Diferite tipuri de transformatoare și aplicațiile acestora

Un transformator este un dispozitiv utilizat pe scară largă în domeniul electric și electronic. Este un dispozitiv electromagnetic care urmează principiul de bază al electromagnetismului descoperit de Michael Faraday. Am tratat în detaliu construcția și funcționarea transformatoarelor în tutorialul anterior. Aici vom acoperi diferite tipuri de transformatoare utilizate în diferite tipuri de aplicații. Cu toate acestea, toate tipurile de transformatoare respectă aceleași principii, dar au o metodă de construcție diferită. Și cu puțin efort puteți construi propriul transformator, dar în timp ce construiți transformatorul, trebuie să urmați întotdeauna tehnicile de protecție a transformatorului.

Tipuri de transformatoare bazate pe nivelul de tensiune

Un Transformator poate avea mai multe tipuri de construcție. Transformatorul nu are nicio conexiune electrică dintr-o parte în alta; totuși, cele două bobine independente electric pot conduce electricitatea prin flux electromagnetic. Un transformator poate avea mai multe bobine sau înfășurări atât pe partea primară, cât și pe partea secundară. În mai multe cazuri, mai multe fețe primare, unde două serpentine sunt conectate în serie, adesea denumite ca un centru filetat. Această stare centrală poate fi văzută și pe partea secundară.

Transformatoarele pot fi construite astfel încât să poată converti nivelul de tensiune al laturii primare în partea secundară. În funcție de nivelul de tensiune, transformatorul are trei categorii. Treceți în jos, treceți în sus și transformator de izolare. Pentru transformatorul de izolare, nivelul de tensiune este același pentru ambele părți.

1. Transformator pas cu pas

Transformatorul este folosit atât în ​​domeniul electronicii, cât și în domeniul electric. Un transformator treptat convertește nivelul de tensiune primară într-o tensiune mai mică pe ieșirea secundară. Acest lucru se realizează prin raportul înfășurărilor primare și secundare. Pentru transformatoarele descendente, numărul de înfășurări este mai mare pe partea primară decât pe partea secundară. Prin urmare, raportul general de înfășurare dintre primar și secundar rămâne întotdeauna mai mare de 1.

În electronică, multe aplicații rulează pe 5V, 6V, 9V, 12V, 24V sau, în unele cazuri, pe 48V. Pentru a converti tensiunea de ieșire de curent monofazat 230V AC la nivelul dorit de tensiune scăzută, sunt necesare transformatoare Step Down. În instrumentație, precum și în multe tipuri de echipamente electrice, transformatorul Step-Down este cerința principală pentru secțiunea de putere. Ele sunt, de asemenea, utilizate în adaptoare de alimentare și circuite de încărcare a telefonului mobil.

În electricitate, transformatoarele descendente sunt utilizate în sistemul de distribuție electrică care funcționează la o tensiune foarte ridicată pentru a asigura o pierdere redusă și o soluție rentabilă pentru cerințele de livrare a energiei pe distanțe lungi. Pentru a converti tensiunea înaltă într-o linie de alimentare de joasă tensiune, se folosește transformatorul de coborâre.

2. Transformator Step-Up

Transformatorul Step Up este exact opus transformatorului step-down. Transformatorul intensifică crește tensiunea primară scăzută la o tensiune secundară ridicată. Din nou, se realizează prin raportul dintre raportul de înfășurare primar și secundar. Pentru transformatorul Step Up, raportul dintre înfășurarea primară și înfășurarea secundară rămâne mai mic de 1. Asta înseamnă că numărul de rotații în înfășurarea secundară este mai mare decât înfășurarea primară.

În electronică, transformatoarele intensificate utilizate adesea în stabilizatoare, invertoare etc., unde tensiunea joasă este convertită la o tensiune mult mai mare.

Un transformator step-up este, de asemenea, utilizat în distribuția de energie electrică. Este necesară o tensiune înaltă pentru aplicațiile legate de distribuția de energie. Transformatorul Step Up este utilizat în rețea pentru a crește nivelul de tensiune înainte de distribuție.

3. Transformator de izolare

Transformatorul de izolare nu convertește niciun nivel de tensiune. Tensiunea primară și tensiunea secundară a unui transformator de izolare rămân întotdeauna aceleași. Acest lucru se datorează faptului că raportul de înfășurare primar și secundar este întotdeauna egal cu 1. Asta înseamnă că numărul de spire în înfășurarea primară și secundară este același în transformatorul de izolare.

Transformatorul de izolare este utilizat pentru a izola primarul și secundarul. După cum sa discutat anterior, transformatorul nu are conexiuni electrice între primar și secundar, este, de asemenea, utilizat ca o barieră de izolare în care conducerea se întâmplă numai cu fluxul magnetic. Este utilizat în scopuri de siguranță și pentru a anula transferul de zgomot de la primar la secundar sau invers.

Tipuri de transformatoare bazate pe materialul de bază

Transformatorul transferă energia prin conducerea fluxului electromagnetic printr-un material central. Diferite materiale de bază produc o densitate de flux diferită. În funcție de materialele de bază, mai multe tipuri de transformatoare sunt utilizate în domeniul energiei electrice și al energiei electrice.

1. Transformator de miez de fier

Transformatorul cu miez de fier folosește mai multe plăci moi de fier ca material al miezului. Datorită proprietăților magnetice excelente ale fierului, legătura de flux a transformatorului miezului de fier este foarte mare. Astfel, eficiența transformatorului cu miez de fier este, de asemenea, ridicată.

Plăcile de miez din fier moale pot fi disponibile în mai multe forme și dimensiuni. Bobinele plăgii primare și secundare sau înfășurate pe un formator de bobine. După aceea, bobina este montată în plăci moi din miez de fier. În funcție de dimensiunea și formele miezului, un tip diferit de plăci de miez este disponibil pe piață. Puține forme comune sunt E, I, U, L etc. Plăcile de fier sunt subțiri și mai multe plăci sunt strânse împreună pentru a forma miezul propriu-zis. De exemplu, miezurile de tip E sunt realizate cu plăci subțiri cu aspect de litera E.

Transformatoarele cu miez de fier sunt utilizate pe scară largă și, de obicei, au o greutate și o formă mai mari.

2. Transformator nucleu de ferită

Un transformator de miez de ferită folosește un miez de ferită datorită permeabilității magnetice ridicate. Acest tip de transformator oferă pierderi foarte mici în aplicația de înaltă frecvență. Datorită acestui fapt, transformatoarele cu miez de ferită sunt utilizate în aplicații de înaltă frecvență, cum ar fi alimentarea cu comutare (SMPS), aplicații legate de RF etc.

Transformatoarele cu miez de ferită oferă, de asemenea, un tip diferit de forme, dimensiuni în funcție de cerința aplicației. Este utilizat în principal în electronică, mai degrabă decât în ​​aplicații electrice. Cea mai comună formă în transformatorul cu miez de ferită este miezul E.

3. Transformator miez toroidal

Transformatorul miez toroidal folosește material miez în formă de toroid, cum ar fi miez de fier sau miez de ferită. Toroizii sunt materiale de bază în formă de inel sau gogoșă și utilizate pe scară largă pentru performanțe electrice superioare. Datorită formei inelului, inductanța de scurgere este foarte mică și oferă inductanță foarte mare și factori Q. Înfășurările sunt relativ scurte, iar greutatea este mult mai mică decât transformatoarele tradiționale, de aceeași calitate.

4. Transformator Air Core

Transformatorul Air Core nu folosește niciun miez magnetic fizic ca material de bază. Legătura de flux a transformatorului de miez de aer se realizează în întregime folosind aerul.

În transformatorul de miez de aer, bobina primară este alimentată cu curent alternativ care produce un câmp electromagnetic în jurul său. Când o bobină secundară este plasată în interiorul câmpului magnetic, conform legii de inducție Faraday, bobina secundară este indusă cu un câmp magnetic care este utilizat în continuare pentru alimentarea sarcinii.

Cu toate acestea, transformatorul miezului de aer produce inductivitate reciprocă scăzută în comparație cu materialul miezului fizic, cum ar fi miezul de fier sau ferită.

Este utilizat în electronice portabile, precum și în aplicații legate de radiofrecvență. Datorită absenței materialului fizic de bază, este foarte ușor din punct de vedere al greutății. Transformator de miez de aer reglat corespunzător, utilizat și în soluțiile de încărcare fără fir, unde înfășurările primare sunt construite în interiorul încărcătorului, iar înfășurările secundare sunt situate în interiorul dispozitivului vizat.

Tipuri de transformatoare bazate pe aranjamentul de înfășurare

Transformatorul poate fi clasificat folosind ordine de înfășurare. Unul dintre tipurile populare este Transformatoarele cu înfășurare automată.

Transformator de înfășurare automată

Până în prezent, înfășurarea primară și secundară este fixă, dar în cazul unui transformator de înfășurare automată, bobina primară și secundară pot fi conectate în serie, iar nodul central filetat este mobil. În funcție de poziția centrală, tensiunea secundară poate fi variată.

Automatul nu este forma scurtă de Automat; mai degrabă este de a notifica sinele sau singura bobină. Această bobină formează un raport care constă din două părți, primară și secundară. Poziția nodului central al robinetului determină raportul primar și secundar, variind astfel tensiunea de ieșire.

Cea mai obișnuită utilizare este V ARIAC, un instrument pentru a produce variabile de curent alternativ de la o intrare de curent alternativ constantă. Este, de asemenea, utilizat în aplicații legate de transmisie și distribuție a energiei, unde liniile de înaltă tensiune trebuie schimbate frecvent.

Tipuri de transformatoare bazate pe utilizare

Există, de asemenea, mai multe tipuri de transformatoare disponibile care funcționează într-un anumit domeniu. Atât sectoarele electronice, cât și cele electrice, mai multe transformatoare dedicate sunt folosite ca transformator de tip step-down sau step-up pe baza aplicației aplicației. Deci, transformatoarele pot fi clasificate ca mai jos în funcție de utilizare:

1. Domeniul de putere

• Transformator de putere
• Transformator de măsurare
• Transformator de distribuție

2. Domeniul electronic

• Transformator de impulsuri
• Transformator de ieșire audio

1. Transformatoare utilizate în domeniul Power

În domeniul electric, domeniul energiei se ocupă cu generarea, măsurarea și distribuția de energie. Cu toate acestea, este un domeniu foarte mare în care transformatoarele sunt o parte esențială pentru a găzdui conversia sigură a energiei și livrarea cu succes a puterii către stație și către utilizatori finali.

Transformatoarele care sunt utilizate în domeniul energiei pot fi atât în ​​aer liber, cât și în interior, dar mai ales în aer liber.

(a) Transformator de putere

Transformatoarele de putere sunt de dimensiuni mai mari și sunt utilizate pentru a transfera energia către substație sau către sursa de electricitate publică. Acest transformator acționează ca o punte între generatorul de energie și rețeaua de distribuție primară. În funcție de puterea nominală și specificații, transformatoarele de putere pot fi clasificate în continuare în trei categorii: Transformatoare de putere mică, Transformatoare de putere medie și Transformatoare de putere mari. Evaluarea poate fi mai mare de 30KVA până la 500-700KVA sau, în unele cazuri, poate fi egală sau mai mare de 7000KVA pentru transformatorul de putere nominală mică. Transformatorul de putere nominal mediu poate fi de până la 50-100 MVA, în timp ce transformatoarele mari de putere nominală sunt capabile să suporte mai mult de 100MVA.

Datorită generării foarte mari de energie, construcția unui transformator de putere este, de asemenea, critică. Construcția include periferice izolante solide și un sistem de răcire bine echilibrat. Cele mai comune transformatoare de putere sunt umplute cu uleiuri.

Principiul principal al transformatorului de putere este de a converti curentul de joasă tensiune într-un curent de joasă tensiune. Acest lucru este necesar pentru a minimiza pierderile de energie din sistemul de distribuție a energiei.

Un alt parametru important pentru transformatorul de putere este disponibilitatea fazei. De obicei, transformatoarele de putere funcționează în sistem trifazat, dar în unele cazuri sunt utilizate și transformatoare de putere mici monofazate. Transformatoarele de putere trifazate sunt cele mai costisitoare și eficiente decât transformatoarele de putere monofazate.

(b) Transformator de măsurare

Transformatorul de măsurare este adesea denumit transformator de instrument. Acesta este un alt instrument de măsurare utilizat în mod obișnuit în domeniul puterii. Un transformator de măsurare este utilizat pentru a izola puterea principală și a converti curentul și tensiunea într-un raport mai mic la ieșirea sa secundară. Măsurând ieșirea, se pot măsura faza, curentul și tensiunea liniei reale de alimentare.

Imaginea de mai sus arată construcția transformatorului de curent.

(c) Transformator de distribuție

Acesta este utilizat în ultima fază a sistemului de distribuție a energiei electrice. Transformatoarele de distribuție sunt transformatoare reduse, care convertesc tensiunea ridicată a rețelei la tensiunea necesară a clientului final, 110V sau 230V. Poate fi, de asemenea, monofazat sau trei faze.

Transformatoarele de distribuție pot fi mai mici ca formă și mai mari, în funcție de capacitatea de conversie sau de rating.

Transformatoarele de distribuție pot fi clasificate în continuare în funcție de tipul de izolație pe care îl folosește. Poate fi de tip uscat sau poate fi scufundat în lichid. Este realizat folosind plăci laminate de oțel construite în cea mai mare parte în formă de C ca material de bază.

Transformatorul de distribuție are, de asemenea, un tip diferit de clasificare în funcție de locația în care este utilizat. Transformatorul poate fi montat pe un stâlp de utilitate, dacă da, se numește transformatoare de distribuție montate pe stâlp. Poate fi plasat în interiorul unei camere subterane, montat pe un tampon de beton (transformator de distribuție montat pe tampon) sau în interiorul unei cutii de oțel închise.

În general, transformatoarele de distribuție au un rating mai mic de 200kVA.

2. Transformatorul utilizat în domeniul Electronică

În electronică, se folosesc diverse transformatoare miniaturale mici care pot fi montate pe PCB sau pot fi fixate în interiorul carcasei de produse mici.

(a) Transformator de impulsuri

Transformatoarele de impulsuri sunt unul dintre cele mai utilizate transformatoare montate pe PCB care produc impulsuri electrice cu o amplitudine constantă. Este utilizat în diferite circuite digitale în care generarea de impulsuri este necesară într-un mediu izolat. Prin urmare, transformatoarele de impulsuri izolează primarul și secundarul și distribuie impulsurile primare către circuitul secundar, adesea porți logice digitale sau drivere.

Transformatoarele de impuls construite corespunzător ar trebui să aibă nevoie de o izolare galvanică adecvată, precum și de scurgeri mici și capacitate de rătăcire.

(b) Transformator de ieșire audio

Transformatorul audio este un alt transformator utilizat în mod obișnuit în domeniul electronicii. Este utilizat în special în aplicația audio, unde este necesară potrivirea impedanței. Transformatorul audio echilibrează circuitul și încărcările amplificatorului, de obicei un difuzor. Transformatorul audio poate avea mai multe bobine primare și secundare, separate sau atinse central.

Deci, am acoperit diferite tipuri de transformatoare, în afară de faptul că există și alte transformatoare cu scop special, dar acestea nu intră în sfera de aplicare a acestui articol.