Tiedot

Muuntajan perusteet

Muuntajan perusteet

Muuntajia käytetään laajalti kaikilla elektroniikan aloilla. Yksi tunnetuimmista käyttötavoistaan ​​on tehosovelluksissa, joissa niitä käytetään käyttöjännitteen muuntamiseen arvosta toiseen. Niiden tarkoituksena on myös eristää ulostulossa oleva piiri suorasta yhteydestä ensiöpiiriin. Tällä tavoin ne siirtävät virtaa yhdestä piiristä toiseen ilman suoraa yhteyttä.

Kansallisverkossa käytetään erittäin suuria muuntajia muuttamaan linjajännitteitä vaadittujen eri arvojen välillä. Kuitenkin radion harrastajille tai harrastajille tarkoitettuja muuntajia nähdään yleisesti virtalähteissä. Muuntajia käytetään myös laajalti muissa piireissä äänestä radiotaajuuksiin, joissa niiden ominaisuuksia käytetään laajalti laitteiden eri vaiheiden kytkemiseen.

Mikä on muuntaja?

Perusmuuntaja koostuu kahdesta käämästä. Nämä tunnetaan ensisijaisina ja toissijaisina. Pohjimmiltaan voima tulee ensisijaiseen ja lähtee toissijaiseen. Joillakin muuntajilla on enemmän käämiä, mutta toiminnan perusta on edelleen sama.

Muuntajassa käytetään kahta päävaikutusta, jotka molemmat liittyvät virta- ja magneettikenttiin. Ensimmäisessä havaitaan, että langassa virtaava virta muodostaa magneettikentän sen ympärille. Tämän kentän suuruus on verrannollinen langassa virtaavaan virtaan. Todetaan myös, että jos lanka kelataan kelaan, magneettikenttä kasvaa. Jos tämä sähköisesti muodostettu magneettikenttä sijoitetaan olemassa olevaan kenttään, voimaa kohdistetaan virtaa kuljettavalle langalle samalla tavalla kuin kaksi kiinteää magneettia, jotka on sijoitettu lähelle toisiaan, joko houkuttelevat tai hylkäävät toisensa. Tätä ilmiötä käytetään sähkömoottoreissa, mittareissa ja useissa muissa sähköyksiköissä.

Toinen vaikutus on se, että havaitaan, että jos johtimen ympärillä oleva magneettikenttä muuttuu, johtimessa indusoituu sähkövirta. Yksi esimerkki tästä voi tapahtua, jos magneettia siirretään lähelle lankaa tai kelaa. Näissä olosuhteissa indusoituu sähkövirta, mutta vain magneetin liikkuessa.

Kahden vaikutuksen yhdistelmä tapahtuu, kun kaksi johtoa tai kaksi kelaa asetetaan yhteen. Kun virta muuttaa suuruuttaan ensimmäisessä, tämä johtaa muutokseen magneettivuossa ja tämä puolestaan ​​johtaa virran indusointiin toisessa. Tämä on muuntajan peruskäsite, ja voidaan nähdä, että se toimii vain, kun muuttuva tai vaihtovirta kulkee tulo- tai ensiöpiirin läpi.

Muuntajan kierrosluku

Virran virtaamiseksi on oltava läsnä EMF (sähkömoottori). Tämä potentiaaliero tai jännite lähdössä riippuu muuntajan käännösten suhteesta. On havaittu, että jos ensiöyksikössä on enemmän kierrosta kuin sekundäärisessä, jännite tulossa on suurempi kuin lähtö ja päinvastoin. Itse asiassa jännite voidaan helposti laskea tietämällä käännösten suhde:

Es = ns
Ep np

Missä
Ep on ensisijainen EMF
Es on toissijainen EMF
np on ensisijaisen kierrosten määrä
ns on toissijaisen kierrosluku

Jos käännössuhde ns / np on suurempi kuin yksi, muuntaja antaa ulostulossa korkeamman jännitteen kuin tulo ja sen sanotaan olevan tehostettava muuntaja. Samoin yksi, jonka kierrosluku on pienempi kuin yksi, on alamuuntaja.

Muuntajan jännite- ja virtasuhteet

On olemassa useita muita tekijöitä, jotka voidaan helposti laskea. Ensimmäinen on tulo- ja lähtövirtojen ja jännitteiden suhde. Koska tuloteho on yhtä suuri kuin lähtöteho, on mahdollista laskea jännite tai virta, jos muut kolme arvoa käytetään alla olevaa yksinkertaista kaavaa. Tässä tosiasiassa ei oteta huomioon muuntajahäviöitä, jotka onneksi voidaan jättää huomiotta useimmissa laskelmissa.

Vp x Ip = Vs x on

Otetaan esimerkiksi verkkomuuntaja, joka antaa 25 voltin yhdellä vahvistimella. Kun tulojännite on 250 volttia, tämä tarkoittaa, että tulovirta on vain kymmenesosa vahvistimesta.

Joillekin muuntajille ensiökierron kierrosten määrä on sama kuin toissijaisella, ja virta ja jännite tulossa ovat samat kuin lähdössä. Jos kääntösuhde ei ole 1: 1, jännite- ja virtasuhde on erilainen tulossa ja lähdössä. Edellä esitetystä yksinkertaisesta suhteesta nähdään, että jännitteen ja virran suhde muuttuu tulon ja lähdön välillä. Esimerkiksi muuntajassa, jonka kierrosluku on 2: 1, voi olla 20 voltin tulo 1 ampeerin virralla, kun taas lähdössä jännite on 10 volttia 2 ampeerilla. Kun jännitteen ja virran suhde määrää impedanssin, voidaan nähdä, että muuntajaa voidaan käyttää impedanssin muuttamiseen tulon ja lähdön välillä. Itse asiassa impedanssi vaihtelee käännössuhteen neliönä seuraavasta näkymästä:

Zp = np2
Zs ns2

Käytössä

Muuntajia käytetään laajalti monissa radio- ja elektroniikkasovelluksissa. Yksi heidän tärkeimmistä sovelluksistaan ​​on verkkovirtalähteet. Muuntajaa käytetään muuttamaan tulevaa verkkojännitettä (noin 240 V monissa maissa ja 110 V monissa muissa) tarvittavaksi jännitteeksi laitteiden syöttämiseksi. Suurimmalla osalla nykypäivän laitteita, joissa käytetään puolijohdetekniikkaa, vaaditut jännitteet ovat paljon pienemmät kuin saapuvat verkot. Tämän lisäksi muuntaja eristää toisiojännitteen verkkovirrasta ja tekee siten toissijaisen syötön paljon turvallisemmaksi. Jos syöttö otettaisiin suoraan verkkovirrasta, sähköiskun vaara olisi paljon suurempi.

Virtalähteessä käytettävä kaltainen tehomuuntaja kääritään yleensä rautasydämelle. Tätä käytetään keskittämään magneettikenttä ja varmistamaan, että kytkentä primäärisen ja sekundäärisen välillä on erittäin tiukka. Tällä tavoin tehokkuus pidetään mahdollisimman korkealla. On kuitenkin erittäin tärkeää varmistaa, että tämä ydin ei toimi yhden kierroksen käämityksenä. Tämän estämiseksi ytimen osat on eristetty toisistaan. Itse asiassa ydin koostuu useista levyistä, joista kukin on lomitettu, mutta eristetty toisistaan, kuten on esitetty.

Tehomuuntajan kaksi käämiä on hyvin eristetty toisistaan. Tämä estää toissijaisen käämityksen todennäköisyyden palamisen.

Vaikka yksi harrastajan kohtaamista muuntajien tärkeimmistä käyttötavoista on syöttö- tai verkkojännitteiden muuttaminen uudelle tasolle, heillä on myös monia muita sovelluksia, joihin niitä voidaan käyttää. Venttiilejä käytettäessä niitä käytettiin laajalti audiosovelluksissa, jotta matalan impedanssin kaiuttimia voidaan käyttää venttiilipiireillä, joilla oli suhteellisen korkea lähtöimpedanssi. Niitä käytetään myös radiotaajuussovelluksiin. Se, että ne voivat eristää signaalin tasavirtaosat, toimia impedanssimuuntajina ja viritetyinä piireinä yhdessä, tarkoittaa, että ne ovat elintärkeä elementti monissa piireissä. Monissa kannettavissa vastaanottimissa nämä IF-muuntajat tarjoavat valikoivuuden vastaanottimelle. Esitetyssä esimerkissä voidaan nähdä, että muuntajan ensiö viritetään kondensaattorilla, jotta se saadaan resonanssiin. Resonanssitaajuuden säätö tehdään normaalisti käyttämällä ydintä, joka voidaan ruuvata sisään ja ulos kelan induktanssin määrän vaihtelemiseksi. Muuntaja vastaa myös edellisen vaiheen kollektorivaiheen suurempaa impedanssia seuraavan vaiheen alempaan impedanssiin. Sen tarkoituksena on myös erottaa edellisen vaiheen kerääjän erilaiset vakaan tilan jännitteet seuraavan vaiheen pohjasta. Jos näitä kahta virtapiiriä ei eroteta toisistaan, molempien transistoreiden DC-esijännitysolosuhteet häiriintyisivät eikä kumpikaan vaihe toimisi oikein. Muuntajan avulla vaiheet voidaan liittää AC-signaaleille pitäen silti yllä DC-esijännitysolosuhteet.

Yhteenveto

Muuntaja on korvaamaton osa nykypäivän elektroniikkakenttää. Huolimatta siitä, että integroituja piirejä ja muita puolijohdelaitteita näyttää käyttävän yhä suurempia määriä, muuntajaa ei voida korvata. Se, että se pystyy eristämään ja siirtämään virtaa piiristä toiseen muuttamalla impedanssia, varmistaa, että se on ainutlaatuisesti sijoitettu elektroniikkasuunnittelijoiden työkaluksi.


Katso video: Sähköpiirrosmerkkejä (Joulukuu 2021).