Isso tem que começar com a indutância oculta do transformador. O transformador tem que ser considerado um indutor, porque, como dissemos, tanto o indutor quanto o transformador estão na forma de uma bobina ao redor de um núcleo magnético.
A indutância do transformador é um nome baseado no princípio eletromagnético, não um nome para uso real.
O nome do transformador é baseado na finalidade do seu projeto, pois ele transmite energia e altera a tensão de saída.
No entanto, uma coisa que não pode ser ignorada é que a bobina é enrolada em torno do núcleo magnético (aqui estamos falando do indutor com um núcleo magnético, é claro, também há um indutor de núcleo de ar), que é o indutor mais comum em nossa fonte de alimentação. Como os enrolamentos do transformador compartilham o núcleo magnético, o circuito magnético le, a seção transversal do fluxo magnético Ae e a permeabilidade magnética μ das indutâncias da bobina primária Np e secundária Ns Lp e Ls são as mesmas, o que significa que a resistência magnética Rm das linhas magnéticas é a mesma, porque a resistência magnética descreve as características do núcleo magnético.
Vamos primeiro entender a expressão da resistência magnética do nosso campo magnético regular ou circuito magnético. Mais tarde saberemos que ela também é derivada de uma base:
O recíproco da resistência magnética é a permeabilidade magnética G. Este parâmetro é também o coeficiente de indutância AL que vemos frequentemente. Isto deve ficar claro
Na fórmula acima, μ é a permeabilidade magnética do material, que é a permeabilidade magnética absoluta, le é o circuito magnético equivalente e Ae é a área da seção transversal equivalente do núcleo magnético
Como o coeficiente de indutância ou permeabilidade magnética G é o mesmo para o mesmo núcleo magnético, a relação entre o número de voltas e a indutância é naturalmente a seguinte expressão. Este é o nosso método muito comum de calcular o número de voltas usando a indutância medida (quebrando o transformador de outros projetistas).
Dica: Lembre-se, é a carga secundária conectada que leva a corrente através do transformador, não o transformador que fornece ativamente a corrente para a carga. O transformador transmite energia passivamente, então isso distingue a diferença entre o transformador e o indutor. O indutor libera energia para a carga e libera energia ativamente para a carga. Para facilitar o entendimento, você pode dizer que o transformador é um dispositivo passivo e o indutor é um dispositivo ativo. Claro, não entenda isso como o conceito de "dispositivo passivo" e "dispositivo ativo" de dispositivos semicondutores.
Princípio, quando o secundário do transformador é conectado à carga, devido ao fator de carga, a tensão secundária us é adicionada à carga R para gerar a corrente is (aqui consideramos a carga como um resistor equivalente R, e a corrente flui da mesma extremidade), e a corrente is gera a força motriz magnética Fs=is*Ns (o princípio da força eletromotriz no circuito) na bobina secundária Ns, e o fluxo magnético gerado é φ22=φs.
Lembra da lei de Ohm no circuito magnético? O quociente da força motriz magnética (NI, o produto do número de voltas e da corrente) e a resistência magnética é o fluxo magnético. A derivação desta fórmula também é muito simples. O princípio básico é o teorema do circuito de Ampère (a conexão entre corrente e campo magnético). Na fórmula, Rm é a resistência magnética e G é a permeância magnética. Esta é uma constante no mesmo núcleo magnético.
O fluxo magnético φ22 causado pela carga é oposto ao fluxo magnético φ11 gerado pela bobina primária causado pela corrente de carga. É isso que a lei de Lenz nos diz. Em essência, o fluxo magnético gerado pela bobina secundária deve ser equilibrado com a bobina primária, exceto pelo fluxo magnético de excitação. Isso também pode ser visto na expressão de força magnetomotriz acima. Na figura abaixo, usamos linhas magnéticas de força de cores diferentes para representá-la.
Após o carregamento, o fluxo magnético primário é a soma do fluxo magnético da corrente de excitação sem carga φ1 e do fluxo magnético φ11 causado pela carga, e os dois têm a mesma direção.
Preste atenção à escrita do símbolo phi do fluxo magnético, que pode ser deformado devido ao reconhecimento do editor.
O fluxo magnético de excitação é uma condição necessária para estabelecer a conversão eletromagnética. Ao mesmo tempo, pode-se ver que a corrente primária flui da mesma extremidade e a corrente secundária flui da mesma extremidade, o que apenas mantém a energia dentro e fora, e também pode-se dizer que isso mantém o equilíbrio magnético (não pode acumular, acumulação significa que o núcleo do transformador está saturado após um certo tempo).
Pelo contrário, podemos facilmente saber a razão das correntes primária e secundária do transformador usando a expressão da força magnetomotriz. A relação inversa é obtida dessa forma.
A partir dessa fórmula, pode-se observar que o transformador é uma função de fluxo de corrente variável do secundário para o primário, e a corrente variável é o resultado da energia consumida pelo secundário.
Do ponto de vista da potência, o IP aqui não inclui a corrente de excitação, porque sabemos pelo princípio que a parte de excitação não pode ser transmitida. A excitação ou corrente de excitação apenas fornece as condições para a transmissão de energia, e a própria carga ativamente toma energia.
Ignorando a perda, a potência de entrada e a potência de saída são iguais, e não há necessidade de armazenar energia no campo magnético. O transformador é um dispositivo de transmissão de energia, não um dispositivo de armazenamento de energia. No transformador real, materiais de alta permeabilidade magnética são usados para aumentar a indutância de excitação para reduzir a corrente de excitação. O propósito de reduzir a corrente de excitação é reduzir a perda de cobre e a perda magnética.
4. Impedância refletida
Sabemos claramente que apenas a bobina secundária tem uma carga real, e o lado primário não tem carga real, mas quando a carga é conectada, há corrente e tensão no lado primário, o que constitui um fenômeno de impedância equivalente.
Diagrama esquemático da impedância refletida primária do transformador
Quando a saída é carregada, a carga recebe energia através do transformador, e a corrente de entrada aumentará de acordo.
É enfatizado que o transformador é um componente de transmissão de energia. Somente a excitação ou corrente de excitação causa armazenamento de energia, que não pode ser transmitida para o lado secundário para a carga usar. Quando o transformador é carregado, a corrente secundária, ou seja, a força magnetomotriz gerada pela corrente de carga, é a força magnetomotriz desmagnetizante. A excitação é a base para garantir a transmissão de energia. Sem ela, a tensão secundária não existirá mais, muito menos a transmissão de energia.
O princípio de funcionamento determina que a carga não pode exigir energia de excitação para a carga usar, então a bobina primária do transformador deve ser reiniciada magneticamente. A reinicialização magnética é o processo de liberação ativa de energia pela indutância de excitação primária, mas não a fornece à carga, mas a libera por um caminho que está fisicamente conectado a ela. Como a conexão do núcleo é uma conexão indutiva, a corrente de excitação é a base para a operação do transformador. Sem ela, como o transformador pode estabelecer uma relação entre duas coisas que não estão fisicamente conectadas?
5. Resumo
Mas em termos de energia, o transformador é passivo. Ele não liberará energia ativamente para a carga. Em vez disso, a carga conectada à bobina secundária demandará energia da fonte. Parece que o transformador está fornecendo energia, mas deve ficar claro que essa energia não é armazenada no transformador. Em vez disso, o lado primário fornece energia de forma síncrona em resposta à solicitação de carga enquanto a carga a está demandando. Isso é feito de forma síncrona.