FKM Kompass
L2

Trafod ja vahelduvvoolu jaotus

Trafo kasutab muutuvat magnetvoogu, mis on jagatud sama südamikule keritud kahe mähise vahel, et muuta vahelduvvoolu pinget mähiste keerdude arvu suhtega — ja kuna sisenev võimsus võrdub väljuva võimsusega, tähendab pinge tõstmine voolu langust, mistõttu elektrivõrgud edastavad elektrit väga kõrgel pingel: väiksem vool tähendab palju väiksemaid takistuskadusid pikkadel jaotusliinidel.

Practise this concept

Trafol ei ole liikuvaid osi ega elektrilist ühendust selle kahe mähise vahel — kõik toimub mõlemat mähist läbiva magnetvoo kaudu. Kui primaarmähisesse juhtida vahelduvvool, muutub selle magnetväli pidevalt, mis Faraday seaduse järgi indutseerib pinge samale südamikule keritud sekundaarmähises. Kuna mõlemad mähised jagavad sama muutuvat magnetvoogu, on indutseeritud pinged otseses seoses mähiste keerdude arvuga: V_s = V_p(N_s/N_p). Rohkem keerde sekundaarmähisel kui primaarmähisel tõstab pinget; vähem keerde langetab seda.

Mida trafo ei suuda, on energiat luua. Suure täpsusega on primaarmähisesse sisenev võimsus võrdne sekundaarmähisest väljuva võimsusega, mistõttu millise teguriga pinget korrutatakse, samas teguris jagatakse voolu. Just seepärast töötavad pikad elektriliinid sadade kilovoltide, mitte kodus kasutatava mõnesaja voldi juures: takistuskadu juhis kasvab voolu ruuduga, seega pinge tõstmine (ja voolu langetamine) astendustrafoga enne edastust ning pinge langetamine sihtpunkti lähedal vähendab edastuskadusid samasuguse edastatava võimsuse juures märgatavalt.

See vahelduvvool muide ei jaotu paksu juhi ristlõikes ühtlaselt — see koguneb pinna lähedale, mida nimetatakse pinnaefektiks, ja mida kõrgem on sagedus, seda tugevam on koondumine. See on täiendav põhjus (koos lihtsa pingemuundamisega), miks võrguinsenerid mõtlevad hoolikalt läbi sageduse, juhi jämeduse ja kimpjuhtmestuse ülekandeliinide projekteerimisel, lisaks eelpool kirjeldatud lihtsale astendus-langetusarvutusele. Miski sellest ei toimi alalisvooluga: trafo vajab muutuvat magnetvoogu, ja kord juba tekkinud alalisvool tekitab magnetvälja, mis üldse ei muutu.

Key ideas

Requires: Elektromagnetiline induktsioon, Induktiivsus ja RL-ahelad, Vahelduvvooluahelad ja impedants

Formulas

Vs=VpNsNpV_s = V_p \frac{N_s}{N_p}
SymbolNameUnit
VpV_ppingeV (volt)
NpN_pkeerdude arv1 (mõõtühikuta)
NsN_skeerdude arv1 (mõõtühikuta)
VsV_spingeV (volt)

Common misconceptions

  • Astendustrafo väljastab sekundaarpoolel rohkem võimsust, kui primaarpoolele siseneb, sest see tõstab pinget.
  • Pinge tõstmine sekundaarpoolel tõstab ka voolu, sest suurem 'tõuge' peaks ahelas rohkem voolu tekitama.
  • Trafo töötab võrdselt hästi, olenemata sellest, kas primaarmähist toidetakse vahelduv- või alalisvooluga, sest mõlemal juhul tekitab mähist läbiv vool magnetvälja.

Resources

Kuulub nende TÜ ainete hulka

See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.