หม้อแปลงไฟฟ้าคือเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีอุปกรณ์ออกแบบมาเพื่อแปลงค่ากระแสสลับหนึ่งให้เป็นอีกค่าหนึ่ง หม้อแปลงไฟฟ้าทำงานโดยใช้กระแสสลับ เครื่องจักรเหล่านี้ได้รับการกระจายอย่างกว้างขวางที่สุด เนื่องจากไฟฟ้าต้องส่งในระยะทางไกลด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าระดับที่จำเป็นต่ออุตสาหกรรมพลังงานหรือสำหรับใช้ในบ้านเป็นอย่างมาก ดังนั้นการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าช่วยลดการสูญเสียไฟฟ้าในระหว่างการส่งและเพิ่มคุณภาพของกระบวนการ ลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเครื่องนี้คือประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า นั่นคือ ประสิทธิภาพ ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งคืออัตราส่วนการแปลงซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าขาเข้ากับแรงดันขาออก
หม้อแปลงมักจะเป็นอุปกรณ์สถิตย์ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบธรรมดา (และมีหลายประเภท) ประกอบด้วยแกนซึ่งประกอบขึ้นจากแผ่นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก รวมถึงขดลวดทุติยภูมิและขดลวดปฐมภูมิซึ่งอยู่ตรงข้ามกับแกนกลาง ดังที่ได้กล่าวไปแล้วมีหม้อแปลงประเภทหลัก: สเต็ปอัพ (แรงดันเอาต์พุตมากกว่าอินพุต) และstep-down (แรงดันที่เอาต์พุตน้อยกว่าที่อินพุต) เงื่อนไขสำคัญประการหนึ่งสำหรับการทำงานของอุปกรณ์คือหนึ่งความถี่ของแรงดันไฟฟ้า
เพื่อกำหนดประสิทธิภาพของหม้อแปลง เราแนะนำสัญกรณ์ต่อไปนี้:
- P1 - กำลังไฟฟ้าที่หม้อแปลงใช้
- P2 - กำลังขับ,
- PL คือการสูญเสียพลังงาน
ในกรณีนี้กฎหมายการอนุรักษ์พลังงานจะอยู่ในรูปแบบ: P1=P2+ PL. การใช้สัญกรณ์เหล่านี้ทำให้ง่ายต่อการได้รับสูตรสำหรับประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้า สูตรประสิทธิภาพจะมีลักษณะดังนี้: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1 อย่างที่คุณเห็นมันสามารถนำเสนอได้หลายเวอร์ชั่น จากสูตรสุดท้ายจะเห็นได้ว่าประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าต้องไม่เกิน 1 (นั่นคือเป็นไปไม่ได้ที่จะได้ประสิทธิภาพเกินร้อยเปอร์เซ็นต์) เป็นเรื่องที่เข้าใจได้
การคำนวณประสิทธิภาพของหม้อแปลงอย่างถูกต้องเป็นปัญหาที่ซับซ้อนกว่าที่เห็นในแวบแรก เมื่อออกแบบและพัฒนาวงจรและการออกแบบโดยรวมของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือชุดของหม้อแปลงบางชนิด วิศวกรออกแบบมักจะประสบปัญหาบางอย่าง ตัวอย่างเช่น เพื่อลดต้นทุนของหม้อแปลงไฟฟ้า จำเป็นต้องลดการใช้วัสดุให้เหลือน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม ในทางกลับกัน เพื่อให้อุปกรณ์มีความน่าเชื่อถือในการใช้งานมากขึ้น การบริโภควัสดุเหล่านี้จะต้องเพิ่มขึ้น
ด้วยเหตุผลที่ขัดแย้งกันเหล่านี้ที่ประสิทธิภาพของหม้อแปลงมักจะสร้างมาตรฐาน ดังนั้นจึงทำให้การสูญเสียเป็นปกติ เมื่อกำหนดมูลค่าของสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าต้องคำนึงถึงต้นทุนของวัสดุ ต้นทุนของไฟฟ้าและสายส่ง กล่าวคือต้องคำนึงถึงปัจจัยทางเศรษฐกิจหลายประการ ประสิทธิภาพของหม้อแปลงไฟฟ้าอาจแตกต่างกันไปตามโหลด และต้องคำนึงถึงปัจจัยนี้ด้วยเมื่อออกแบบหน่วยนี้