Transformator to urządzenie wykorzystujące zasadę indukcji elektromagnetycznej do transformacji napięcia przemiennego. Jego główne elementy to uzwojenie pierwotne, uzwojenie wtórne oraz rdzeń żelazny.
W zawodzie elektronika często można spotkać się z cieniem transformatora, najczęściej stosowanym w zasilaczu jako transformator napięcia, izolator.
Krótko mówiąc, stosunek napięć uzwojeń pierwotnego i wtórnego jest równy stosunkowi liczby zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego. Dlatego, aby uzyskać różne napięcia wyjściowe, można zmienić stosunek zwojów uzwojeń.
Ze względu na różne częstotliwości pracy transformatorów, można je zasadniczo podzielić na transformatory niskiej częstotliwości i transformatory wysokiej częstotliwości. Na przykład, w życiu codziennym częstotliwość prądu przemiennego wynosi 50 Hz. Transformatory pracujące z tą częstotliwością nazywamy transformatorami niskiej częstotliwości. Częstotliwość pracy transformatorów wysokiej częstotliwości może sięgać od kilkudziesięciu do kilkuset kHz.
Objętość transformatora wysokiej częstotliwości jest znacznie mniejsza niż objętość transformatora niskiej częstotliwości o tej samej mocy wyjściowej
Transformator jest stosunkowo dużym elementem obwodu mocy. Aby zmniejszyć głośność, a jednocześnie zapewnić odpowiednią moc wyjściową, konieczne jest zastosowanie transformatora wysokiej częstotliwości. Dlatego transformatory wysokiej częstotliwości są stosowane w zasilaczach impulsowych.
Zasada działania transformatorów wysokiej i niskiej częstotliwości jest taka sama, oba oparte są na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Jednak pod względem materiałów, ich „rdzenie” wykorzystują różne materiały.
Żelazny rdzeń transformatora niskiej częstotliwości jest zazwyczaj ułożony warstwowo z wieloma arkuszami stali krzemowej, natomiast żelazny rdzeń transformatora wysokiej częstotliwości składa się z materiałów magnetycznych o wysokiej częstotliwości (takich jak ferryt). (Dlatego żelazny rdzeń transformatora wysokiej częstotliwości jest zazwyczaj nazywany rdzeniem magnetycznym).
W obwodzie zasilania prądem stałym o napięciu stabilizowanym transformator niskiej częstotliwości przesyła sygnał sinusoidalny.
W układzie zasilania impulsowego transformator wysokiej częstotliwości przesyła sygnał impulsowy o wysokiej częstotliwości w postaci fali prostokątnej.
Przy mocy znamionowej, stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej transformatora nazywany jest sprawnością transformatora. Gdy moc wyjściowa transformatora jest równa mocy wejściowej, sprawność wynosi 100%. W rzeczywistości taki transformator nie istnieje, ponieważ występują straty w miedzi i żelazie, a transformator będzie charakteryzował się pewnymi stratami.
Czym jest utrata miedzi?
Ponieważ cewka transformatora ma określoną rezystancję, część energii elektrycznej, przepływając przez nią, zamienia się w ciepło. Ponieważ cewka transformatora jest nawinięta drutem miedzianym, strata ta nazywana jest również stratą miedzi.
Czym jest utrata żelaza?
Straty w żelazie transformatora obejmują głównie dwa aspekty: straty histerezowe i straty wiroprądowe. Straty histerezowe odnoszą się do sytuacji, gdy prąd przemienny przepływa przez cewkę, linie pola magnetycznego przepływają przez żelazny rdzeń, a cząsteczki wewnątrz rdzenia ocierają się o siebie, wytwarzając ciepło, pochłaniając w ten sposób część energii elektrycznej. Ponieważ linia pola magnetycznego przechodzi przez żelazny rdzeń, rdzeń również generuje prąd indukowany. Ze względu na wirowanie prądu, jest on również nazywany prądem wiroprądowym, a straty wiroprądowe również pochłaniają pewną ilość energii elektrycznej.
Czas publikacji: 27 grudnia 2022 r.
