Information

Grundläggande om transformator

Grundläggande om transformator


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Transformatorer används ofta inom alla elektronikgrenar. En av deras mest kända användningsområden är i kraftapplikationer där de används för att omvandla driftspänningen från ett värde till ett annat. De tjänar också till att isolera kretsen vid utgången från en direktanslutning till primärkretsen. På detta sätt överför de ström från en krets till en annan utan direktanslutning.

Mycket stora transformatorer används på National Grid för att ändra linjespänningarna mellan de olika värden som krävs. Emellertid ses för radio amatörer eller hementusiaster transformatorer ofta i strömförsörjningen. Transformatorer används också i stor utsträckning i andra kretsar från ljud upp till radiofrekvenser där deras egenskaper ofta används för att koppla ihop olika steg i utrustningen.

Vad är en transformator?

En grundtransformator består av två lindningar. Dessa är kända som primära och sekundära. I grund och botten träder kraft in i det primära och lämnar på det sekundära. Vissa transformatorer har fler lindningar men driftsunderlaget är fortfarande detsamma.

Det finns två huvudeffekter som används i en transformator och båda avser ström- och magnetfält. I den första har man funnit att en ström som strömmar i en tråd skapar ett magnetfält runt den. Storleken på detta fält är proportionell mot strömmen som flyter i ledningen. Man har också funnit att om tråden lindas in i en spole så ökar magnetfältet. Om detta elektriskt genererade magnetfält placeras i ett befintligt fält kommer en kraft att utövas på tråden som bär strömmen på samma sätt som två fasta magneter placerade nära varandra antingen attrahera eller stöta varandra. Det är detta fenomen som används i elmotorer, mätare och ett antal andra elektriska enheter.

Den andra effekten är att man finner att om ett magnetfält runt en ledare ändras kommer en elektrisk ström att induceras i ledaren. Ett exempel på detta kan uppstå om en magnet flyttas nära en tråd eller en spole. Under dessa omständigheter kommer en elektrisk ström att induceras, men bara när magneten rör sig.

Kombinationen av de två effekterna uppstår när två ledningar eller två spolar placeras tillsammans. När en ström ändrar sin storlek i den första, kommer detta att resultera i en förändring av magnetflödet och detta i sin tur kommer att resultera i en ström som induceras i den andra. Detta är det grundläggande konceptet bakom en transformator, och det kan ses att den bara fungerar när en växlande eller växelström passerar genom ingången eller primärkretsen.

Transformator vrider förhållande

För att en ström ska kunna strömma måste en EMF (elektromotivkraft) finnas. Denna potentialskillnad eller spänning vid utgången beror på förhållandet mellan varv i transformatorn. Det har visat sig att om fler varv är närvarande i primär än sekundär så kommer spänningen vid ingången att vara större än utgången och vice versa. Faktum är att spänningen lätt kan beräknas utifrån kunskap om varvförhållandet:

Es = ns
Ep np

Var
Ep är den primära EMF
Es är den sekundära EMF
np är antalet varv på den primära
ns är antalet varv på sekundären

Om varvförhållandet ns / np är större än en kommer transformatorn att ge ut en högre spänning vid utgången än ingången och det sägs vara en steg-upp-transformator. På samma sätt är en med ett varvtal som är mindre än en en nedåtgående transformator.

Spännings- och strömförhållanden över transformatorn

Det finns ett antal andra faktorer som lätt kan beräknas. Den första är förhållandet mellan in- och utströmmar och spänningar. Eftersom ingångseffekten är lika med uteffekten är det möjligt att beräkna en spänning eller ström om de andra tre värdena använder den enkla formeln som visas nedan. Detta faktum tar inte hänsyn till några förluster i transformatorn som lyckligtvis kan ignoreras för de flesta beräkningar.

Vp x Ip = Vs x Is

Ta till exempel fallet med en strömtransformator som ger 25 volt vid en förstärkare. Med en ingångsspänning på 250 volt betyder detta att ingångsströmmen bara är en tiondels förstärkare.

För vissa transformatorer kommer antalet varv på primären att vara samma som på sekundärströmmen, och strömmen och spänningen vid ingången kommer att vara densamma som vid utgången. Men där varvtalet inte är 1: 1 kommer spännings- och strömförhållandet att vara olika vid ingången och utgången. Från det enkla förhållandet som visas ovan kommer det att framgå att förhållandet mellan spänning och ström förändras mellan ingången och utgången. Till exempel kan en transformator med ett varvförhållande 2: 1 ha en 20 volt ingång med en ström på 1 amp, medan vid utgången kommer spänningen att vara 10 volt vid 2 ampere. Eftersom förhållandet mellan spänning och ström bestämmer impedansen, kan man se att transformatorn kan användas för att ändra impedansen mellan ingången och utgången. Faktum är att impedansen varierar som kvadraten på varvtalet sett av:

Z P = np2
Zs ns2

I användning

Transformatorer används ofta i många applikationer inom radio och elektronik. En av deras huvudsakliga applikationer är inom elnätet. Här används transformatorn för att ändra den inkommande nätspänningen (cirka 240 V i många länder och 110V i många andra) till den nödvändiga spänningen för att leverera utrustningen. Med det mesta av dagens utrustning som använder halvledarteknik är de spänningar som krävs mycket lägre än inkommande elnät. Utöver detta isolerar transformatorn matningen på sekundärströmmen från elnätet och gör därmed sekundärförsörjningen mycket säkrare. Om strömförsörjningen togs direkt från elnätet skulle det finnas en mycket större risk för elchock.

En transformator som den som används i en strömförsörjning lindas vanligtvis på en järnkärna. Detta används för att koncentrera magnetfältet och se till att kopplingen mellan primär och sekundär är mycket tät. På detta sätt hålls effektiviteten så hög som möjligt. Det är dock mycket viktigt att se till att denna kärna inte fungerar som en en-svängning. För att förhindra att detta händer är kärnans delar isolerade från varandra. Faktum är att kärnan består av flera plattor, var och en sammanflätade men isolerade från varandra som visat.

De två lindningarna i en krafttransformator är väl isolerade från varandra. Detta förhindrar att sannolikheten för sekundärlindning blir levande.

Även om en av de viktigaste användningsområdena för transformatorer som hobbyisten kommer att stöta på är att transformera matningsspänningen till en ny nivå, men de har också en mängd andra applikationer som de kan användas för. När ventiler användes användes de i stor utsträckning i ljudapplikationer för att möjliggöra drivning av högtalare med låg impedans av ventilkretsar som hade en relativt hög utgångsimpedans. De används också för radiofrekvensapplikationer. Det faktum att de kan isolera likströmskomponenterna i signalen, fungera som impedanstransformatorer och som avstämda kretsar i ett betyder att de är ett viktigt element i många kretsar. I många bärbara mottagare ger dessa IF-transformatorer mottagarens selektivitet. I det visade exemplet kan man se att transformatorns primär är inställd med hjälp av en kondensator för att få den till resonans. Justering av resonansfrekvensen görs normalt med en kärna som kan skruvas in och ut för att variera spolens induktans. Transformatorn matchar också den högre impedansen hos kollektorsteget i föregående steg till den lägre impedansen i följande steg. Det tjänar också till att isolera de olika stationära spänningarna på kollektorn i föregående steg från basen i följande steg. Om de två kretsarna inte isolerades från varandra skulle DC-förspänningsförhållandena för båda transistorerna störas och inget av stegen skulle fungera korrekt. Genom att använda en transformator kan stegen anslutas för växelströmssignaler samtidigt som DC-förspänningsförhållandena bibehålls.

Sammanfattning

Transformatorn är en ovärderlig komponent i dagens elektronikscen. Trots det faktum att integrerade kretsar och andra halvledaranordningar verkar användas i allt större kvantiteter, finns det inget substitut för transformatorn. Det faktum att den kan isolera och överföra kraft från en krets till en annan medan du ändrar impedansen, säkerställ att den är unikt placerad som ett verktyg för elektronikdesigners.


Titta på videon: Transformator - RS Elektronika #19 (Maj 2022).