Trawsnewid hanes datblygu

Jul 15, 2021

Gadewch neges

Dyfeisiodd Faraday "ddolen ysgogi" ar 29 Awst, 1831, o'r enw "coil ymsefydlu Faraday", sef prototeip cyntaf y byd o newidydd mewn gwirionedd. Ond dim ond i ddangos yr egwyddor o ymsefydlu electromagnetig y defnyddiodd Faraday, ac nid oedd yn ystyried ei ddefnydd ymarferol.


Yn 1881, dangosodd Lucien Gaulard a John Dixon Gibbs ddyfais o'r enw "generadur llaw eilaidd" yn Llundain, ac yna defnyddiodd y dechnoleg hon Sold i Westinghouse yn yr Unol Daleithiau, efallai mai dyma'r newidydd pŵer ymarferol cyntaf, ond nid dyma'r newidydd cynharaf.


Yn 1884, dangosodd Lusson Golar a John Dixon Gibbs eu hoffer yn Nhwrci, yr Eidal, sy'n defnyddio goleuadau trydan. Defnyddiodd newidyddion cynnar greiddiol llinellol, a ddisodlwyd yn ddiweddarach gan greiddioliau toroidal mwy effeithiol.


Adeiladodd peiriannydd Westinghouse William Steinley y newidydd ymarferol cyntaf yn 1885 ar ôl prynu'r batentau ar gyfer y newidydd o George Westinghouse, Lucent Golar, a John Dixon Gibbs. newidydd. Yn ddiweddarach, gwnaed craidd y newidydd drwy stacio taflenni haearn E-siâp, a dechreuodd defnydd masnachol yn 1886.


Darganfuwyd yr egwyddor o drawsnewid trawsnewid trawsnewidydd gyntaf gan Faraday, ond ni chafodd ei defnyddio'n ymarferol tan y 1880au. Yn y gystadleuaeth y dylai gweithfeydd pŵer allbwn DC a phŵer AC, mae'r gallu i ddefnyddio newidyddion ar gyfer pŵer AC yn un o'i fanteision. Gall y newidydd drosi ynni trydanol yn ffurf foltedd uchel ac isel ei gyfredol, ac yna ei droi'n ôl, gan leihau'n sylweddol y golled o ynni trydanol yn y broses drosglwyddo, gan wneud y pellter trosglwyddo economaidd o ynni trydanol yn cyrraedd ffather. Fel hyn, gellir adeiladu gweithfeydd pŵer ymhell i ffwrdd o'r defnydd o drydan. Mae'r rhan fwyaf o drydan y byd yn cyrraedd y defnyddiwr ar ôl cyfres o drawsnewidiadau.

Mae'r newidydd yn cynnwys craidd haearn (neu graidd magnetig) a coil. Mae gan y coil ddau wyntog neu fwy. Gelwir y gwyntoedd sy'n gysylltiedig â'r cyflenwad pŵer yn brif wyntog, a gelwir y gwyntoedd sy'n weddill yn wyntog eilaidd. Gall drawsnewid foltedd AC, cerrynt a rhwystr. Mae'r newidydd craidd haearn symlaf yn cynnwys craidd haearn wedi'i wneud o ddeunydd magnetig meddal a dau coils gyda throeon anghyfartal yn cysgu ar y craidd haearn, fel y dangosir yn y ffigur.


Swyddogaeth y craidd haearn yw cryfhau'r cyplu magnetig rhwng y ddau coils. Er mwyn lleihau'r golled eddy gyfredol a hystwysis yn yr haearn, mae'r craidd haearn wedi'i lamineiddio â thaflenni dur silicon wedi'u paentio; nid oes cysylltiad trydanol rhwng y ddau coils, ac mae'r coils yn cael eu clwyfo gan wifrau copr wedi'u hinswleiddio (neu wifrau alwminiwm). Gelwir un coil sy'n gysylltiedig â phŵer AC yn brif coil (neu'r coil sylfaenol), a gelwir y coil arall sy'n gysylltiedig â'r offer trydanol yn coil eilaidd (neu'n coil eilaidd). Mae'r newidydd gwirioneddol yn gymhleth iawn, ac mae'n anochel bod colled copr (gwres ymwrthedd coil), colli haearn (gwres craidd haearn) a gollwng magnetig (gwifren ymsefydlu magnetig wedi'i chau gan aer), ac ati. Er mwyn symleiddio'r drafodaeth, dim ond y newidydd delfrydol a gyflwynir yma. Yr amodau ar gyfer sefydlu newidydd delfrydol yw: anwybyddu'r hylif gollwng, gan anwybyddu ymwrthedd y coiliau cynradd ac eilaidd, anwybyddu colli'r craidd, ac anwybyddu'r cerrynt dim llwyth (y presennol yn y coil sylfaenol pan fydd y coil eilaidd ar agor). Er enghraifft, pan fydd newidydd pŵer yn gweithredu ar lwyth llawn (pŵer allbwn y coil eilaidd), mae'n agos at y sefyllfa drawsnewid ddelfrydol.


Offer trydanol statig yw trawsnewidyddion a wneir gan yr egwyddor o ymsefydlu electromagnetig. Pan fydd prif coil y newidydd wedi'i gysylltu â chyflenwad pŵer AC, cynhyrchir hylif magnetig arall yn y craidd, a chynrychiolir y magnetig eiledol gan φ. Mae'φ yn y coiliau cynradd ac eilaidd yr un fath, ac mae φ hefyd yn swyddogaeth harmonig syml, a fynegir fel φ=φmsinωt. Yn ôl cyfraith ymsefydlu electromagnetig Faraday, y grym electromotive a ysgogwyd yn y coiliau cynradd ac eilaidd yw e1=-N1dφ/dt, e2=-N2dφ/dt. Yn y fformiwla, N1 a N2 yw nifer y troeon yn y coiliau cynradd ac eilaidd. Gellir gweld o'r ffigur bod U1=-e1, U2=e2 (swm ffisegol y coil sylfaenol yn cael ei gynrychioli gan is-sgript 1 a bod swm ffisegol y coil eilaidd yn cael ei gynrychioli gan is-sgript 2), y gwerth effeithiol cymhleth yw U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Gadewch i k=N1/N2, sef cymhareb trawsnewid y trawsnewidydd. O'r fformiwla uchod, U1/U2=-N1/N2=-k, hynny yw, mae cymhareb gwerth effeithiol foltedd gwyntog cynradd ac eilaidd y newidydd yn hafal i'w gymhareb troeon ac mae'r gwahaniaeth rhwng y foltedd gwyntog cynradd ac eilaidd yn π.