Трансформатор

Силовой трансформаторТрансформатор – один из самых распространённых электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электротехнике.

Назначение трансформатора заключается в преобразовании электрического тока одной величины в другую, большую, или меньшую.

Трансформаторы постоянный ток не преобразуют! Трансформаторы предназначены для преобразования переменного, импульсного и пульсирующего тока. Если подвести к трансформатору постоянный ток, то получится лишь раскалённый кусок провода…

На принципиальных схемах трансформатор изображают в виде двух или более катушек, между которыми проводят линию.

Линия символизирует магнитный сердечник.

В бытовой электронике трансформаторы выполняют в основном две наиболее важные функции:

  • Понижение переменного напряжения электрической сети 127/220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт (5 – 48 и более вольт). Связано это с тем, что большинство бытовой электроники состоит из полупроводниковых компонентов –транзисторов, микросхем, процессоров, которые прекрасно работают при достаточно низком напряжении. Поэтому необходимо понижать напряжение до низких значений. Диапазон напряжения питания такой электроники как магнитолы, музыкальные центры, DVD – плееры, как правило, лежит в пределах 5 – 30 вольт. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.
  • Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Понизить напряжение во многих случаях можно и без использования трансформаторов. Но к этому прибегают достаточно редко. Что самое главное при пользовании электроприбором? БЕЗОПАСНОСТЬ!Гальваническая развязка от электросети способствует увеличению электробезопасности. В трансформаторе первичная и вторичная обмотка изолированы друг от друга. При электрическом пробое фазовое напряжение сети не попадёт на вторичную, а, следовательно, и на весь электроприбор.

Конструктивно, то есть реально трансформатор состоит из двух и более обмоток –первичной, та, что подключается к сети, и вторичной, которая подключается к нагрузке (электроприбору). Обмотки представляют собой катушки медного изолированного провода. Обе катушки плотно наматываются на изоляционный каркас, который закрепляют намагнитопровод – сердечник. Магнитопровод изготавливают из магнитного материала. Для низкочастотных трансформаторов материалом магнитопровода служит пермаллой, трансформаторная сталь. Для более высокочастотных – феррит.

У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.

Если сравнить трансформатор лампового телевизора с силовым трансформатором, который установлен в современном полупроводниковом телевизоре, то разница будет ощутима. Трансформатор лампового телевизора весит пару – тройку килограммов, высокочастотный трансформатор современного телевизора несколько десятков, либо сотен граммов.

В современной электронике понижение напряжения осуществляется с помощью высокочастотых импульсных преобразователей, где трансформатор преобразует ток частотой в 20 – 40 кГц, это и позволяет уменьшить размеры магнитопровода (сердечника), снизить затраты на медный провод. В старых ламповых телевизорах трансформаторы работали на частоте 50 Гц, что вносило необходимость использовать массивные многокилограммовые трансформаторы.

По конструктивному исполнению трансформаторы делят на стержневые, броневые и тороидальные (кольцевые). Стержневой трансформатор выглядит так.

Броневой трансформатор имеет боковые стержни без обмоток. Такая конструкция защищает от повреждений медные обмотки, но и затрудняет их охлаждение. Броневые трансформаторы наиболее распространены в электронике.

Наилучшими параметрами обладают тороидальные, по-другому, кольцевые трансформаторы.

Их конструкция способствует хорошему охлаждению обмоток, магнитный поток наиболее эффективно распределён вокруг обмоток, что уменьшает магнитный поток рассеяния. Из-за магнитного потока рассеяния возникают потери, что снижает эффективность трансформатора. Наибольший поток рассеяния у броневых трансформаторов.

Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника, рабочей частоты преобразования. Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.

В случае повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной обмотки. В этом и заключается преобразование: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.

Развитие силовой электроники привело к появлению, так называемых, электронных трансформаторов. Сами по себе электронный трансформатор не является электротехнической деталью – это законченное электронное устройство, которое выполняет функцию преобразования переменного напряжения.
Информация взята с сайта http://go-radio.ru/