Windungsverhältnis-Definition - Was ist die Bedeutung des Windungsverhältnisses?

Das Windungsverhältnis (häufig als a oder N bezeichnet) ist ein grundlegender Parameter eines Transformators, der das Verhältnis zwischen der Anzahl der Drahtwindungen in seiner Primärspule und der Anzahl der Windungen in seiner Sekundärspule definiert.

Es wird ausgedrückt als:
Windungsverhältnis (a)=Nₚ / Nₛ
Wo:

Nₚ=Anzahl der Windungen in der Primärwicklung (verbunden mit dem Eingang/der Quelle).

Nₛ=Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung (verbunden mit dem Ausgang/Last).

Aus dem Windungsverhältnis abgeleitete Schlüsselbeziehungen

Das Windungsverhältnis bestimmt direkt, wie der Transformator Spannung und Strom zwischen seiner Primär- und Sekundärseite ändert, vorausgesetzt, es handelt sich um einen idealen Transformator (100 % Wirkungsgrad).

1. Spannungsbeziehung

Die Spannung an den Wicklungen ist direkt proportional zur Anzahl der Windungen.
Vₚ / Vₛ = Nₚ / Nₛ = a

Wenn a > 1 (Nₚ > Nₛ), handelt es sich um einen Abwärtstransformator. Die Sekundärspannung ist niedriger als die Primärspannung (Vₛ < Vₚ).

Wenn a < 1 (Nₚ < Nₛ), handelt es sich um einen Aufwärtstransformator. Die Sekundärspannung ist höher als die Primärspannung (Vₛ > Vₚ).

Wenn ein=1, handelt es sich um einen Trenntransformator. Die Spannungen sind gleich, die Stromkreise sind jedoch galvanisch getrennt.

2. Aktuelle Beziehung

Der Strom in den Wicklungen ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Windungen (um Strom zu sparen).
Iₚ / Iₛ = Nₛ / Nₚ = 1/a

Bei einem Abwärtstransformator (Hochspannung auf Niederspannung) ist der Sekundärstrom höher.

Bei einem Aufwärtstransformator (Niederspannung auf Hochspannung) ist der Sekundärstrom geringer.

3. Impedanzbeziehung

Der Transformator wandelt auch die Scheinimpedanz der Last um. Dies ist entscheidend für die Impedanzanpassung.
Zₚ / Zₛ = (Nₚ / Nₛ)² = a²
Wobei Zₚ die Impedanz ist, die die Quelle sieht, wenn sie in die Primärseite blickt, und Zₛ die Impedanz der tatsächlichen Last ist, die an die Sekundärseite angeschlossen ist.

Arten der Windungsverhältnisnotation

Es ist wichtig, die Konvention zu beachten, da das Verhältnis auf zwei Arten geschrieben werden kann:

Primär zu Sekundär (Nₚ/Nₛ): Dies ist die in der Elektrotechnik am häufigsten verwendete Definition. Ein Verhältnis von „2:1“ bedeutet, dass die Primärwicklung doppelt so viele Windungen hat wie die Sekundärwicklung (ein Abwärtstransformator).

Sekundär zu Primär (Nₛ/Nₚ): Wird manchmal verwendet, insbesondere wenn der Schwerpunkt auf der Spannungserhöhung liegt. Derselbe Transformator hätte in dieser Konvention ein Verhältnis von „1:2“.

Überprüfen Sie immer den Kontext, um zu sehen, welche Definition verwendet wird.