Karena transformator dapat menaikkan tegangan dan arus ke tingkat yang berbeda, dan karena daya ditransfer secara ekuivalen antara belitan primer dan sekunder, mereka dapat digunakan untuk "mengubah" impedansi beban ke tingkat yang berbeda. Frasa terakhir itu perlu penjelasan, jadi mari kita selidiki artinya.
Tujuan dari sebuah beban (biasanya) adalah untuk melakukan sesuatu yang produktif dengan daya yang dihamburkannya. Dalam kasus elemen pemanas resistif, tujuan praktis dari daya yang hilang adalah untuk memanaskan sesuatu.
Beban direkayasa untuk menghilangkan sejumlah daya maksimum dengan aman, tetapi dua beban dengan peringkat daya yang sama belum tentu identik. Pertimbangkan dua elemen pemanas resistif 1000 watt ini:
Elemen pemanas mengeluarkan 1000 watt, pada tegangan dan peringkat arus yang berbeda.
Kedua pemanas menghilangkan daya tepat 1000 watt, tetapi mereka melakukannya pada tingkat tegangan dan arus yang berbeda (baik 250 volt dan 4 amp, atau 125 volt dan 8 amp). Menggunakan Hukum Ohm untuk menentukan resistansi yang diperlukan dari elemen pemanas ini (R=E/I), kita mendapatkan angka masing-masing 62,5 dan 15,625 .
Jika ini adalah beban AC, kita dapat merujuk pada oposisi mereka terhadap arus dalam hal impedansi daripada resistansi biasa, meskipun dalam kasus ini, hanya itu yang terdiri dari (tidak ada reaktansi). Pemanas 250 volt akan dikatakan memiliki beban impedansi yang lebih tinggi daripada pemanas 125 volt.
Jika kita ingin mengoperasikan elemen pemanas 250 volt secara langsung pada sistem tenaga 125 volt, kita akan kecewa. Dengan 62,5 impedansi (resistansi), arus hanya akan menjadi 2 amp (I=E/R; 125/62.5), dan disipasi daya hanya akan menjadi 250 watt (P=IE; 125 x 2), atau satu- seperempat dari kekuatan pengenalnya.
Impedansi pemanas dan tegangan sumber kami akan tidak cocok, dan kami tidak dapat memperoleh disipasi daya terukur penuh dari pemanas.
Namun, semua harapan tidak hilang. Dengan trafo step-up, kita dapat mengoperasikan elemen pemanas 250 volt pada sistem tenaga 125 volt seperti Gambar di bawah ini.
Trafo step-up mengoperasikan pemanas 1000 watt 250 V dari sumber daya 125 V.
Rasio belitan transformator memberikan peningkatan tegangan dan step-down saat ini kita perlukan beban yang tidak cocok untuk beroperasi dengan benar pada sistem ini. Perhatikan gambar rangkaian utama:125 volt pada 8 amp. Sejauh catu daya “tahu”, catu daya itu memberi daya pada beban 15,625 (R=E/I) pada 125 volt, bukan beban 62,5 !
Angka tegangan dan arus untuk belitan primer menunjukkan impedansi beban 15,625 , bukan 62,5 sebenarnya dari beban itu sendiri. Dengan kata lain, trafo step-up kita tidak hanya mengubah tegangan dan arus, tetapi juga mengubah impedansi juga.
Rasio transformasi impedansi adalah kuadrat dari rasio transformasi tegangan/arus, sama dengan rasio induktansi belitan:
Ini sesuai dengan contoh transformator step-up 2:1 dan rasio impedansi 62,5 hingga 15,625 (rasio 4:1, yang merupakan kuadrat 2:1). Transformasi impedansi adalah kemampuan transformator yang sangat berguna, karena memungkinkan beban untuk menghilangkan daya pengenal penuhnya bahkan jika sistem daya tidak pada tegangan yang tepat untuk melakukannya secara langsung.
Ingat dari studi kami tentang analisis jaringan Teorema Transfer Daya Maksimum , yang menyatakan bahwa jumlah daya maksimum akan dihamburkan oleh resistansi beban ketika resistansi beban tersebut sama dengan resistansi Thevenin/Norton dari jaringan yang memasok daya. Gantikan kata "impedansi" untuk "resistansi" dalam definisi tersebut dan Anda memiliki versi AC dari Teorema tersebut.
Jika kita mencoba untuk mendapatkan disipasi daya maksimum teoretis dari suatu beban, kita harus dapat mencocokkan impedansi beban dan impedansi sumber (Thevenin/Norton) dengan benar bersama-sama. Hal ini umumnya lebih menjadi perhatian di sirkuit listrik khusus seperti pemancar/antena radio dan sistem audio amplifier/speaker.
Mari kita ambil sistem penguat audio dan lihat cara kerjanya:(Gambar di bawah)
Amplifier dengan impedansi 500 menggerakkan 8 dengan daya jauh lebih kecil dari daya maksimum.
Dengan impedansi internal 500 , amplifier hanya dapat memberikan daya penuh ke beban (speaker) yang juga memiliki impedansi 500 . Beban seperti itu akan menurunkan tegangan yang lebih tinggi dan menarik arus yang lebih sedikit daripada speaker 8 yang mengeluarkan jumlah daya yang sama.
Jika speaker 8 dihubungkan langsung ke amplifier 500 seperti yang ditunjukkan, impedansi tidak sesuai akan menghasilkan kinerja yang sangat buruk (daya puncak rendah). Selain itu, amplifier akan cenderung membuang lebih banyak daya dalam bentuk panas yang mencoba menggerakkan speaker impedansi rendah.
Untuk membuat sistem ini bekerja lebih baik, kita dapat menggunakan transformator untuk mencocokkan impedansi yang tidak cocok ini. Karena kita beralih dari suplai impedansi tinggi (tegangan tinggi, arus rendah) ke beban impedansi rendah (tegangan rendah, arus tinggi), kita perlu menggunakan trafo step-down:
Transformator pencocokan impedansi mencocokkan amplifier 500 dengan speaker 8 untuk efisiensi maksimum.
Untuk mendapatkan rasio transformasi impedansi 500:8, kita memerlukan rasio belitan yang sama dengan akar kuadrat 500:8 (akar kuadrat 62,5:1, atau 7,906:1).
Dengan transformator seperti itu di tempatnya, speaker akan memuat amplifier ke tingkat yang tepat, menarik daya pada level tegangan dan arus yang benar untuk memenuhi Teorema Transfer Daya Maksimum dan menghasilkan pengiriman daya yang paling efisien ke beban. Penggunaan transformator dalam kapasitas ini disebut pencocokan impedansi .
Siapa pun yang telah mengendarai sepeda multi-kecepatan dapat secara intuitif memahami prinsip pencocokan impedansi. Kaki manusia akan menghasilkan tenaga maksimum saat memutar engkol sepeda dengan kecepatan tertentu (sekitar 60 hingga 90 putaran per menit).
Di atas atau di bawah kecepatan rotasi itu, otot kaki manusia kurang efisien dalam menghasilkan tenaga. Tujuan dari “roda gigi” sepeda adalah untuk menyesuaikan impedansi kaki pengendara dengan kondisi berkendara sehingga mereka selalu memutar engkol pada kecepatan optimal.
Jika pengendara mencoba untuk mulai bergerak saat sepeda dipindahkan ke gigi "atas", dia akan merasa sangat sulit untuk bergerak. Apakah karena pengendaranya lemah?
Tidak, itu karena rasio step-up yang tinggi dari rantai sepeda dan sprocket di gigi atas itu menunjukkan ketidaksesuaian antara kondisi (banyak inersia yang harus diatasi) dan kaki mereka (perlu berputar pada 60-90 RPM untuk output daya maksimum) .
Di sisi lain, memilih gigi yang terlalu rendah akan memungkinkan pengendara untuk segera bergerak, tetapi membatasi kecepatan tertinggi yang dapat mereka capai. Sekali lagi, apakah kurangnya kecepatan merupakan indikasi kelemahan pada kaki pengendara sepeda?
Tidak, itu karena rasio kecepatan yang lebih rendah dari gigi yang dipilih menciptakan jenis ketidaksesuaian lain antara kondisi (beban rendah) dan kaki pengendara (kehilangan tenaga jika berputar lebih cepat dari 90 RPM). Ini hampir sama dengan sumber daya dan beban listrik:harus ada kecocokan impedansi untuk efisiensi sistem maksimum.
Di sirkuit AC, transformator melakukan fungsi pencocokan yang sama seperti sprocket dan rantai (“roda gigi”) pada sepeda untuk mencocokkan sumber dan beban yang tidak sesuai.
Transformator pencocokan impedansi pada dasarnya tidak berbeda dari jenis transformator lainnya dalam konstruksi atau penampilan. Trafo kecil yang cocok dengan impedansi (lebarnya sekitar dua sentimeter) untuk aplikasi frekuensi audio ditunjukkan pada foto berikut:
Transformator pencocokan impedansi frekuensi audio.
Trafo pencocokan impedansi lainnya dapat dilihat pada papan sirkuit tercetak ini, di sudut kanan atas, di sebelah kiri langsung resistor R2 dan R1 . Itu diberi label “T1”:
Transformator pencocokan impedansi audio yang dipasang di papan sirkuit cetak, kanan atas.
Transformator juga dapat digunakan dalam sistem instrumentasi listrik. Karena kemampuan transformator untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dan arus, dan isolasi listrik yang diberikannya, transformator dapat berfungsi sebagai cara untuk menghubungkan instrumentasi listrik ke sistem daya tegangan tinggi dan arus tinggi.
Misalkan kita ingin mengukur tegangan sistem tenaga 13,8 kV secara akurat (tegangan distribusi daya yang sangat umum di industri Amerika):
Pengukuran langsung tegangan tinggi dengan voltmeter berpotensi membahayakan keselamatan.
Merancang, memasang, dan memelihara voltmeter yang mampu mengukur langsung 13.800 volt AC bukanlah tugas yang mudah. Bahaya keselamatan saja dengan membawa konduktor 13,8 kV ke panel instrumen akan sangat parah, belum lagi desain voltmeter itu sendiri.
Namun, dengan menggunakan trafo step-down yang presisi, kita dapat mengurangi 13,8 kV ke tingkat tegangan yang aman pada rasio yang konstan, dan mengisolasinya dari sambungan instrumen, menambahkan tingkat keamanan tambahan ke sistem pengukuran:
Aplikasi instrumentasi:“Transformator potensial” secara tepat menskalakan tegangan tinggi yang berbahaya ke nilai aman yang berlaku untuk voltmeter konvensional.
Sekarang voltmeter membaca fraksi atau rasio yang tepat dari tegangan sistem yang sebenarnya, skalanya diatur untuk membaca seolah-olah mengukur tegangan secara langsung.
Trafo menjaga tegangan instrumen pada tingkat yang aman dan secara elektrik mengisolasinya dari sistem tenaga, sehingga tidak ada hubungan langsung antara saluran listrik dan kabel instrumen atau instrumen. Bila digunakan dalam kapasitas ini, transformator disebut Transformator Potensial , atau cukup PT .
Trafo potensial dirancang untuk memberikan rasio penurunan tegangan seakurat mungkin. Untuk membantu pengaturan tegangan yang tepat, pembebanan dijaga seminimal mungkin:voltmeter dibuat memiliki impedansi masukan yang tinggi sehingga dapat menarik arus sesedikit mungkin dari PT.
Seperti yang Anda lihat, sekering telah dihubungkan secara seri dengan belitan primer PT, untuk keamanan dan kemudahan memutuskan PT dari sirkuit.
Tegangan sekunder standar untuk PT adalah 120 volt AC, untuk tegangan saluran listrik pengenal penuh. Rentang voltmeter standar untuk menemani PT adalah 150 volt, skala penuh.
PT dengan rasio belitan khusus dapat diproduksi agar sesuai dengan aplikasi apa pun. Ini cocok untuk standarisasi industri instrumen voltmeter yang sebenarnya, karena PT akan berukuran untuk menurunkan tegangan sistem ke level instrumen standar ini.
Mengikuti garis pemikiran yang sama, kita dapat menggunakan transformator untuk menurunkan arus melalui saluran listrik sehingga kita dapat mengukur arus sistem tinggi dengan aman dan mudah dengan amperemeter yang murah. Tentu saja, transformator seperti itu akan dihubungkan secara seri dengan saluran listrik.
Aplikasi instrumentasi:“Transformator arus” menurunkan arus tinggi ke nilai yang berlaku untuk ammeter konvensional.
Perhatikan bahwa meskipun PT adalah perangkat step-down, Transformer Saat Ini (atau CT ) adalah perangkat step-up (berkenaan dengan tegangan), yang diperlukan untuk step down arus saluran listrik. Cukup sering, CT dibuat sebagai perangkat berbentuk donat di mana konduktor saluran listrik dijalankan, saluran listrik itu sendiri bertindak sebagai belitan primer satu putaran:
Konduktor arus yang akan diukur dijalin melalui lubang. Arus yang diperkecil tersedia pada kabel.
Beberapa CT dibuat dengan engsel terbuka, memungkinkan penyisipan di sekitar konduktor daya tanpa mengganggu konduktor sama sekali. Arus sekunder standar industri untuk CT adalah kisaran 0 hingga 5 amp AC. Seperti PT, CT dapat dibuat dengan rasio lilitan khusus agar sesuai dengan hampir semua aplikasi.
Karena arus sekunder "beban penuh" mereka adalah 5 amp, rasio CT biasanya dijelaskan dalam bentuk amp primer beban penuh hingga 5 amp, seperti ini:
CT "donat" yang ditunjukkan dalam foto memiliki rasio 50:5. Artinya, ketika penghantar yang melalui pusat torus membawa arus 50 amp (AC), akan ada 5 amp arus yang diinduksi pada belitan CT.
Karena CT dirancang untuk memberi daya pada amperemeter, yang merupakan beban impedansi rendah, dan digulung sebagai transformator penambah tegangan, mereka tidak boleh, sekali dioperasikan dengan belitan sekunder sirkit terbuka.
Kegagalan untuk mengindahkan peringatan ini akan mengakibatkan CT menghasilkan tegangan sekunder yang sangat tinggi, berbahaya bagi peralatan dan personel. Untuk memudahkan pemeliharaan instrumentasi ammeter, sakelar hubung singkat sering dipasang secara paralel dengan belitan sekunder CT, untuk ditutup setiap kali ammeter dilepas untuk diperbaiki:
Sakelar hubung singkat memungkinkan ammeter dilepas dari rangkaian transformator arus aktif.
Meskipun mungkin tampak aneh untuk sengaja hubung singkat komponen sistem tenaga, hal ini sangat tepat dan sangat diperlukan saat bekerja dengan trafo arus.
Jenis lain dari transformator khusus, sering terlihat di sirkuit frekuensi radio, adalah inti udara transformator. Sesuai dengan namanya, trafo inti udara memiliki gulungan yang melingkari bentuk nonmagnetik, biasanya berupa tabung berongga dari beberapa bahan.
Derajat kopling (induktansi timbal balik) antara belitan dalam transformator semacam itu berkali-kali lebih kecil daripada transformator inti-besi yang setara, tetapi karakteristik inti feromagnetik yang tidak diinginkan (rugi arus eddy, histeresis, saturasi, dll.) sepenuhnya dihilangkan.
Dalam aplikasi frekuensi tinggi, efek inti besi inilah yang paling bermasalah.
Transformator inti udara dapat dililitkan pada bentuk silinder (a) atau toroidal (b). Tengah disadap primer dengan sekunder (a). Lilitan bifilar pada bentuk toroidal (b).
Belitan solenoida yang disadap di dalam, tanpa belitan berlebih, dapat menyamai impedansi yang tidak sama ketika isolasi DC tidak diperlukan. Jika isolasi diperlukan, belitan lebih ditambahkan pada salah satu ujung belitan utama. Transformator inti udara digunakan pada frekuensi radio ketika rugi-rugi inti besi terlalu tinggi.
Seringkali transformator inti udara diparalelkan dengan kapasitor untuk menyetelnya ke resonansi. Gulungan lebih terhubung antara antena radio dan ground untuk satu aplikasi tersebut. Sekunder disetel ke resonansi dengan kapasitor variabel.
Output dapat diambil dari titik tap untuk amplifikasi atau deteksi. Transformator inti udara ukuran milimeter kecil digunakan dalam penerima radio. Pemancar radio terbesar dapat menggunakan kumparan berukuran meteran. Trafo solenoida inti udara tanpa pelindung dipasang pada sudut yang tepat satu sama lain untuk mencegah kopling lepas.
Kopling nyasar diminimalkan ketika transformator dililitkan pada bentuk toroida. Transformator inti udara toroidal juga menunjukkan tingkat kopling yang lebih tinggi, terutama untuk bifilar gulungan. Gulungan bifilar dililit dari sepasang kabel yang sedikit terpelintir.
Ini menyiratkan rasio putaran 1:1. Tiga atau empat kabel dapat dikelompokkan untuk 1:2 dan rasio integral lainnya. Gulungan tidak harus bifilar. Ini memungkinkan rasio putaran yang sewenang-wenang. Namun, tingkat kopling menderita. Trafo inti udara toroidal jarang terjadi kecuali untuk pekerjaan VHF (Frekuensi Sangat Tinggi).
Bahan inti selain udara seperti serbuk besi atau ferit lebih disukai untuk frekuensi radio yang lebih rendah.
Salah satu contoh penting dari transformator inti-udara adalah Tesla Coil , dinamai dari ahli listrik Serbia Nikola Tesla, yang juga merupakan penemu motor AC medan magnet berputar, sistem daya AC polifase, dan banyak elemen teknologi radio.
Tesla Coil adalah transformator step-up frekuensi tinggi yang beresonansi yang digunakan untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi.
Salah satu impian Tesla adalah menggunakan teknologi kumparannya untuk mendistribusikan tenaga listrik tanpa memerlukan kabel, cukup menyiarkannya dalam bentuk gelombang radio yang dapat diterima dan disalurkan ke beban melalui antena.
Skema dasar untuk Tesla Coil ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.
Tesla Coil:Beberapa putaran primer berat, banyak putaran sekunder.
Kapasitor, bersama dengan belitan primer transformator, membentuk rangkaian tangki. Gulungan sekunder dililit di dekat primer, biasanya di sekitar bentuk nonmagnetik yang sama. Ada beberapa opsi untuk "menggairahkan" sirkuit utama, yang paling sederhana adalah sumber AC tegangan tinggi, frekuensi rendah, dan celah percikan:
Diagram tingkat sistem kumparan Tesla dengan penggerak celah percikan.
Tujuan dari sumber daya AC frekuensi rendah tegangan tinggi adalah untuk "mengisi" sirkuit tangki utama. Saat celah percikan menyala, impedansi rendahnya berfungsi untuk melengkapi rangkaian kapasitor/kumparan primer tangki, memungkinkannya berosilasi pada frekuensi resonansinya.
Induktor “RFC” adalah “Radio Frequency Chokes”, yang bertindak sebagai impedansi tinggi untuk mencegah sumber AC mengganggu rangkaian tangki berosilasi.
Sisi sekunder transformator kumparan Tesla juga merupakan sirkuit tangki, mengandalkan kapasitansi parasit (nyasar) yang ada antara terminal pelepasan dan pembumian untuk melengkapi induktansi belitan sekunder.
Untuk operasi yang optimal, rangkaian tangki sekunder ini disetel ke frekuensi resonansi yang sama dengan rangkaian primer, dengan pertukaran energi tidak hanya antara kapasitor dan induktor selama osilasi resonansi, tetapi juga bolak-balik antara belitan primer dan sekunder. Hasil visualnya spektakuler:
Pengosongan frekuensi tinggi tegangan tinggi dari kumparan Tesla.
Tesla Coils menemukan aplikasi terutama sebagai perangkat baru, muncul di pameran sains sekolah menengah, bengkel bawah tanah, dan film fiksi ilmiah anggaran rendah sesekali.
Perlu dicatat bahwa kumparan Tesla bisa menjadi perangkat yang sangat berbahaya. Luka bakar yang disebabkan oleh arus frekuensi radio (“RF”), seperti semua luka bakar listrik, bisa sangat dalam, tidak seperti luka bakar kulit yang disebabkan oleh kontak dengan benda panas atau api.
Meskipun pelepasan frekuensi tinggi dari kumparan Tesla memiliki sifat aneh berada di luar frekuensi "persepsi kejutan" dari sistem saraf manusia, ini tidak berarti kumparan Tesla tidak dapat melukai atau bahkan membunuh Anda! Saya sangat menyarankan untuk mencari bantuan dari eksperimen koil Tesla yang berpengalaman jika Anda akan mulai membangunnya sendiri.
Sejauh ini, kami telah menjelajahi transformator sebagai perangkat untuk mengubah berbagai tingkat tegangan, arus, dan bahkan impedansi dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya. Sekarang kita akan melihatnya sebagai jenis perangkat yang sama sekali berbeda:perangkat yang memungkinkan sinyal listrik kecil menggunakan kontrol dalam jumlah yang jauh lebih besar dari daya listrik. Dalam mode ini, transformator bertindak sebagai penguat .
Perangkat yang saya maksud disebut reaktor inti jenuh , atau cukup reaktor jenuh . Sebenarnya, ini bukan transformator sama sekali, melainkan jenis induktor khusus yang induktansinya dapat diubah-ubah dengan penerapan arus DC melalui lilitan belitan kedua di sekitar inti besi yang sama.
Seperti transformator ferroresonant, reaktor jenuh bergantung pada prinsip saturasi magnetik. Ketika bahan seperti besi benar-benar jenuh (yaitu, semua domain magnetiknya sejajar dengan gaya magnetisasi yang diterapkan), peningkatan arus tambahan melalui belitan magnetisasi tidak akan menghasilkan peningkatan fluks magnet lebih lanjut.
Sekarang, induktansi adalah ukuran seberapa baik induktor menentang perubahan arus dengan mengembangkan tegangan dalam arah yang berlawanan. The ability of an inductor to generate this opposing voltage is directly connected with the change in magnetic flux inside the inductor resulting from the change in current, and the number of winding turns in the inductor.
If an inductor has a saturated core, no further magnetic flux will result from further increases in current, and so there will be no voltage induced in opposition to the change in current. In other words, an inductor loses its inductance (ability to oppose changes in current) when its core becomes magnetically saturated.
If an inductor’s inductance changes, then its reactance (and impedance) to AC current changes as well. In a circuit with a constant voltage source, this will result in a change in current:
If L changes in inductance, ZL will correspondingly change, thus changing the circuit current.
A saturable reactor capitalizes on this effect by forcing the core into a state of saturation with a strong magnetic field generated by current through another winding. The reactor’s “power” winding is the one carrying the AC load current, and the “control” winding is one carrying a DC current strong enough to drive the core into saturation:
DC, via the control winding, saturates the core. Thus, modulating the power winding inductance, impedance, and current.
The strange-looking transformer symbol shown in the above schematic represents a saturable-core reactor, the upper winding being the DC control winding and the lower being the “power” winding through which the controlled AC current goes.
Increased DC control current produces more magnetic flux in the reactor core, driving it closer to a condition of saturation, thus decreasing the power winding’s inductance, decreasing its impedance, and increasing current to the load. Thus, the DC control current is able to exert control over the AC current delivered to the load.
The circuit shown would work, but it would not work very well. The first problem is the natural transformer action of the saturable reactor:AC current through the power winding will induce a voltage in the control winding, which may cause trouble for the DC power source.
Also, saturable reactors tend to regulate AC power only in one direction:in one half of the AC cycle, the mmf’s from both windings add; in the other half, they subtract. Thus, the core will have more flux in it during one half of the AC cycle than the other and will saturate first in that cycle half, passing load current more easily in one direction than the other.
Fortunately, both problems can be overcome with a little ingenuity:
Out of phase DC control windings allow symmetrical control of AC.
Notice the placement of the phasing dots on the two reactors:the power windings are “in phase” while the control windings are “out of phase.” If both reactors are identical, any voltage induced in the control windings by load current through the power windings will cancel out to zero at the battery terminals, thus eliminating the first problem mentioned.
Furthermore, since the DC control current through both reactors produces magnetic fluxes in different directions through the reactor cores, one reactor will saturate more in one cycle of the AC power while the other reactor will saturate more in the other, thus equalizing the control action through each half-cycle so that the AC power is “throttled” symmetrically.
This phasing of control windings can be accomplished with two separate reactors as shown, or in a single reactor design with intelligent layout of the windings and core.
Saturable reactor technology has even been miniaturized to the circuit-board level in compact packages more generally known as magnetic amplifiers .
I personally find this to be fascinating:the effect of amplification (one electrical signal controlling another), normally requiring the use of physically fragile vacuum tubes or electrically “fragile” semiconductor devices, can be realized in a device both physically and electrically rugged.
Magnetic amplifiers do have disadvantages over their more fragile counterparts, namely size, weight, nonlinearity, and bandwidth (frequency response), but their utter simplicity still commands a certain degree of appreciation, if not practical application.
Saturable-core reactors are less commonly known as “saturable-core inductors” or transductors .
Nikola Tesla’s original polyphase power system was based on simple to build 2-phase components. However, as transmission distances increased, the more transmission line efficient 3-phase system became more prominent. Both 2-φ and 3-φ components coexisted for a number of years.
The Scott-T transformer connection allowed 2-φ and 3-φ components like motors and alternators to be interconnected. Yamamoto and Yamaguchi:
In 1896, General Electric built a 35.5 km (22 mi) three-phase transmission line operated at 11 kV to transmit power to Buffalo, New York, from the Niagara Falls Project. The two-phase generated power was changed to three-phase by the use of Scott-T transformations.
Scott-T transformer converts 2-φ to 3-φ, or vice versa.
The Scott-T transformer set, Figure above, consists of a center tapped transformer T1 and an 86.6% tapped transformer T2 on the 3-φ side of the circuit. The primaries of both transformers are connected to the 2-φ voltages.
One end of the T2 86.6% secondary winding is a 3-φ output, the other end is connected to the T1 secondary center tap. Both ends of the T1 secondary are the other two 3-φ connections.
Application of 2-φ Niagara generator power produced a 3-φ output for the more efficient 3-φ transmission line. More common these days is the application of 3-φ power to produce a 2-φ output for driving an old 2-φ motor.
In the Figure below, we use vectors in both polar and complex notation to prove that the Scott-T converts a pair of 2-φ voltages to 3-φ. First, one of the 3-φ voltages is identical to a 2-φ voltage due to the 1:1 transformer T1 ratio, VP12 =V2P1 .
The T1 center tapped secondary produces opposite polarities of 0.5V2P1 on the secondary ends.
This ∠0° is vectorially subtracted from T2 secondary voltage due to the KVL equations V31 , V23 .
The T2 secondary voltage is 0.866V2P2 due to the 86.6% tap. Keep in mind that this 2nd phase of the 2-φ is ∠90°. This 0.866V2P2 is added at V31 , subtracted at V23 in the KVL equations.
Scott-T transformer 2-φ to 3-φ conversion equations.
We show “DC” polarities all over this AC only circuit, to keep track of the Kirchhoff voltage loop polarities. Subtracting ∠0° is equivalent to adding ∠180°. The bottom line is when we add 86.6% of ∠90° to 50% of ∠180°we get ∠120°. Subtracting 86.6% of ∠90° from 50% of ∠180° yields ∠-120° or ∠240°.
Graphical explanation of equations in Figure previous.
In Figure above we graphically show the 2-φ vectors at (a). At (b) the vectors are scaled by transformers T1 and T2 to 0.5 and 0.866 respectively. At (c) 1∠120° =-0.5∠0° + 0.866∠90°, and 1∠240° =-0.5∠0° - 0.866∠90°. The three output phases are 1∠120° and 1∠240° from (c), along with input 1∠0° (a).
A linear variable differential transformer (LVDT) has an AC driven primary wound between two secondaries on a cylindrical air core form (figure below). A movable ferromagnetic slug converts the displacement to a variable voltage by changing the coupling between the driven primary and secondary windings.
The LVDT is a displacement or distance measuring transducer. Units are available for measuring displacement over a distance of a fraction of a millimeter to a half a meter. LVDT’s are rugged and dirt resistant compared to linear optical encoders.
LVDT:linear variable differential transformer.
The excitation voltage is in the range of 0.5 to 10 VAC at a frequency of 1 to 200 Khz. A ferrite core is suitable at these frequencies. It is extended outside the body by an non-magnetic rod. As the core is moved toward the top winding, the voltage across this coil increases due to increased coupling, while the voltage on the bottom coil decreases.
If the core is moved toward the bottom winding, the voltage on this coil increases as the voltage decreases across the top coil. Theoretically, a centered slug yields equal voltages across both coils. In practice leakage inductance prevents the null from dropping all the way to 0 V.
With a centered slug, the series-opposing wired secondaries cancel yielding V13 =0. Moving the slug up increases V13 . Note that it is in-phase with with V1 , the top winding, and 180° out of phase with V3 , bottom winding.
Moving the slug down from the center position increases V13 . However, it is 180° out of phase with with V1 , the top winding, and in-phase with V3 , bottom winding. Moving the slug from top to bottom shows a minimum at the center point, with a 180° phase reversal in passing the center.
TINJAUAN:
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Teknologi Industri
Sebagian besar produsen memproduksi papan sirkuit tercetak mereka dengan bahan FR4. Lagi pula, papan ini murah dan berguna untuk berbagai aplikasi. Namun, selain FR4, bahan papan sirkuit cetak lainnya mungkin ideal untuk aplikasi tertentu. Oleh karena itu, contoh yang sangat baik dari bahan papan la
Dengan meningkatnya kompleksitas desain PCB, catu daya yang stabil dan andal telah menjadi tren baru penelitian desain PCB berkecepatan tinggi. Terutama ketika jumlah komponen switching terus meningkat dan Vcore terus menurun, fluktuasi daya cenderung membawa pengaruh yang mematikan pada sistem. Ole
Karena kekhawatiran atas keselamatan pengemudi dan penghematan bahan bakar menjadi lebih menonjol, pabrikan otomotif telah berupaya untuk membuat semua aspek siklus produksi kendaraan menjadi lebih efisien. Bagian dari proses optimasi yang sedang berlangsung ini termasuk secara menyeluruh mempertimb
Platform akses memberi pekerja cara sementara atau permanen untuk bekerja di berbagai ketinggian. Mereka datang dalam berbagai konfigurasi dan ditampilkan dalam pekerjaan mulai dari pemeliharaan utilitas hingga pemrosesan biji-bijian. Platform akses yang stabil dan dibuat dengan baik dapat memberika
