Trafo türleri - Transformer types

Devre sembolleri
devre sembolü İki sargılı ve demir çekirdekli transformatör.
devre sembolü Üç sargılı transformatör. Noktalar, sargıların göreli konfigürasyonunu gösterir.
devre sembolü Sargılar arasında kapasitif bağlantıyı engelleyen elektrostatik ekranlı trafo .
Bir elektrik ark ocağında , transformatör, on binlerce amper için derecelendirilebilen alçak gerilim sargısı için ağır bir bakır bara sahiptir. Sargı başlangıçları ve bitişleri ayrı ayrı yönlendirilir ve bir Sırt Çantası bağlantısında harici delta kapatma için "araya eklenir ". Transformatörler, soğutma ve yalıtım için yağa daldırılır ve sık kısa devrelere dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

Farklı amaçlar için çeşitli tipte elektrik transformatörleri yapılır. Tasarım farklılıklarına rağmen, çeşitli tipler, 1831'de Michael Faraday tarafından keşfedilenle aynı temel prensibi kullanır ve birkaç önemli fonksiyonel parçayı paylaşır.

Güç transformatörü

Lamine çekirdek

Lamine çekirdekli transformatör

Bu, elektrik güç iletiminde ve şebeke voltajını düşük voltaja ve güç elektroniği cihazlarına dönüştürmek için cihazlarda yaygın olarak kullanılan en yaygın transformatör türüdür. MW ile MW arasında değişen güç değerlerinde mevcutturlar. Yalıtılmış laminasyonlar , demir çekirdekteki girdap akımı kayıplarını en aza indirir .

Küçük cihaz ve elektronik transformatörler, sargılar arasında yüksek düzeyde yalıtım sağlayan bölünmüş bir bobin kullanabilir. Dikdörtgen çekirdekler, genellikle EI şekil çiftlerinde damgalamalardan oluşur, ancak bazen başka şekiller de kullanılır. EMI'yi (elektromanyetik parazit) azaltmak için birincil ve ikincil arasına kalkanlar takılabilir veya bazen bir ekran sargısı kullanılır.

Küçük cihaz ve elektronik transformatörleri, daha fazla aşırı ısınmayı önlemek için yüksek sıcaklıklarda gücü kapatmak için sargıya yerleşik bir termal kesmeye sahip olabilir .

toroidal

Toroidal transformatör

Halka şeklindeki toroidal transformatörler, EI çekirdeklerine kıyasla yerden tasarruf sağlar ve harici manyetik alanı azaltabilir. Bunlar, halka şeklinde bir çekirdek, bu halkanın etrafına sarılmış bakır sargılar (ve dolayısıyla sarma sırasında halkanın içinden geçirilir) ve yalıtım için bant kullanır.

Toroidal transformatörler, dikdörtgen transformatörlere kıyasla daha düşük bir harici manyetik alana sahiptir ve belirli bir güç derecesi için daha küçük olabilir. Bununla birlikte, sarım daha karmaşık ve daha yavaş ekipman gerektirdiğinden, bunların yapılması daha maliyetlidir.

Merkezden bir cıvata ile, rondelalar ve lastik pedler kullanılarak veya reçineye yerleştirilerek monte edilebilirler. Cıvatanın kısa devre dönüşünün bir parçası olmamasına dikkat edilmelidir.

ototransformatör

Bir ototransformatör , sargı boyunca bir noktada dokunulan yalnızca bir sargıdan oluşur. Sargının bir terminali boyunca voltaj uygulanır ve aynı sargının başka bir kısmı boyunca daha yüksek (veya daha düşük) bir voltaj üretilir. Ototransformatörün eşdeğer güç derecesi, gerçek yük gücü değerinden daha düşüktür. Şu şekilde hesaplanır: load VA × (|Vin – Vout|)/Vin. Örneğin, 120 volt değerinde 1000 VA'lık bir yükü 240 voltluk bir kaynağa uyarlayan bir otomatik transformatör, en az 1.000 VA (240 V – 120 V) / 240 V = 500 VA değerinde bir eşdeğer değere sahiptir. Bununla birlikte, gerçek derecelendirme (tally plakasında gösterilen) en az 1000 VA olmalıdır.

Yaklaşık 3:1'i aşmayan voltaj oranları için, bir ototransformatör aynı değerdeki bir yalıtkan (iki-sargılı) transformatörden daha ucuz, daha hafif, daha küçük ve daha verimlidir. Büyük üç fazlı ototransformatörler, örneğin 220 kV ve 33 kV alt iletim şebekelerini veya diğer yüksek voltaj seviyelerini birbirine bağlamak için elektrik güç dağıtım sistemlerinde kullanılır.

Değişken ototransformatör

Değişken ototransformatör

Bir ototransformatörün sarım bobinlerinin bir kısmını açığa çıkararak ve kayan bir karbon fırça ile ikincil bağlantı yaparak, çok küçük artışlarla geniş voltaj ayarına izin veren, neredeyse sürekli değişken dönüş oranına sahip bir ototransformatör elde edilebilir.

indüksiyon regülatörü

Endüksiyon regülatörü, tasarım olarak sargılı rotorlu bir endüksiyon motoruna benzer, ancak esasen çıkış voltajı, ikincilini birincil olana göre döndürerek, yani rotorun açısal konumunu döndürerek değişen bir transformatördür. Dönen manyetik alanlardan yararlanan bir güç transformatörü olarak görülebilir . Endüksiyon regülatörünün en büyük avantajı, varyaklardan farklı olarak 5 kVA üzerindeki transformatörler için pratik olmalarıdır. Bu nedenle, bu tür regülatörler yüksek voltajlı laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılır.

çok fazlı transformatör

Yüksek voltajlı bir transformatör sökülüyor
Çok fazlı bir transformatörün kesit görünümü

Çok fazlı sistemler için birden fazla tek fazlı transformatör kullanılabilir veya tüm fazlar tek bir çok fazlı transformatöre bağlanabilir. Üç fazlı bir transformatör için, üç birincil sargı birbirine bağlanır ve üç ikincil sargı birbirine bağlanır. Bağlantı örnekleri, wye-delta, delta-wye, delta-delta ve wye-wye'dir. Bir vektör grubu , sargıların konfigürasyonunu ve aralarındaki faz açısı farkını gösterir. Bir sargı toprağa bağlıysa ( topraklanmış ), toprak bağlantı noktası genellikle bir yıldız sargısının merkez noktasıdır. Sekonder bir üçgen sargı ise, topraklama bir sargıdaki ( yüksek bacak delta ) bir merkez musluğuna bağlanabilir veya bir faz topraklanmış olabilir (köşe topraklamalı delta). Özel amaçlı bir çok fazlı transformatör zikzak transformatördür . Altıdan fazla veya daha az sargı ve çeşitli kademe bağlantılarını içerebilen birçok olası konfigürasyon vardır.

Üç fazlı transformatörler 380 kV/110 kV ve 110 kV/20 kV

topraklama transformatörü

Topraklama veya topraklama transformatörleri , üç telli (delta) çok fazlı sistem beslemesinin , akımın bir nötre dönüş yolu sağlayarak fazdan nötr yüklere uyum sağlamasına izin verir . Topraklama transformatörleri en yaygın olarak zikzak sargı konfigürasyonuna sahip tek bir sargı transformatörü içerir, ancak ayrıca bir wye-delta izoleli sargı transformatörü bağlantısıyla da oluşturulabilir.

Faz değiştiren transformatör

Bu, giriş ve çıkış arasındaki faz ilişkisini ayarlamak için yapılandırılabilen özel bir transformatör türüdür. Bu, bir elektrik şebekesindeki güç akışının kontrol edilmesini sağlar, örneğin güç akışlarını daha kısa (ancak aşırı yüklenmiş) bir bağlantıdan aşırı kapasiteye sahip daha uzun bir yola yönlendirmek için.

Değişken frekanslı transformatör

Bir değişken frekans transformatörü sürekli bir yarı döndürülmesiyle ayarlanabilmektedir giriş ve çıkış sarımları arasındaki faz ilişkisi sağlayan bir uzman üç fazlı güç transformatörüdür. Aynı nominal frekansa sahip ancak senkron faz koordinasyonu olmayan elektrik şebekelerini birbirine bağlamak için kullanılırlar .

Sızıntı veya kaçak alan trafosu

Kaçak trafosu

Kaçak alan transformatörü olarak da adlandırılan bir kaçak transformatörü, diğer transformatörlerden önemli ölçüde daha yüksek bir kaçak endüktansına sahiptir, bazen bir ayar vidasıyla ayarlanabilen, bazen birincil ve ikincil arasındaki çekirdeğinde manyetik bir baypas veya şönt ile artar. Bu, birincil ve ikincil sargıları arasındaki gevşek bağlantı nedeniyle doğal bir akım sınırlaması olan bir transformatör sağlar. Kısa devre indüktans akım sınırlayıcı bir parametre olarak davranmaktadır. Çıkış ve giriş akımları, ikincil kısa devre olsa bile, tüm yük koşullarında termal aşırı yüklenmeyi önleyecek kadar düşüktür.

kullanır

Sızdırmazlık transformatörleri ark kaynağı ve yüksek gerilim deşarj lambaları ( 7.5 kV AC'ye kadar seri bağlanan neon lambalar ve soğuk katot floresan lambalar ) için kullanılır. Hem gerilim trafosu hem de manyetik balast görevi görür .

Diğer uygulamalar, oyuncaklar veya kapı zili kurulumları için kısa devreye dayanıklı ekstra düşük voltajlı transformatörlerdir .

rezonans transformatörü

Bir rezonans transformatörü, sargılardan birinin veya her ikisinin üzerinde bir kapasitöre sahip olduğu ve ayarlı bir devre olarak işlev gördüğü bir transformatördür . Radyo frekanslarında kullanılan rezonans transformatörleri, yüksek Q faktörlü bant geçiren filtreler olarak işlev görebilir . Transformatör sargılarının hava veya ferrit çekirdekleri vardır ve bant genişliği , kuplaj değiştirilerek ( karşılıklı endüktans ) ayarlanabilir . Yaygın bir biçim, süperheterodin radyo alıcılarında kullanılan IF ( ara frekans ) transformatörüdür . Ayrıca radyo vericilerinde de kullanılırlar.

Primer sargı tarafından empedans gözlendiğinde, sekonder sargı tarafında bir çift olarak iki rezonans gözlenir.

Rezonant transformatörler ayrıca gaz deşarj lambaları için elektronik balastlarda ve yüksek voltajlı güç kaynaklarında da kullanılmaktadır. Ayrıca bazı anahtarlamalı güç kaynaklarında da kullanılırlar . Burada kısa devre endüktans değeri, rezonans transformatörünün rezonans frekansını belirleyen önemli bir parametredir. Genellikle sadece ikincil sargının bir rezonans kondansatörü (veya kaçak kapasitansı) vardır ve bir seri rezonans tank devresi görevi görür. Transformatörün sekonder tarafının kısa devre endüktansı L sc ve sekonder tarafın rezonans kondansatörü (veya kaçak kapasitansı) C r olduğunda , rezonans frekansı ω s 1' aşağıdaki gibidir

Transformatör, bir elektronik osilatör devresi tarafından üretilen, verimlilik için bir darbe veya kare dalga ile sürülür . Her darbe, ayarlanmış sargıda rezonant sinüzoidal salınımları yönlendirmeye hizmet eder ve rezonans nedeniyle ikincil boyunca yüksek bir voltaj geliştirilebilir.

Uygulamalar:

Sabit voltaj transformatörü

Bir transformatör çekirdeğinin belirli manyetik özelliklerini düzenleyerek ve bir ferro-rezonans tank devresi (bir kapasitör ve ek bir sargı) kurarak , ek devre veya manuel olmadan değişen birincil besleme için ikincil sargı voltajını otomatik olarak sabit tutacak bir transformatör düzenlenebilir. ayar. Ferro-rezonans transformatörleri, standart güç transformatörlerinden daha sıcak çalışır, çünkü düzenleme eylemi, verimliliği azaltan çekirdek doygunluğuna bağlıdır. Bunu önlemek için dikkatli önlemler alınmadığı sürece çıkış dalga biçimi büyük ölçüde bozulur. Doyurucu transformatörler, bir AC güç kaynağını stabilize etmek için basit ve sağlam bir yöntem sağlar.

Demir çekirdek

Ferrit çekirdekli güç transformatörleri, anahtarlamalı güç kaynaklarında (SMPS'ler) yaygın olarak kullanılmaktadır . Toz çekirdek, yüksek frekanslı çalışmayı ve dolayısıyla lamine demir transformatörlerden çok daha küçük boyut-güç oranını mümkün kılar.

Ferrit transformatörler, lamine demir çekirdekler eşdeğer bir ferrit çekirdekten daha ucuza mal olduğundan, şebeke frekansında güç transformatörü olarak kullanılmaz.

düzlemsel transformatör

düzlemsel bir transformatör
Patlatılmış görünüm : PCB'nin bir tarafında spiral birincil "sargı" (spiral ikincil "sargı" PCB'nin diğer tarafındadır)

Üreticiler , düzlemsel bir transformatörün "sargılarını" oluşturmak için baskılı bir devre kartı üzerinde düz bakır levhalar veya aşındırıcı spiral desenler kullanırlar ve diğer türleri yapmak için kullanılan tel dönüşlerini değiştirirler. Bazı düzlemsel transformatörler ticari olarak ayrı bileşenler olarak satılır, diğer düzlemsel transformatörler doğrudan ana baskılı devre kartına kazınır ve PCB üzerine eklenecek yalnızca bir ferrit çekirdeğe ihtiyaç duyar. Düzlemsel bir transformatör, diğer transformatörlerden daha ince olabilir; bu, düşük profilli uygulamalar için veya birkaç baskılı devre kartı istiflendiğinde kullanışlıdır. Hemen hemen tüm düzlemsel transformatörler bir ferrit düzlemsel çekirdek kullanır .

Yağ soğutmalı transformatör

Güç dağıtımında veya elektrik trafo merkezlerinde kullanılan büyük transformatörler , soğuyan ve yalıtan yağa batırılmış çekirdek ve bobinlere sahiptir. Yağ, konveksiyonla hareket ettirilen bobin içindeki ve bobin ve çekirdek tertibatının etrafındaki kanallar boyunca dolaşır. Yağ, küçük derecelerde tankın dışından ve daha büyük derecelerde hava soğutmalı bir radyatör tarafından soğutulur. Daha yüksek bir derecelendirmenin gerekli olduğu veya transformatörün bir binada veya yeraltında olduğu durumlarda, yağ pompaları yağı sirküle eder ve yağdan suya ısı eşanjörü de kullanılabilir. Bazı transformatörler, kullanımına izin verilen yerde veya zamanda PCB'ler içerebilir. Örneğin, Güney Afrika'da 1979'a kadar. yerine artık silikon yağları gibi yangına dayanıklı sıvılar kullanılmaktadır.

Dökme reçine transformatörü

Dökme reçineli güç transformatörleri, sargıları epoksi reçineyle kaplar. Bu transformatörler, kuru olduklarından, soğutma yağı olmadan kurulumu basitleştirir ve bu nedenle iç mekan kurulumları için yangına dayanıklı kasa gerektirmez. Epoksi, sargıları tozdan ve aşındırıcı ortamlardan korur. Bununla birlikte, bobinleri dökmek için kalıplar sadece sabit boyutlarda mevcut olduğundan, transformatörlerin tasarımı daha az esnektir, bu da özelleştirilmiş özellikler (voltaj, dönüş oranı, musluklar) gerektiğinde onları daha maliyetli hale getirebilir.

İzolasyon trafosu

Bir izolasyon transformatörü iki devreyi manyetik olarak birbirine bağlar, ancak devreler arasında metalik iletken bir yol sağlamaz. AC güç sisteminden bir hastaya bağlı cihazlara herhangi bir sızıntının önlenmesi gerektiğinde, tıbbi ekipman için güç kaynağında bir örnek uygulama olabilir. Özel amaçlı izolasyon transformatörleri, devreler arasında elektromanyetik gürültünün bağlanmasını önlemek için ekranlama içerebilir veya birincil ve ikincil devreler arasındaki binlerce voltluk potansiyel farkına dayanacak şekilde güçlendirilmiş izolasyona sahip olabilir.

Katı hal transformatörü

Bir katı hal transformatörü, aslında geleneksel bir transformatörle aynı işlevi yerine getiren, bazen ek işlevsellik sağlayan bir güç dönüştürücüsüdür. Çoğu, daha küçük bir yüksek frekanslı transformatör içerir. Bir AC'den AC'ye dönüştürücüden veya bir invertöre güç veren bir doğrultucudan oluşabilir.

Enstrüman transformatörü

Enstrüman transformatörleri tipik olarak yüksek voltaj hatlarından veya yüksek akım devrelerinden aletleri çalıştırmak için kullanılır, ölçüm ve kontrol devrelerini yüksek voltajlardan veya akımlardan güvenli bir şekilde izole eder. Transformatörün primer sargısı yüksek gerilim veya yüksek akım devresine, sayaç veya röle ise sekonder devreye bağlanır. Ölçü transformatörleri , birincil devreyi etkilemeden ikincil büyüklüklerin kullanılabilmesi için bir izolasyon transformatörü olarak da kullanılabilir.

Terminal tanımları (örneğin H gibi ya alfanümerik 1 , X 1 , Y 1 sargılar arasındaki aynı anlık polarite ve faz gösteren, sargı her birinin bir ucu göstermektedir vs., veya bir renkli nokta veya halinde etkiledi nokta). Bu, her iki tip enstrüman transformatörü için de geçerlidir. Ölçüm ve koruyucu röle enstrümantasyonunun düzgün çalışması için terminallerin ve kabloların doğru tanımlanması çok önemlidir.

Akım trafosu

Üç fazlı 400 amper elektrik beslemesi için ölçüm ekipmanlarında kullanılan akım trafoları

Akım trafosu (CT), birincil bobininde akan akımla orantılı olarak ikincil bobininde bir akım sağlamak üzere tasarlanmış seri bağlı bir ölçüm cihazıdır. Akım trafoları , elektrik enerjisi endüstrisindeki ölçüm ve koruyucu rölelerde yaygın olarak kullanılmaktadır .

Akım transformatörleri genellikle tek bir birincil dönüş ( yalıtımlı bir kablo veya yalıtımsız bir bara) çok sayıda tel sarılı iyi yalıtılmış toroidal bir çekirdekten geçirilerek yapılır. CT tipik olarak birincilden ikincil olan mevcut oranı ile tanımlanır. Örneğin, 1000:1 CT, birincil sargıdan 1000 amper aktığında 1 amperlik bir çıkış akımı sağlar. Standart ikincil akım değerleri, standart ölçüm cihazlarıyla uyumlu 5 amper veya 1 amperdir. İkincil sargı, tek oranlı olabilir veya bir dizi oran sağlamak için birkaç kademe noktasına sahip olabilir . Akım primerde akarken sekonder sargının düşük empedans yükünden ayrılmadığından emin olmak için özen gösterilmelidir, çünkü bu açık sekonder boyunca tehlikeli derecede yüksek bir voltaj üretebilir ve transformatörün doğruluğunu kalıcı olarak etkileyebilir.

Darbeli güç sistemlerinde yüksek frekanslı dalga biçimlerini veya darbeli akımları ölçmek için genellikle bir osiloskopla birlikte özel olarak oluşturulmuş geniş bantlı CT'ler de kullanılır . Bir tip, ölçülen akımla orantılı bir voltaj çıkışı sağlar. Rogowski bobini adı verilen bir diğeri, orantılı bir çıktı sağlamak için harici bir entegratör gerektirir .

Bir akım kelepçesi , bir devredeki bir iletkenin etrafına kolayca sarılabilen bölünmüş çekirdekli bir akım trafosu kullanır. Bu, taşınabilir akım ölçüm cihazlarında kullanılan yaygın bir yöntemdir ancak kalıcı kurulumlar daha ekonomik tipte akım trafosu kullanır.

Gerilim trafosu veya potansiyel trafosu

Potansiyel transformatörler (PT) olarak da adlandırılan voltaj transformatörleri (VT), yüksek voltaj devrelerinde ölçüm ve koruma veya fazör faz kayması izolasyonu için kullanılan paralel bağlı bir alet transformatörüdür. Ölçülen kaynağa ihmal edilebilir bir yük sunmak ve doğru ölçüm sağlamak için doğru bir voltaj oranına sahip olmak üzere tasarlanmıştır. Bir potansiyel transformatör, farklı ölçüm veya koruma devrelerinde kullanım için, bir birincil sargı ile aynı çekirdek üzerinde birkaç ikincil sargıya sahip olabilir. Birincil, fazdan toprağa veya fazdan faza bağlanabilir. İkincil genellikle bir terminalde topraklanır.

Üç ana tip voltaj transformatörü (VT) vardır: elektromanyetik, kapasitör ve optik. Elektromanyetik voltaj transformatörü, tel sargılı bir transformatördür. Kondansatör voltaj transformatörü, bir kapasitans potansiyel bölücü kullanır ve bir elektromanyetik VT'den daha düşük bir maliyet nedeniyle daha yüksek voltajlarda kullanılır. Bir optik voltaj transformatörü, optik malzemelerin elektriksel özelliklerinden yararlanır. Potansiyel transformatörler ile yüksek gerilimlerin ölçümü mümkündür. Optik voltaj transformatörü kesinlikle bir transformatör değil, Hall etkisi sensörüne benzer bir sensördür .

Kombine enstrüman transformatörü

Kombine bir enstrüman transformatörü, aynı transformatörde bir akım transformatörü ve bir voltaj transformatörü içerir. İki ana kombine akım ve gerilim trafosu tasarımı vardır: yağlı kağıt yalıtımlı ve SF 6 yalıtımlı. Bu çözümü uygulamanın bir avantajı, bir bölmedeki azaltılmış trafo sayısı, destekleyici yapılar ve bağlantıların yanı sıra inşaat işleri, nakliye ve kurulum için daha düşük maliyetler nedeniyle trafo merkezi ayak izinin azalmasıdır.

Darbe transformatörü

Her iki el TS6121A darbe transformatörü
Ethernet transformatörünün içinde

Bir darbe transformatörü dikdörtgen elektrik darbeleri iletilmesi için optimize edilmiş bir transformatördür (olduğunu, hızlı yükseliş ve düşüş süresi ve nispeten sabit olan pals genlik ). Sinyal türleri olarak adlandırılan küçük sürümler , genellikle mantık sürücülerini iletim hatlarıyla eşleştirmek için , Ethernet gibi dijital mantık ve telekomünikasyon devrelerinde kullanılır . Bunlara Ethernet trafo modülleri de denir.

Orta büyüklükteki güç versiyonları, kamera flaş kontrolörleri gibi güç kontrol devrelerinde kullanılır . Elektrik güç dağıtım endüstrisinde, düşük voltajlı kontrol devresini, güç yarı iletkenlerinin yüksek voltajlı kapılarına arayüzlemek için daha büyük güç versiyonları kullanılır . Radar , parçacık hızlandırıcılar veya diğer yüksek enerjili darbeli güç uygulamaları için yüksek güçlü darbeler üretmek için özel yüksek gerilim darbe transformatörleri de kullanılır .

Darbe şeklindeki bozulmayı en aza indirmek için, bir darbe transformatörünün düşük kaçak endüktans ve dağıtılmış kapasitans değerlerine ve yüksek bir açık devre endüktansına sahip olması gerekir. Güç tipi darbe transformatörlerinde, birincil taraftaki devreyi yük tarafından oluşturulan yüksek güçlü geçici akımlardan korumak için düşük bir kuplaj kapasitansı (birincil ve ikincil arasında) önemlidir. Aynı nedenle yüksek izolasyon direnci ve yüksek arıza gerilimi gereklidir. İkincilde dikdörtgen darbe şeklini korumak için iyi bir geçici rejim tepkisi gereklidir, çünkü yavaş kenarlı bir darbe güç yarı iletkenlerinde anahtarlama kayıpları yaratacaktır.

Tepe darbe voltajının ürünü ve darbe süresinin (veya daha doğrusu voltaj-zaman integrali) genellikle darbe transformatörlerini karakterize etmek için kullanılır. Genel olarak konuşursak, bu ürün ne kadar büyükse, transformatör o kadar büyük ve pahalıdır.

Darbe transformatörleri tanım gereği 0,5'ten daha az bir görev döngüsüne sahiptir; nabız sırasında bobinde depolanan enerji, nabız tekrar ateşlenmeden önce "dışarı atılmalıdır".

RF transformatörü

Radyo frekansı (RF) çalışmalarında kullanılan çeşitli transformatör türleri vardır . Lamine çelik RF için uygun değildir.

Hava çekirdekli transformatör

Bunlar yüksek frekanslı işler için kullanılır. Bir çekirdeğin olmaması çok düşük endüktans anlamına gelir . Tüm akım, akımı uyarır ve karşılıklı endüktansla orantılı olan ikincil voltajı indükler. Bu tür transformatörler, bir baskılı devre kartına lehimlenmiş birkaç tur telden başka bir şey olmayabilir .

Ferrit çekirdekli transformatör

Ferrit çekirdekli transformatörler, özellikle TV ve radyo antenleri için balunlar (aşağıya bakın) için RF için empedans eşleştirme transformatörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçoğunun sadece bir veya iki dönüşü vardır.

İletim hattı transformatörü

İçin radyo frekansı kullanımı, transformatörler bazen iletim hattı, bazen yapılandırmaları yapılır çift telli ya da eş-eksenli kablo, yaklaşık yara ferrit çekirdeğin ya da diğer tür. Bu transformatör tarzı son derece geniş bir bant genişliği sağlar, ancak bu teknikle yalnızca sınırlı sayıda oran (1:9, 1:4 veya 1:2 gibi) elde edilebilir.

Çekirdek malzeme endüktansı önemli ölçüde artırır, böylece Q faktörünü yükseltir . Bu tür transformatörlerin çekirdekleri, bandın daha düşük frekans ucunda performansı artırmaya yardımcı olur. RF transformatörleri bazen antik rejeneratif radyo alıcılarında daha önceki bir ( detektör ) aşamaya geri besleme enjekte etmek için üçüncü bir bobin (gıdıklama sargısı olarak adlandırılır) kullanırdı .

RF ve mikrodalga sistemlerinde, bir çeyrek dalga empedans transformatörü , yalnızca bir iletim hattı uzunluğu kullanarak sınırlı bir frekans aralığında devreler arasındaki empedansları eşleştirmenin bir yolunu sağlar. Hat, koaksiyel kablo, dalga kılavuzu, şerit hat veya mikro şerit olabilir .

balun

Balunlar, dengeli (topraksız) ve dengesiz (topraklı) devreler arasında bağlantı kurmak için özel olarak tasarlanmış transformatörlerdir . Bunlar bazen iletim hattı ve bazen çift ​​telli veya koaksiyel kablo konfigürasyonlarından yapılır ve yapım ve işletmede iletim hattı transformatörlerine benzer. Balunlar, yalnızca dengeli ve dengesiz yükler arasında arayüz oluşturmak için değil, aynı zamanda bu yük türleri arasında empedans uyumu sağlamak için de tasarlanabilir.

IF transformatörü

Ferrit çekirdekli transformatörler, süperheterodin radyo alıcılarında (ara frekans) (IF) aşamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır . Çoğunlukla ayarlı transformatörlerdir ve IF ayarını ayarlamak için vidalanmış veya vidalanmış dişli bir ferrit parçası içerirler. Transformatörler genellikle stabilite için ve paraziti azaltmak için korunur (ekranlıdır).

ses dönüştürücü

Solda bir tüp amplifikatörde iki hoparlör seviyesinde ses transformatörü görülüyor. Güç kaynağı toroidal transformatör sağda
Çeşitli hat seviyesi amaçları için beş ses transformatörü. Soldaki iki kara kutu, sinyalleri bölmek, dengesiz sinyalleri dengelemek veya vızıltı ve vızıltıyı ortadan kaldırmak için iki farklı AC toprak sistemini izole etmek için 1:1 transformatör içerir . Sekizli yuvalara oturan iki silindirik metal kasa ; her biri 1:1 hat transformatörü içerir, ilki 600 ohm, ikincisi 15.000 ohm olarak derecelendirilmiştir. En sağda bir DI birimi var ; 12:1 transformatörü (sarı yalıtımlı), yüksek empedanslı dengesiz girişi düşük empedanslı dengeli çıkışa dönüştürür.

Ses transformatörleri, ses sinyalini taşımak için ses devrelerinde kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış olanlardır . Radyo frekansı girişimini veya bir ses sinyalinin DC bileşenini engellemek, ses sinyallerini bölmek veya birleştirmek veya yüksek empedanslı tüp (valf) amplifikatör çıkışı gibi yüksek empedans ve düşük empedans devreleri arasında empedans eşleşmesi sağlamak için kullanılabilirler. ve düşük empedanslı bir hoparlör veya yüksek empedanslı bir enstrüman çıkışı ile bir miksaj konsolunun düşük empedanslı girişi arasında . Hoparlör voltajları ve akımı ile çalışan ses transformatörleri, mikrofon veya hat seviyesinde çalışan ve çok daha az güç taşıyanlara göre daha büyüktür. Köprü transformatörleri 2 telli ve 4 telli iletişim devrelerini birbirine bağlar .

Manyetik cihazlar olan ses transformatörleri, AC akım taşıyan iletkenler tarafından oluşturulanlar gibi harici manyetik alanlara karşı hassastır. " Hım ", " şebeke " güç kaynağından (tipik olarak 50 veya 60 Hz) kaynaklanan istenmeyen sinyalleri tanımlamak için yaygın olarak kullanılan bir terimdir . Mikrofonlardan gelenler gibi düşük seviyeli sinyaller için kullanılan ses transformatörleri, genellikle manyetik olarak eşleştirilmiş yabancı sinyallere karşı koruma sağlamak için manyetik koruma içerir .

Ses transformatörleri orijinal olarak farklı telefon sistemlerini birbirine bağlamak ve ilgili güç kaynaklarını izole etmek için tasarlanmıştı ve hala profesyonel ses sistemlerini veya sistem bileşenlerini birbirine bağlamak , vızıltı ve uğultuyu ortadan kaldırmak için yaygın olarak kullanılıyor . Bu tür transformatörler tipik olarak birincil ve ikincil arasında 1:1 orana sahiptir. Bunlar ayrıca sinyalleri bölmek, dengesiz sinyalleri dengelemek veya dengeli bir sinyali dengesiz ekipmana beslemek için kullanılabilir. Transformatörler ayrıca, yüksek empedanslı enstrüman sinyallerini (örneğin, bas gitar ) düşük empedanslı sinyallere dönüştürmek için DI kutularında kullanılır ve bunların miksaj konsolundaki bir mikrofon girişine bağlanmalarını sağlar .

Özellikle kritik bir bileşen, bir valf amplifikatörünün çıkış transformatörüdür . Kaliteli yeniden üretim için valf devreleri uzun süredir başka hiçbir (kademeli) ses transformatörü ile üretilmemiştir, ancak çıkış vanasının/vanalarının nispeten yüksek empedansını (konfigürasyona bağlı olarak birkaç yüz ohm'a kadar) birleştirmek için bir çıkış transformatörüne ihtiyaç vardır. bir düşük empedans için hoparlör . (Vanalar yüksek voltajda düşük akım verebilir; hoparlörler düşük voltajda yüksek akım gerektirir.) Çoğu katı hal güç amplifikatörünün çıkış transformatörüne hiç ihtiyacı yoktur.

Ses transformatörleri lineer olmadıkları için ses kalitesini etkiler. Üçüncü dereceden harmoniklere vurgu yaparak, orijinal sinyale, özellikle tek sıralı harmoniklere harmonik bozulma eklerler . Gelen sinyal genliği çok düşük olduğunda manyetik çekirdeğe enerji vermek için yeterli seviye yoktur (bkz. zorlayıcılık ve manyetik histerezis ). Gelen sinyal genliği çok yüksek olduğunda, transformatör doygun hale gelir ve yumuşak kırpmadan harmonikler ekler. Bir başka doğrusal olmayanlık ise sınırlı frekans tepkisinden kaynaklanmaktadır. İyi bir düşük frekans yanıtı için nispeten büyük bir manyetik çekirdek gereklidir; yüksek güç kullanımı, gerekli çekirdek boyutunu artırır. İyi yüksek frekans tepkisi, aşırı kaçak endüktansı veya kaçak kapasitansı olmayan dikkatlice tasarlanmış ve uygulanan sargılar gerektirir . Bütün bunlar pahalı bir bileşen yapar.

Erken transistörlü ses güç amplifikatörleri genellikle çıkış transformatörlerine sahipti, ancak yarı iletkenlerdeki gelişmeler, bir hoparlörü doğrudan çalıştırmak için yeterince düşük çıkış empedansına sahip amplifikatörlerin tasarımına izin verdiği için ortadan kaldırıldılar.

Hoparlör transformatörü

Eski radyoda hoparlör trafosu

Transformatörlerin iletim kayıplarını en aza indiren yüksek voltajlı güç iletim devreleri oluşturmasıyla aynı şekilde, hoparlör transformatörleri de normal hoparlör voltajlarından daha yüksek olan tek bir ses devresinden birçok bağımsız hoparlöre güç sağlayabilir. Bu uygulama genel seslendirme uygulamalarında yaygındır . Bu tür devrelere genel olarak sabit voltajlı hoparlör sistemleri denir . Bu tür sistemler, 25- , 70- ve 100 voltluk hoparlör sistemleri (bir hoparlör veya amplifikatörün güç derecesine karşılık gelen voltaj) gibi hoparlör hattının nominal voltajıyla da bilinir . Bir transformatör, sistem amplifikatörünün çıkışını dağıtım voltajına yükseltir. Uzak hoparlör konumlarında, bir düşürme transformatörü hoparlörü hattın nominal gerilimiyle eşleştirir, böylece hat nominal gerilimdeyken hoparlör nominal nominal çıkış üretir. Hoparlör transformatörlerinde, her bir hoparlördeki ses seviyesini adım adım ayarlamak için genellikle birden fazla birincil musluk bulunur.

Çıkış trafosu

Valf (tüp) amplifikatörleri, valflerin (birkaç kilohm) yüksek yük empedans gereksinimini düşük empedanslı bir hoparlöre uydurmak için hemen hemen her zaman bir çıkış transformatörü kullanır.

Küçük sinyal transformatörü

Hareketli bobin fonograf kartuşları çok küçük bir voltaj üretir. Bunun makul bir sinyal-gürültü oranı ile yükseltilmesi için, voltajı daha yaygın hareketli mıknatıs kartuşlarının aralığına dönüştürmek için genellikle bir transformatör gerekir.

Mikrofonlar, gürültü alımını en aza indirmek için mumetal korumalı küçük bir transformatör ile yükleriyle eşleştirilebilir. Transistörlü tamponlar artık daha ucuz olduğu için bu transformatörler günümüzde daha az kullanılmaktadır.

Interstage ve kuplaj trafosu

Bir itme-çekme amplifikatöründe , ters fazda iki aktif cihazı sürmek için kullanılan, merkez uçlu sargılı bir transformatörden bir ters çevrilmiş sinyal gereklidir. Bu faz ayırma transformatörleri günümüzde pek kullanılmamaktadır.

Diğer çeşitler

aktör

Bir transaktör, bir transformatör ve bir reaktörün birleşimidir . Bir transaktörün, sargılar arasındaki bağlantıyı sınırlayan hava boşluğuna sahip bir demir çekirdeği vardır.

Kirpi

1920'lerin ev yapımı radyolarında zaman zaman kirpi transformatörlere rastlanır. Ev yapımı ses kademeler arası bağlantı transformatörleridir.

Emaye bakır tel, sarımları yapmak için bir yalıtımlı demir tel demetinin (örneğin çiçekçi teli) uzunluğunun orta yarısının etrafına sarılır. Demir tellerin uçları daha sonra manyetik devreyi tamamlamak için elektrik sargısının etrafına bükülür ve bütünü bir arada tutmak için bant veya ip ile sarılır.

Variometre ve variokuplör

1920'lerin radyo alıcısında kullanılan variometre

Bir variometre, iki sargılı sürekli değişken hava çekirdekli RF indüktör türüdür . Yaygın bir biçim, kısa, içi boş silindirik bir biçim üzerine sarılmış, içinde ikinci bir daha küçük bobin bulunan, manyetik ekseni dış bobine göre döndürülebilecek şekilde bir şaft üzerine monte edilmiş bir bobinden oluşuyordu. İki bobin seri olarak bağlanır. İki bobin, manyetik alanları aynı yöne bakacak şekilde doğrusal olduğunda, iki manyetik alan toplanır ve endüktans maksimum olur. İç bobin, ekseni dış bobine açılı olacak şekilde döndürülürse, manyetik alanlar toplanmaz ve endüktans daha azdır. İç bobin döndürülürse, dış bobinle aynı çizgide olur, ancak manyetik alanları zıt yönleri gösterirse, alanlar birbirini iptal eder ve endüktans çok küçüktür veya sıfırdır. Variometrenin avantajı, endüktansın geniş bir aralıkta sürekli olarak ayarlanabilmesidir. Variometreler 1920'lerin radyo alıcılarında yaygın olarak kullanılıyordu. Bugün ana kullanımlarından biri, uzun dalga radyo vericilerini kendi antenleriyle eşleştirmek için anten eşleştirme bobinleridir .

Vario-bağlantı elemanı aynı yapıya sahip bir cihaz, ancak iki bobin bağlı, ancak, ayrı devreler bağlı değildi. Böylece değişken kuplajlı bir hava çekirdekli RF transformatörü olarak işlev gördü. İç bobin, dış bobin ile 0°'den 90°'ye döndürülebilir, bu da karşılıklı endüktansı maksimumdan sıfıra yakın bir düzeye indirir.

Gözleme bobini variometresi, 1920'lerin hem alıcılarında hem de vericilerinde kullanılan bir başka yaygın yapıydı. Birbirine dikey olarak asılmış, bir tarafı menteşelenmiş, böylece biri diğerinden 90° açıyla sallanarak kaplini azaltmak için iki yassı spiral bobinden oluşur. Düz spiral tasarım, parazit kapasitansı ve radyo frekanslarındaki kayıpları azaltmaya hizmet etti .

1920'lerde yaygın Armstrong veya "gıdıklayıcı" rejeneratif radyo alıcılarında gözleme veya "petek" bobinli vario-birleştiriciler kullanıldı . Dedektör tüpünün ızgara devresine bir bobin bağlandı . Diğer bobin, "gıdıklayıcı" bobin, tüpün plaka (çıkış) devresine bağlandı . Plaka devresinden gelen sinyalin bir kısmını tekrar girişe geri besledi ve bu olumlu geribildirim , tüpün kazancını ve seçiciliğini arttırdı .

döner transformatör

Döner (döner) bir transformatör, aşınmaya ve temas gürültüsüne eğilimli kayma halkalarına alternatif olarak, birbirine göre dönen iki parça arasındaki elektrik sinyallerini birleştiren özel bir transformatördür . Helisel taramalı manyetik bant uygulamalarında yaygın olarak kullanılırlar .

Değişken diferansiyel transformatör

Değişken bir diferansiyel transformatör, sağlam bir temassız konum sensörüdür. Sekonderde nominal olarak sıfır çıktı üreten iki zıt fazlı primere sahiptir, ancak çekirdeğin herhangi bir hareketi bir sinyal üretmek için bağlantıyı değiştirir.

Çözümleyici ve senkro

İki fazlı çözücü ve ilgili üç fazlı senkro, tam 360° üzerinde çalışan döner konum sensörleridir. Birincil sinyal, farklı açılarda iki veya üç sekonder içinde döndürülür ve ikincil sinyallerin genlikleri bir açıya dönüştürülebilir. Değişken diferansiyel transformatörlerin aksine, bobinler ve sadece çekirdek değil, birbirine göre hareket eder, bu nedenle primeri bağlamak için kayma halkaları gerekir.

Çözümleyiciler , hesaplama için yararlı olan eş fazlı ve karesel bileşenler üretir . Senkrolar, onları bir jeneratör/motor konfigürasyonunda döndürmek için diğer senkrolara bağlanabilen üç fazlı sinyaller üretir.

Piezoelektrik transformatör

İki piezoelektrik dönüştürücü , bir piezoelektrik transformatör oluşturarak mekanik olarak birleştirilebilir veya tek bir malzeme parçasına entegre edilebilir .

geri dönüş

Bir Flyback transformatörü , plazma toplarında ve katot ışınlı tüplerde (CRT'ler) kullanılan yüksek voltajlı, yüksek frekanslı bir transformatördür . CRT'lerin çalışması için gereken yüksek (genellikle birkaç kV) anot DC voltajını sağlar. Geri dönüş tarafından sağlanan anot voltajındaki değişiklikler, CRT tarafından görüntülenen görüntüde bozulmalara neden olabilir. CRT geri dönüşleri, birkaç başka, daha düşük voltaj sağlamak için çoklu ikincil sargılar içerebilir. Çıkışı genellikle darbelidir, çünkü genellikle geri dönüş ile entegre olabilen bir voltaj çarpanı ile kullanılır.

Ayrıca bakınız

Referanslar