Cum functioneaza un transformator electric ?

Rezumarea primului mesaj :

Prin  prezenta   doresc   sa  prezint   fenomenele  fizice   care  au  loc  intr-un  transformator   electric.   Pentru  inceput  sa  analizam  felul in  care   electronii   care   se   deplaseaza   in  interiorul  unui  conductor   electric ,   genereaza  liniile    de   camp  magnetice ca   in  fig.  1. In  fig. 1 a,   avem  un  singur  conductor   electric  .  In fig. 1 b,  avem   4  astfel  de   conductori   electrici  ,  iar   in  fig. 1 c,  se  poate    vedea   cum  aceste  linii  inconjoara   cei   4   conductori   electrici.

In transformatorul electric avem de a face cu un curent alternativ, deci si campul magnetic produs de infasurarea primara este tot alternativ. Tensiunea electromotoare produsa in secundar este tot alternativa si nu poate fi vorba de un camp magnetic al secundarului, decat atunci cand secundarul furnizeaza un curent electric atunci cand se inchide circuitul printr-un solenoid sau alt consumator, va apare un camp magnetic alternativ probabil in antifaza cu campul magnetic al primarului, motiv pentru care in sarcina transformatorul se incalzeste, datorita cresterii curentului in primar.

Scris de virgil Astazi la 18:14
In transformatorul electric avem de a face cu un curent alternativ, deci si campul magnetic produs de infasurarea primara este tot alternativ. Da ,  este   variabil in  spatiu si  timp   cu   sensuri  diferite ale liniilor  magnetice in   functie   de   sensul   curentului  aplicat  , deci alternativ .  Tensiunea electromotoare produsa in secundar este tot alternativa Corect si nu poate fi vorba de un camp magnetic al secundarului,  Fara   un  curent   care   sa  circule  prin  acesta ... nu.   decat atunci cand secundarul furnizeaza un curent electric ,  atunci cand se inchide circuitul printr-un solenoid sau alt consumator, va apare un camp magnetic alternativ probabil in antifaza In antifaza cu curentul electric care urmeaza sa circule in primar  ,dar liniile magnetice secundare au acelasi  sens  cu al  campului  generat  de   catre   primar  in  faza   anterioara  si  din   acest  motiv   apare    forta  Laplace dintre liniile primare si cele secundare .  Astfel se   reduce   viteza   de   revenire  a  liniilor  magnetice  primare  la   pozitia   initiala. cu campul magnetic al primarului, motiv pentru care in sarcina transformatorul se incalzeste, datorita cresterii curentului in primar. Odata   ce  a   fost  redusa   viteza   liniilor magnetice  care   se    deplaseaza   catre    punctul   de   origine  ,  liniile    nu  mai   sunt  suficient  de  energice    pentru  a    reduce  viteza   de   inaintare  a  electronilor   din  conductorul  primar,  ( pe   urmatoarea   alternanta  ) si  astfel  creste   curentul  peste   o  anumita   valoare nominala  . Din  acest  motiv  apare radiatia   termica.

Nu trebuie sa uiti de proprietatea de histerezis a campului magnetic, care poate genera anumite probleme rationamentului tau.
Chestia cu reducerea vitezei liniilor magnetice care se deplaseaza catre punctul de origine, este o simpla fabulatie.

Extras din Wikipedia;
"Forța lui Laplace
Experiența a demonstrat că asupra unui conductor parcurs de curent electric și aflat într-un câmp magnetic se exercită o forță magnetică. Analizând experiențele lui Oersted, Ampčre, Laplace a stabilit formula acestei forțe  \vec F_L  care se exercită asupra unui segment rectiliniu de conductor, numită și forța lui Laplace:

\vec F_L = i \cdot \vec l \times \vec B,
unde:

i= intensitatea curentului electric care străbate conductorul;
\vec l=  lungimea segmentului de conductor orientat în sensul curentului
\vec B =   inducția magnetică a câmpului (considerat uniform).
Forța lui Laplace este o manifestare macroscopică a forței lui Lorentz."

Deci forta Laplace se obtine cand un conductor strabatut de un curent electric se afla perpendicular pe liniile unui camp magnetic exterior produs de alta infasurare ce este strabatuta de alt curent electric, sau de un magnet permanent.
In cazul transformatorului ai o singura sursa de curent electric, deci nu exista forta Laplace, spirele sunt inconjurate de propriul camp magnetic.

Curentul indus in secundar este in antifaza cu curentul din primar. Curentul alternativ se aseamana cu o pendulare in ambele sensuri a presiunii exercitate de electronii aflati in zona de conductie. Aceiasi pendulare se va observa si la nivelul fluxului magnetic care oscileaza in miezul transformatorului, fara sa se manifeste forte de respingere sau de atractie intre infasurari, deoarece curentii sunt in antifaza.

virgil a scris:Curentul indus in secundar este in antifaza cu curentul din primar.

Nu  de  foarte  mult  timp  ai  sustinut  contrariu.

Scris de virgil la data de Lun 04 Ian 2016, 19:31
 Citat    de  scanteitudorel   :   De retinut : Sensul curentului alternativ care circula in circuitul electric secundar este intodeuna invers sensului curentului electric care circula in primar .
Scris de virgil :
Daca ar fi asa, nu ai mai putea construi un autotransformator, adica un transformator ridicator de tensiune, in care secundarul se bobineaza in continuarea primarului, obtinand la bornele secundarului o tensiune mai mare decat a primarului. Dupa regula ta ar trebui sa obtii o tensiune mai mica decat in primar, deoarece s-ar scadea tensiunea rezultata in spirele adaugate ale secundarului, bobinate in continuarea primarului.
Ce   inseamna   antifaza  ? Decalat   cu  un   anumit  unghi ?  180  de   grade  in cazul  de  fata  ?  Cand   ai  dreptate   si  cand  , nu ? Dupa  lamurirea   acestei   probleme   continuam .

Bravo Tudorel..Ai sesizat o mare gresala cu curentul opus.
Dar sa stii ca e vorba de campul magnetic opus, care se tot opune curentului principal inductor..Ma rog, e doar o iexprimare.
Sensul din secundar depinde doar de sensul bobinajului si timpul cand se descarca magnetismul neconsumat in el.
Ce nu s-a consumat si s-a inmagazinat magnetic se doreste ulterior a fi trimis inapoi la sursa sau in orice prin preajma. Cateodata se lasa cu strapungeri.

Sa fiti foarte atenti domnilor cand combateti acest fin subiect al inductiei, ca are mai multe faze, aspecte, capcane.

Curat nepermis, coane Tutorel.  Noroc ca creste doar tensiunea nepermis de mult. La intrerupere.  Vezi matale, la tensiune nu se opune decat capacitatea eventual.
Sarma liniara de la hidro-termo-centrala pana la consumator este un imens inductor, care prin campul magnetic creat se opune cresterii curentului prea rapid.  Spatiul atmosferic din jurul firelor se umple de camp magnetic alternativ-pulsatoriu. Pasarile, in special ciorile care sunt considerate cele mai inteligente zburatoare, se aseaza pe aceste sarme ca sa se incarce gratis cu energie. Si Tesla se incarca cu energie, cand statea pe bobina lui in functiune.

Da, pierderile sunt asa mari datorita faptului ca "ciorile" fura numai energia alternativa, neavand continua.
De fapt studiul a fost efectuat de Rradio Rrom Cultural.

EXTRAS DIN WIKIPEDIA
"Funcția transformatorului[modificare | modificare sursă]
În circuitele și rețelele electrice, transformatorul realizează transfer de energie (electrică) dintr-un circuit (rețea) de anumiți parametri - tensiune U, curent I, rezistență R - , în energie electrică cu alți parametri (valori) de circuit, în condițiile unei separări (izolări) galvanice între cele două circuite (rețele) electrice. Practic se acceptă, că energia electrică obținută la ieșire, în circuitul (circuitele, dacă sunt mai multe) secundar este aproximativ egală cu cea de la intrare, din circuitul primar. Totuși în calcule de proiectare pierderile de energie (din transformator) sunt luate în considerație.

Principiul de funcționare[modificare | modificare sursă]

Schema de principiu a unui transformator

Reprezentarea unui transformator monofazat
Presupunem că ambele circuite ale transformatorului au spirele înfășurate în același sens și că au N1 respectiv N2 spire [1]. Transformatorul se consideră că funcționează în gol (i2=0, adică circuitul secundar este deschis). Dacă se aplică transformatorului tensiunea alternativă u1 de valoare efectivă U1 în primar apare curentul de intensitate i1 și valoare efectivă I1. Acesta, conform legii Biot-Savart, dă naștere unui flux magnetic alternativ având valoarea instantanee Φ = Φmcos ωt. Acest flux variabil care străbate spirele ambelor înfășurări face să apară în cele N1 spire ale primarului o tensiune electromotoare (t.e.m) de autoinducție:


e_{1} = -N_{1} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t} = N_{1}\omega\Phi_{m}sin\omega t
iar în secundar, t.e.m. este:


e_{2} = -N_{2} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t} = N_{2}\omega\Phi_{m}sin\omega t
Facem raportul celor două relații:


\frac{e_{1}}{e_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}
Conform legii lui Ohm, în circuitul primar suma dintre tensiunea de alimentare u1 și t.e.m. de autoinducție e1 trebuie să fie egală cu căderea de tensiune din primar:

u1 + e1 = R1 i1
unde R1 este rezistența primarului. De obicei, valoarea lui R1 este mică și produsul R1i1 se poate neglija, astfel încât:

e1 ≈ -u1
Semnul „−” arată că t.e.m. de autoinducție e1 este în opoziție de fază cu tensiunea rețelei de alimentare a transformatorului, u1. La funcționarea în gol a transformatorului, t.e.m. e2 este egală cu tensiunea u2 de la bornele secundarului:

e2 = -u2
Rezultă deci, că:


\frac{e_{1}}{e_{2}} \simeq \frac{U_{1}}{U_{2}}
T.e.m. e1 și e2 sunt în fază, iar tensiunile u1 și u2 sunt în opoziție de fază (semnul - din fața raportului u1 / u2 indică această defazare, de π radiani). În valoare absolută, rezultă o relație și între valorile efective ale mărimilor alternative:


\frac{U_{1}}{U_{2}} \simeq \frac{E_{1}}{E_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}} = k
Raportul tensiunilor la bornele înfășurărilor, la mersul în gol al transformatorului, notat cu k, se numește raportul de transformare al transformatorului. Dacă k < 1, u2 > u1, transformatorul poartă denumirea de transformator ridicător de tensiune, iar dacă k > 1, u2 < u1, se numește transformator coborâtor de tensiune. Când k = 1, u2 = u1, transformatorul servește la separarea electrică a circuitelor (sunt folosite în unele montaje din electronică).

Dacă la bornele transformatorului se conectează un consumator rezistiv de rezistență RS, prin circuitul secundar va apărea curentul de intensitate i2. În acest caz, u2 ≈ e2 deoarece apare căderea de tensiune pe sarcină RS i2. În condiții normale (nominale) de funcționare, diferența e2 - u2 este mică, deoarece și pierderile Joule în secundarul transformatorului sunt mici. Se poate deci considera că practic, puterea P1 din primar și cea din secundar P2 sunt egale: P1 = P2 sau U1I1 = U2I2, de unde:


\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{I_{2}}{I_{1}} \simeq \frac{N_{1}}{N_{2}} = k
Deoarece transformatoarele au un randament foarte mare (la cele de puteri mari fiind peste 99,5%), această relație constituie o foarte bună aproximare.

Pentru cazul transformatorului care funcționează în sarcină, în sensul că la bornele primarului se aplică tensiunea alternativă u1, iar la bornele înfășurării secundare este conectat un receptor (consumator), procesele fizice sunt, în principal, următoarele: circuitul secundar fiind închis printr-un consumator oarecare, rezistiv sau rezistiv-reactiv, t.e.m. e2 produce în el un curent de intensitate i2. Acest curent produce la rândul său un flux Φ2 care, conform legii lui Lenz, este de sens contrar fluxului creat de curentul primar, denumit flux de regim Φ1. Având în vedere faptul că transferul de putere din primar în secundar (realizat prin cuplaj magnetic) face să apară o serie de pierderi de natură electrică și magnetică (prin efect Joule în înfășurări și pierderi prin curenți turbionari și histerezis în miezul de fier) valoarea maximă a fluxului Φ2 este mai mică decât valoarea maximă a lui Φ1. Diferența celor două fluxuri constituie fluxul principal prin transformator și este practic egal cu fluxul Φ = Φm cos ωt produs de curentul primar la mersul în gol al transformatorului: Φ = Φ1 - Φ2 = Φm cos ωt. La o creștere a sarcinii, valoarea maximă a lui Φ2 crește și are ca efect tendința de scădere a fluxului principal Φ. Ca efect, din relația:


i_{1} = \frac{u_{1}-N_{1} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}}{R_{1}}, (\text{din } u_{1}+e_{1}=R_{1}i_{1}, e_{1}=-N_{1} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t})
rezultă că valoarea efectivă I1 crește. Creșterea lui I1 implică creșterea valorii maxime a fluxului Φ1. Ca urmare, Φm rămâne practic constant în raport cu variația sarcinii.

Așadar, când crește sarcina transformatorului, adică crește I2, crește și intensitatea curentului I1 prin circuitul primar, deoarece puterea furnizată în secundar crește și deci trebuie să crească și puterea absorbită de primar de la rețeaua de alimentare. Invers, la scăderea puterii în secundar, scade și puterea absorbită de primar.

Virgil ,
Perfect   adevarat   ce   ai  preluat  de  pe  Wukipedia.  Daca  tot   ai  postat   asa  ceva  inseamna ca ai inteles bine cum functioneaza un transformator electric . Acum te   rog   sa-mi  explici   fiecare relatie  matematica   raportata  la  fenomenul   fizic   respectiv.   Nu   prin   vorbe   ,  demonstreaza  fenomenele  fizice   prin   intermediul  unor  figuri  geometrice. Atentie  ..... figuri  nu  grafice.

Nici ca se poate pedeapsa mai mare pt bunatatea lui virgil.

scanteitudorel a scris:Virgil ,
Perfect   adevarat   ce   ai  preluat  de  pe  Wukipedia.  Daca  tot   ai  postat   asa  ceva  inseamna   ca   ai  inteles  bine  cum  functioneaza   un   transformator   electric .   Acum  te   rog   sa-mi  explici   fiecare relatie  matematica   raportata  la  fenomenul   fizic   respectiv.   Nu   prin   vorbe   ,  demonstreaza  fenomenele  fizice   prin   intermediul  unor  figuri  geometrice. Atentie  ..... figuri  nu  grafice.

Topicul acesta este deschis de tine, asa ca tu trebuie sa explici ceia ce sustii. Eu nu sunt interesat in mod special de acest subiect.

virgil a scris:Topicul acesta este deschis de tine, asa ca tu trebuie sa explici ceia ce sustii. Eu nu sunt interesat in mod special de acest subiect.

Asa   este ,  eu   am   deschis   subiectul .    In  cazul  acesta   te   rog   sa  nu  mai  intervii  cu  asemenea   postari,  pe  care   eu  le consider  a fi  nefondate   din  punct  de  vedere   stiintific.

Scris de virgil Ieri la 22:37
Chestia cu reducerea vitezei liniilor magnetice care se deplaseaza catre punctul de origine, este o simpla fabulatie.

scanteitudorel a scris:

virgil a scris:Topicul acesta este deschis de tine, asa ca tu trebuie sa explici ceia ce sustii.

Asa   este  .    In  cazul  acesta   te   rog   sa  nu  mai  intervii  cu  asemenea   postari,  pe  care   eu  le consider  a fi  nefondate   din  punct  de  vedere   stiintific.

Scris de virgil Ieri la 22:37
Chestia cu reducerea vitezei liniilor magnetice care se deplaseaza catre punctul de origine, este o simpla fabulatie.

Nu te supara, dar ce stii tu despre viteza liniilor magnetice? exista aceasta notiune in fizica? la ce te referi ?

Si cam ce sunt liniile astea, cam cate sunt si din ce-s facute material sau fantomatic. Cica in vid sunt-intra cu nemiluita, vidul nu se satura niciodata ca fierul.
Unii au reusit sa taie aceste linii inchise cu un dispozitiv special si sa le redea libertatea.  Din linii inchise de camp magnetic au devenit linii electrice deschise de camp electric, pierzandu-se in spatiul infinit.

Nu conteaza dimensiunea fluxului magnetic , conteaza doar viteza lui de variatie"
Variatie in spatiu si timp , nu ?

De ce nu-i spui frecventa pentru variatia in timp, si pulsatie pentru variatia in spatiu? pentru ca asa se cheama, nicidecum viteza.

Nu mereu se poate folosi termenul de frecventa .
Fenomenele nesinusoidale de exemplu  nu pot fi definite printr-o frecventa.
Tot la viteza se ajunge, la variatie in timp.
In ecuatiile lui Maxwell se lucreaza cu "vitezele" inductiilor magnetice sau electrice, ca derivate de ordinul 1.

scanteitudorel a scris:

virgil a scris:De ce nu-i spui frecventa pentru variatia in timp, si pulsatie pentru variatia in spatiu? pentru ca asa se cheama, nicidecum viteza.

Din  acest  motiv . Sageata  expediata  de   forta   elastica  nu  va  avea   pulsatie , ci  viteza,  iar   in fenomenele   fizice   pe   care  le  descriu  ,(  revenirea  liniei  de  camp  magnetic la  pozitia  initiala cu   o   anumita   viteza ),  acest  mecanism   se  potriveste   perfect .  In  altele ,  dupa   caz   ,  voi  folosi  denumirea  de   frecventa  sau  pulsatie.   

Foloseste ce vrei, dar nu vei fi inteles, pentru ca liniile magnetice sunt doar o reprezentare grafica a fluxului magnetic, care este un fluid continuu static, caracterizat de o vibratie care se deplaseaza intr-un singur sens.