Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Součást měsíce: Transformátor

Listopad je Měsíc Transformer a my budeme uvádět příspěvky na blogu o těch praktických komponentách používaných pro transformaci napětí. Následuje výňatek z definitivní encyklopedie elektronických komponentů Charlese Platta, sv. 1:

Co to dělá

Transformátor vyžaduje vstup střídavého proudu (AC). Transformuje vstupní napětí na jedno nebo více výstupních napětí, která mohou být vyšší nebo nižší.

Transformátory se pohybují ve velikosti od malých jednotek impedančního přizpůsobení ve zvukových zařízeních, jako jsou mikrofony, až po multi-tonové monstrum, která dodávají vysoké napětí přes národní rozvodné sítě. Téměř všechna elektronická zařízení, která jsou navržena tak, aby byla napájena obecním AC v domácnostech nebo podnicích, vyžadují začlenění transformátoru.

Ten, který je umístěn v zadní části obrázku výše, je dimenzován tak, aby poskytoval 36VAC při 0,8A, pokud je připojen ke zdroji 125VAC. Na přední straně, miniaturní transformátor je Radio Shack produkt navržený poskytovat přibližně 12VAC u 300mA, ačkoli jeho napětí bude více než 16VAC když to neprochází proudem přes zátěž.

Schematické symboly transformátoru jsou uvedeny níže:

Různé styly cívek vlevo a vpravo jsou funkčně identické. Top: Transformátor s magnetickým jádrem - jádro, které může být magnetizováno. Spodní: Transformátor se vzduchovým jádrem. (Tento typ transformátoru je vzácný, protože má tendenci být méně efektivní.) Vstup pro transformátor je téměř vždy předpokládán být vlevo, přes primární cívku, zatímco výstup je napravo, přes sekundární cívku. Často tyto dvě cívky budou zobrazovat různé počty otáček, které indikují, zda transformátor dodává snížené napětí (v takovém případě bude méně otáček v sekundární cívce) nebo zvýšené napětí (v tomto případě bude méně otáček v primárním okruhu). cívka).

Jak to funguje

Zjednodušený pohled na transformátor je uveden níže:

Střídavý proud protékající primárním vinutím (oranžový) indukuje magnetický tok v laminovaném jádru vytvořeném z více ocelových desek. Měnící se tok indukuje proud v sekundárním vinutí (zelená), který poskytuje výstup z transformátoru. (Ve skutečnosti, vinutí obvykle sestávají z tisíců otočení tenkého magnetického drátu, také známý jako smaltovaný drát; a různé různé jádrové konfigurace jsou používány.) T

Proces je znám jako vzájemná indukce. Pokud je zatížení aplikováno přes sekundární vinutí, bude odebírat proud z primárního vinutí, i když mezi nimi není žádné elektrické spojení.

V ideálním, bezeztrátovém transformátoru, poměr otáček mezi dvěma vinutími určuje, zda je výstupní napětí vyšší, nižší nebo stejné jako vstupní napětí. Jestliže Vp a Vs jsou napětí napříč primárním a sekundárním vinutím, a Np a Ns je počet závitů drátu v primárním a sekundárním vinutí, jejich vztah je dán tímto vzorcem: t

Vp / Vs = Np / Ns

Jednoduchým pravidlem je zapamatovat si, že méně otáček = nižší napětí a více otáček = vyšší napětí.

Rozšiřující transformátor má na svém výstupu vyšší napětí než na jeho vstupu, zatímco transformátor s krokovým zesilovačem má na svém vstupu vyšší napětí než na jeho výstupu.

Jádro Feromagnetické jádro je často popisováno jako železo, ale ve skutečnosti je častěji vyráběno z vysoce propustné křemíkové oceli. Aby se snížily ztráty způsobené vířivými proudy, je jádro obvykle laminováno - sestaveno ze svazku desek oddělených navzájem tenkými vrstvami laku nebo podobným izolátorem. Vířivé proudy mají tendenci být omezeny v tloušťce každé desky.

Protože stejnosměrné napětí by způsobilo magnetické nasycení jádra, všechny transformátory musí pracovat se střídavým proudem nebo pulsy proudu. Vinutí a geometrie transformátoru jsou optimalizovány pro kmitočtový rozsah, napětí a proud, při kterém je navržen pro provoz. Výrazné odchylky od těchto hodnot mohou poškodit transformátor.

Varianty

Níže jsou uvedeny některé typy běžně se vyskytujících transformátorů:

Napájecí transformátor Typicky navržený tak, aby byl přišroubován na podvozek nebo zajištěn uvnitř skříně nebo skříně, kde je součástí elektrického zařízení s pájecími vývody nebo konektory umožňujícími dráty připojit transformátor k napájecímu kabelu na jedné straně ak desce plošných spojů. druhá strana.

Zásuvný transformátor Obvykle zapečetěný v plastovém pouzdru, které lze připojit přímo do zásuvky ve zdi. Jsou vizuálně shodné s AC adaptéry, ale mají střídavý výstup místo stejnosměrného výstupu.

Izolační transformátor Také známý jako transformátor 1: 1, protože má poměr 1: 1 mezi primárním a sekundárním vinutím, takže výstupní napětí bude stejné jako vstupní napětí. Pokud je elektrické zařízení zapojeno do oddělovacího transformátoru, je odděleno od elektrického uzemnění napájecího vedení. To snižuje riziko při práci na „živém“ zařízení, protože mezi sebou a zemí je zanedbatelný elektrický potenciál. V důsledku toho by se nedotýkáním se uzemněného předmětu a také dotyku živého vodiče v zařízení nemělo vést k potenciálně smrtelnému proudu procházejícímu tělem.

Autotransformer Tato varianta používá pouze jednu cívku, která je napájena výstupním napětím. Mezi sekcemi cívky dochází k vzájemné indukci. Autotransformátor zahrnuje společné spojení mezi jeho vstupem a výstupem, na rozdíl od transformátoru se dvěma cívkami, který umožňuje, aby byl výstup elektricky izolován od vstupu. Autotransformátory jsou často používány pro impedanční přizpůsobení v audio obvodech a pro poskytování výstupních napětí, která se liší jen mírně od vstupního napětí.

Audio transformátor Pokud je signál vysílán mezi dvěma stupni obvodu, který má různou impedanci, může být signál částečně odražen nebo zeslaben. (Impedance se měří v ohmech, ale liší se od stejnosměrného elektrického odporu, protože bere v úvahu reaktanci a kapacitu. Proto se mění s frekvencí.)

Zařízení s nízkou vstupní impedancí se bude snažit odebírat významný proud ze zdroje, a pokud má zdroj vysokou výstupní impedanci, jeho napětí v důsledku toho výrazně poklesne. Obecně by vstupní impedance zařízení měla být alespoň desetinásobkem výstupní impedance zařízení, které se jej snaží řídit. Pasivní komponenty (odpory a / nebo kondenzátory a / nebo cívky) mohou být použity pro přizpůsobení impedance, ale v některých situacích je výhodný malý transformátor.

Transformátor s dělenou cívkou Tato varianta má primární a sekundární cívky namontované vedle sebe, aby se minimalizovala kapacitní vazba.

Transformátor s povrchovou montáží Může být menší než 0,2 palce a používá se pro impedanční přizpůsobení, spojování vedení a filtrování.

Hodnoty

Při volbě výkonového transformátoru je jeho schopnost zpracování energie hodnotou primárního zájmu. To je správně vyjádřeno termínem VA, odvozený z “voltů časy zesilovače.” VA by neměl být zmatený s watty protože watts jsou změřeny okamžitě v DC obvodu, zatímco v AC obvodu, napětí a proud kolísají neustále. VA je vlastně zdánlivá síla, brát v úvahu reaktanci.

Vztah mezi VA a watty se bude lišit v závislosti na uvažovaném zařízení. V nejhorším případě:

W = 0,65 VA (přibližně)

Jinými slovy, průměrovaná síla, kterou můžete čerpat z transformátoru, by neměla být menší než dvě třetiny její hodnoty VA.

Specifikace transformátoru často zahrnují vstupní napětí, výstupní napětí a hmotnost komponenty, z nichž všechny jsou samo-vysvětlující. Spojovací transformátory mohou také specifikovat vstupní a výstupní impedance.

Podíl

Zanechat Komentář