Dire, voglio avere un rapporto 1: 2, potrei avvolgere gli avvolgimenti 10:20 o 100: 200
Ci sono due ragioni per rispondere a questa domanda e Brian ha fatto un lavoro decente nel spiegare il problema di base con troppi giri sul primario ma ha perso un paio di sottigliezze. L'altro motivo è di segnalare l'errore nella risposta attualmente accettata.
Ignorando l'avvolgimento secondario (e qualsiasi carico che potrebbe essere collegato ad esso), il trasformatore diventa solo un induttore. Se questo induttore viene posizionato su un alimentatore CA, si desidera che l'induttanza sia sufficientemente elevata da evitare che una grande corrente reattiva venga prelevata dall'alimentatore - le compagnie elettriche sarebbero armate se tutti i trasformatori primari prendessero 10 amp di corrente reattiva - il sistema di alimentazione di rete si schianterebbe e bruciava !!
Ma c'è anche un altro motivo e questo riguarda la saturazione del nucleo. Sto ancora parlando del trasformatore come induttore qui; giri di ampere e dimensioni del nucleo determinano il campo H all'interno del nucleo e gli amplificatori sono determinati dall'induttanza (e dalla tensione di alimentazione). A sua volta, l'induttanza è determinata da altri parametri fondamentali e dal numero di giri.
Quindi, confronta 10 turni con 100 turni: il primario a 100 turni ha 100 volte l'induttanza del primario a 10 turni e questo significa che la corrente (per un'alimentazione CA fissa) è 100 volte più piccola di quella per il primario a 10 turni.
Quindi gli amplificatori si sono ridotti di 100 ma i turni sono aumentati di 10, quindi l'effetto netto è che gli ampere si sono ridotti di 10 - questo significa che il campo H si è ridotto di dieci e il nucleo ha molte meno probabilità di saturare.
Se si collega il carico secondario, la corrente nel primario aumenta dalla corrente di magnetizzazione di base a una corrente più elevata. Questa modifica della corrente è chiamata corrente di riferimento primaria assunta dal carico secondario.
Quindi ora ci potrebbero essere altri due set di giri di ampere da considerare: i giri di ampere secondari e i giri di ampere primari extra dovuti al carico secondario. Dico "potrebbe" perché, in effetti, non dobbiamo assolutamente considerarli: si annullano perfettamente all'interno del nucleo e il nucleo non è più saturo a causa della corrente di carico rispetto a quando non c'era il carico secondario.
Ma un sacco di ingegneri non sembrano apprezzarlo - sembra non intuitivo, quindi come posso convincere un miscredente? Considera i 4 scenari seguenti: -
Gli scenari 1 e 2 riguardano la conversione di un singolo avvolgimento primario in due avvolgimenti paralleli. S1 ha una corrente di magnetizzazione di Im e quindi ogni avvolgimento in S2 prende Im / 2. In altre parole, i fili paralleli strettamente accoppiati si comportano come un filo singolo. È interessante notare che ogni filo è S2 DEVE ora avere il doppio dell'induttanza e, se si risistemassero quei due fili in serie, si avrebbe un'induttanza primaria che è 4 volte quella di S1 - questo dimostra che il raddoppio del numero di giri quadruplica il induttanza. Dieci volte il numero di giri significa cento volte l'induttanza.
S3 ti chiede di considerare cosa succede quando uno degli avvolgimenti paralleli di S2 è disconnesso - quale sarebbe la relazione di fase della tensione su questo avvolgimento disconnesso rispetto alla tensione di avvolgimento primaria? Se lo consideri come antifase alla tensione primaria, ciò che sarebbe accaduto nello scenario 2 avrebbe creato un incendio !!
Quindi, chiaramente la tensione indotta nell'avvolgimento disconnesso (S3) è la stessa fase (e magnitudine) della tensione primaria.
S4 dovrebbe essere chiaro: collegare un carico all'avvolgimento isolato e la corrente che fluisce nel primario è nella direzione opposta alla corrente che scorre nel "nuovo" secondario.
In breve, ciò significa che l'ampere gira nel primario (a causa della corrente di carico secondaria) viene totalmente cancellato dai giri dell'ampere nel secondario.
Ciò significa anche che un trasformatore necessario per gestire una potenza di carico maggiore non viene ingrandito a causa della possibilità di saturazione del nucleo. È reso più grande in modo da poter utilizzare fili più spessi (minore perdita di rame) e fili più spessi richiedono più spazio, quindi un nucleo più grande.