Različite vrste transformatora i njihova primjena

Transformator je široko korišten uređaj u električnoj i elektroničkoj domeni. To je elektromagnetski uređaj koji slijedi osnovni princip elektromagnetizma koji je otkrio Michael Faraday. O konstrukciji i radu transformatora detaljno smo govorili u prethodnom vodiču. Ovdje ćemo pokriti različite vrste transformatora koji se koriste u različitim vrstama primjena. Međutim, sve vrste transformatora slijede iste principe, ali imaju različit način izrade. I s malo truda također možete izgraditi vlastiti transformator, ali dok gradite transformator uvijek trebate slijediti tehnike zaštite transformatora.

Vrste transformatora na temelju naponske razine

Transformator može imati više vrsta konstrukcije. Transformator nema nikakve električne veze s jedne na drugu stranu; ipak, dvije električki neovisne zavojnice mogu provoditi elektricitet elektromagnetskim tokom. Transformator može imati više zavojnica ili namotaja na primarnoj i na sekundarnoj strani. U nekoliko slučajeva, više primarnih stranica, gdje su dvije zavojnice povezane u seriju, često se nazivaju središnjim lupkanjem. Ovo stanje središnjeg toka može se vidjeti i na sekundarnoj strani.

Transformatori se mogu konstruirati na način da mogu pretvoriti razinu napona primarne strane u sekundarnu. Ovisno o razini napona, transformator ima tri kategorije. Korak dolje, korak gore i izolacijski transformator. Za izolacijski transformator, razina napona je jednaka za obje strane.

1. Step-Down transformator

Step down Transformator se koristi i u elektronici i u električnoj domeni. Stepen-transformator pretvara nivo primarnog napona u niži napon na sekundarnom izlazu. To se postiže omjerom primarnog i sekundarnog namota. Za silazne transformatore broj namota veći je na primarnoj strani nego na sekundarnoj strani. Stoga ukupni omjer namota primarnog i sekundarnog uvijek ostaje veći od 1.

U elektronici mnogi programi rade na 5V, 6V, 9V, 12V, 24V ili u nekim slučajevima 48V. Za pretvorbu napona jednofazne utičnice 230V AC na željenu razinu niskog napona potrebni su Step Down transformatori. U instrumentaciji, kao i u mnogim električnim vrstama opreme, Step-Down transformator je primarni zahtjev za odjeljak Snaga. Također se koriste u adapterima za napajanje i krugovima punjača za mobitel.

U električnoj industriji, silazni transformatori koriste se u električnom distribucijskom sustavu koji radi na vrlo visokom naponu kako bi osigurao niske gubitke i isplativo rješenje za potrebe isporuke električne energije na velike udaljenosti. Za pretvaranje visokog napona u niskonaponski opskrbni vod koristi se silazni transformator.

2. Pojačani transformator

Step Up transformator je upravo suprotan od step-down transformatora. Pojačani transformator povećava nizak primarni napon na visoki sekundarni napon. Opet se to postiže omjerom odnosa primarnog i sekundarnog namota. Za Step Up transformator omjer primarnog namota i sekundarnog namota ostaje manji od 1. To znači da je broj zavoja u sekundarnom namotu veći od primarnog namota.

U elektronici pojačajte transformatore koji se često koriste u stabilizatorima, pretvaračima itd., Gdje se niski napon pretvara u puno veći napon.

Povećavajući transformator također se koristi u distribuciji električne energije. Za primjenu na distribuciju električne energije potreban je visoki napon. Pojačani transformator koristi se u mreži za pojačavanje naponske razine prije raspodjele.

3. Izolacijski transformator

Izolacijski transformator ne pretvara nikakve razine napona. Primarni napon i sekundarni napon izolacijskog transformatora ostaju uvijek isti. To je zato što je omjer primarnog i sekundarnog namota uvijek jednak 1. To znači da je broj zavoja u primarnom i sekundarnom namotu jednak u izolacijskom transformatoru.

Izolacijski transformator koristi se za izolaciju primarnog i sekundarnog. Kao što je prethodno spomenuto, transformator nema nikakve električne veze između primarnog i sekundarnog, on se također koristi kao izolacijska barijera gdje se provođenje događa samo s magnetskim tokom. Koristi se u sigurnosne svrhe i za poništavanje prijenosa buke s primarnog na sekundarni ili obratno.

Vrste transformatora na bazi jezgra

Transformator prenosi energiju provodeći elektromagnetski tok kroz materijal jezgre. Različiti materijali jezgre proizvode različitu gustoću protoka. Ovisno o osnovnim materijalima, nekoliko vrsta transformatora koristi se u području energije i elektronike.

1. Transformator željezne jezgre

Transformator željezne jezgre koristi više mekanih željeznih ploča kao materijal jezgre. Zbog izvrsnih magnetskih svojstava željeza, protočna povezanost transformatora željezne jezgre je vrlo velika. Tako je i učinkovitost transformatora željezne jezgre također velika.

Ploče od mekane željezne jezgre mogu biti dostupne u više oblika i veličina. Zavojnice primarne i sekundarne rane ili omotane na svitku. Nakon toga je zavojnica ugrađena u ploče od jezgre od mekog željeza. Ovisno o veličini i oblicima jezgre, na tržištu je dostupna druga vrsta ploča jezgre. Malo je uobičajenih oblika E, I, U, L, itd. Željezne ploče su tanke i više ploča spojeno je tako da tvori stvarnu jezgru. Na primjer, jezgre tipa E izrađuju se s tankim pločama s izgledom slova E.

Transformatori sa željeznom jezgrom su široko korišteni i obično su teže težine i oblika.

2. Feritni transformator jezgre

Feritni transformator jezgre koristi feritnu jezgru zbog velike magnetske propusnosti. Ova vrsta transformatora nudi vrlo male gubitke u visokofrekventnoj primjeni. Zbog toga se transformatori s feritnom jezgrom koriste u visokofrekventnim primjenama, kao što su preklopni modusi napajanja (SMPS), primjena vezana uz RF itd.

Feritni transformatori također nude različite vrste oblika, veličine, ovisno o zahtjevu primjene. Uglavnom se koristi u elektronici, a ne u električnoj primjeni. Najčešći oblik u feritnom transformatoru je E jezgra.

3. Toroidni transformator jezgre

Toroidni transformator jezgre koristi toroidni materijal jezgre, poput željezne jezgre ili feritne jezgre. Toroidi su jezgra u obliku prstena ili krafne i široko se koriste za vrhunske električne performanse. Zbog oblika prstena, induktivnost propuštanja vrlo je mala i nudi vrlo visoku induktivnost i Q faktore. Namoti su relativno kratki, a težina je puno manja od tradicionalnih transformatora iste vrijednosti.

4. Transformator zračne jezgre

Transformator zračne jezgre ne koristi fizičku magnetsku jezgru kao materijal jezgre. Fluksna veza transformatora zračne jezgre izrađena je u potpunosti koristeći zrak.

U transformatoru zračne jezgre primarna zavojnica napaja se izmjeničnom strujom koja oko nje stvara elektromagnetsko polje. Kada se sekundarna zavojnica postavi unutar magnetskog polja, prema Faradayevom zakonu indukcije, sekundarna zavojnica inducira se magnetskim poljem koje se dalje koristi za napajanje tereta.

Međutim, transformator zračne jezgre proizvodi malu međusobnu induktivnost u usporedbi s materijalom fizičke jezgre, poput željezne ili feritne jezgre.

Koristi se u prijenosnoj elektronici, kao i u primjenama s radiofrekvencijom. Zbog odsutnosti materijala fizičke jezgre, vrlo je lagan u smislu težine. Ispravno podešeni transformator zračne jezgre također se koristi u rješenjima za bežično punjenje, gdje su primarni namoti ugrađeni u punjač, ​​a sekundarni namoti unutar ciljanog uređaja.

Vrste transformatora na temelju rasporeda namotaja

Transformator se može klasificirati pomoću naloga za namatanje. Jedna od popularnih vrsta su transformatori s automatskim namotavanjem.

Automatski namotajni transformator

Do sada su primarni i sekundarni namot fiksni, ali u slučaju transformatora s automatskim namotom, primarna i sekundarna zavojnica mogu se povezati u seriju, a čvor s središnjim navojem je pomičan. Ovisno o središnjem položaju slavine, sekundarni napon može varirati.

Auto nije kratki oblik Automatski; nego je obavijestiti sebe ili jednu zavojnicu. Ova zavojnica tvori omjer koji se sastoji od dva dijela, primarnog i sekundarnog. Položaj središnjeg čvornog slavine određuje primarni i sekundarni omjer, tako mijenjajući izlazni napon.

Najčešća upotreba je V ARIAC, instrument za proizvodnju promjenjive izmjenične struje od stalnog ulaza izmjenične struje. Također se koristi u aplikacijama vezanim uz prijenos i distribuciju energije gdje je potrebno često mijenjati visokonaponske vodove.

Vrste transformatora na temelju upotrebe

Dostupno je i nekoliko vrsta transformatora koji rade u određenoj domeni. I elektronički i električni sektor, nekoliko namjenskih transformatora koristi se kao silazni ili pojačavajući transformator na temelju primjene aplikacije. Dakle, transformatori se mogu klasificirati kao dolje ovisno o upotrebi:

1. Domena napajanja

• Snažni transformator
• Mjerni transformator
• Distribucijski transformator

2. Domena elektronike

• Pulsni transformator
• Audio izlazni transformator

1. Transformatori koji se koriste u Power domeni

U Električnoj, domena napajanja bavi se proizvodnjom, mjerenjem i distribucijom električne energije. Međutim, to je vrlo veliko polje u kojem su transformatori bitan dio za sigurnu pretvorbu snage i uspješnu isporuku energije do trafostanice i krajnjih korisnika.

Transformatori koji se koriste u elektroenergetskom području mogu biti i vanjski i unutarnji, ali uglavnom vanjski.

(a) Snažni transformator

Energetski transformatori su veće veličine i koriste se za prijenos energije do trafostanice ili javne opskrbe električnom energijom. Ovaj transformator djeluje kao most između generatora električne energije i primarne distribucijske mreže. Ovisno o nazivnoj snazi ​​i specifikacijama, energetski transformatori mogu se dalje klasificirati u tri kategorije: mali energetski transformatori, srednji energetski transformatori i veliki energetski transformatori. Nazivna vrijednost može biti veća od 30KVA do 500-700KVA ili u nekim slučajevima to može biti jednako ili veće od 7000KVA za male nazivne transformatore. Srednje nazivni transformator može biti do 50-100 MVA, dok veliki nazivni transformatori mogu nositi više od 100 MVA.

Zbog vrlo velike proizvodnje energije, konstrukcija energetskog transformatora je također kritična. Konstrukcija uključuje čvrstu izolacijsku perifernu opremu i dobro uravnotežen sustav hlađenja. Najčešći energetski transformatori pune se uljima.

Glavni princip energetskog transformatora je pretvoriti niskonaponsku visoku struju u visokonaponsku nisku struju. To je potrebno kako bi se gubici snage u sustavu za distribuciju električne energije sveli na najmanju moguću mjeru.

Drugi važan parametar za energetski transformator je dostupnost faze. Obično energetski transformatori rade u trofaznom sustavu, ali u nekim se slučajevima koriste i jednofazni mali energetski transformatori. Trofazni energetski transformatori najskuplji su i najučinkovitiji od jednofaznih energetskih transformatora.

(b) Mjerni transformator

Mjerni transformator često se naziva instrumentnim transformatorom. Ovo je još jedan često korišten mjerni instrument u području snage. Mjerni transformator koristi se za izolaciju glavne snage i pretvaranje struje i napona u manjem omjeru u njegov sekundarni izlaz. Mjerenjem izlaza mogu se izmjeriti faza, struja i napon stvarnog dalekovoda.

Gornja slika prikazuje konstrukciju strujnog transformatora.

(c) Distribucijski transformator

To se koristi u posljednjoj fazi distribucijskog sustava. Distributivni transformatori su silazni transformator koji pretvara visoki napon mreže u napon krajnjeg kupca, 110V ili 230V. To također može biti jednofazna ili tri faze.

Distribucijski transformatori mogu biti manjeg oblika, ali i veći, ovisno o kapacitetu pretvorbe ili nazivnim vrijednostima.

Distribucijski transformatori mogu se dalje kategorizirati na temelju vrste izolacije koju koristi. Može biti suhog tipa ili može biti uronjen u tekućinu. Izrađuje se od laminiranih čeličnih ploča uglavnom izrađenih u obliku slova C kao osnovni materijal.

Distribucijski transformator također ima drugačiju klasifikaciju na temelju mjesta na kojem se koristi. Transformator se može postaviti na pomoćni stup, ako je tako, naziva se razvodnim transformatorima montiranim na stup. Može se smjestiti unutar podzemne komore, montirati na betonsku podlogu (razdjelni transformator montiran na jastučiće) ili unutar zatvorene čelične kutije.

Općenito, distribucijski transformatori imaju ocjenu manju od 200kVA.

2. Transformator koji se koristi u domeni elektronike

U elektronici se koriste razni mali minijaturni transformatori koji se mogu montirati na PCB ili pričvrstiti unutar malog kućišta proizvoda.

(a) Pulsni transformator

Pulsni transformatori jedan su od najčešće korištenih transformatora montiranih na PCB koji proizvode električne impulse u konstantnoj amplitudi. Koristi se u raznim digitalnim krugovima gdje je potrebno stvaranje impulsa u izoliranom okruženju. Stoga impulsni transformatori izoliraju primarni i sekundarni i distribuiraju primarne impulse u sekundarni krug, često digitalne logičke sklopove ili pogonske sklopove.

Ispravno izvedeni impulsni transformatori trebali bi imati odgovarajuću galvansku izolaciju, kao i malo propuštanje i zalutali kapacitet.

(b) Audio izlazni transformator

Audio transformator je još jedan često korišten transformator u domeni elektronike. Posebno se koristi u aplikacijama povezanim sa zvukom gdje je potrebno podudaranje impedancije. Audio transformator uravnotežuje krug pojačala i opterećenja, obično zvučnik. Audio transformator može imati više primarnih i sekundarnih zavojnica, odvojenih ili središnjih slavina.

Dakle, pokrili smo razne vrste transformatora, osim što postoje neki drugi transformatori za posebne namjene, ali oni nisu obuhvaćeni ovim člankom.