Что такое трансформатор. Окончание

Приветствую, друзья!

Изображение трансформатора в схемахПродолжаем знакомство с «кирпичиками» электроники.

В первой части статьи мы начали знакомиться с трансформатором, узнали, как он устроен.

Мы узнали, что такое габаритная мощность трансформатора, коэффициент трансформации и КПД.

Сейчас мы с вами узнаем еще кое-что интересное и копнем в практическую сторону вопроса.

Сначала о том, какие бывают

Сердечники трансформаторов

Сердечники низкочастотных маломощных трансформаторов выполнены не из цельного куска ферромагнетика, а из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Это уменьшает нагрев сердечника от вихревых токов (токов Фуко).

Такие сердечники из пластин стягивают винтами или специальными скобами. Если сердечник плохо стянут, то он будет надоедливо гудеть. Малогабаритные трансформаторы в адаптерах не стянуты, а проклеены специальным составом.

Форма сердечников может быть различной. Чаще всего применяются Ш- и П-образные сердечники. В случае Ш-образного сердечника обмотки располагаются в одной катушке на центральном стержне. В случае П-образного сердечника обмотки располагаются на двух катушках.

При этом в каждой катушке имеется половина первичной и половина вторичной обмотки (обмоток). Половинки обмоток включаются последовательно. Можно использовать одну половинку вторичной обмотки, получив вдвое меньшее напряжение.

Сборка пластин трансформатора вепекрышкуЕсли быть точным, сердечники состоят из Ш-образных или П-образных пластин и замыкающей магнитный поток прямоугольной пластины.

Собирается сердечник вперекрышку, так, чтобы не было отдельного блока Ш-образных и замыкающих пластин.

Существую еще тороидальные сердечники, представляющие собой тор – «бублик» прямоугольного сечения.

Они отличаются меньшим рассеиванием магнитного потока и представляют собой металлическую ленту, свитую в кольцо.

Металлическая лента покрыта слоем лака – для того, чтобы воспрепятствовать токам Фуко.

тороидальный сердечник трансформатораОднако изготовить трансформатор на таком сердечнике сложнее.

Кто хотя раз пробовал мотать обмотки на тороидальном сердечнике – тот знает!

Интересно отметить, что сердечники высокочастотных (импульсных) трансформаторов сделаны из цельного куска материала (феррита).

Ферриты обладают повышенным электрическим и магнитным сопротивлением, поэтому такие технологические ухищрения не нужны.

Ферритовые сердечники способны работать на частотах в сотни килогерц и выше.

Где применяются трансформаторы в компьютерах и периферии?

Они применяются в блоках питания компьютеров и периферийных устройств. Отметим, что в большинстве случаев в периферийных устройствах и во всех компьютерах используются импульсные блоки питания.

Т.е. предварительно переменная сетевое напряжение выпрямляется высоковольтным выпрямителем. Постоянное напряжение поступает в инвертор, который превращает его в переменное напряжение повышенной частоты, которое можно преобразовать трансформатором.

Трансформатор в блоке питания компьютераЗачем такие сложности, спросите вы? Переменное выпрямить в постоянное, и затем опять превратить в переменное? Выигрыш здесь тот, что при повышенных частотах габариты и вес сердечника трансформатора уменьшаются в десятки раз!

При небольшом сердечнике количество меди в обмотках будет небольшим. Следовательно, стоимость трансформатора значительно уменьшается.

Стандартный компьютерный блок питания размерами 150 х 140 х 85 мм способен отдать мощность 600 — 800 ватт и более. При использовании трансформатора на частоте сетевого напряжения 50 Гц он имел бы габариты в несколько раз больше и вес в несколько килограммов. Тяжёлый бы получился компьютер!

Адаптер с маломощным низкочастотным трансформаторомТрадиционные низкочастотные трансформаторы пока еще используются в маломощных блоках питания для модемов, акустических колонок, точек доступа и прочих маломощных периферийных устройств. Но область их применения постепенно сужается.

Автотрансформаторы

Достоинство обычных трансформаторов — гальваническая развязка обмоток. Т.е. вторичная обмотка не соединена непосредственно (гальванически) с сетью. Это повышает безопасность использования. Мощность из первичной обмотки во вторичную передается по воздуху.

А что будет, если соединить обмотки? Получим автотрансформатор!

АвтотрансформаторБудет работать тот же закон электромагнитной индукции — чем с большей части витков снимается напряжение, тем больше оно будет.

Если подать напряжение на соединенные вместе первичную и вторичную обмотки, а снять напряжение с той, которая была раньше вторичной, получим понижающий трансформатор.

А если подать напряжение на часть обмотки, бывшей ранее первичной, а снять его с крайних выводов, получим повышающий трансформатор.

Уже интересно, правда?

Чтобы получить повышение напряжение на вторичной обмотке традиционным способом, пришлось бы мотать обмотку с количеством витков большим, чем в первичной. А так можно намотать дополнительную (небольшую) обмотку и получить нужное напряжение!

Цена этого — отсутствие гальванической развязки, так как присутствует, по существу, одна обмотка с отводами, подключенная к электрической сети.

Автотрансформатор в UPSВместе с тем у автотрансформатора есть одно существенное преимущество. При той же мощности, снимаемой с обмотки, сердечник автотрансформатора имеет меньшие габариты и вес. Это свойство широко используется в источниках бесперебойного напряжения (ИБП), где используется технология AVR.

При изменении входного сетевого напряжения ИБП не спешит переключаться на аккумуляторы, а коммутирует обмотки автотрансформатора, поддерживая напряжение на нагрузке. Это продлевает срок службы аккумулятора.

Сердечник автотрансформатора имеет меньшие габариты и вес потому, что мощность из первичной обмотки во вторичную передается не только по воздуху, но и непосредственно, гальванически.

Перегрев трансформатора

В процессе работы трансформатор греется. Греются и обмотки, и сердечник. В правильно рассчитанном и изготовленном трансформаторе температура не превышает определенной величины. Но производители всегда ищут, где бы сэкономить.

ТермопредохранительПоэтому в дешевых адаптерах применяют следующий трюк. Уменьшают сечение сердечника и количество витков, экономия на меди и стали. В результате сердечник и обмотки греются сильнее. Чтобы исключить возможность пожара, последовательно с первичной обмоткой включают термопредохранитель, который располагают в недрах первичной обмотки.

При нагревании обмотки греется и термопредохранитель. При достижении определенной температуры (110 — 130 С) термопредохранитель перегорает, цепь первичной обмотки размыкается, и возгорания не происходит.

Иногда при ремонте таких трансформаторов неисправный термопредохранитель закорачивают, восстанавливая цепь первичной обмотки.

Но такой, с позволения сказать, ремонт повышает пожароопасность. Никогда так не поступайте!

Как проверить трансформатор

Измерение сопротивленияОбмотки маломощного трансформатора имеют небольшое сопротивление от единиц до десятков и сотен Ом, поэтому их можно проверить тестером в режиме измерения сопротивления.

Первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение 220 В, поэтому там большее количество витков.

Ток, протекающий по ней, невелик, поэтому используется провод малого сечения.

Во вторичной обмотке ток обычно больше, используется провод большего сечения.

Чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление. Поэтому для понижающего трансформатора сопротивление первичной обмотки больше сопротивления вторичной.

Импульсный паяльникВ заключение рассмотрим одно из интересных применений трансформатора — импульсный паяльник.

Первичная обмотка выполнена как обычно и рассчитана на сетевое напряжение 220 вольт.

Вторичная выполнена из толстой медной шины и имеет один виток.

На ней генерируется очень небольшое напряжение, но она способна отдать ток в несколько ампер, чего достаточно для нагрева жала из более тонкой медной проволоки.

Жало очень невелико, поэтому нагревается за несколько секунд. Традиционный паяльник с толстым жалом греется гораздо медленнее!

Можно еще почитать

Что такое биполярный транзистор, и как его проверить.

Что такое полевой транзистор, и как его проверить.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2017 Компьютер и жизнь // Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru