Onderdeel van de maand: Transformer - 💡 Fix My Ideas

Onderdeel van de maand: Transformer

Onderdeel van de maand: Transformer


Auteur: Ethan Holmes, 2019

November is de transformatiemaand en we zullen blogberichten publiceren over die handige componenten die worden gebruikt voor het transformeren van spanning. Het volgende is een fragment uit Charles Platt's definitieve Encyclopedia of Electronic Components, Vol. 1:

Wat het doet

Voor een transformator is een ingang van wisselstroom (AC) vereist. Het transformeert de ingangsspanning naar een of meer uitgangsspanningen die hoger of lager kunnen zijn.

Transformers variëren in grootte van kleine impedantie-overeenstemmende eenheden in audioapparatuur zoals microfoons, tot multi-ton reuzen die hoogspanning leveren via de nationale elektriciteitsnetten. Vrijwel alle elektronische apparatuur die is ontworpen om door gemeentelijke AC in huizen of bedrijven te worden gevoed, vereist de toevoeging van een transformator.

De achterkant van de afbeelding hierboven heeft een nominaal vermogen van 36VAC bij 0,8A bij aansluiting op een bron van 125VAC. Aan de voorkant is de miniatuurtransformator een Radio Shack-product dat ontworpen is om ongeveer 12VAC te leveren bij 300mA, hoewel het voltage meer dan 16VAC zal zijn wanneer het geen stroom door een belasting passeert.

De schematische symbolen van de transformator worden hieronder getoond:

De verschillende spoelstijlen links en rechts zijn functioneel identiek. Boven: een transformator met een magnetische kern - een kern die kan worden gemagnetiseerd. Bodem: een transformator met een luchtkern. (Dit type transformator is zeldzaam, omdat dit doorgaans minder efficiënt is.) De ingang voor de transformator wordt bijna altijd verondersteld aan de linkerkant te zitten, via de primaire spoel, terwijl de uitgang aan de rechterkant is, via de secundaire spoel. Vaak zullen de twee spoelen verschillende aantallen omwentelingen tonen om aan te geven of de transformator een lagere spanning afgeeft (in dat geval zullen er minder omwentelingen in de secundaire spoel zijn) of een verhoogde spanning (in dat geval zullen er minder beurten in de primaire spoel zijn). spoel).

Hoe het werkt

Een vereenvoudigde weergave van een transformator wordt hieronder weergegeven:

Wisselstroom die door de primaire wikkeling vloeit (oranje) induceert magnetische flux in een gelamineerde kern gevormd uit meerdere stalen platen. De veranderende flux induceert stroom in de secundaire wikkeling (groen), die de uitvoer van de transformator levert. (In werkelijkheid bestaan ​​de windingen meestal uit duizenden windingen van dunne magneetdraad, ook wel geëmailleerde draad genoemd, en worden verschillende kernconfiguraties gebruikt.)

Het proces staat bekend als wederzijdse inductie. Als een belasting wordt aangelegd over de secundaire wikkeling, zal deze stroom trekken van de primaire wikkeling, ook al is er geen elektrische verbinding tussen beide.

In een ideale, verliesloze transformator bepaalt de verhouding van de windingen tussen de twee wikkelingen of de uitgangsspanning hoger, lager of gelijk is aan de ingangsspanning. Als Vp en Vs de spanningen zijn over respectievelijk de primaire en secundaire wikkelingen, en Np en Ns het aantal wikkelingen van de draad in de primaire en secundaire wikkelingen zijn, wordt hun relatie gegeven door deze formule:

Vp / Vs = Np / Ns

Een eenvoudige regel om te onthouden is dat minder beurten = lagere spanning terwijl meer beurten = hogere spanning.

Een step-up transformator heeft aan zijn uitgang een hogere spanning dan aan zijn ingang, terwijl een step-down transformator aan zijn ingang een hogere spanning heeft dan aan zijn uitgang.

De kern De ferromagnetische kern wordt vaak beschreven als gemaakt van ijzer, maar wordt in werkelijkheid vaker vervaardigd uit siliciumstaal met hoge doorlaatbaarheid. Om verliezen veroorzaakt door wervelstromen te verminderen, wordt de kern gewoonlijk gelamineerd samengesteld uit een stapel platen die van elkaar zijn gescheiden door dunne vernislagen of een soortgelijke isolator. Wervelstromen hebben de neiging beperkt te zijn binnen de dikte van elke plaat.

Omdat een gelijkstroomspanning magnetische verzadiging van de kern zou veroorzaken, moeten alle transformatoren met wisselstroom of stroompulsen werken. De wikkelingen en geometrie van een transformator zijn geoptimaliseerd voor het frequentiebereik, de spanning en de stroom waarop het is ontworpen om te werken. Afwijkend van deze waarden kan de transformator beschadigen.

varianten

Hier volgen enkele typen transformatoren die u vaak tegenkomt:

Power Transformer Typisch ontworpen om te worden vastgeschroefd op een chassis of vastgezet in de behuizing of kast waarin een stuk elektrisch materiaal is ondergebracht met soldeerlippen of connectors waardoor draden de transformator kunnen verbinden met het netsnoer, aan een zijde en een printplaat, op de andere kant.

Plug-in transformator Meestal afgedicht in een plastic behuizing die direct kan worden aangesloten op een stopcontact. Ze zijn visueel identiek aan AC-adapters, maar hebben een AC-uitgang in plaats van een DC-uitgang.

Isolatietransformator Ook bekend als een 1: 1 transformator omdat deze een 1: 1-verhouding heeft tussen primaire en secundaire wikkelingen, zodat de uitgangsspanning hetzelfde is als de ingangsspanning. Wanneer elektrische apparatuur is aangesloten op de scheidingstransformator, wordt deze gescheiden van de elektrische aarde van wisselstroombedrading. Dit vermindert het risico bij het werken aan "live" -apparatuur, omdat er een verwaarloosbaar elektrisch potentieel is tussen zichzelf en de aarde. Als u een geaard voorwerp aanraakt terwijl u ook een stroomdraad in de apparatuur aanraakt, mag dit niet leiden tot mogelijk dodelijke stroom door het lichaam.

Autotransformator Deze variant gebruikt slechts één spoel die wordt gebruikt om de uitgangsspanning te leveren. Wederzijdse inductie vindt plaats tussen de secties van de spoel. Een autotransformator brengt een gemeenschappelijke verbinding tot stand tussen de invoer en uitvoer ervan, in tegenstelling tot een tweegspoeltransformator, waardoor de uitvoer elektrisch kan worden geïsoleerd van de ingang. Autotransformators worden vaak gebruikt voor impedantiematching in audiocircuits en om uitgangsspanningen te verschaffen die slechts weinig verschillen van ingangsspanningen.

Audio-transformator Wanneer een signaal wordt uitgezonden tussen twee fasen van een circuit met verschillende impedantie, kan het signaal gedeeltelijk worden gereflecteerd of verzwakt. (Impedantie wordt gemeten in ohm maar verschilt van DC elektrische weerstand omdat het rekening houdt met reactantie en capaciteit. Het varieert daarom met de frequentie.)

Een apparaat met een lage ingangsimpedantie zal proberen significante stroom van een bron te trekken, en als de bron een hoge uitgangsimpedantie heeft, zal de spanning daarvan aanzienlijk afnemen. Over het algemeen moet de ingangsimpedantie van een apparaat ten minste 10 keer de uitgangsimpedantie zijn van het apparaat dat het probeert aan te sturen. Passieve componenten (weerstanden en / of condensatoren en / of spoelen) kunnen worden gebruikt voor impedantie-aanpassing, maar in sommige situaties heeft een kleine transformator de voorkeur.

Split-Bobbin-transformator Bij deze variant zijn primaire en secundaire spoelen naast elkaar gemonteerd om de capacitieve koppeling tot een minimum te beperken.

Surface-Mount Transformer Kan minder dan 0,2 "vierkant zijn en wordt gebruikt voor impedantie-aanpassing, lijnkoppeling en filtering.

waarden

Bij het selecteren van een vermogenstransformator is de capaciteit voor capaciteitsafhandeling de waarde van primair belang. Het wordt correct uitgedrukt door de term VA, afgeleid van "volt tijden amps." VA moet niet worden verward met watts omdat watts onmiddellijk worden gemeten in een DC-circuit, terwijl in een AC-circuit, spanning en stroom constant fluctueren. VA is eigenlijk het schijnbare vermogen, rekening houdend met reactantie.

De relatie tussen VA en watt zal variëren afhankelijk van het apparaat in kwestie. In het slechtste geval:

W = 0,65 VA (ongeveer)

Met andere woorden, het gemiddelde vermogen dat u uit een transformator kunt halen, mag niet minder dan tweederde van de VA-waarde zijn.

De specificaties van de transformator omvatten vaak de ingangsspanning, de uitgangsspanning en het gewicht van de component, die alle voor zich spreken. Koppelingstransformatoren kunnen ook ingangs- en uitgangsimpedanties specificeren.



U Bent Wellicht Geïnteresseerd Zijn

Drive-By Science

Drive-By Science


Kickstarter en de Artist-to-Audience-ratio

Kickstarter en de Artist-to-Audience-ratio


Maker Faire Detroit: Power Wheels Racing Series Interview

Maker Faire Detroit: Power Wheels Racing Series Interview


Intern's Corner: Bezoek aan i3 Detroit Hackerspace

Intern's Corner: Bezoek aan i3 Detroit Hackerspace






Recente Berichten