Hogyan konvertálják a feszültséget áramra

Lehetetlen az áramot feszültséggé vagy feszültséget árammá változtatni, mivel ezek alapvetően különböző jelenségek. A feszültséget egy vezető vagy egy EMF-forrás végén mérik, míg az áram a vezető keresztmetszetén áthaladó elektromos töltés.

A feszültséget vagy áramot csak más nagyságú feszültségre vagy áramra lehet konvertálni, ebben az esetben az elektromos energia (teljesítmény) átalakításáról beszélnek.

Ha a feszültség csökken az elektromos energia átalakítása során, akkor az áram növekszik, és ha a feszültség emelkedik, akkor az áram csökken. Az energiamennyiség a bemeneten és a kimeneten nagyjából megegyezik (mínusz természetesen a konverziós folyamat vesztesége) az energiamegtakarításról szóló törvény szerint.

Ennek oka az, hogy az A elektromos energia kezdetben egy elektromos töltés potenciális energiája (pozícióenergia egy elektromos mezőben), azaz A = U * q. És az I áram - nem más, mint a q töltés mozgása az elektromos mezőben t idővel, azaz I = q / t.

Ezért az A1 = U1 * q1 energia bemenetén az A2 = U2 * q2 energiává történő átalakításánál egy adott konvertáló eszköz kimenetekor - vagy a potenciálkülönbség (U2

Vagy az egységenként átadott töltés mennyisége csökken (q2

Az elektromos energia ilyen átalakításának végrehajtására az elektromágneses indukció jelenségét használják, amelyet Michael Faraday 1831 nyár végén fedez fel, és amelyet ma transzformátorokban és impulzusfeszültség-átalakítókban használnak a feszültség csökkentésére vagy növelésére (ill. Az áram növelésére vagy csökkentésére). Ezután általánosságban megvizsgáljuk az ilyen átalakulás folyamatát.

Amikor az I áram megváltozik (növekszik és csökken) az L induktivitással rendelkező vezető tekercsben - az ezen áram által generált és az ezen tekercs által korlátozott S területet áthatoló B mágneses mező megváltozik - a mágneses fluxus Φ = B * S = L * I.

Milyen gyorsan változik az I áram a tekercsben - ugyanúgy változik a mágneses fluxus, amely áthatol az S tekercs által korlátozott területen. Az I váltakozó áram a tekercsben egyenesen arányos a tekercs végére alkalmazott U feszültséggel. Így minél nagyobb az U amplitúdó, annál nagyobb az I áram amplitúdója a tekercsben, és annál nagyobb a tekercs mágneses fluxusának amplitúdója az árammal.

Michael Faraday megmutatta, hogy az időben változó mágneses fluxus képes az EMF (feszültség) indukálására egy áramkörben, amely a változó mágneses fluxus területét lefedi, és a dF / dt mágneses fluxus változásának sebessége befolyásolja a kapott EMF nagyságát: minél nagyobb a mágneses fluxus változásának sebessége, annál nagyobb a feszültség az áramkör végén.

Következésképpen, ha egy másik tekercset (szekunder) helyezünk a változó mágneses fluxus tartományába, akkor egy EMF (a végén feszültség) indukálódik, arányosan a mágneses fluxus változásának sebességével - minél nagyobb a mágneses fluxus, és annál gyorsabban változik - annál nagyobb az indukció a másodlagosban tekercs EMF. Ha több (N) szekunder fordulás van és sorba vannak kapcsolva, akkor az indukált EMF összeadódik bennük.

És ha bezárja a szekunder áramkört, akkor a mentén szállított töltés (áram) saját mágneses fluxust hoz létre, szemben az elsődleges mágneses fluxussal az irányban és nagyságrenddel egyenlő.

Ha a szekunder áramkör fordulatai mágneses tulajdonságaikban, alakjában és induktivitásában teljesen hasonlóak az elsődleges forduláshoz, akkor ebben az esetben az indukált EMF által okozott áramot egyenlően kell megosztani az összes szekunder fordulás között. Ezért minél több fordulat sorba van kapcsolva - annál nagyobb a feszültség a kimeneten, és annál kevesebb áram lesz a kimeneten, amikor az áramkört lezárják a terheléshez.

Ezen az elven működik transzformátora váltakozó feszültség növekedése vagy csökkentése, és ennek megfelelően a váltakozó áram csökkentése vagy növelése. Ha több primer fordulat és kevesebb másodlagos fordul, akkor a másodlagos tekercs fordulatánál több áram lesz, de a másodlagos tekercs végén a feszültség összességében kevesebb lesz (arányos a tekercsek fordulásának arányával), vagyis a kimeneti áram növekszik a bemenethez képest, és a feszültség le fog menni.