Electronics fundamentals
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 35

chapter 14 PowerPoint PPT Presentation


  • 42 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

electronics fundamentals. circuits, devices, and applications. THOMAS L. FLOYD DAVID M. BUCHLA. chapter 14. Summary. Mutual Inductance.

Download Presentation

chapter 14

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Chapter 14

electronics fundamentals

circuits, devices, and applications

THOMAS L. FLOYD

DAVID M. BUCHLA

chapter 14


Chapter 14

Summary

Mutual Inductance

เมื่อนำขดลวดมาวางใกล้ ๆ กัน การเปลี่ยนแปลงที่ฟลักซ์ของขดลวดหนึ่งจะส่งผลไปยังอีกขดหนึ่ง เรียกว่าขดลวดทั้งสองมีความสัมพันธ์กัน(LM) ซึ่งอาจจะเป็นได้ทั้งการเพิ่มหรือลดการเหนี่ยวนำรวม

ค่าสัมประสิทธิ์ของการเหนี่ยวนำ เป็นค่าที่ใช้วัดว่าขดลวดทั้งคู่มีการเหนี่ยวนำระหว่างกันดีเพียงใด ซึ่งมีค่าอยู่ระหว่าง 0 และ 1


Chapter 14

Summary

Mutual Inductance

ค่าเหนี่ยวนำสัมพันธ์หาได้จาก

k = สัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำ

L1, L2 = ค่าการเหนี่ยวนำของขดลวด (H)


Chapter 14

Summary

ลักษณะของหม้อแปลง

แกนอากาศ

แกนเฟอร์ไรท์

แกนเหล็ก

หม้อแปลงแบบกำลังต่ำ


Chapter 14

Summary

อัตราการพัน

อัตรากันพันขดลวดของหม้อแปลงหาได้จาก

Nsec= จำนวนขดลวดด้านทุติยภูมิ

Npri= จำนวนขดลวดด้านปฐมภูมิ

Example

หม้อแปลงลูกหนึ่งมีจำนวนขดลวดด้านปฐมภูมิ 800 รอบ และมีอัตราการพัน 0.25จงหาจำนวนขดลวดด้านทุติยภูมิว่ามีกี่รอบ

200


Chapter 14

Summary

ทิศทางของการพัน

ทิศทางการพันของขดลวดจะบ่งบอกถึงขั้วของแรงดันที่ตกคร่อมขดทุติยภูมิที่แปรผันตามขดปฐมภูมิ โดยจะใช้เครื่องหมายจุดเป็นตัวระบุขั้ว

In phase

Out of phase


Chapter 14

Vpri

120 Vrms

Summary

หม้อแปลงแบบ Step-up และ step-down

หม้อแปลงstep-up จำนวนขดทุติยภูมิจะมากกว่าขดปฐมภูมิ และn > 1

หม้อแปลงstep-down จะมีจำนวนขดลวดทุติยภูมิน้อยกว่าขดปฐมภูมิและn < 1

Example

จงหาแรงดันด้านทุติยภูมิ

4:1

?

30 Vrms

จงหาอัตราการพัน

0.25


Chapter 14

Summary

หม้อแปลงแบบ Isolation

หม้อแปลงที่มีอัตราการพันเท่ากับ 1 เรียกว่าหม้อแปลงisolation

หม้อแปลงแบบนี้จะป้องกันไฟ dc ระหว่างวงจรสองวงจรการที่มันสามารถบล็อกไฟ dc ได้ก็เพราะ ฟลักซ์สนามแม่เหล็กจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับไฟ dc


Chapter 14

Summary

หม้อแปลง Coupling

ใช้เป็นตัวผ่านของสัญญาณความถี่สูงจากสเตจหนึ่งไปยังอีกสเตจหนึ่ง


Chapter 14

Summary

กระแส

หม้อแปลงไม่สามารถเพิ่มกำลังไฟฟ้าได้ ดังนั้นถ้าแรงดันที่ขดทุติยภูมิสูงกว่าขดปฐมภูมิแล้ว จะทำให้กระแสที่ฝั่งทุติยภูมิมีค่าน้อยกว่าด้านปฐมภูมิ

อัตราการพันของหม้อแปลง เมื่อพิจารณากระแส จะได้

จะเห็นว่ากระแสด้านปฐมภูมิจะเป็นตัวตั้ง


Chapter 14

ซึ่งก็คืออัตราการพัน หรือnนั่นเอง

Summary

กำลังไฟฟ้า

โดยอุดมคติแล้วหม้อแปลงจะไม่มีกำลังไฟฟ้าตกอยู่ หม้อแปลงจะทำหน้าที่ในการส่งผ่านกำลังไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังโหลดนั่นคือ


Chapter 14

Summary

ค่าความต้านทานสะท้อน

หม้อแปลงจะเปลี่ยนทั้งแรงดันและกระแสจากด้านปฐมภูมิ ไปยังด้านทุติยภูมิ ทำให้ค่าความต้านทานโหลดที่ด้านปฐมภูมิมีค่าเปลี่ยนไปด้วย

จากกฎของโอห์ม

หาอัตราส่วนของRpriและRLจะได้


Chapter 14

เมื่อมองจากด้านปฐมภูมิ ค่าความต้านทานโหลดจะเปลี่ยนไป

Summary

ค่าความต้านทานสะท้อน

ค่าความต้านทานที่มองเห็นจากด้านปฐมภูมินี้จะเรียกว่า ค่าความต้านทานสะท้อน

RL


Chapter 14

Impedance matching transformer

Summary

Impedance matching

อิมพีแดนซ์ เป็นค่าที่อยู่ในไฟ ac โดยจะรวมเอาค่าความต้านทาน (resistance) กับค่ารีแอคแตนซ์ (reactance) เข้าด้วยกัน ในการแมตช์ค่าความต้านทานโหลดเข้ากับค่าความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายเพื่อให้ค่าการส่งถ่ายกำลังงานสูงสุดจึงจำเป็นต้องทำ Impedance Matching

Rint

RL

Vs


Chapter 14

Summary

Impedance matching

The balun is a specialized transformer to match a balanced line to an unbalanced line and vice-versa (hence the name balun). A balanced signal is composed of two equal-amplitude signals that are 180o out-of-phase with each other. An unbalanced signal is one that is referenced to ground. In the illustration, an unbalanced signal is converted to a balanced signal by the balun transformer.


Chapter 14

Summary

Impedance matching

One common application of a balun is in matching a balanced dipole antenna to a coax line. This is shown in the illustration.

Beside making the conversion from a balanced line to an unbalanced line, the balun can also match two different impedances. For example, a dipole antenna of 300 W can be matched to a 75 W coax using a balun.


Chapter 14

Summary

Non-ideal transformers

An ideal transformer has no power loss; all power applied to the primary is all delivered to the load. Actual transformers depart from this ideal model. Some loss mechanisms are:

Winding resistance (causing power to be dissipated in the windings.)

Hysteresis loss (due to the continuous reversal of the magnetic field.)

Core losses due to circulating current in the core (eddy currents).

Flux leakage flux from the primary that does not link to the secondary

Winding capacitance that has a bypassing effect for the windings.


Chapter 14

20 mA

Summary

Transformer efficiency

The efficiency of a transformer is the ratio of power delivered to the load (Pout) to the power delivered to the primary (Pin). Than is

Example

What is the efficiency of the transformer?

94%

(See next slide for method.)

Vpri

RL

100 W

15 Vrms

120 Vrms


Chapter 14

Summary

Transformer efficiency

Example

What is the efficiency of the transformer?

94%

20 mA

Vpri

RL

100 W

15 Vrms

120 Vrms


Chapter 14

Summary

Tapped and multiple-winding transformers

Frequently, it is useful to tap a transformer to allow for a different reference or to achieve different voltage ratings, either on the primary side or the secondary side.

Multiple windings can be on either the primary or secondary side. One application for multiple windings is to connect to either 120 V or 240 V operation.

Secondary with center-tap

Primary with multiple-windings


Chapter 14

Summary

Tapped and multiple-winding transformers

Utility companies frequently use multiple-tapped transformers. By selecting different taps, on the

primary side, the voltage delivered to the customer can be adjusted.

The center-tapped secondary allows household wiring to select either 120 V or 240 V, depending on the circuit.


Chapter 14

Summary

Three-phase transformers

Three-phase power is used for power transmission and industrial applications. Voltages in a three-phase system can be transformed with three identical single phase transformers or by one three-phase transformer. Three-phase transformers are wired in either a wye or a delta configuration or a combination of both. The names refer to the typical schematic representation of the windings.

This transformer is a wye-to-delta configuration, which is generally used in step down cases. The delta-wye (not shown) is generally used in step up cases.


Chapter 14

Selected Key Terms

Mutual inductance

Transformer

Primary winding

Secondary winding

The inductance between two separate coils, such as in a transformer.

An electrical device constructed of two or more coils that are magnetically coupled to each other so that there is mutual inductance from one coil to the other.

The input winding of a transformer; also called primary.

The output winding of a transformer; also called secondary.


Chapter 14

Selected Key Terms

The magnetic connection between two coils as a result of the changing magnetic flux lines of one coil cutting through the second coil.

Magnetic coupling

Turns ratio

Reflected resistance

Impedance matching

The ratio of the turns in the secondary winding to the turns in the primary winding.

The resistance of the secondary circuit reflected into the primary circuit.

A technique used to match a load resistance to a source resistance in order to achieve maximum transfer of power.


Chapter 14

Quiz

1. The measurement unit for the coefficient of coupling is

a. ohm

b. watt

c. meter

d. dimensionless


Chapter 14

Quiz

2. A step-up transformer refers to one in which

  • the voltage across the secondary is higher than the primary.

  • the current in secondary is higher than the primary.

  • the power to the load is higher than deleivered to the primary.

  • all of the above.


Chapter 14

Quiz

3. An isolation transformer

a. blocks both ac and dc.

b. blocks ac but not dc.

c. blocks dc but not ac.

d. passes both ac and dc.


Chapter 14

Quiz

4. If the current in the secondary is higher than in the primary, the transformer is a

a. a step-up transformer.

b. an isolation transformer.

c. a step-down transformer.

d. not enough information to tell.


Chapter 14

Quiz

5. An ideal transformer has

a. no winding resistance.

b. no eddy current loss.

c. power out = power in.

d. all of the above.


Chapter 14

Quiz

6. Assume a step-down transformer is used between a source and a load. From the primary side, the load resistance will appear to be

a. smaller.

b. the same.

c. larger.


Chapter 14

Quiz

7. A transformer that can deliver more power to the load than it receives from the source is a(n)

a. step-up type.

b. step-down type.

c. isolation type.

d. none of the above.


Chapter 14

Quiz

8. Generally, the purpose of an impedance matching transformer is to

a. make the load voltage appear to be the same as the source voltage.

b. make the load resistance appear to be the same as the source resistance.

c. make the load current appear to be the same as the source current.

d. provide more power to the load than is delivered from the source.


Chapter 14

Quiz

9. A type of transformer that tends to not be ideal because it is designed for a good frequency response is a

a. step-up type.

b. step-down type.

c. isolation type.

d. impedance matching type.


Chapter 14

Quiz

10. A transformer that could be used for 110 V or 220 V operation is a

a. multiple-winding type.

b. center-tapped type.

c. isolation type.

d. all of the above.


Chapter 14

Quiz

Answers:

1. d

2. a

3. c

4. c

5. d

6. c

7. d

8. b

9. d

10. a


  • Login