Wie bleibt die Energie in einem Transformator erhalten?

Die induzierte Spannung in der Sekundärspule eines Transformators ist gegeben als N S N P v P (Wo N P Und N S sind die Anzahl der Windungen in der Primär- bzw. Sekundärspule und v P ist die Spannung in der Primärspule). Ich verstehe, dass der Strom in der Sekundärspule um den gleichen Faktor verringert werden müsste, mit dem die Spannung erhöht wird, um die Energieerhaltung nicht zu verletzen. In einem Fall, in dem die Sekundärspule doppelt so viele Windungen wie die Primärspule hat, müsste die Spannung in der Sekundärspule doppelt so groß sein wie die Spannung in der Primärspule. Auch wenn beide Spulen aus demselben Material mit denselben Abmessungen hergestellt wären, wäre die Sekundärspule mindestens doppelt so lang wie die Primärspule. Angenommen, der Widerstand der Primärspule war R P , dann der Widerstand in der Sekundärspule ( R S ) wäre 2 R P (Weil R S = ρ ( 2 L ) A ). Bei Anwendung des Ohmschen Gesetzes wäre der Strom in der Sekundärspule der gleiche wie in der Primärspule ( v S R S = 2 v P 2 R P = ICH ). Die Leistung in der Primärspule war v P ICH während die Leistung in der Sekundärspule wäre 2 v P ICH das ist die doppelte Leistung wie in der Primärspule. Dies steht eindeutig im Widerspruch zu der Tatsache, dass Energie nicht erzeugt werden kann. Ich weiß, dass irgendwo ein Fehler ist, aber ich kann nicht herausfinden, wo er ist.

PS: Der Einfachheit halber war der Transformator, den ich in Betracht gezogen habe, ein idealer.

Antworten (1)

Angenommen, der Widerstand der Primärspule war RP

Bei Wicklungswiderstand geht Energie verloren und der Trafo ist nicht optimal.

Betrachten Sie das folgende Schaltungsmodell (unter Verwendung idealer Schaltungselemente) eines physischen Transformators (aus einer Antwort hier ):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie, dass sich in der Mitte von all dem ein idealer Transformator befindet, der verlustfrei ist .

Die Widerstände in Reihe mit dem Primär- und Sekundärwiderstand modellieren den Wicklungswiderstand eines physikalischen Transformators, der nicht verlustfrei ist.

Die Induktivitäten in Reihe mit der Primär- und Sekundärspule modellieren die Streuinduktivität der Primär- und Sekundärspule.

Die parallelen Schaltungselemente über dem Primärmodell modellieren die Verluste aufgrund von Kernhysterese und endlicher Permeabilität.

Vielen Dank für Ihren informativen Kommentar zu meiner Antwort, den ich entfernt habe, aber leider hat das Ihren Kommentar entfernt. Ich interessiere mich für die Eigenschaften Ihres idealen Transformators, abgesehen davon, dass er 100% effizient ist. Ich gehe davon aus, dass das Hinzufügen eines Lastwiderstands zur Sekundärseite bedeuten wird dass die induzierte EMK im Sekundärkreis einen Strom im Lastwiderstand induziert? Sieht die Quelle den Widerstand der Last dividiert durch das Windungsverhältnis im Quadrat? Für die Analyse eines realen Transformators ersetzen Sie damit den idealen Transformator auf der Primärseite Seite? Gilt das auch für eine reaktive Last?
Meinst du damit, dass das Ohmsche Gesetz bei einem Transformator nicht anwendbar ist?
@Farcher, ein idealer Transformator kann als zwei perfekt gekoppelte ideale Induktivitäten an der Grenze verstanden werden, wenn die Induktivitäten gegen unendlich gehen (wobei das Verhältnis der Induktivitäten konstant gehalten wird). Siehe zB Ideal Transformer . So transformiert ein idealer Transformator beispielsweise Gleichspannungen und -ströme sowie beliebig hochfrequente Spannungen und Ströme verlustfrei. Das Modell in meiner Antwort hat eindeutig eine endliche Bandbreite sowie dissipative Verluste. Aber diese stammen nicht vom idealen Transformator innerhalb des Modells.
@AnindyaMahajan, das Ohmsche Gesetz gilt nicht für ideale Induktivitäten, ideale Kondensatoren, ideale Transformatoren usw., da es sich nicht um ohmsche Geräte handelt. Eine andere Möglichkeit, dies zu betrachten, ist, dass für den idealen Transformator der Wicklungswiderstand Null ist, sodass die Anwendung des Ohmschen Gesetzes für jeden endlichen Strom eine Verlustleistung (in den Wicklungen) von Null ergibt. Das Ohmsche Gesetz gilt jedoch beispielsweise für die sekundärseitig angeschlossene ohmsche Last.
@AlfredCentauri Vielen Dank für all die sehr hilfreichen Kommentare.
@AlfredCentauri, Oh! Meinen Sie also, dass diese Diskrepanz darauf zurückzuführen ist, dass ich nur den Widerstand berücksichtigt habe, wenn ich die Impedanz hätte berücksichtigen sollen (die sowohl den Widerstand als auch die induktive Reaktanz der Spule umfasst hätte)?