A transzformátor váltakozó áram (AC) bemenetét igényli. Ez átalakítja a bemeneti feszültséget egy vagy több kimeneti feszültségre, amely magasabb vagy alacsonyabb lehet.
A transzformátorok méretei az audió berendezések, például mikrofonok kis impedanciájának megfelelő egységei, a több tonna behemótokhoz, amelyek nagyfeszültséget biztosítanak a nemzeti villamosenergia-hálózatokon keresztül. Szinte minden olyan elektronikus berendezést, amely otthoni vagy vállalati önkormányzati AC táplálásra tervezték, egy transzformátor beépítését igényli.
A fenti kép hátoldalán található 36VAC 0,8A-nál kapható, ha 125VAC forrással van csatlakoztatva. Először a miniatűr transzformátor egy Radio Shack termék, amely körülbelül 12VAC-ot biztosít 300 mA-nél, bár feszültsége 16VAC-nál nagyobb, ha az áram nem halad át a terhelésen.
A transzformátor vázlatos szimbólumai az alábbiak:
A bal és jobb oldali különböző tekercsstílusok funkcionálisan azonosak. Felső: Mágneses maggal rendelkező transzformátor - egy mag, amely mágnesezhető. Alsó: Légmaggal rendelkező transzformátor. (Ez a fajta transzformátor ritka, mivel kevésbé hatékony.) A transzformátor bemenetét szinte mindig a bal oldalon, az elsődleges tekercsen keresztül tartják, míg a kimenet a jobb oldalon, a másodlagos tekercsen keresztül van. Gyakran a két tekercs különböző fordulatszámot mutat, jelezve, hogy a transzformátor csökkentett feszültséget szolgáltat-e (ebben az esetben kevesebb fordulat fordul elő a másodlagos tekercsben), vagy megnövelt feszültség (ebben az esetben kevesebb lesz a fordulat az elsődlegesen) tekercs).
A transzformátor egyszerűsített nézete az alábbiakban látható:
Az elsődleges tekercsen (narancssárga) átáramló váltakozó áram mágneses fluxust indukál egy laminált magban, amely több acéllemezből van kialakítva. A változó fluxus áramot vált ki a másodlagos tekercsben (zöld), amely a transzformátor kimenetét biztosítja. (A valóságban a tekercsek általában vékony mágneshuzal több ezer fordulójából állnak, más néven zománcozott huzalként, és különböző különböző magkonfigurációkat használnak.)
A folyamatot kölcsönös indukciónak nevezik. Ha a terhelés a másodlagos tekercsen keresztül történik, akkor az áramot az elsődleges tekercsből vonja le, még akkor is, ha nincs közöttük elektromos csatlakozás.
Egy ideális, veszteségmentes transzformátorban a két tekercs közötti fordulat aránya határozza meg, hogy a kimeneti feszültség magasabb, alacsonyabb vagy megegyezik-e a bemeneti feszültséggel. Ha a Vp és a Vs az elsődleges és a másodlagos tekercsek feszültségei, és Np és Ns az elsődleges és másodlagos tekercsekben lévő huzalok fordulatainak száma, akkor ezek arányát a következő képlet adja meg:
Vp / Vs = Np / Ns
Egy egyszerű szabály, hogy emlékezzünk arra, hogy kevesebb fordulás = alacsonyabb feszültség, míg több fordulat = magasabb feszültség.
A fokozódó transzformátornak nagyobb a feszültsége a kimeneténél, mint a bemeneténél, míg a lépcsőzetes transzformátornak nagyobb a feszültsége, mint a kimeneténél.
A Core A ferromágneses magot gyakran úgy írják le, hogy vasból készül, de a valóságban többnyire nagy áteresztőképességű szilíciumacélból készül. Az örvényáramok okozta veszteségek csökkentése érdekében a magot általában lamináljuk - a lemezek egymásból vékony réteggel vagy hasonló szigetelővel elválasztott kötegből állítják össze. Az örvényáramok általában az egyes lemezek vastagságán belül vannak korlátozva.
Mivel az egyenáramú feszültség a mag mágneses telítettségét okozza, minden transzformátornak váltakozó árammal vagy áramimpulzussal kell működnie. A transzformátor tekercsei és geometriája a frekvenciatartományra, a feszültségre és az áramra van optimalizálva, amelyre tervezték. Az értékektől való jelentős eltérések károsíthatják a transzformátort.
Az alábbiakban néhány általánosan ismert transzformátortípus van:
Transzformátor Általában úgy van kialakítva, hogy egy alvázra csavarozva vagy a dobozban vagy a szekrényben rögzítve van egy villamos berendezés, amely forrasztófülekkel vagy csatlakozókkal van ellátva, amely lehetővé teszi a vezetékeknek, hogy a transzformátort a tápkábelhez, az egyik oldalon és egy áramköri laphoz csatlakoztassák, másik oldal.
Dugaszolható transzformátor Általában egy műanyag házba van zárva, amely közvetlenül a fali konnektorba csatlakoztatható. Ezek vizuálisan megegyeznek az AC adapterekkel, de egyenáramú kimenet helyett váltakozó áramúak.
Elszigetelő transzformátor 1: 1 transzformátor néven is ismert, mert az elsődleges és a másodlagos tekercsek 1: 1 arányával rendelkezik, így a kimeneti feszültség megegyezik a bemeneti feszültséggel. Ha az elektromos berendezést az elosztó transzformátorhoz csatlakoztatják, akkor az elválasztja a váltóáramú elektromos vezeték földelésétől. Ez csökkenti az „élő” berendezéssel végzett munka során jelentkező kockázatot, mivel a saját és a föld között elhanyagolható elektromos potenciál lesz. Következésképpen a földelt tárgy megérintése, miközben a berendezésben lévő élő vezetéket is megérinti, nem eredményezheti a testen áthaladó potenciálisan halálos áramot.
Autotranszformátor Ez a változat csak egy tekercset használ, amely a kimeneti feszültség biztosítására szolgál. A tekercs szakaszai között kölcsönös indukció történik. Az automata transzformátor egy közös kapcsolatot hoz létre a bemenet és a kimenet között, ellentétben a két tekercses transzformátorral, amely lehetővé teszi a kimenet elektromos elszigetelését a bemenetről. Az automatikus transzformátorokat gyakran használják az impedancia illesztéshez az audioáramkörökben, és olyan kimeneti feszültségeket biztosítanak, amelyek csak kis mértékben különböznek a bemeneti feszültségektől.
Audió transzformátor Amikor egy jel egy másik impedanciájú áramkör két fázisa között kerül továbbításra, a jel részben visszavert vagy csillapított lehet. (Az impedanciát ohmban mérik, de különbözik az egyenáramú elektromos ellenállástól, mert figyelembe veszi a reaktivitást és a kapacitást. Ezért változik a frekvencia.)Az alacsony bemeneti impedanciájú eszköz megpróbál jelentős áramot húzni a forrásból, és ha a forrás nagy kimeneti impedanciájával, annak feszültsége jelentősen csökken. Általában az eszköz bemeneti impedanciája legalább 10-szerese annak a készüléknek a kimeneti impedanciája, amely megpróbálja megtenni. Passzív komponensek (ellenállások és / vagy kondenzátorok és / vagy tekercsek) használhatók impedancia illesztésre, de bizonyos helyzetekben előnyös egy kis transzformátor.
Osztott-orsós transzformátor Ez a változat primer és szekunder tekercsekkel van felszerelve egymás mellett, hogy minimalizálja a kapacitív kapcsolást.
Felület-szerelő transzformátor Lehet, hogy kisebb, mint 0,2 ″ négyzet, és az impedancia illesztéshez, a vonali csatoláshoz és a szűréshez használható.Az erőátviteli transzformátor kiválasztásánál az erőátviteli képesség az elsődleges érdekérték. A VA kifejezést a „voltos idők amperjeiből” származtatják. A VA-t nem szabad összetéveszteni a wattokkal, mert az egyenáramú áramkörben azonnal mérik a wattot, míg a váltakozó áramú áramban a feszültség és áram folyamatosan ingadozik. A VA valójában a látszólagos hatalom, figyelembe véve a reaktivitást.
A VA és a watt közötti kapcsolat a vizsgált készüléktől függően változik. A legrosszabb esetben:
W = 0,65 VA (hozzávetőlegesen)
Más szavakkal, a transzformátorból nyert átlagolt teljesítmény nem lehet kevesebb, mint a VA értékének kétharmada.
A transzformátor specifikációi gyakran tartalmaznak bemeneti feszültséget, kimeneti feszültséget és az összetevő súlyát, amelyek mindegyike önmagában magyarázható. A kapcsoló transzformátorok megadhatják a bemeneti és kimeneti impedanciákat is.