Månedens komponent: Transformer - 💡 Fix My Ideas

Månedens komponent: Transformer

Månedens komponent: Transformer


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

November er Transformer måned, og vi vil være med blogindlæg om de praktiske komponenter, der bruges til transformering af spænding. Det følgende er et uddrag fra Charles Platt's endelige Encyclopedia of Electronic Components, Vol. 1:

Hvad det gør

En transformer kræver en indgang af vekselstrøm (AC). Det omdanner indgangsspændingen til en eller flere udgangsspændinger, der kan være højere eller lavere.

Transformatorer spænder i størrelse fra små impedans-matchende enheder i lydudstyr som mikrofoner, til multi-ton behemoter, der leverer højspænding gennem de nationale strømnettet. Næsten alt elektronisk udstyr, der er designet til at blive drevet af kommunalt AC i boliger eller virksomheder, kræver, at en transformer indgår.

Den ene bag på billedet ovenfor er bedømt til at give 36VAC ved 0.8A, når den er forbundet med en kilde på 125VAC. Forreste er miniatyrtransformatoren et Radio Shack-produkt designet til at give ca. 12VAC ved 300mA, selv om dets spænding vil være mere end 16VAC, når den ikke passerer strøm gennem en belastning.

Transformers skematiske symboler er vist nedenfor:

De forskellige spoleformater til venstre og højre er funktionelt identiske. Top: En transformer med magnetisk kerne - en kerne, der kan magnetiseres. Bund: En transformator med en luftkerne. (Denne type transformer er sjælden, da den har tendens til at være mindre effektiv.) Indgangen til transformeren antages næsten altid at være til venstre gennem primærspolen, mens udgangen er til højre gennem sekundærspolen. Ofte vil de to spoler vise forskellige antal omdrejninger for at indikere, om transformeren leverer en reduceret spænding (i så fald vil der være færre sving i sekundærspolen) eller en øget spænding (i så fald vil der være færre sving i den primære spole).

Hvordan det virker

En forenklet oversigt over en transformer er vist nedenfor:

Vekselstrøm, der strømmer gennem den primære vikling (orange) inducerer magnetisk flux i en lamineret kerne dannet af flere stålplader. Den skiftende flux inducerer strøm i den sekundære vikling (grøn), som giver output fra transformeren. (I virkeligheden består vindingerne normalt i tusindvis af snor af tynd magnetråd, også kendt som emaljeret ledning, og forskellige forskellige kernekonfigurationer anvendes.)

Processen er kendt som gensidig induktion. Hvis der påføres en belastning på tværs af sekundærviklingen, trækker den strøm fra primærviklingen, selv om der ikke er nogen elektrisk forbindelse mellem dem.

I en ideel, tabløs transformer bestemmer forholdet mellem drejninger mellem de to viklinger om udgangsspændingen er højere, lavere eller den samme som indgangsspændingen. Hvis Vp og Vs er spændingerne over henholdsvis de primære og sekundære viklinger, og Np og Ns er antallet af omdrejninger af ledninger i de primære og sekundære viklinger, er deres forhold givet ved denne formel:

Vp / Vs = Np / Ns

En simpel regel at huske er, at færre svinger = lavere spænding, mens flere drejninger = højere spænding.

En transformator har en højere spænding ved dens udgang end ved dens indgang, mens en trin-down-transformer har en højere spænding ved dens indgang end ved dens udgang.

Kernen Den ferromagnetiske kerne beskrives ofte som værende fremstillet af jern, men i virkeligheden fremstilles den mere ofte fra siliciumstål med høj gennemtrængelighed. For at reducere tab forårsaget af hvirvelstrømme, er kernen sædvanligvis lamineret monteret fra en stak plader adskilt fra hinanden af ​​tynde lag af lak eller lignende isolator. Eddy strømmer tendens til at være begrænset inden for tykkelsen af ​​hver plade.

Fordi en jævnspænding vil forårsage magnetisk mætning af kernen, skal alle transformere fungere med vekselstrøm eller pulser af strøm. Windings og geometri af en transformer er optimeret for frekvensområdet, spænding og strøm, hvor den er designet til at fungere. Afvigelse væsentligt fra disse værdier kan beskadige transformeren.

Varianter

Følgende er nogle typer transformere, der ofte opstår:

Power Transformer Typisk designet til at blive boltet på et chassis eller fastgjort inde i kabinettet eller kabinetet, et elektrisk udstyr med loddeflader eller -stik, som gør det muligt for ledninger at forbinde transformatoren til netledningen på den ene side og et printkort på anden side.

Plug-in Transformer Normalt forseglet i et plastikhus, der kan tilsluttes direkte til en stikkontakt. De er visuelt identiske med vekselstrømsadaptere, men har en AC-udgang i stedet for en DC-udgang.

Isolation Transformer Også kendt som en 1: 1 transformer, fordi den har et 1: 1 forhold mellem primære og sekundære viklinger, således at udgangsspændingen vil være den samme som indgangsspændingen. Når elektrisk udstyr er tilsluttet isolationstransformatoren, er det adskilt fra den elektriske jordforbindelse. Dette reducerer risikoen ved arbejde på "live" -udstyr, da der vil være ubetydeligt elektrisk potentiale mellem sig selv og jorden. Hvis du rører en jordet genstand, samtidig med at du rører ved en ledning i udstyret, bør det ikke resultere i potentielt dødelig strøm gennem kroppen.

Autotransformer Denne variant bruger kun en spole, der er tappet til at give udgangsspænding. Gensidig induktion opstår mellem spolens sektioner. En autotransformer medfører en fælles forbindelse mellem dens input og output, i modsætning til en to-spole transformer, som tillader udgangen at være elektrisk isoleret fra input. Autotransformere bruges ofte til impedans matching i lydkredsløb og til at give output spændinger, der kun adskiller sig lidt fra indgangsspændinger.

Audio Transformer Når et signal overføres mellem to faser af et kredsløb, der har forskellig impedans, kan signalet delvist reflekteres eller dæmpes. (Impedans måles i ohm, men er forskellig fra DC elektrisk modstand, fordi den tager højde for reaktans og kapacitans. Det varierer derfor med frekvens.)

En enhed med lav indgangsimpedans vil forsøge at tegne signifikant strøm fra en kilde, og hvis kilden har en høj udgangsimpedans, vil dens spænding falde betydeligt som følge heraf. Generelt skal indgangsimpedansen for en enhed være mindst 10 gange outputimpedansen af ​​enheden, der forsøger at drive den. Passive komponenter (modstande og / eller kondensatorer og / eller spoler) kan anvendes til impedans matching, men i nogle situationer foretrækkes en lille transformer.

Split-Spole Transformer Denne variant har primære og sekundære spoler monteret side ved side for at minimere kapacitiv kobling.

Surface Mount Transformer Kan være mindre end 0,2 "kvadrat og bruges til impedans matching, line kobling og filtrering.

Værdier

Ved valg af en transformator er dens effekthåndteringsevne værdien af ​​primærinteresse. Det er korrekt udtrykt af udtrykket VA, der er afledt af "volt-ampere." VA bør ikke forveksles med watt, fordi wattene måles øjeblikkeligt i et DC-kredsløb, mens der i et vekselstrømskreds er spænding og strøm svingende konstant. VA er faktisk den tilsyneladende kraft, idet der tages hensyn til reaktans.

Forholdet mellem VA og watt vil variere afhængigt af den pågældende enhed. I værste tilfælde:

W = 0,65 VA (ca.)

Med andre ord, den gennemsnitlige effekt, du kan tegne fra en transformer, skal være mindst to tredjedele af dens VA-værdi.

Transformer specifikationer inkluderer ofte indgangsspænding, udgangsspænding og vægt af komponenten, som alle er selvforklarende. Koblingstransformatorer kan også angive indgangs- og udgangsimpedanser.



Du Kan Være Interesseret

Hvad du læser i MAKE 14

Hvad du læser i MAKE 14


På brugen af ​​ordet "Hack"

På brugen af ​​ordet "Hack"


Bunnie Huang lancerer Open Source Video Development Board

Bunnie Huang lancerer Open Source Video Development Board


Cosplay Crazy: Ny ydmyg Bundle og Konkurrence

Cosplay Crazy: Ny ydmyg Bundle og Konkurrence