Трансформатор — это устройство, использующее принцип электромагнитной индукции для преобразования переменного напряжения. Его основные компоненты включают первичную обмотку, вторичную обмотку и железный сердечник.
В электронике часто можно увидеть тень трансформатора, который чаще всего используется в источниках питания для преобразования напряжения и изоляции.
Вкратце, отношение напряжений первичной и вторичной обмоток равно отношению витков первичной и вторичной обмоток. Следовательно, если вы хотите получить разное напряжение, вы можете изменить отношение витков обмоток.
В зависимости от рабочей частоты трансформаторы, как правило, делятся на низкочастотные и высокочастотные. Например, в повседневной жизни частота переменного тока промышленной частоты составляет 50 Гц. Трансформаторы, работающие на этой частоте, называются низкочастотными; рабочая частота высокочастотных трансформаторов может достигать десятков кГц и сотен кГц.
Объем высокочастотного трансформатора значительно меньше, чем объем низкочастотного трансформатора при той же выходной мощности.
Трансформатор — относительно крупный компонент в силовой цепи. Если необходимо уменьшить его габариты, сохранив при этом выходную мощность, требуется использовать высокочастотный трансформатор. Поэтому высокочастотные трансформаторы используются в импульсных источниках питания.
Принцип работы высокочастотного и низкочастотного трансформаторов одинаков, оба основаны на принципе электромагнитной индукции. Однако в плане материалов их «сердечники» изготовлены из разных материалов.
Железный сердечник низкочастотного трансформатора обычно состоит из множества листов кремнистой стали, тогда как железный сердечник высокочастотного трансформатора состоит из высокочастотных магнитных материалов (таких как феррит). (Поэтому железный сердечник высокочастотного трансформатора обычно называют магнитным сердечником).
В схеме источника стабилизированного постоянного напряжения низкочастотный трансформатор передает синусоидальный сигнал.
В схеме импульсного источника питания высокочастотный трансформатор передает высокочастотный импульсный сигнал прямоугольной формы.
При номинальной мощности отношение выходной мощности к входной мощности трансформатора называется КПД трансформатора. Когда выходная мощность трансформатора равна входной мощности, КПД составляет 100%. В действительности такого трансформатора не существует, поскольку в нем присутствуют потери в меди и железе, поэтому трансформатор будет иметь определенные потери.
Что такое потери меди?
Поскольку обмотка трансформатора обладает определенным сопротивлением, при прохождении тока через нее часть энергии преобразуется в тепло. Так как обмотка трансформатора намотана медной проволокой, эти потери также называются потерями в меди.
Что такое потеря железа?
Потери в железе трансформатора в основном включают два аспекта: потери на гистерезис и потери на вихревые токи. Потери на гистерезис заключаются в том, что при прохождении переменного тока через катушку генерируются силовые линии магнитного поля, проходящие через железный сердечник, и молекулы внутри сердечника трутся друг о друга, выделяя тепло и тем самым потребляя часть электрической энергии. Поскольку силовые линии магнитного поля проходят через железный сердечник, в нем также генерируется индуцированный ток. Поскольку ток имеет вихревой характер, его также называют вихревыми токами, и потери на вихревые токи также потребляют часть электрической энергии.
Дата публикации: 27 декабря 2022 г.
