Информације

Основе трансформатора

Основе трансформатора

Трансформатори се широко користе у свим гранама електронике. Једна од њихових најпознатијих примена је у енергетским апликацијама где се користе за трансформисање радног напона из једне вредности у другу. Они такође служе за изолацију кола на излазу из директне везе са примарним кругом. На тај начин преносе снагу из једног кола у друго без директне везе.

Веома велики трансформатори се користе на националној мрежи за промену линијских напона између различитих потребних вредности. Међутим, за радиоаматере или љубитеље куће трансформатори се често виде у изворима напајања. Трансформатори се такође широко користе у другим круговима од звука до радио фреквенција, где се њихова својства широко користе за спајање различитих фаза у опреми.

Шта је трансформатор?

Основни трансформатор састоји се од два намотаја. Они су познати као примарни и секундарни. У суштини моћ улази на примарно, а одлази на секундарно. Неки трансформатори имају више намотаја, али основа рада је и даље иста.

Постоје два главна ефекта која се користе у трансформатору, а оба се односе на струју и магнетна поља. У првом је утврђено да струја која тече у жици поставља магнетно поље око ње. Величина овог поља је пропорционална струји која тече у жици. Такође је утврђено да ако се жица намота у калем онда се магнетно поље повећава. Ако се ово електрично генерисано магнетно поље постави у постојеће поље, на жицу која носи струју деловаће сила на исти начин на који ће два фиксна магнета постављена близу један другог или привући или одбити један другог. Управо се овај феномен користи у електромоторима, бројилима и бројним другим електричним јединицама.

Други ефекат је тај што је утврђено да ако се магнетно поље око проводника промени онда ће у проводнику бити индукована електрична струја. Један пример за то може се десити ако се магнет приближи жици или калему. У овим околностима ће се индуковати електрична струја, али само када се магнет креће.

Комбинација два ефекта се јавља када су две жице или две завојнице постављене заједно. Када струја промени величину у првом, то ће резултирати променом магнетног флукса, а ово заузврат ће индуковати струју у другом. Ово је основни концепт који стоји иза трансформатора и може се видети да ће радити само када променљива или наизменична струја пролази кроз улаз или примарни круг.

Однос окретаја трансформатора

Да би струја текла мора да буде присутан ЕМФ (електромоторна сила). Ова потенцијална разлика или напон на излазу зависе од односа завоја у трансформатору. Утврђено је да ако је више завоја присутно у примарном него у секундарном, тада ће напон на улазу бити већи од излаза и обрнуто. У ствари, напон се лако може израчунати на основу познавања односа завоја:

Ес = нс
Еп нп

Где
Еп је примарни ЕМФ
Ес је секундарни ЕМФ
нп је број окретаја на примарном
нс је број окретаја на секундару

Ако је однос завоја нс / нп већи од један, трансформатор ће на излазу дати већи напон од улаза и за њега се каже да је појачавајући трансформатор. Слично томе, онај са односом обртаја мањим од једног је силазни трансформатор.

Односи напона и струје на трансформатору

Постоји низ других фактора који се могу лако израчунати. Прва је однос улазних и излазних струја и напона. Како је улазна снага једнака излазној снази, могуће је израчунати напон или струју ако су остале три вредности помоћу једноставне формуле приказане доле. Ова чињеница не узима у обзир никакве губитке у трансформатору који се на срећу могу занемарити за већину прорачуна.

Вп к Ип = Вс к Ис

На пример, узмите случај мрежног трансформатора који даје 25 волти на једном појачалу. Са улазним напоном од 250 волти то значи да је улазна струја само десетина ампера.

За неке трансформаторе број окретаја на примарном биће једнак оном на секундарном, а струја и напон на улазу биће једнаки ономе на излазу. Међутим, тамо где однос завоја није 1: 1, однос напона и струје биће различит на улазу и на излазу. Из горе приказаног једноставног односа видеће се да се однос напона и струје мења између улаза и излаза. На пример, трансформатор са односом завоја 2: 1 може имати улаз од 20 волти са струјом од 1 ампера, док ће на излазу напон бити 10 волти при 2 ампера. Како однос напона и струје одређује импедансу, види се да се трансформатор може користити за промену импедансе између улаза и излаза. Заправо импеданција варира у зависности од квадрата односа завоја како се види:

Зп = нп2
Зс нс2

У употреби

Трансформатори се широко користе у многим применама у радију и електроници. Једна од њихових главних примена је у мрежном напајању. Овде се трансформатор користи за промену долазног мрежног напона (око 240 В у многим земљама и 110 В у многим другим) на потребан напон за напајање опреме. Са већином данашње опреме која користи полупроводничку технологију, потребни напони су много нижи од улазне мреже. Поред тога, трансформатор изолује довод секундарне енергије од мреже, а самим тим чини секундарно напајање много сигурнијим. Када би се напајање узимало директно из електричне мреже, тада би постојао много већи ризик од струјног удара.

Моћни трансформатор попут оног који се користи у напајању углавном је намотан на гвоздено језгро. Ово се користи за концентрацију магнетног поља и осигуравање веома тесне спреге између примарног и секундарног. На овај начин се ефикасност одржава што је више могуће. Међутим, веома је важно осигурати да ово језгро не делује као намотај са једним окретом. Да би се ово спречило, делови језгра су међусобно изоловани. Заправо, језгро је сачињено од неколико плоча, свака испреплетених, али изолованих једна од друге, као што је приказано.

Два намотаја енергетског трансформатора добро су изолована један од другог. Ово спречава било какву вероватноћу да секундарни намотај постане под напоном.

Иако је једна од главних примена трансформатора на коју ће хобиста наићи претварање напајања или мрежног напона на нови ниво, они такође имају низ других примена за које се могу користити. Када су се користили вентили, они су се широко користили у аудио апликацијама како би се омогућило покретање звучника са ниском импедансом помоћу кругова вентила који су имали релативно високу излазну импедансу. Такође се користе за радио фреквенцијске апликације. Чињеница да могу да изолују компоненте једносмерне струје сигнала, делују као трансформатори импеданце и као подешени кругови све у једном, значи да су они витални елемент у многим круговима. У многим преносним пријемницима ови ИФ трансформатори пружају селективност за пријемник. У приказаном примеру се види да је примарни трансформатор подешен помоћу кондензатора да би га довео до резонанције. Прилагођавање резонантне фреквенције се обично врши помоћу језгра које се може увртати и извлачити како би се варирала величина индуктивитета завојнице. Трансформатор такође подудара већу импедансу степена колектора претходног степена са нижом импедансом следећег степена. Такође служи за изолацију различитих стационарних напона на колектору претходног степена од базе следећег степена. Ако та два кола не би била изолована један од другог, услови пристрасности једносмерне струје за оба транзистора би били поремећени и ниједан степен не би радио исправно. Коришћењем трансформатора степени се могу повезати за наизменичне сигнале, а да се и даље одржавају услови једносмерне пристрасности.

Резиме

Трансформатор је непроцењива компонента данашње електронске сцене. Упркос чињеници да се чини да се интегрисани кругови и други полупроводнички уређаји користе у све већим количинама, трансформатор не може да замени. Чињеница да је у стању да изолује и пренесе снагу из једног кола у друго док истовремено мења импедансу, осигурава да је јединствено постављен као алат за дизајнере електронике.


Погледајте видео: Конденсаторы в электронике. Самое понятное объяснение! (Јануар 2022).