Informație

Bazele transformatorului

Bazele transformatorului

Transformatoarele sunt utilizate pe scară largă în toate ramurile electronice. Una dintre cele mai cunoscute utilizări ale acestora este în aplicațiile de alimentare în care sunt utilizate pentru a transforma tensiunea de funcționare de la o valoare la alta. De asemenea, ele servesc la izolarea circuitului la ieșire de la o conexiune directă la circuitul primar. În acest fel, ele transferă puterea de la un circuit la altul fără conexiune directă.

Transformatoarele foarte mari sunt utilizate pe rețeaua națională pentru a schimba tensiunile de linie între diferitele valori necesare. Cu toate acestea, pentru radioamatori sau pasionați de casă transformatoarele sunt frecvent observate în sursele de alimentare. Transformatoarele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în alte circuite, de la audio până la frecvențe radio, unde proprietățile lor sunt utilizate pe scară largă pentru a cupla diferite etape din echipament.

Ce este un transformator?

Un transformator de bază constă din două înfășurări. Acestea sunt cunoscute ca primare și secundare. În esență, puterea intră pe primar și pleacă pe secundar. Unele transformatoare au mai multe înfășurări, dar baza de funcționare este aceeași.

Există două efecte principale care sunt utilizate într-un transformator și ambele se referă la câmpuri de curent și magnetice. În prima se constată că un curent care curge într-un fir stabilește un câmp magnetic în jurul său. Magnitudinea acestui câmp este proporțională cu curentul care curge în fir. De asemenea, se constată că, dacă firul este înfășurat într-o bobină, atunci câmpul magnetic este mărit. Dacă acest câmp magnetic generat electric este plasat într-un câmp existent, atunci va fi exercitată o forță asupra firului care transportă curentul în același mod în care doi magneți fixi amplasați unul lângă altul fie se vor atrage, fie se vor respinge. Acest fenomen este utilizat în motoare electrice, contoare și în alte unități electrice.

Al doilea efect este că se constată că, dacă un câmp magnetic în jurul unui conductor se schimbă, atunci va fi indus un curent electric în conductor. Un exemplu în acest sens poate apărea dacă un magnet este deplasat aproape de un fir sau o bobină. În aceste condiții, va fi indus un curent electric, dar numai atunci când magnetul se mișcă.

Combinația celor două efecte are loc atunci când două fire sau două bobine sunt plasate împreună. Când un curent își schimbă magnitudinea în primul, acest lucru va avea ca rezultat o schimbare a fluxului magnetic și, la rândul său, va duce la inducerea unui curent în al doilea. Acesta este conceptul de bază din spatele unui transformator și se poate vedea că acesta va funcționa doar atunci când un curent alternativ sau alternativ trece prin intrare sau circuitul primar.

Transformatorul transformă raportul

Pentru ca un curent să curgă, trebuie să existe o CEM (forță electromotoare). Această diferență de potențial sau tensiune la ieșire depinde de raportul de rotații din transformator. Se constată că dacă sunt prezente mai multe spire în primar decât secundar, atunci tensiunea la intrare va fi mai mare decât ieșirea și invers. De fapt, tensiunea poate fi ușor calculată dintr-o cunoaștere a raportului de rotații:

Es = ns
Ep np

Unde
Ep este principalul CEM
Es este CEM secundar
np este numărul de rotații pe primar
ns este numărul de ture pe secundar

Dacă raportul de rotații ns / np este mai mare decât unul, atunci transformatorul va da o tensiune mai mare la ieșire decât intrarea și se spune că este un transformator step up. În mod similar, unul cu un raport de rotații mai mic decât unul este un transformator cu trepte în jos.

Raporturile de tensiune și curent pe transformator

Există o serie de alți factori care pot fi calculați cu ușurință. Primul este raportul dintre curenții și tensiunile de intrare și ieșire. Deoarece puterea de intrare este egală cu puterea de ieșire, este posibil să se calculeze o tensiune sau un curent dacă celelalte trei valori folosesc formula simplă prezentată mai jos. Acest fapt nu ține cont de pierderile din transformator care din fericire pot fi ignorate pentru majoritatea calculelor.

Vp x Ip = Vs x Is

De exemplu, luăm cazul unui transformator de rețea care dă 25 volți la un amplificator. Cu o tensiune de intrare de 250 volți, aceasta înseamnă că curentul de intrare este doar o zecime de amplificator.

Pentru unele transformatoare, numărul de ture pe primar va fi același cu cel de pe secundar, iar curentul și tensiunea la intrare vor fi aceleași cu cele de la ieșire. Totuși, acolo unde raportul de rotații nu este 1: 1, raportul de tensiune și curent va fi diferit la intrare și la ieșire. Din relația simplă prezentată mai sus se va vedea că raportul dintre tensiune și curent se schimbă între intrare și ieșire. De exemplu, un transformator cu un raport de rotații de 2: 1 poate avea o intrare de 20 volți cu un curent de 1 amp, în timp ce la ieșire tensiunea va fi de 10 volți la 2 amperi. Deoarece raportul dintre tensiune și curent determină impedanța, se poate vedea că transformatorul poate fi folosit pentru a schimba impedanța dintre intrare și ieșire. De fapt, impedanța variază pe măsură ce pătratul raportului de rotații este văzut de:

Zp = np2
Zs ns2

In folosinta

Transformatoarele sunt utilizate pe scară largă în multe aplicații în radio și electronică. Una dintre aplicațiile lor principale se află în sursele de alimentare de la rețea. Aici transformatorul este utilizat pentru a schimba tensiunea rețelei de intrare (aproximativ 240 V în multe țări și 110V în multe altele) la tensiunea necesară pentru alimentarea echipamentului. Cu majoritatea echipamentelor de astăzi care utilizează tehnologia semiconductoarelor, tensiunile necesare sunt mult mai mici decât rețeaua de intrare. În plus, transformatorul izolează alimentarea pe secundar de la rețea, făcând astfel alimentarea secundară mult mai sigură. Dacă alimentarea ar fi luată direct din rețeaua de alimentare, atunci ar exista un risc mult mai mare de electrocutare.

Un transformator de putere ca cel utilizat într-o sursă de alimentare este în general înfășurat pe un miez de fier. Acesta este utilizat pentru a concentra câmpul magnetic și pentru a asigura cuplarea dintre primar și secundar este foarte strâns. În acest fel, eficiența este menținută cât mai mare posibil. Cu toate acestea, este foarte important să vă asigurați că acest miez nu acționează ca o înfășurare dintr-o singură tură. Pentru a preveni acest lucru, secțiunile miezului sunt izolate unele de altele. De fapt, miezul este alcătuit din mai multe plăci, fiecare intercalată, dar izolată una de alta, așa cum se arată.

Cele două înfășurări ale unui transformator de putere sunt bine izolate una de alta. Acest lucru împiedică orice probabilitate de înfășurare secundară să devină activă.

Deși una dintre utilizările majore ale transformatoarelor pe care le va întâlni hobbyistul este transformarea tensiunii de alimentare sau de rețea la un nou nivel, acestea au și o varietate de alte aplicații pentru care pot fi utilizate. Atunci când supapele au fost utilizate, acestea au fost utilizate pe scară largă în aplicațiile audio pentru a permite difuzoarelor cu impedanță redusă să fie acționate de circuite de supape care aveau o impedanță de ieșire relativ mare. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru aplicații de frecvență radio. Faptul că pot izola componentele de curent continuu ale semnalului, pot acționa ca transformatoare de impedanță și ca circuite reglate totul într-un singur înseamnă că sunt un element vital în multe circuite. În multe receptoare portabile, aceste transformatoare IF oferă selectivitate receptorului. În exemplul prezentat se poate vedea că primarul transformatorului este reglat cu ajutorul unui condensator pentru a-l aduce la rezonanță. Reglarea frecvenței de rezonanță se face în mod normal folosind un miez care poate fi înșurubat în interior și afară pentru a varia cantitatea de inductanță a bobinei. Transformatorul se potrivește, de asemenea, cu impedanța mai mare a etapei colector din etapa precedentă cu impedanța mai mică din etapa următoare. De asemenea, servește la izolarea diferitelor tensiuni de stare stabilă pe colectorul etapei anterioare de la baza etapei următoare. Dacă cele două circuite nu ar fi izolate unele de altele, condițiile de polarizare continuă pentru ambele tranzistoare ar fi perturbate și niciun stadiu nu ar funcționa corect. Prin utilizarea unui transformator, etapele pot fi conectate pentru semnale de curent alternativ, menținând în același timp condițiile de polarizare DC.

Rezumat

Transformatorul este o componentă de neprețuit în scena electronică de astăzi. În ciuda faptului că circuitele integrate și alte dispozitive semiconductoare par a fi utilizate în cantități din ce în ce mai mari, nu există nici un substitut pentru transformator. Faptul că este capabil să izoleze și să transfere puterea de la un circuit la altul în timp ce schimbă impedanța, asigură faptul că este plasat în mod unic ca instrument pentru proiectanții de electronice.


Priveste filmarea: Testare MOSFET folosind un multimetru (Octombrie 2021).