- Teoria AC

  • ACASĂ
  • CIRCUITE ȘI REZISTENȚE
  • TEORIA AC
  • SEMICONDUCTORI
  • AMPLIFICATOARE
  • OSCILATORI
  • SURSE DE ALIMENTARE
  • ELECTRONICA DIGITALĂ

transformatoare

  • 1. Module de teorie AC
  • 2. Condensatoare
  • 3. Inductoare
  • 4. Tranzitori DC
  • 5. Faza și fazorii
  • 6. Reactanța
  • 7. Impedanță
  • 8. Filtre și modelare Wave
  • 9. Circuite din seria LCR
  • 10. Circuite paralele LCR
  • 11. Transformatoare
  • Modulul 11:
  • 11.1 Funcționare
  • 11.2 Miezul
  • 11.3 Transformatoare de putere
  • 11.4 Transformatoare AF
  • 11.5 Transformatoare RF
  • 11.6 Quiz Transformers
  • După ce ați studiat această secțiune, ar trebui să puteți descrie:
  • • Filetări.
  • • Transformatoare de putere cu nucleu laminat și toroidal.
  • • Izolare.
  • • Autotransformatori.
  • • Transformatoare de alimentare cu modul de comutare.
  • • Defecțiuni ale transformatorului.

FIG. 11.3.1 Transformator de putere cu nucleu laminat.

Transformatoare de putere cu nucleu laminat

Sarcina unui transformator de putere într-un sistem electronic este de a furniza acelui sistem un număr de surse de curent alternativ de diferite tensiuni și valori adecvate ale curentului, din sursa de electricitate publică de înaltă tensiune. În plus, poate fi necesar să se asigure o izolație electrică între circuitele electronice și sursa de alimentare publică externă. O construcție tipică de transformator de putere folosind un miez laminat este prezentată în Fig 11.3.1

Un miez de laminări sub formă de oțel sub formă de „E” și „I” este utilizat pentru a reduce efectele curenților turbionari. Acestea sunt strânse împreună și înfășurările primare și secundare sunt înfășurate pe un fost plasat în jurul membrului central al miezului. Înfășurările pot fi separate așa cum se arată sau, adesea, pentru o eficiență mai mare, înfășurate concentric în straturi (primar, secundar, primar, secundar etc.). Transformatoarele sunt adesea făcute specifice unei anumite aplicații sau echipamente în care sunt utilizate. Identificarea corectă a înfășurărilor poate necesita, prin urmare, trimiterea la datele producătorilor.

FIG. 11.3.2 Diagrama schematică a
Transformator de putere atins.

Răsuciri.

Pentru a permite transformatoarelor să furnizeze o gamă de tensiuni secundare diferitelor părți ale unui circuit, este obișnuit ca transformatoarele de putere să aibă „înfășurări filetate”. Adică, înfășurările împărțite în diferite secțiuni utilizând un număr de conexiuni scoase dintr-o singură înfășurare, fiecare la un anumit număr de spire de-a lungul înfășurării, așa cum se arată în diagrama simbolică a schemei Fig 11.3.2 de mai jos.

Aceasta oferă o selecție a diferitelor rapoarte de rotație între primar și secundar, permițând utilizarea diferitelor tensiuni de intrare și obținerea unei game de tensiuni de ieșire diferite.

Prin utilizarea unei înfășurări cu o filetare centrală, de ex. 9V 0V 9V, poate fi furnizată o sursă echilibrată, oferind două tensiuni egale (9V) de polaritate opusă, sau o singură sursă de 18V.

Transformatoare de putere toroidale

Fig. 11.3.3 Transformator de putere toroidal

Un design popular pentru transformatoarele de putere se bazează pe miezul toroidal prezentat în Fig 11.3.3, (Un toroid este pur și simplu un miez în formă de piuliță). Acest design oferă o legătură excelentă între primar și secundar, deoarece ambele bobine sunt înfășurate una peste alta în jurul aceluiași miez, mai degrabă decât înfășurările separate utilizate pe miezurile transformatorului E-I. Pierderile de curenți turbionari din miezul toroidal sunt menținute scăzute fie prin realizarea miezului dintr-o bandă spirală de oțel orientată cu bob, fie prin turnarea miezului din materialul de miez de ferită cu permeabilitate ridicată. Construcția transformatorului toroidal, deși, în general, este mai scumpă decât tipurile de miez laminat în formă de E-I, miezul toroidal oferă un transformator mai mic și mai ușor decât pentru o putere nominală dată, împreună cu o eficiență mai mare și mai puține scurgeri de câmp magnetic în jurul transformatorului.

Izolare.

Un avantaj al transformatoarelor (cu excepția autotransformatoarelor) este că nu există o conexiune electrică între circuitul de intrare conectat la circuitul primar și circuitul de ieșire conectat la circuitul secundar; de aceea pot fi utilizate pentru izolarea electrică a două circuite.

Transformatoarele de izolare la rețea (linie) sunt utilizate pentru a oferi o siguranță mai mare utilizatorilor de echipamente electrice, cum ar fi sculele electrice exterioare, și tehnicienilor care deservesc echipamentele unde conductorii și componentele sub tensiune pot fi atinse, furnizând terminale de intrare și ieșire izolate electric de circuit.

Transformatoarele mari de izolare sunt de obicei capabile să gestioneze o putere de ieșire de aproximativ 250-500 VA (volt amperi) fără a fi supraîncărcate. Primarul lor este conectat direct la rețeaua de alimentare și, pentru a da o tensiune de ieșire la rețea (sau linie), raportul de rotații este 1: 1, așa cum este ilustrat în Fig. 11.3.4. De asemenea, au un ecran metalic împământat între înfășurările primare și secundare pentru a preveni trecerea AC prin electrostatic (capacitiv), precum și cuplarea inductivă între cele două înfășurări.

FIG. 11.3.4 Transformator de izolare a rețelei.

Utilizarea unui transformator de izolare reduce foarte mult riscul unui șoc pentru o persoană care atinge simultan un conductor sub tensiune și pământ, deoarece circuitul secundar nu are conexiune la pământ și, prin urmare, nu are circuit continuu pentru curentul să curgă. Transformatorul de izolare NU previne șocul pentru oricine atinge în același timp sub tensiune și neutru.

Transformatoarele de izolare mult mai mici sunt utilizate în echipamentele de comunicații de voce și date, cum ar fi mașinile de fax și modemurile, unde sarcina lor este de a izola în siguranță echipamentele care pot, în condiții de defecțiune, să permită prezența unor tensiuni ridicate la interfața lor cu sistemul de telefonie publică. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru a potrivi impedanța intrărilor și ieșirilor echipamentului cu cele ale liniilor telefonice.

FIG. 11.3.5 Diagrama schematică a
un autotransformator.

Autotransformatori.

Acesta este un tip special de transformator care are o singură înfășurare. Este adesea folosit pentru conversia între diferite tensiuni de rețea (linie), permițând utilizarea echipamentelor electrice la nivel internațional. Înfășurarea continuă unică este împărțită într-un număr de "filetări", așa cum se arată în Fig. 11.3.5 pentru a produce tensiuni diferite. Un număr adecvat de spire este prevăzut între fiecare apăsare pentru a produce tensiunea necesară, pe baza raportului de spire între înfășurarea completă și apăsare. O metodă utilă de calculare a tensiunilor necunoscute pe un autotransformator, dacă se cunoaște numărul de rotații la diferitele atingeri, este utilizarea metodei volți pe rotație descrisă pe pagina Operațiunea de transformare de bază. Spre deosebire de un transformator convențional cu înfășurări primare și secundare, autotransformatorul nu oferă nicio izolare între intrare și ieșire.

Autotransformatoarele sunt, de asemenea, utilizate pentru a furniza tensiunea foarte mare necesară pentru aplicații precum sistemele de aprindere a automobilelor și unitățile de tuburi cu raze catodice din televizoarele și monitoarele CRT.

Partea „Auto” a numelui în acest caz nu înseamnă automat, ci are semnificația „Unul - acționând de unul singur”, ca în mașină nomos.

Transformatoare de alimentare cu modul de comutare

FIG. 11.3.6 Alimentarea cu modul de comutare
Transformator.

Defectele transformatorului

Transformatoarele sunt, în general, extrem de fiabile; eficiența lor foarte ridicată înseamnă că în condiții normale puterea mică este disipată ca căldură (în multe componente cel mai mare ucigaș!). La fel ca în cazul oricărui dispozitiv electronic, cele care gestionează cea mai mare putere sunt cele mai puțin fiabile, deci transformatoarele de putere, în special cele care funcționează cu tensiuni ridicate, sunt mai susceptibile decât alte tipuri de transformatoare, să se defecteze.

Supraîncălzirea, indiferent dacă este cauzată de o defecțiune internă sau de supraîncărcare, poate duce la situații periculoase, chiar complete de „topire”. Din acest motiv, multe transformatoare de putere pot fi echipate cu o siguranță sau întreruptă acționată la temperatură. În apariția improbabilă a defectării acestui dispozitiv, este de obicei ca înfășurarea primară să pară a fi un circuit deschis. Este adesea dificil sau imposibil să scoateți sau să reparați siguranța, care va fi îngropată adânc în înfășurări. Este, de asemenea, foarte neînțelept să faceți acest lucru, deoarece transformatorul se va supraîncălzi din unul din cele două motive probabile:

  • 1. Transformatorul a fost serios supraîncărcat de ceva timp; caz în care este posibil să se fi produs deteriorări interne ale izolației. Cea mai sigură opțiune este înlocuirea transformatorului.
  • 2. Transformatorul a suferit un scurtcircuit intern. Aceasta înseamnă că izolația dintre două rotații a unei înfășurări s-a stricat. Efectul acestui lucru este de a crea o înfășurare a unei singure viraje. Raportul de transformare este acum enorm! Imaginați-vă un transformator cu 1000 de ture pe primar și 100 de ture pe el secundar, suferind o curgere scurtă pe înfășurarea secundară. Raportul de viraje tocmai s-a schimbat de la 10: 1 la 1000: 1! Rezultatul este o tensiune secundară foarte mică, dar un curent enorm. În acest caz, singura soluție este înlocuirea.

Singura defecțiune pe care am întâmpinat-o personal cu o regularitate de peste 26 de ani de service electronic a fost defectarea izolației la transformatoarele de înaltă tensiune; tipul folosit pentru a genera câteva mii de volți în receptoarele TV. Cele mai multe dintre aceste defecte au avut loc sâmbătă după-amiaza în timpul verii, motivul? Oamenii care se întorceau din vacanță o făceau deseori sâmbătă după-amiază, iar televizorul fusese nefolosit de o săptămână sau mai mult. În acest timp, umezeala a pătruns în înfășurările transformatorului și când s-a aplicat încă o dată tensiune înaltă, s-a produs arcada și transformatorul a suferit imediat o scurtă rotație.

În cazul oricărei defecțiuni în care este suspectat un transformator (orice tip), probabilitatea ca acesta să fie vinovat este foarte scăzut pe lista probabilităților.