Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής τάσης
Ένας μετασχηματιστής τάσης χρησιμοποιείται για τη μετατροπή μιας εναλλασσόμενης τάσης ενός μεγέθους σε μια εναλλασσόμενη τάση άλλου μεγέθους. Ο μετασχηματιστής τάσης λειτουργεί χάρη στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής: η χρονικά μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή δημιουργεί ένα EMF στο πηνίο (ή τα πηνία) από το οποίο διέρχεται.
Η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή συνδέεται με τους ακροδέκτες του σε μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης και στους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης συνδέεται ένα φορτίο που πρέπει να τροφοδοτείται με τάση χαμηλότερη ή μεγαλύτερη από την τάση της πηγής από την οποία αυτός ο μετασχηματιστής τρέφεται .
Ευχαριστώ για την παρουσία σας πυρήνας (μαγνητικό κύκλωμα), η μαγνητική ροή που δημιουργείται από το πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή δεν διασκορπίζεται πουθενά, αλλά συγκεντρώνεται κυρίως στον όγκο που οριοθετείται από τον πυρήνα. Εναλλασσόμενο ρεύμαενεργώντας στο πρωτεύον τύλιγμα μαγνητίζει τον πυρήνα προς μία ή την αντίθετη κατεύθυνση, ενώ η αλλαγή της μαγνητικής ροής δεν συμβαίνει σε εκτοξεύσεις, αλλά αρμονικά, ημιτονοειδής (αν μιλάμε για μετασχηματιστή δικτύου).
Μπορεί να ειπωθεί ότι ο σίδηρος του πυρήνα αυξάνει την αυτεπαγωγή του πρωτεύοντος τυλίγματος, δηλαδή αυξάνει την ικανότητά του να δημιουργεί μαγνητική ροή όταν περνάει το ρεύμα και βελτιώνει την ιδιότητα να εμποδίζει την αύξηση του ρεύματος όταν εφαρμόζεται τάση στο ακροδέκτες της περιέλιξης. Επομένως, στο ρελαντί (σε λειτουργία χωρίς φορτίο), ο μετασχηματιστής καταναλώνει μόνο milliamps, αν και η μεταβαλλόμενη τάση δρα στην περιέλιξη.
Η δευτερεύουσα περιέλιξη είναι η πλευρά λήψης του μετασχηματιστή. Λαμβάνει τη μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή που παράγεται από το ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα και τη στέλνει μέσω του μαγνητικού κυκλώματος μέσω των στροφών του. Η μαγνητική ροή, που ποικίλλει με ορισμένο ρυθμό, διεισδύει στις στροφές της δευτερεύουσας περιέλιξης, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής προκαλεί ένα συγκεκριμένο EMF σε κάθε στροφή του. Αυτά τα επαγόμενα EMF προστίθενται σε κάθε χρονική στιγμή στροφής σε στροφή, σχηματίζοντας τη δευτερεύουσα τάση περιέλιξης (τάση ανοιχτού κυκλώματος μετασχηματιστή).
Θα είναι επίκαιρο να σημειωθεί ότι όσο πιο γρήγορα αλλάζει η μαγνητική ροή στον πυρήνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που προκαλείται σε κάθε στροφή της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Και επειδή τόσο το πρωτεύον όσο και το δευτερεύον τύλιγμα διαπερνάται από την ίδια μαγνητική ροή (που δημιουργείται από το εναλλασσόμενο ρεύμα του πρωτεύοντος τυλίγματος), η τάση ανά στροφή τόσο του πρωτεύοντος όσο και του δευτερεύοντος τυλίγματος είναι η ίδια, με βάση το μέγεθος της μαγνητικής ροής και ο ρυθμός μεταβολής του.
Αν σκάψετε βαθύτερα, η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή στον πυρήνα δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο στον χώρο γύρω του, η ένταση του οποίου είναι μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός μεταβολής της μαγνητικής ροής και τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή αυτής της αλλαγής μαγνητικής ροής. Αυτό το δινο ηλεκτρικό πεδίο δρα στα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στον αγωγό της δευτερεύουσας περιέλιξης, ωθώντας τα προς μια ορισμένη κατεύθυνση, λόγω της οποίας στα άκρα της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι δυνατή η μέτρηση Τάση.
Εάν συνδεθεί ένα φορτίο στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή, τότε θα ρέει ρεύμα μέσω αυτού, πράγμα που σημαίνει ότι μια μαγνητική ροή που δημιουργείται από αυτό το ρεύμα στο δευτερεύον τύλιγμα θα εμφανιστεί στον πυρήνα.
Η μαγνητική ροή που δημιουργείται από το δευτερεύον ρεύμα περιέλιξης, δηλαδή το ρεύμα φορτίου, θα κατευθυνθεί (βλ. Ο κανόνας του Lenz) ενάντια στη μαγνητική ροή του πρωτεύοντος τυλίγματος και επομένως θα προκαλέσει ένα πίσω EMF στο πρωτεύον τύλιγμα, το οποίο θα οδηγήσει σε αύξηση του ρεύματος στο πρωτεύον τύλιγμα και, κατά συνέπεια, σε αύξηση της ισχύος που καταναλώνει ένας μετασχηματιστής από το δίκτυο.
Η εμφάνιση του αντίστροφου της κύριας, δευτερεύουσας μαγνητικής ροής μέσα στον πυρήνα, ως αποτέλεσμα του συνδεδεμένου φορτίου, ισοδυναμεί με μείωση της επαγωγής του πρωτεύοντος τυλίγματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένας μετασχηματιστής υπό φορτίο καταναλώνει σημαντικά περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από ότι όταν είναι αδρανής.