Hal ini harus dimulai dengan induktansi tersembunyi dari transformator. Transformator harus dianggap sebagai induktor, karena seperti yang telah kami katakan, induktor dan transformator berbentuk kumparan di sekitar inti magnetik.
Induktansi transformator adalah nama berdasarkan prinsip elektromagnetik, bukan nama untuk penggunaan sebenarnya.
Nama transformator didasarkan pada tujuan desainnya, karena ia mentransmisikan energi dan mengubah tegangan keluaran.
Akan tetapi, satu hal yang tidak dapat diabaikan adalah kumparan dililitkan di sekitar inti magnetik (di sini kita berbicara tentang induktor dengan inti magnetik, tentu saja, ada juga induktor inti udara), yang merupakan induktor paling umum dalam catu daya kita. Karena belitan transformator berbagi inti magnetik, rangkaian magnetik le, penampang fluks magnetik Ae, dan permeabilitas magnetik μ dari induktansi kumparan primer Np dan sekunder Ns Lp dan Ls adalah sama, yang berarti bahwa resistansi magnetik Rm dari garis-garis magnetik adalah sama, karena resistansi magnetik menggambarkan karakteristik inti magnetik.
Mari kita pahami dulu ekspresi resistansi magnetik medan magnet biasa atau rangkaian magnetik kita. Nanti kita akan tahu bahwa itu juga diturunkan dari suatu basis:
Kebalikan dari resistansi magnetik adalah permeabilitas magnetik G. Parameter ini juga merupakan koefisien induktansi AL yang sering kita lihat. Ini harus jelas
Pada rumus di atas, μ adalah permeabilitas magnetik material, yang merupakan permeabilitas magnetik absolut, le adalah rangkaian magnetik ekivalen, dan Ae adalah luas penampang ekivalen inti magnetik.
Karena koefisien induktansi atau permeabilitas magnetik G sama untuk inti magnetik yang sama, hubungan antara jumlah lilitan dan induktansi secara alami adalah ekspresi berikut. Ini adalah metode yang sangat umum untuk menghitung jumlah lilitan menggunakan induktansi yang diukur (memecahkan transformator dari perancang lain).
Kiat: Ingat, beban sekunder yang terhubunglah yang mengalirkan arus melalui transformator, bukan transformator yang secara aktif mengalirkan arus ke beban. Transformator secara pasif menyalurkan energi, jadi ini yang membedakan antara transformator dan induktor. Induktor melepaskan energi ke beban dan secara aktif melepaskan energi ke beban. Agar mudah dipahami, Anda dapat mengatakan bahwa transformator adalah perangkat pasif dan induktor adalah perangkat aktif. Tentu saja, jangan memahaminya sebagai konsep "perangkat pasif" dan "perangkat aktif" dari perangkat semikonduktor.
Prinsipnya, ketika kumparan sekunder transformator dihubungkan dengan beban, maka karena faktor beban, tegangan kumparan sekunder us ditambahkan ke beban R sehingga menghasilkan arus is (di sini beban dianggap sebagai resistor ekivalen R, dan arus mengalir dari ujung yang sama), dan arus tersebut menghasilkan gaya gerak magnetik Fs=is*Ns (prinsip gaya gerak listrik dalam rangkaian) di kumparan sekunder Ns, dan fluks magnetik yang dihasilkan adalah φ22=φs.
Ingat hukum Ohm dalam rangkaian magnetik? Hasil bagi gaya gerak magnetik (NI, hasil kali jumlah lilitan dan arus) dan resistansi magnetik adalah fluks magnetik. Turunan rumus ini juga sangat sederhana. Prinsip dasarnya adalah teorema rangkaian Ampere (hubungan antara arus dan medan magnet). Dalam rumus tersebut, Rm adalah resistansi magnetik dan G adalah permeansi magnetik. Ini adalah konstanta dalam inti magnetik yang sama.
Fluks magnet φ22 yang disebabkan oleh beban berlawanan dengan fluks magnet φ11 yang dihasilkan oleh kumparan primer yang disebabkan oleh arus beban. Inilah yang dikatakan hukum Lenz kepada kita. Intinya, fluks magnet yang dihasilkan oleh kumparan sekunder harus seimbang dengan kumparan primer kecuali untuk fluks magnet eksitasi. Hal ini juga dapat dilihat dari ekspresi gaya gerak magnet di atas. Pada gambar di bawah ini, kita menggunakan garis gaya magnet dengan warna yang berbeda untuk menggambarkannya.
Setelah pembebanan, fluks magnet primer adalah jumlah fluks magnet arus eksitasi tanpa beban φ1 dan fluks magnet φ11 yang disebabkan oleh beban, dan keduanya memiliki arah yang sama.
Perhatikan penulisan simbol phi fluks magnetik, yang mungkin berubah bentuk karena pengenalan editor.
Fluks magnet eksitasi merupakan syarat mutlak untuk membangun konversi elektromagnetik. Pada saat yang sama, dapat dilihat bahwa arus primer mengalir masuk dari ujung yang sama dan arus sekunder mengalir keluar dari ujung yang sama, yang hanya menjaga energi masuk dan keluar, dan dapat juga dikatakan bahwa hal ini menjaga keseimbangan magnetik (tidak dapat terakumulasi, akumulasi berarti inti transformator jenuh setelah waktu tertentu).
Sebaliknya, kita dapat dengan mudah mengetahui rasio arus primer dan sekunder transformator dengan menggunakan persamaan gaya gerak magnet. Hubungan terbalik diperoleh dengan cara ini.
Dari rumus tersebut dapat diketahui bahwa transformator merupakan fungsi aliran arus bolak-balik dari sekunder ke primer, dan arus bolak-balik tersebut merupakan hasil dari pengambilan energi oleh sekunder.
Dari sudut pandang daya, IP di sini tidak mencakup arus eksitasi, karena kita tahu dari prinsip bahwa bagian eksitasi tidak dapat ditransmisikan. Eksitasi atau arus eksitasi hanya menyediakan kondisi untuk transmisi energi, dan beban itu sendiri secara aktif mengambil energi.
Mengabaikan kerugian, daya masukan dan daya keluaran sama, dan tidak perlu menyimpan energi dalam medan magnet. Trafo adalah perangkat transmisi energi, bukan perangkat penyimpanan energi. Pada trafo sebenarnya, bahan permeabilitas magnetik tinggi digunakan untuk meningkatkan induktansi eksitasi guna mengurangi arus eksitasi. Tujuan pengurangan arus eksitasi adalah untuk mengurangi kerugian tembaga dan kerugian magnetik.
4. Impedansi pantulan
Kita tahu dengan jelas bahwa hanya kumparan sekunder yang memiliki beban aktual, dan sisi primer tidak memiliki beban aktual, tetapi ketika beban dihubungkan, ada arus dan tegangan di sisi primer, yang merupakan fenomena impedansi ekuivalen.
Diagram skematik impedansi pantulan primer transformator
Ketika keluaran dimuat, beban mengambil energi melalui transformator dan arus masukan akan meningkat sesuai dengan itu.
Ditekankan bahwa transformator merupakan komponen transmisi energi. Hanya arus eksitasi atau eksitasi yang menyebabkan penyimpanan energi, yang tidak dapat ditransmisikan ke sisi sekunder untuk digunakan oleh beban. Ketika transformator dibebani, arus sekunder, yaitu gaya gerak magnetomotive yang dihasilkan oleh arus beban, adalah gaya gerak magnetomotive demagnetisasi. Eksitasi adalah dasar untuk memastikan transmisi energi. Tanpanya, tegangan sekunder tidak akan ada lagi, apalagi transmisi energi.
Prinsip kerja menentukan bahwa beban tidak dapat meminta energi eksitasi agar beban dapat digunakan, sehingga kumparan primer transformator harus diatur ulang secara magnetis. Pengaturan ulang magnetik adalah proses pelepasan energi secara aktif oleh induktansi eksitasi primer, tetapi tidak memberikannya ke beban, melainkan melepaskannya melalui jalur yang terhubung secara fisik dengannya. Karena sambungan inti adalah sambungan induktif, arus eksitasi adalah dasar untuk pengoperasian transformator. Tanpa itu, bagaimana transformator dapat membangun hubungan antara dua hal yang tidak terhubung secara fisik?
5. Ringkasan
Namun dalam hal energi, transformator bersifat pasif. Ia tidak akan melepaskan energi secara aktif ke beban. Sebaliknya, beban yang terhubung ke kumparan sekunder akan meminta energi dari sumbernya. Tampaknya transformator memasok energi, tetapi harus jelas bahwa energi ini tidak disimpan dalam transformator. Sebaliknya, sisi primer memasok energi secara serempak sebagai respons terhadap permintaan beban sementara beban menuntutnya. Hal ini dilakukan secara serempak.