Forskellige typer transformere og deres applikationer

En transformer er en meget anvendt enhed inden for det elektriske og elektroniske domæne. Det er en elektromagnetisk enhed, der følger det grundlæggende princip for elektromagnetisme opdaget af Michael Faraday. Vi har dækket om Transformers konstruktion og drift i detaljer i tidligere tutorial. Her vil vi dække forskellige typer transformere, der bruges i forskellige typer applikationer. Imidlertid følger alle typer transformere de samme principper, men de har forskellige konstruktionsmetoder. Og med en lille smule indsats kan du også bygge din egen transformer, men mens du bygger transformeren, skal du altid følge transformerbeskyttelsesteknikker.

Transformertyper baseret på spændingsniveau

En transformer kan have flere typer konstruktion. Transformer har ingen elektrisk forbindelse fra den ene side til den anden; stadig kan de to elektrisk uafhængige spoler lede elektriciteten ved hjælp af elektromagnetisk flux. En transformer kan have flere spoler eller viklinger på den primære side såvel som på den sekundære side. I flere tilfælde er der flere primære sider, hvor to spoler er forbundet i serie, ofte kaldet som et center tappet. Denne center-tappede tilstand kan også ses på den sekundære side.

Transformere kan konstrueres på en måde, så de kan konvertere spændingsniveauet på den primære side til den sekundære side. Afhængig af spændingsniveauet har transformeren tre kategorier. Step Down, Step Up og Isolation Transformer. For isolationstransformatoren er spændingsniveauet det samme for begge sider.

1. Trin-ned-transformer

Step down Transformer bruges i både elektronik og elektrisk domæne. En nedadgående transformer konverterer det primære spændingsniveau til en lavere spænding på tværs af det sekundære output. Dette opnås ved forholdet mellem primære og sekundære viklinger. For nedadgående transformere er antallet af viklinger højere over den primære side end den sekundære side. Derfor forbliver det samlede viklingsforhold mellem primær og sekundær altid mere end 1.

I elektronik kører mange applikationer på 5V, 6V, 9V, 12V, 24V eller i nogle tilfælde 48V. For at konvertere enfaset strømudgangsspænding 230V AC til det ønskede lavspændingsniveau kræves Step Down-transformere. I instrumentering såvel som i mange elektriske typer udstyr er Step-Down transformer det primære krav til strømsektionen. De bruges også i strømadaptere og mobiltelefonopladerkredsløb.

I det elektriske anvendes nedtræningstransformatorer i det elektriske distributionssystem, der fungerer på meget høj spænding for at sikre lavt tab og omkostningseffektiv løsning til langdistancekrav til strømforsyning. For at konvertere højspænding til en lavspændingsforsyningsledning anvendes Step down transformer.

2. Step-Up Transformer

Step Up transformer er nøjagtig modsat af step-down transformeren. Step up transformer øger den lave primære spænding til en høj sekundær spænding. Igen opnås det ved forholdet mellem primær og sekundær viklingsforhold. For Step Up-transformatoren forbliver forholdet mellem den primære vikling og den sekundære vikling mindre end 1. Det betyder, at antallet af drejninger i sekundærvikling er højere end den primære vikling.

I elektronik bruges trinvise transformere ofte i stabilisatorer, invertere osv., Hvor lav spænding konverteres til en meget højere spænding.

En step-up transformer bruges også til elektrisk strømfordeling. Høj spænding er påkrævet til strømfordelingsrelateret anvendelse. Step up transformer bruges i nettet til at øge spændingsniveauet før distributionen.

3. Isolationstransformator

Isolationstransformator konverterer ikke spændingsniveauer. Primærspændingen og sekundærspændingen for en isolationstransformator forbliver altid den samme. Dette skyldes, at det primære og det sekundære viklingsforhold altid er lig med 1. Det betyder, at antallet af drejninger i primær og sekundær vikling er ens i isolationstransformator.

Isolationstransformatoren bruges til at isolere den primære og sekundære. Som tidligere diskuteret har transformeren ingen elektriske forbindelser mellem primær og sekundær, den bruges også som en isolationsbarriere, hvor ledningen kun sker med den magnetiske flux. Det bruges til sikkerhedsformål og til at annullere støjoverførsel fra primær til sekundær eller omvendt.

Transformertyper baseret på kernemateriale

Transformatoren overfører energien ved at lede elektromagnetisk flux gennem et kernemateriale. Forskellige kernematerialer producerer forskellig fluxdensitet. Afhængigt af kernematerialerne anvendes flere typer transformere i strøm- og elektronikområdet.

1. Iron Core Transformer

Jernkernetransformator bruger flere bløde jernplader som kernematerialet. På grund af jernens fremragende magnetiske egenskaber er jernkernetransformatorens fluxbinding meget høj. Således er effektiviteten af ​​jernkernetransformatoren også høj.

De bløde jernkerneplader kan fås i flere former og størrelser. Spolerne i det primære og sekundære sår eller pakket på en spiralformer. Derefter monteres spiralformeren i bløde jernkerner. Afhængig af kernestørrelse og former findes en anden type kerneplader på markedet. Få almindelige former er E, I, U, L osv. Jernpladerne er tynde, og flere plader er samlet sammen for at danne den egentlige kerne. F.eks. Er kerner af typen E lavet med tynde plader med et udseende af bogstavet E.

Jernkernetransformere er meget anvendte og normalt tungere i vægt og form.

2. Ferritkernetransformer

En ferritkernetransformator bruger en ferritkerne på grund af høj magnetisk permeabilitet. Denne type transformer giver meget lave tab i højfrekvensapplikationen. På grund af dette anvendes ferritkernetransformatorer i højfrekvent applikation såsom i switch mode strømforsyning (SMPS), RF-relaterede applikationer osv.

Ferritkernetransformere tilbyder også en anden type former, størrelser afhængigt af applikationskravet. Det bruges hovedsageligt i elektronik i stedet for elektrisk anvendelse. Den mest almindelige form i ferritkernetransformatoren er E-kernen.

3. Toroidal kernetransformator

Toroidal kernetransformator bruger toroidformet kernemateriale, såsom jernkerne eller ferritkerne. Toroider er ring- eller donutformet kernemateriale og bruges i vid udstrækning til overlegen elektrisk ydelse. På grund af ringformen er lækageinduktansen meget lav og tilbyder meget høje induktans- og Q-faktorer. Viklingerne er relativt korte, og vægten er meget mindre end traditionelle, samme klassificeringstransformatorer.

4. Luftkernetransformer

Air Core-transformer bruger ikke nogen fysisk magnetisk kerne som kernematerialet. Luftkernetransformatorens fluxforbindelse fremstilles udelukkende ved hjælp af luften.

I luftkernetransformer forsynes den primære spole med vekselstrøm, der producerer et elektromagnetisk felt omkring den. Når en sekundær spole placeres inde i magnetfeltet, i henhold til Faradays lov om induktion, induceres den sekundære spole med et magnetfelt, som yderligere bruges til at drive belastningen.

Imidlertid producerer luftkernetransformer lav gensidig induktans sammenlignet med fysisk kernemateriale såsom jern eller ferritkerne.

Det bruges i bærbar elektronik såvel som radiofrekvensrelaterede applikationer. På grund af fraværet af fysisk kernemateriale er det meget let med hensyn til vægt. Korrekt afstemt luftkernetransformator, der også bruges i trådløse opladningsløsninger, hvor de primære viklinger er konstrueret inde i opladeren, og de sekundære viklinger er placeret inde i den målrettede enhed.

Transformertyper baseret på viklingsarrangement

Transformatoren kan klassificeres ved hjælp af viklingsordrer. En af de populære typer er Auto Winding Transformers.

Auto vikling transformer

Indtil nu er den primære og sekundære vikling fast, men i tilfælde af en automatisk viklingstransformator kan den primære og sekundære spole forbindes i serie, og den midterste tappede knude er bevægelig. Afhængig af den midterste tappede position kan sekundærspændingen varieres.

Auto er ikke den korte form for Automatic; snarere er det at underrette selvet eller enkelt spolen. Denne spole danner et forhold, der består af to dele, primær og sekundær. Positionen for den midterste tapknude bestemmer det primære og sekundære forhold, hvorved udgangsspændingen varieres.

Den mest almindelige anvendelse er V ARIAC, et instrument til at producere variabel vekselstrøm fra en stabil vekselstrømsindgang. Det bruges også i kraftoverførsels- og distributionsrelaterede applikationer, hvor det er nødvendigt at skifte højspændingslinjer ofte.

Typer af transformere baseret på brug

Der findes også flere typer transformere, der fungerer i et bestemt domæne. Både elektronik og elektriske sektorer, flere dedikerede transformatorer bruges som en step-down eller step-up transformer baseret på applikationen af ​​applikationen. Så transformatorerne kan klassificeres som nedenfor baseret på brug:

1. Power-domæne

• Power Transformer
• Målingstransformator
• Distribution Transformer

2. Elektronikdomæne

• Pulstransformator
• Audio Output Transformer

1. Transformere anvendt i Power-domænet

I elektrisk beskæftiger Power-domænet sig med produktion, måling og distribution. Det er dog et meget stort felt, hvor transformere er en vigtig del for at imødekomme sikker strømkonvertering og vellykket strømforsyning til understationen og til slutbrugerne.

Transformatorerne, der bruges i strømdomænet, kan være både udendørs og indendørs, men for det meste udendørs.

(a) Power Transformer

Power Transformers er større i størrelse og bruges til at overføre energien til transformerstationen eller den offentlige elforsyning. Denne transformer fungerer som en bro mellem strømgeneratoren og det primære distributionsnet. Afhængig af effektklassificering og specifikation kan effekttransformatorer yderligere klassificeres i tre kategorier: Lille effekttransformator, Medium Power-transformere og de store strømtransformatorer. Bedømmelsen kan være mere end 30KVA til 500-700KVA eller i nogle tilfælde kan den være lig med eller mere end 7000KVA for lille nominel effekttransformator. Den mellemstore effekttransformator kan være op til 50-100 MVA, hvorimod transformatorer med stor nominel effekt er i stand til at håndtere mere end 100 MVA.

På grund af meget høj elproduktion er konstruktionen af ​​en transformer også kritisk. Konstruktionen inkluderer solide isolerende perifere enheder og et velafbalanceret kølesystem. De mest almindelige effekttransformatorer er fyldt med olier.

Hovedprincippet for strømtransformatoren er at konvertere lav spænding høj strøm til en høj spænding lav strøm. Dette er nødvendigt for at minimere effekttabet i strømfordelingssystemet.

En anden vigtig parameter for Power transformeren er fasetilgængeligheden. Normalt fungerer transformatorer i trefasesystem, men i nogle tilfælde bruges enfasede små effekttransformatorer også. Tre-fase strømtransformatorer er de dyreste og mest effektive end enfasede strømtransformatorer.

(b) Målingstransformator

Målingstransformator kaldes ofte en instrumenttransformator. Dette er et andet almindeligt anvendt måleinstrument i effektdomænet. En målingstransformator bruges til at isolere hovedeffekten og konvertere strøm og spænding i et mindre forhold til dens sekundære output. Ved at måle output, kan den faktiske kraftlednings fase, strøm og spænding måles.

Ovenstående billede viser konstruktionen af ​​den aktuelle transformer.

(c) Distributionstransformator

Dette bruges i den sidste fase af strømfordelingssystemet. Distributionstransformatorer er step down transformer, som konverterer højnetspænding til slutkundens krævede spænding, 110V eller 230V. Det kan også være enfaset eller tre faser.

Distributionstransformatorer kan være mindre i form såvel som større afhængigt af konverteringskapaciteten eller klassificeringerne.

Distributionstransformatorer kan yderligere kategoriseres i baseret på den type isolering, de bruger. Det kan være en tør type eller kan nedsænkes i væske. Det er lavet ved hjælp af laminerede stålplader, der for det meste er konstrueret i C-form som et kernemateriale.

Distributionstransformator har også en anden type klassifikation baseret på den placering, den bruges. Transformeren kan monteres på en hjælpestang, i så fald kaldes den en stangmonteret distributionstransformator. Det kan placeres inde i et underjordisk kammer, monteret på en betonpude (padmonteret distributionstransformator) eller inde i en lukket stålkasse.

Generelt har distributionstransformatorer en rating på mindre end 200kVA.

2. Transformeren anvendt i elektronikdomænet

I elektronik anvendes forskellige små miniaturetransformatorer, som kan monteres på PCB eller kan fastgøres inde i det lille produktkabinet.

(a) Pulstransformator

Pulstransformatorer er en af ​​de mest anvendte PCB-monterede transformere, der producerer elektriske impulser i en konstant amplitude. Det bruges i forskellige digitale kredsløb, hvor der er behov for pulsgenerering i et isoleret miljø. Derfor isolerer impulstransformatorerne den primære og sekundære og distribuerer primære impulser til det sekundære kredsløb, ofte digitale logiske porte eller drivere.

Korrekt konstruerede impulstransformatorer skal have brug for korrekt galvanisk isolering samt lille lækage og omstrejfende kapacitans.

(b) Audio Output Transformer

Audio Transformer er en anden almindeligt anvendt transformer inden for elektronikdomænet. Det bruges specielt i lydrelateret applikation, hvor impedanstilpasning er påkrævet. Audio transformer balancerer forstærkerens kredsløb og belastninger, typisk en højttaler. Audiotransformatoren kan have flere primære og sekundære spoler, adskilt eller centreret.

Så vi har dækket forskellige former for transformer, bortset fra at der er en anden transformer med specielt formål, men de er uden for denne artikels anvendelsesområde.