Початок: Електромагнітні індукції та генерація електричного поля від магнітного поля_2
Далі продовжуємо досліджувати трансформатор та явище взаємної індукції. Формулу трансформаторної ЕРС зв’язують з явищем електромагнітної індукції, коли різниця електричних потенціалів вторинної обмотки з’являється при зміні магнітного поля (потоку) в осерді сердечника та порівнюють з дією у електромагнітного генератору, приклад:
Але з попереднього розрахунку ми побачили, що це не відповідає дійсності в приладі без осердя. Я провів розрахунки з осердям, де також, результат розрахунку не відповідає твердженням у підручниках з фізики [Трансформатор]. Трансформатори як прилади розраховуються та працюють в електротехніці, інших суміжних технологіях. Раніше я вже зазначив, що базовий розрахунок відпрацьовують на пропорції вольт-витків коефіцієнта трансформації.
Коефіцієнт трансформації. Формула
Коефіцієнт трансформації трансформатора - це величина, що виражає перетворювальну характеристику трансформатора відносно якого-небудь параметра електричного кола (напруги, струму, опору тощо).
Для трансформаторів з паралельним підключенням первинної обмотки до джерела енергії цікавить, як правило, масштабування відносно напруги, а отже, коефіцієнт трансформації n виражає відношення первинної (вхідної) та вторинної (вихідної) напруг:
n = U1/U2 = (E*W1+I1R1)/ (E*W2+I2R2)
де: U1, U2 - вхідна і вихідна напруги відповідно; E - ЕРС (витка) наведена в кожному витку будь-якої обмотки даного трансформатора; W1, W2 - число витків первинної і вторинної обмоток; I1, I2 - струми в первинному та вторинному колах трансформатора; R1, R2 - активні опори обмоток.
Якщо знехтувати падіннями напруг в обмотках, тобто , вважати рівними нулю, то n = U1/U2 = W1/W2. Такі трансформатори ще називають трансформаторами напруги.
Для трансформаторів із послідовним під'єднанням первинної обмотки до джерела енергії обчислюють масштабування відносно сили струму, тобто коефіцієнт трансформації n виражає відношення первинного (вхідного) і вторинного (вихідного) струмів:
n = I1/I2
Крім того ці струми пов'язані ще однією залежністю I1*W1 = I2*W2+I0, де I1, I2 - струми в первинному і вторинному колах трансформатора; W1, W2 - число витків первинної і вторинної обмоток; I0- струм «холостого ходу», що складається з струму намагнічування і активних втрат у магнітопроводі.
Як на справді працює явище між дротової взаємної індукції? При дослідженні закономірностей явища, були встановлені / підтвердженні цікаві порівняння залежності коефіцієнта трансформації, відношення первинної та вторинної обмоток на підставі вольт-витків. Але розглянемо дію взаємної індукції на підставі силових ліній електромагнітної індукції у дроті. Малюнок взаємної індукції двох дротів які намотані біфілярним методом. Кількість витків первинної обмотки дорівнює кількісті вторинної обмотки, тому доцільно рахувати як один віток.
Маємо два окремих ланцюга: перший в первинною обмоткою W1 яка під’єднана до джерела змінної напруги /струму AC; другий з вторинною обмоткою W2 під’єднаний до навантаження RLOAD.Ці ланцюги з’єднані через дроті у біфілярному намотуванні. Великою крапкою, позначені початки намоток. Ні якого залізного осердя не маємо. Якщо первинна обмотка W1 має діюче джерело АС змінної напруги U1, то з урахуванням опору R1 обмотки W1, у ланцюгу буде відбуватися формування струму за законом Ома I1 = U1/R1, точніше явище електромагнітної індукції за законом Ампера-Максвелла який я зазначив як пряма індукція перетворення електричної індукції ЕРС (навколо дроту зі струмом І) в магнітну індукцію Ві навколо дроту ланцюга та первинної обмотки W1.
[∇×H = J + dD/dt] = [∇×Вi = - dEi / dt]
Як це виглядає при змінної напрузі /струму якщо живлення обмотки W1 здійснюється від розетки АС з фазою (+/-) та (НУЛЬ):
Уздовж провідника з котушками формується низхідне поле електричної індукції ЕРС [Ei]. Навколо провідника за правилом Ленца формується магнітна індукція [Bi]. Провідник вторинної обмотки W1 (паралельне намотування біфіляра) підпадає під дію ємнісного зв'язку ЕРС [Ei] первинної обмотки. На виходах вторинної обмотки формується напруга згідно з коефіцієнтом трансформації n=U1/U2=W1/W2. Як це відбувається? Очевидно, що вихрове середовище електричної індукції [Ei] впливає на вторинний провідник. Логіка зобов'язує до цього і будь-який експеримент вкаже, що "+" входу на початку обмотки W1, буде "+" виходу на початку обмотки W2. Якщо подивитися на наступний малюнок, то я зазначив що навантаження з джерелом має прямий зв'язок за електричною індукцією [Ei]. Обмотки трансформатора тільки змінюють напругу через ємкісний зв’язок вольт-витків. Але струм (магнітна індукція) іде через збудження магнітної індукції у вторинної обмотки при умові її замкнутому стані на навантаження. Все відбувається як раз за принципом магнітної індукції. На малюнку я цей момент зазначив умовним малюнком збуджуючого магніту W1, та магніта якій збуджується W2. Але магнітна індукція не передається в трансформаторному вузлу обмоток W1/W2. Ви здивовані? Працює загальне коло від джерела АС до навандаження RLOAD. Все як ми розглядали простішому замкненому ланцюгу. Передається до навантаження перетворена за напругою електрична індукція ЕРС [Еі]. Але для стуму І магнітної індукції [Ві] є два кола, які як два брата -акробата зчіплюються. Містом де вони зчіплюються є між дротовий зв'язок між обмотками W1/W2.
Якщо трансформатор має залізне осердя, то все що зв’язано з його магнітною системою розраховується або для первинної обмотки або вторинної, бо в осерді магнітне поле буде відповідати ампер виткам первинної або вторинної обмток. При вмиканні обох обмоток у ланцюг, струм (магнітну індукцію) вторинної обмотки залізне осердя не бачить, але добре бачить струм (магнітну індукцію) первинної обмотки. Якщо вторинну обмотку розімкнути від ланцюга то первинна працює як звичайний електромагніт або дросель, якій має параметр індуктивності. Якщо працюють обмотки на повну потужність потокозчеплення обмоток трансформатора немає ні якої індуктивності. Тобто твердження що трансформатор індукує ЕРС у вторинної обмотці за рахунок зміни магнітного поля у осерді або первинної обмотці помилкове. Ця помилка вже має дуже велике коріння в освіті.
Які ми можемо зробити висновки? Перше, первина дія між дротової взаємоіндукції це «ємкісній електричній зв’язок» будемо його так називати. Дія відрізняється від електростатичної індукції у провідниках «Перерозподіл зарядів у добре провідних металах при дії зовнішнього електричного поля відбувається доти, поки заряди всередині тіла практично повністю не компенсують зовнішнє електричне поле.». Скоріш за все, в даному явищі має дія системи вихрової передачі електричної індукції ЕРС між дротами при відповідних умовах фокусу де центром є дріт. Дія падіння ЕРС (електричної індукції Еі) джерела та появи струму І (магнітної індукції Ві) відбувається у загальному електричному колі, де трансформатор є перетворювачем рівня напруги (електричної напруженості або ЕРС) на ділянці дроту ланцюга. Дію утворення струму на навантаженні (у ½ ланцюгу з навантаженням) можливо виразити формулою:
IR = (UW2 = k*UW1) / RLOAD, де k - коєфіциєнт трансформації напруги між обмотками.
В трансформаторі електричний потік індукції Фе між обмотками, має єдину складову: Фе = W1 = W2, не два окремих явища, а одне поле, яке трансформується за напругою. Магнітні потоки в двох колах ланцюга з обмотками W1/ W2, можливо виразити в Ампер-витках (A-w) Магнітно Рушійної Сили [МРС] рівні між собою: A-w(W1) = A-w(W2). Ці магнітні потоки протилежні, але магнітний потік вторинного ланцюга не утворює протидію магнітному потоку у осерді, яке утворюється дією магнітної індукції первинної обмотки W1. Фактично, магнітне потокозчеплення між обмотками замикає вторинний ланцюг з первинним ланцюгом, утворюючизагальне потокозчеплення для виконання явища електромагнітної індукції між джерелом і навантаженням. Це свідчить про те, що він не є самостійним, як це має бути при явищі EМІ. Крім того самі обмотки між собою мають явище відштовхування, що свідчіть про протилежний спін магнітної індукції на дротах обмоток.
Повертаємось до експерименту Майкла Фарадея з котушкою на залізному кільці.
Продовження: Електромагнітні індукції та генерація електричного поля від магнітного поля_4
