Um transformador usa energia quando a saída não está sob carga?


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Eu estava lendo sobre como os conversores CA para CC funcionam com um transformador abaixador e, em seguida, uma ponte de diodo para converter a tensão CA mais baixa e reduzida em CC. O que eu não entendo é que, como a entrada CA parece estar conectada à bobina principal do transformador, como a carga CC afeta a energia usada na fonte CA?

O DC carrega de alguma forma feedback e diminui a resistência da bobina primária, para que mais energia possa ser consumida?

Quando não há carga no lado CC, a energia ainda flui através da bobina primária CA e, se sim, por que simplesmente não derrete?


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Devo acrescentar que tecnicamente o DC não é DC, é apenas a onda senoidal CA que foi impedida de ficar abaixo de 0V. Além disso, tecnicamente, a ponte de diodos ainda estaria consumindo energia, pois há queda de tensão nela.
Sergiy Kolodyazhnyy

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" ... a ponte de diodos ainda estaria consumindo energia, pois há queda de tensão através dela. " Isso está incorreto. e se I for zero, então P é zero. P=VI
Transistor

Respostas:


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O DC carrega de alguma forma feedback e diminui a resistência da bobina primária, para que mais energia possa ser consumida?

Sim. Seria mais simples analisar uma carga CA, no entanto. Os diodos não são centrais para sua pergunta:

Fonte de tensão CA conectada ao transformador conectado à resistência de carga

A impedância de RL também é transformada; portanto, se você tiver um transformador 10: 1 e RL for 2 Ω, a fonte AC verá o transformador como um resistor de 200 (( )1022

À medida que a corrente em uma bobina muda, ela cria um campo magnético variável. No entanto, no caso de um transformador com carga, a mudança no campo magnético cria uma corrente no secundário, que cria imediatamente seu próprio campo magnético variável na direção oposta, cancelando o campo do primário. As pessoas tendem a esquecer que um transformador ideal não possui campo magnético durante a operação . Qualquer alteração no campo de uma das bobinas é imediatamente cancelada por uma alteração na outra.

O "feedback" é causado pelo mesmo efeito. O primário faz com que o secundário mude, e o secundário faz com que o primário mude em troca.

Quando não há carga no lado CC, a energia ainda flui através da bobina primária CA e, se sim, por que simplesmente não derrete?

Com nada conectado ao lado secundário, a bobina secundária é aberta e não faz nada. É apenas um metal que está por perto. O circuito agora é apenas uma fonte CA que aciona a bobina primária, que se comporta como um indutor solitário:

Fonte de tensão CA conectada a um indutor

Indutores ideais não consomem energia; eles apenas armazenam energia temporariamente na metade do ciclo e a devolvem ao suprimento na outra metade. Porém, as bobinas reais não são feitas de condutores perfeitos e possuem alguma resistência; portanto, a energia consumida pela bobina primária será determinada pela resistência do fio.

Além disso, não é correto dizer "a energia ainda flui através da bobina primária CA". A "corrente" está fluindo através do primário, e a resistência do primário a essa corrente faz com que ele "dissipe energia" (ou poder) na sala. "Poder" é na verdade a taxa na qual a energia flui, e a energia flui através do espaço vazio entre os fios, não nos próprios fios. Depois de entender isso, muitas coisas fazem muito mais sentido.


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Um transformador oferece resistência ao fluxo de corrente CA devido ao campo magnético produzido pelo fluxo de corrente. Essa "resistência CA" é denominada "impedância" e é uma função do número de voltas, material do núcleo, espaço de ar no núcleo, dimensões do núcleo e muito mais.

Quando não há carga, a tensão CA aplicada fará com que a "corrente de magnetização" flua. Isso causará algumas perdas devido a perdas de corrente de Foucault no núcleo e perdas de cobre devido à resistência no enrolamento ("I ao quadrado de perdas R" como potência = Corrente ^ 2 x Resistência).

Essas perdas são relativamente pequenas em comparação com a carga total, mas não são triviais em repouso. Alguns por cento da carga total normalmente seriam bons.

Quando uma carga CC é aplicada, ela carrega o circuito secundário CA, que é firmemente acoplado pelos campos magnéticos do núcleo ao enrolamento primário. Portanto, a resistência da carga CC aparece como se fosse uma carga de impedância CA no lado primário e a potência de entrada aumenta para atender à carga.

Se você aplicar CC (em vez de CA) a um enrolamento do transformador, não haverá alteração contínua do campo magnético, não haverá impedância devido ao campo magnético variável e a corrente será limitada pela resistência que é baixa em comparação com a impedância que deve ser gerada. . Se o suprimento de CC tiver força muscular suficiente, o transformador "derrete".


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A energia fornecida ao primário vai para:

  1. A carga secundária, grosseira, zero se não houver carga,

  2. Perdas de cobre: ​​perdas IR primárias e secundárias da resistência do enrolamento. Se o secundário não tiver carga, essa parte da perda será zero.

  3. Perda de ferro: A. Para girar o fluxo magnético de uma maneira e de outra, o ferro precisa de uma corrente de magnetização. Essa corrente gera parte da perda de RI na perda primária,

3B As propriedades magnéticas do ferro são "pegajosas", pois o magnetismo residual permanece quando magnetizado, e é necessário gastar energia para removê-lo antes de reverter sua orientação. O ciclo é perda de histerese, tornando-se calor.

3C. O fluxo magnético induz 'correntes parasitas' que circulam ao longo da circunferência do núcleo de ferro que termina como perda de IR, sendo R a resistência do ferro ao longo da seção transversal. A laminação do núcleo aumenta a resistência efetiva, já que agora a tensão de indução no laminado 'fino' é menor, o caminho do fluxo é maior.


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Se um transformador não tem carga no secundário, não há consumo de corrente. Talvez algum vazamento, mas isso é minúsculo. Se você vir o transformador como um indutor, isso implica que o enrolamento do transformador bloqueia AC e passa DC. Versus capacitância que bloqueia a corrente contínua e passa a corrente alternada. Portanto, um indutor é simplesmente um resistor CA. Se você fizer a matemática da lei de ohms, sua tensão será constante, portanto a resistência da bobina é o que muda quando você adiciona uma carga ao enrolamento secundário. É como completar o circuito, permitindo que mais corrente flua.

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