อแปลง ขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งานหม้อแปลงเฟสเดียวใช้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุต โดยทั่วไปหม้อแปลงนี้จะเป็นไฟล์ หม้อแปลงไฟฟ้า ด้วยประสิทธิภาพสูงและการสูญเสียต่ำ แผนภาพหม้อแปลงเฟสเดียวแสดงไว้ด้านล่าง

เฟสเดียวหม้อแปลง

หลักการของหม้อแปลงเฟสเดียว

หม้อแปลงเฟสเดียวทำงานบนหลักการของ กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ . โดยทั่วไปการเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิมีหน้าที่ในการทำงานของหม้อแปลงในหม้อแปลงไฟฟ้า

การทำงานของหม้อแปลงเฟสเดียว

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าสถิตที่ถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าในวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่งที่มีความถี่เดียวกัน ประกอบด้วยขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ หม้อแปลงนี้ทำงานบนหลักการของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

เมื่อเชื่อมต่อหม้อแปลงหลักกับแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับกระแสไฟฟ้าจะไหลในขดลวดและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น เงื่อนไขนี้เรียกว่าการเหนี่ยวนำร่วมกันและการไหลของกระแสไฟฟ้าเป็นไปตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดสนามแม่เหล็กจะเพิ่มความแข็งแกร่งและกำหนดโดยdɸ / dt

แม่เหล็กไฟฟ้านี้สร้างเส้นแรงแม่เหล็กและขยายออกไปด้านนอกจากขดลวดสร้างเส้นทางของฟลักซ์แม่เหล็ก การหมุนของขดลวดทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยฟลักซ์แม่เหล็กนี้ ความแรงของสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในแกนกลางขึ้นอยู่กับจำนวนรอบในการคดเคี้ยวและปริมาณของกระแสไฟฟ้า ฟลักซ์แม่เหล็กและกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงซึ่งกันและกัน

การทำงานของหม้อแปลงเฟสเดียว

ที่มา: Wikimedia

เมื่อเส้นแม่เหล็กของฟลักซ์ไหลไปรอบ ๆ แกนมันจะผ่านขดลวดทุติยภูมิทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าพาดผ่าน กฎของฟาราเดย์ใช้เพื่อกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากขดลวดทุติยภูมิและกำหนดโดย:

เอ็นdɸ / dt

ที่ไหน

‘N’ คือจำนวนรอบของขดลวด

ความถี่จะเหมือนกันในขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ

ดังนั้นเราสามารถพูดได้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำจะเท่ากันในขดลวดทั้งสองเนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กเดียวกันจะเชื่อมโยงทั้งสองขดลวดเข้าด้วยกัน นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่เกิดขึ้นจะแปรผันตรงกับจำนวนรอบในขดลวด

สมมติว่าขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงมีการหมุนเพียงครั้งเดียวในแต่ละขดลวด สมมติว่าไม่มีการสูญเสียกระแสจะไหลผ่านขดลวดเพื่อสร้างฟลักซ์แม่เหล็กและทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าหนึ่งโวลต์ผ่านทางทุติยภูมิ

เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟ AC ฟลักซ์แม่เหล็กจะแตกต่างกันไปตามรูปไซน์และได้รับจาก

ɸ = ɸ_{สูงสุด}ไม่มีωt

ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ, E ในขดลวดขดลวดของ N รอบถูกกำหนดโดย

E = N (d∅) / dt

E = N * ω * ɸ_{สูงสุด}cosωtφ

Emax = Nωɸ_{สูงสุด}

Erms = Nω / √2 * ɸ_{สูงสุด}= 2π / √2 * f * N * ɸ_{สูงสุด}

Erms = 4.44 fNɸ_{สูงสุด}

ที่ไหน

'f' คือความถี่ในเฮิรตซ์กำหนดโดยω / 2π

‘N’ คือจำนวนขดลวดขดลวด

‘ɸ’ คือปริมาณของฟลักซ์ใน Webers

สมการข้างต้นคือสมการ Transformer EMF สำหรับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง E N จะเป็นจำนวนรอบหลัก (NP) ในขณะที่แรงเคลื่อนไฟฟ้า E ของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจำนวนรอบ N จะเป็น (NS)

การก่อสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าเฟสเดียว

หม้อแปลงเฟสเดียวแบบธรรมดามีการพันขดลวดแต่ละตัวตามแนวทรงกระบอกบนแขนขาเหล็กอ่อนแยกจากกันเพื่อให้ได้วงจรแม่เหล็กที่จำเป็นซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า 'แกนหม้อแปลง' มีเส้นทางสำหรับการไหลของสนามแม่เหล็กเพื่อกระตุ้นให้เกิดแรงดันไฟฟ้าระหว่างขดลวดสองเส้น

ดังที่เห็นในรูปด้านบนขดลวดทั้งสองไม่ใกล้พอที่จะมีการเชื่อมต่อแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นการรวมและเพิ่มวงจรแม่เหล็กที่อยู่ใกล้ขดลวดสามารถเพิ่มการเชื่อมต่อแม่เหล็กระหว่างขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิ ต้องใช้การเคลือบเหล็กแบบบางเพื่อป้องกันการสูญเสียพลังงานจากแกน

ขึ้นอยู่กับวิธีการพันขดลวดรอบแกนเหล็กเคลือบกลางโครงสร้างหม้อแปลงแบ่งออกเป็นสองประเภท

หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแกน

ในการก่อสร้างประเภทนี้ขดลวดเพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้นที่พันรอบขาหม้อแปลงแต่ละข้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมต่อแม่เหล็กดังแสดงในรูปด้านล่าง โครงสร้างประเภทนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเส้นแรงแม่เหล็กไหลผ่านขดลวดทั้งสองพร้อมกัน ข้อเสียเปรียบหลักของหม้อแปลงแบบแกนคือฟลักซ์รั่วที่เกิดขึ้นเนื่องจากการไหลของเส้นแรงแม่เหล็กนอกแกนในสัดส่วนเล็กน้อย

แกนชนิดหม้อแปลง

หม้อแปลงชนิดเชลล์

ในการสร้างหม้อแปลงประเภทนี้ขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิจะอยู่ในตำแหน่งที่เป็นทรงกระบอกบนแขนขาตรงกลางทำให้มีพื้นที่หน้าตัดมากกว่าแขนขาด้านนอกสองเท่า มีเส้นทางแม่เหล็กปิดสองทางในโครงสร้างประเภทนี้และแขนขาด้านนอกมีฟลักซ์แม่เหล็กɸ / 2 ไหล หม้อแปลงชนิดเชลล์เอาชนะฟลักซ์รั่วลดการสูญเสียคอร์และเพิ่มประสิทธิภาพ

เฟสเดียวหม้อแปลงเปลือกชนิด

การใช้งาน

การใช้งานของหม้อแปลงเฟสเดียวมีดังต่อไปนี้

• เพื่อลดระดับสัญญาณทางไกลเพื่อรองรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ขนาดเบา
• ในเครื่องรับโทรทัศน์สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
• เพื่อเพิ่มพลังในอินเวอร์เตอร์ภายในบ้าน
• เพื่อจ่ายไฟให้กับพื้นที่นอกเมือง
• ในการแยกวงจรสองวงจรด้วยไฟฟ้าเนื่องจากมีการวางวงจรหลักและรองไว้ห่างจากกัน

คำถามที่พบบ่อย

1). เฟสเดียวหมายถึงอะไร?

ระบบเฟสเดียวหรือวงจรที่สร้างหรือใช้แรงดันไฟฟ้าสลับเดี่ยว

2). บ้านใช้แหล่งจ่ายไฟเฟสเดียวหรือไม่?

โดยทั่วไปบ้านจะได้รับการจัดหาแบบเฟสเดียว

3). หม้อแปลงเฟสเดียวทำงานบนหลักการใด

กฎหมายของฟาราเดย์ ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและการเหนี่ยวนำร่วมกัน

4). หม้อแปลง“ Turns Ratio” คืออะไร?

NP / NS = VP / VS = n = Turns Ratio

5). ใช้หม้อแปลงเฟสเดียวสองตัว

• ในเครื่องรับโทรทัศน์สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้า
• เพื่อเพิ่มพลังในอินเวอร์เตอร์ภายในบ้าน

ดังนั้นหม้อแปลงเฟสเดียวจึงเหมาะสมสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีน้ำหนักเบา มีราคาไม่แพงและเป็นที่ต้องการอย่างมากในการจ่ายไฟให้กับพื้นที่นอกเมือง บทความนี้เน้น หลักการทำงานของหม้อแปลง การก่อสร้างและการใช้งานหม้อแปลงเฟสเดียว ผู้อ่านสามารถเรียนรู้เชิงลึกเกี่ยวกับหม้อแปลงเฟสเดียวได้จากบทความนี้