Transformatortyper - Transformer types

Kredsløbssymboler
kredsløbssymbol Transformer med to viklinger og jernkerne.
kredsløbssymbol Transformer med tre viklinger. Punkterne viser viklingernes relative konfiguration.
kredsløbssymbol Transformer med elektrostatisk skærm, der forhindrer kapacitiv kobling mellem viklingerne.
I en lysbueovn har transformeren en tung kobberbus til lavspændingsviklingen, som kan vurderes til titusinder af ampere. Snoede begyndelser og ender ledes separat og "indflettet " til den eksterne deltalukning i en rygsækforbindelse. Transformatorerne er nedsænket i olie til køling og isolering og er designet til at modstå hyppige kortslutninger.

En række forskellige former for elektrisk transformer er lavet til forskellige formål. På trods af deres designforskelle anvender de forskellige typer det samme grundprincip som opdaget i 1831 af Michael Faraday og deler flere vigtige funktionelle dele.

Strømtransformator

Lamineret kerne

Lamineret kernetransformator

Dette er den mest almindelige type transformer, der i vid udstrækning bruges i elektrisk kraftoverførsel og apparater til at konvertere netspænding til lavspænding til at drive elektroniske enheder. De fås i effektværdier fra mW til MW. De isolerede lamineringer minimerer virvelstrømstab i jernkernen.

Små apparater og elektroniske transformere kan bruge en delt spole, hvilket giver et højt isoleringsniveau mellem viklingerne. De rektangulære kerner består af stemplinger, ofte i EI -formpar, men andre former bruges undertiden. Skærme mellem primær og sekundær kan monteres for at reducere EMI (elektromagnetisk interferens), eller der bruges lejlighedsvis en skærmvikling.

Små apparater og elektroniktransformere kan have en termisk afbrydelse indbygget i viklingen for at afbryde strømmen ved høje temperaturer for at forhindre yderligere overophedning.

Toroidal

Toroid transformer

Donutformede toroidformede transformere sparer plads i forhold til EI-kerner og kan reducere eksternt magnetfelt. Disse bruger en ringformet kerne, kobberviklinger viklet rundt om denne ring (og dermed trådes gennem ringen under viklingen) og tape til isolering.

Toroidformede transformere har et lavere eksternt magnetfelt sammenlignet med rektangulære transformere og kan være mindre for en given effektværdi. De koster dog mere at lave, da vikling kræver mere komplekst og langsommere udstyr.

De kan monteres med en bolt gennem midten, ved hjælp af skiver og gummipuder eller ved at putte i harpiks. Man skal passe på, at bolten ikke indgår i en kortslutningssving.

Autotransformer

En autotransformator består kun af en vikling, der tappes på et tidspunkt langs viklingen. Spænding påføres på tværs af en terminal i viklingen, og en højere (eller lavere) spænding produceres på tværs af en anden del af den samme vikling. Autotransformatorens ækvivalente effekt er lavere end den faktiske belastningseffekt. Det beregnes ved: belastning VA × (| Vin - Vout |)/Vin. For eksempel har en autotransformator, der tilpasser en 1000 VA belastning, der er vurderet til 120 volt til en 240 volt forsyning, en ækvivalent rating på mindst: 1.000 VA (240 V - 120 V) / 240 V = 500 VA. Den faktiske vurdering (vist på tallerkenpladen) skal dog være mindst 1000 VA.

Ved spændingsforhold, der ikke overstiger ca. 3: 1, er en autotransformer billigere, lettere, mindre og mere effektiv end en isolerende (toviklet) transformer af samme rating. Store trefasede autotransformatorer bruges f.eks. I elektriske strømdistributionssystemer til at forbinde 220 kV og 33 kV sub-transmissionsnet eller andre højspændingsniveauer.

Variabel autotransformer

Variabel autotransformer

Ved at afsløre en del af en autotransformators viklingsspoler og foretage den sekundære forbindelse gennem en glidende kulbørste , kan der opnås en autotransformer med et næsten kontinuerligt variabelt drejningsforhold, hvilket muliggør bred spændingsjustering i meget små trin.

Induktionsregulator

Induktion regulator ligner i design til en viklede rotor induktionsmotor , men det er hovedsagelig en transformer, hvis udgangsspænding varieres ved at rotere dens sekundære i forhold til den primære-ie, roterer vinkelpositionen af rotoren. Det kan ses som en effekttransformator, der udnytter roterende magnetfelter . Den store fordel ved induktionsregulatoren er, at de i modsætning til variacs er praktiske til transformere over 5 kVA. Derfor finder sådanne regulatorer udbredt anvendelse i højspændingslaboratorier.

Polyphase transformer

En højspændingstransformator demonteres
Afskåret billede af en flerfasetransformator

For flerfasesystemer kan flere enkeltfasetransformatorer bruges, eller alle faser kan tilsluttes en enkelt flerfasetransformator. For en trefasetransformator er de tre primære viklinger forbundet, og de tre sekundære viklinger er forbundet sammen. Eksempler på forbindelser er wye-delta, delta-wye, delta-delta og wye-wye. En vektorgruppe angiver konfigurationen af ​​viklingerne og fasevinkelforskellen mellem dem. Hvis en vikling er forbundet til jorden ( jordet ), er jordforbindelsespunktet normalt midtpunktet for en wye -vikling. Hvis den sekundære er en deltavikling, kan jorden være forbundet til et centerhane på en vikling ( highben delta ) eller en fase kan jordes (hjørnejordet delta). En speciel polyfasetransformator er zigzag -transformeren . Der er mange mulige konfigurationer, der kan involvere mere eller færre end seks viklinger og forskellige haneforbindelser.

Trefasede transformere 380 kV/110 kV og 110 kV/20 kV

Jordingstransformator

Jordforbindelse eller jordforbindelse transformere lader tre wire (delta) polyfas systemforsyninger rumme fase til neutrale belastninger ved at levere en returvej for strøm til en neutral. Jordingstransformatorer indeholder oftest en enkelt viklingstransformator med en zigzagviklingskonfiguration, men kan også oprettes med en wye-delta isoleret viklingstransformatorforbindelse.

Faseskiftende transformer

Dette er en specialiseret type transformer, som kan konfigureres til at justere faseforholdet mellem input og output. Dette gør det muligt at styre effektstrømmen i et elektrisk net , f.eks. At styre strømmen væk fra et kortere (men overbelastet) link til en længere sti med overskydende kapacitet.

Transformator med variabel frekvens

En variabel frekvens transformer er en specialiseret tre-fase effekt transformer, som gør det muligt kontinuerligt at justere fase forholdet mellem input og output viklinger ved at dreje den ene halvdel. De bruges til at forbinde elektriske net med samme nominelle frekvens, men uden synkron fasekoordination.

Lækage eller vildfarende transformer

Lækagetransformator

En lækagetransformator, også kaldet en forvildet felttransformator, har en betydeligt højere lækageinduktans end andre transformere, undertiden øget med en magnetisk bypass eller shunt i sin kerne mellem primær og sekundær, som nogle gange kan justeres med en sætskrue. Dette giver en transformer en iboende strømbegrænsning på grund af den løse kobling mellem dens primære og sekundære viklinger. Den kortslutning induktans fungerer som en strømbegrænsende parameter. Output- og inputstrømmene er lave nok til at forhindre termisk overbelastning under alle belastningsforhold - selvom sekundæren er kortsluttet.

Anvendelser

Lækagetransformatorer bruges til lysbuesvejsning og højspændingsudladningslamper ( neonlys og koldkatode fluorescerende lamper , som er serieforbundne op til 7,5 kV AC). Det fungerer både som en spændingstransformator og som en magnetisk ballast .

Andre applikationer er kortslutningssikre ekstra lavspændingstransformatorer til legetøj eller dørklokkeinstallationer .

Resonant transformer

En resonant transformer er en transformer, hvor en eller begge viklinger har en kondensator på tværs og fungerer som et afstemt kredsløb . Anvendes ved radiofrekvenser kan resonansstransformatorer fungere som båndpasfiltre med høj Q -faktor . Transformatorviklingerne har enten luft- eller ferritkerner, og båndbredden kan justeres ved at variere koblingen ( gensidig induktans ). En almindelig form er IF ( mellemfrekvens ) transformeren, der bruges i superheterodyne radiomodtagere . De bruges også i radiosendere.

Når impedansen observeres fra den primære viklingsside, observeres to resonanser på den sekundære viklingsside som et par.

Resonante transformere bruges også i elektroniske forkoblinger til gasudladningslamper og højspændingsforsyninger. De bruges også i nogle typer skifte strømforsyninger . Her er kortslutningsinduktansværdien en vigtig parameter, der bestemmer resonanstransformatorens resonansfrekvens. Ofte har kun sekundærvikling en resonanskondensator (eller omstrejfende kapacitans) og fungerer som et serielt resonantankredsløb. Når kortslutningsinduktansen på transformatorens sekundære side er L sc, og resonanskondensatoren (eller vildledende kapacitans) på den sekundære side er C r , er resonansfrekvensen ω s på 1 'som følger

Transformatoren drives af en puls eller firkantbølge for effektivitet, genereret af et elektronisk oscillatorkredsløb . Hver puls tjener til at drive resonante sinusformede svingninger i den afstemte vikling, og på grund af resonans kan der udvikles en højspænding på tværs af den sekundære.

Ansøgninger:

Konstant spændingstransformator

Ved at arrangere særlige magnetiske egenskaber ved en transformerkerne og installere et ferro-resonant tank kredsløb (en kondensator og en ekstra vikling), kan en transformer arrangeres for automatisk at holde den sekundære viklingsspænding relativt konstant for varierende primær forsyning uden yderligere kredsløb eller manuel justering. Ferro-resonante transformere kører varmere end standard effekttransformatorer, fordi reguleringshandling afhænger af kernemætning, hvilket reducerer effektiviteten. Outputbølgeformen er stærkt forvrænget, medmindre der træffes omhyggelige foranstaltninger for at forhindre dette. Mættende transformere giver en simpel robust metode til at stabilisere en vekselstrømforsyning.

Ferritkerne

Ferritkerntransformatorer bruges i vid udstrækning i switch-mode strømforsyninger (SMPS'er). Pulverkernen muliggør højfrekvent drift og dermed meget mindre størrelse-til-effekt-forhold end laminerede jern-transformere.

Ferrit -transformere bruges ikke som strømtransformatorer ved netfrekvens, da laminerede jernkerner koster mindre end en ækvivalent ferritkerne.

Plan transformer

En plan transformer
Eksploderet visning : spiralens primære "vikling" på den ene side af printkortet (den sekundære spiral "vikling" er på den anden side af printkortet)

Producenter bruger enten flade kobberplader eller æts spiralmønstre på et printkort til at danne "viklingerne" af en plan transformer og erstatte trådens vendinger, der bruges til at lave andre typer. Nogle plane transformere sælges kommercielt som diskrete komponenter, andre plane transformere ætses direkte i hovedprintkortet og behøver kun en ferritkerne til at blive fastgjort over printkortet. En plan transformer kan være tyndere end andre transformere, hvilket er nyttigt til applikationer med lav profil eller når flere trykte kredsløb er stablet. Næsten alle plane transformere bruger en ferrit plan kerne .

Oliekølet transformer

Store transformere, der bruges til strømfordeling eller elektriske understationer, har deres kerne og spoler nedsænket i olie , som afkøler og isolerer. Olie cirkulerer gennem kanaler i spolen og omkring spolen og kerneenheden, flyttet af konvektion. Olien afkøles af ydersiden af ​​tanken i små vurderinger og af en luftkølet radiator i større værdier. Hvor en højere rating er påkrævet, eller hvor transformatoren er i en bygning eller under jorden, cirkulerer oliepumper olien, og der kan også bruges en olie-til-vand varmeveksler. Nogle transformere kan indeholde PCB'er, hvor eller når det var tilladt at bruge det. For eksempel indtil 1979 i Sydafrika. erstattede brandhæmmende væsker såsom silikoneolier bruges nu i stedet.

Støbt harpiks transformer

Strømtransformere af støbt harpiks omslutter viklingerne i epoxyharpiks. Disse transformere forenkler installationen, da de er tørre, uden køleolie, og kræver derfor ingen brandsikker hvælving til indendørs installationer. Epoxyen beskytter viklingerne mod støv og ætsende atmosfærer. Fordi formene til støbning af spolerne kun fås i faste størrelser, er transformatorernes design mindre fleksibel, hvilket kan gøre dem dyrere, hvis tilpassede funktioner (spænding, drejningsforhold, vandhaner) er påkrævet.

Isolerende transformer

En isolationstransformator forbinder to kredsløb magnetisk, men tilvejebringer ingen metallisk ledende vej mellem kredsløbene. Et eksempel kan være strømforsyningen til medicinsk udstyr, når det er nødvendigt for at forhindre lækage fra vekselstrømssystemet til enheder, der er tilsluttet en patient. Specielle isolationstransformatorer kan omfatte afskærmning for at forhindre kobling af elektromagnetisk støj mellem kredsløb eller kan have forstærket isolering til at modstå tusinder af volt af potentiel forskel mellem primære og sekundære kredsløb.

Solid-state transformer

En solid-state transformer er faktisk en effektomformer, der udfører den samme funktion som en konventionel transformer, nogle gange med ekstra funktionalitet. De fleste indeholder en mindre højfrekvent transformer. Det kan bestå af en AC-til-AC-omformer eller en ensretter, der driver en inverter.

Instrument transformer

Instrumenttransformatorer bruges typisk til at betjene instrumenter fra højspændingsledninger eller højstrømskredsløb, hvilket sikkert isolerer måle- og styrekredsløb fra højspændinger eller strømme. Transformatorens primære vikling er forbundet til højspændings- eller højstrømskredsløbet, og måleren eller relæet er forbundet til det sekundære kredsløb. Instrumenttransformatorer kan også bruges som en isolationstransformator, så sekundære mængder kan bruges uden at påvirke det primære kredsløb.

Terminalidentifikationer (enten alfanumeriske såsom H 1 , X 1 , Y 1 osv. Eller en farvet plet eller prik imponeret i sagen) angiver den ene ende af hver vikling, hvilket angiver den samme øjeblikkelige polaritet og fase mellem viklingerne. Dette gælder for begge typer instrumenttransformatorer. Korrekt identifikation af terminaler og ledninger er afgørende for korrekt drift af måling og beskyttelsesrelæinstrumentering.

Nuværende transformer

Strømtransformatorer brugt i måleudstyr til trefaset 400 ampere elforsyning

En strømtransformator (CT) er en serieforbundet måleenhed designet til at levere en strøm i sin sekundære spole, der er proportional med strømmen, der strømmer i dens primære. Strømtransformatorer bruges almindeligvis i måle- og beskyttelsesrelæer i elindustrien .

Strømtransformatorer konstrueres ofte ved at føre en enkelt primær sving (enten et isoleret kabel eller en uisoleret samleskinne) gennem en velisoleret toroidkerne indpakket med mange trådomdrejninger. CT'en beskrives typisk ved dets nuværende forhold fra primær til sekundær. For eksempel giver en 1000: 1 CT en udgangsstrøm på 1 ampere, når 1000 ampere strømmer gennem den primære vikling. Standard sekundære strømværdier er 5 ampere eller 1 ampere, kompatible med standard måleinstrumenter. Den sekundære vikling kan være enkeltforhold eller have flere trykpunkter for at give en række forhold. Der skal udvises omhu for at sikre, at den sekundære vikling ikke afbrydes fra dens lavimpedansbelastning, mens strøm strømmer i primæren, da dette kan producere en farligt høj spænding over den åbne sekundær og permanent kan påvirke transformatorens nøjagtighed.

Specielt konstruerede bredbånds -CT'er bruges også, sædvanligvis med et oscilloskop , til måling af højfrekvente bølgeformer eller pulserede strømme inden for pulserede kraftsystemer . Den ene type giver en spændingsudgang, der er proportional med den målte strøm. En anden, kaldet en Rogowski -spole , kræver en ekstern integrator for at levere en proportional output.

En strømklemme bruger en strømtransformator med en delt kerne, der let kan vikles rundt om en leder i et kredsløb. Dette er en almindelig metode, der bruges i bærbare strømmåleinstrumenter, men permanente installationer bruger mere økonomiske former for strømtransformator.

Spændingstransformator eller potentiel transformer

Spændingstransformatorer (VT), også kaldet potentielle transformere (PT), er en parallelt forbundet type instrumenttransformator, der bruges til måling og beskyttelse i højspændingskredsløb eller fasefaseforskydningsisolering. De er designet til at vise ubetydelig belastning for den forsyning, der måles, og have et nøjagtigt spændingsforhold for at muliggøre nøjagtig måling. En potentiel transformer kan have flere sekundære viklinger på den samme kerne som en primærvikling til brug i forskellige måle- eller beskyttelseskredsløb. Den primære kan forbindes fase til jord eller fase til fase. Den sekundære er normalt jordet på en terminal.

Der er tre primære typer af spændingstransformatorer (VT): elektromagnetisk, kondensator og optisk. Den elektromagnetiske spændingstransformator er en tråd-viklet transformer. Kondensatorspændingstransformatoren bruger en kapacitanspotentialdeler og bruges ved højere spændinger på grund af lavere omkostninger end en elektromagnetisk VT. En optisk spændingstransformator udnytter de elektriske egenskaber ved optiske materialer. Måling af høje spændinger er mulig med de potentielle transformatorer. En optisk spændingstransformator er ikke strengt taget en transformer, men en sensor, der ligner en Hall -effektføler .

Kombineret instrumenttransformator

En kombineret instrumenttransformator omslutter en strømtransformator og en spændingstransformator i den samme transformer. Der er to hovedkombinationer af kombineret strøm- og spændingstransformator: oliepapirisoleret og SF 6- isoleret. En fordel ved at anvende denne løsning er reduceret understationsfodaftryk på grund af reduceret antal transformere i en bugt, understøttende strukturer og forbindelser samt lavere omkostninger til anlægsarbejde, transport og installation.

Puls transformer

Bådehånds TS6121A pulstransformator
Inde i en Ethernet -transformer

En pulstransformator er en transformer, der er optimeret til at transmittere rektangulære elektriske impulser (det vil sige pulser med hurtige stignings- og faldtider og en relativt konstant amplitude ). Små versioner kaldet signaltyper bruges i digitale logik- og telekommunikationskredsløb som f.eks. I Ethernet , ofte til at matche logiske drivere til transmissionslinjer . Disse kaldes også Ethernet -transformermoduler.

Mellemstore power versioner anvendes i strøm-styrekredsløb, såsom kamera flash controllere. Større power versioner anvendes i elektriske strømfordeling industrien til at interface lav spænding styrekredsløb til højspændingsledninger porte effekthalvledere . Særlige højspænding puls transformere anvendes også til at generere høj effekt pulser for radar , partikelacceleratorer , eller andre højenergi pulseret effekt applikationer.

For at minimere forvrængning af pulsformen skal en impulstransformator have lave værdier for lækageinduktans og distribueret kapacitans og en høj åben kredsinduktans. I impulstransformatorer af effekttype er en lav koblingskapacitet (mellem primær og sekundær) vigtig for at beskytte kredsløbet på den primære side mod kraftige transienter, der er skabt af belastningen. Af samme grund kræves høj isolationsmodstand og høj nedbrydningsspænding. En god forbigående reaktion er nødvendig for at opretholde den rektangulære pulsform på den sekundære, fordi en puls med langsomme kanter ville skabe koblingstab i effekt halvlederne.

Produktet af topimpulsspændingen og varigheden af ​​pulsen (eller mere præcist, spændingstidsintegralet) bruges ofte til at karakterisere pulstransformatorer. Generelt, jo større dette produkt, jo større og dyrere er transformeren.

Pulstransformatorer har pr. Definition en driftscyklus på mindre end 0,5; uanset hvilken energi, der er lagret i spolen under pulsen, skal "dumpes" ud, før pulsen affyres igen.

RF transformer

Der er flere typer transformere, der bruges i radiofrekvens (RF) arbejde. Lamineret stål er ikke egnet til RF.

Air-core transformer

Disse bruges til højfrekvent arbejde. Manglen på en kerne betyder meget lav induktans . Al strøm ophidser strøm og inducerer sekundær spænding, som er proportional med den indbyrdes induktans. Sådanne transformatorer må ikke være mere end et par omdrejninger af tråd loddet på et printkort .

Ferritkern-transformer

Ferritkerntransformatorer bruges i vid udstrækning i impedansmatchende transformere til RF, især til baluns (se nedenfor) til tv- og radioantenner. Mange har kun et eller to sving.

Transmissionslinjetransformator

Til brug af radiofrekvenser er transformere undertiden lavet af konfigurationer af transmissionslinje, undertiden bifilar eller koaksialkabel , viklet omkring ferrit eller andre typer kerne. Denne transformerstil giver en ekstremt bred båndbredde, men kun et begrænset antal forhold (f.eks. 1: 9, 1: 4 eller 1: 2) kan opnås med denne teknik.

Kernematerialet øger induktansen dramatisk og øger derved sin Q -faktor . Kerner af sådanne transformere hjælper med at forbedre ydeevnen ved den lavere frekvensende ende af båndet. RF -transformere brugte undertiden en tredje spole (kaldet en ticklervikling) til at injicere feedback i et tidligere ( detektor ) stadium i antikke regenerative radiomodtagere .

I RF- og mikrobølgesystemer giver en kvartbølge-impedans-transformer en måde at matche impedanser mellem kredsløb over et begrænset frekvensområde ved kun at bruge en transmissionslinjelængde. Linjen kan være koaksialkabel, bølgeleder, stripline eller mikrostrimmel .

Balun

Baluns er transformere designet specielt til at forbinde mellem afbalancerede (ikke-jordede) og ubalancerede (jordede) kredsløb. Disse er undertiden fremstillet af konfigurationer af transmissionslinje og undertiden bifilar eller koaksialkabel og ligner transmissionslinjetransformatorer i konstruktion og drift. Baluns kan designes til ikke kun at grænseflade mellem afbalancerede og ubalancerede belastninger, men derudover give impedansmatchning mellem disse belastningstyper.

IF transformer

Ferritkerntransformatorer bruges i vid udstrækning i (mellemfrekvens) (IF) faser i superheterodyne radiomodtagere . De er for det meste tunede transformere, der indeholder en gevindskåret ferritsnegl, der er skruet ind eller ud for at justere IF -tuning. Transformatorerne er normalt på dåse (afskærmet) for stabilitet og for at reducere interferens.

Lydtransformator

To lydtransformatorer på højttalerniveau i en rørforstærker ses til venstre. Strømforsyningens toroidformede transformer er til højre
Fem lydtransformatorer til forskellige linjeniveauformål. De to sorte bokse til venstre indeholder 1: 1 transformere til splittelse af signaler, afbalancering af ubalancerede signaler eller isolering af to forskellige vekselstrømsjordsystemer for at fjerne buzz og brummen. De to cylindriske metalkasser passer ind i oktalstikdåser ; hver indeholder en 1: 1 line transformer, den første er vurderet til 600 ohm, den anden er vurderet til 15.000 ohm. Yderst til højre er en DI -enhed ; dens 12: 1 transformer (med gul isolering) ændrer en høj impedans ubalanceret input til en lav impedans balanceret output.

Lydtransformatorer er dem, der er specielt designet til brug i lydkredsløb til at transportere lydsignaler . De kan bruges til blok radiofrekvensinterferens eller DC-komponenten af et audiosignal, at opdele eller kombinere lydsignaler, eller for at tilvejebringe impedanstilpasning mellem høj impedans og en lav impedans kredsløb, såsom mellem en høj impedans rør (ventil) forstærker output og en lav impedans højttaler , eller mellem en høj impedans instrument output og den lave impedans input fra en mixerpult . Lydtransformatorer, der fungerer med højttalerspændinger og strøm, er større end dem, der fungerer på mikrofon- eller linjeniveau, som bærer meget mindre strøm. Brotransformatorer forbinder 2-leder og 4-leder kommunikationskredsløb.

Da de er magnetiske enheder, er lydtransformatorer modtagelige for eksterne magnetiske felter, såsom dem, der genereres af vekselstrømførende ledere. " Hum " er et udtryk, der almindeligvis bruges til at beskrive uønskede signaler, der stammer fra " strømnettet " (typisk 50 eller 60 Hz). Lydtransformatorer, der bruges til signaler på lavt niveau, f.eks. Dem fra mikrofoner, indeholder ofte magnetisk afskærmning for at beskytte mod fremmede magnetisk koblede signaler.

Lydtransformatorer blev oprindeligt designet til at forbinde forskellige telefonsystemer med hinanden, samtidig med at deres respektive strømforsyninger holdes isolerede, og bruges stadig almindeligt til at forbinde professionelle lydsystemer eller systemkomponenter for at eliminere brummer og brummen. Sådanne transformatorer har typisk et 1: 1 -forhold mellem det primære og det sekundære. Disse kan også bruges til opdeling af signaler, balancering af ubalancerede signaler eller fodring af et afbalanceret signal til ubalanceret udstyr. Transformatorer bruges også i DI-bokse til at konvertere højimpedansinstrumentsignaler (f.eks. Basguitar ) til lavimpedanssignaler for at sætte dem i stand til at oprette forbindelse til en mikrofonindgang på miksekonsollen .

En særlig kritisk komponent er udgangstransformatoren til en ventilforstærker . Ventilkredsløb til kvalitetsgengivelse er længe blevet produceret uden andre (mellemtrin) lydtransformatorer, men en udgangstransformator er nødvendig for at koble den relativt høje impedans (op til et par hundrede ohm afhængig af konfiguration) af udgangsventilen (e) til en højttalers lave impedans . (Ventilerne kan levere en lav strøm ved en høj spænding; højttalerne kræver høj strøm ved lav spænding.) De fleste solid-state effektforstærkere behøver slet ingen udgangstransformator.

Lydtransformatorer påvirker lydkvaliteten, fordi de er ikke-lineære. De tilføjer harmonisk forvrængning til det originale signal, især underordnede harmoniske, med vægt på harmonier fra tredje orden. Når den indgående signalamplitude er meget lav, er der ikke nok niveau til at aktivere den magnetiske kerne (se koercivitet og magnetisk hysterese ). Når det indgående signalamplitude er meget højt, mættes transformatoren og tilføjer harmoniske toner fra blødt klip. En anden ikke-linearitet kommer fra begrænset frekvensrespons. For god lavfrekvent respons kræves en relativt stor magnetisk kerne ; høj effekthåndtering øger den nødvendige kernestørrelse. God højfrekvent respons kræver omhyggeligt designet og implementeret viklinger uden overdreven lækageinduktans eller vildfarende kapacitans . Alt dette giver en dyr komponent.

Tidlige transistorlydforstærkere havde ofte udgangstransformatorer, men de blev elimineret, da fremskridt i halvledere tillod design af forstærkere med tilstrækkelig lav udgangsimpedans til at drive en højttaler direkte.

Højttaler transformer

Højttalertransformator i gammel radio

På samme måde som transformere skaber højspændingstransmissionskredsløb, der minimerer transmissionstab, kan højttalertransformatorer drive mange individuelle højttalere fra et enkelt lydkredsløb, der drives ved højere end normale højttalerspændinger. Denne applikation er almindelig i offentlige adresseapplikationer . Sådanne kredsløb omtales almindeligvis som konstantspændingshøjttalersystemer . Sådanne systemer kendes også ved den nominelle spænding for højttalerlinjen, såsom 25- , 70- og 100-volts højttalersystemer (spændingen svarende til effektværdien af ​​en højttaler eller forstærker). En transformer øger output fra systemets forstærker til fordelingsspændingen. På de fjerne højttalersteder matcher en trinvis transformer højttaleren til linjens nominelle spænding, så højttaleren producerer nominel nominel output, når linjen er ved nominel spænding. Højttalertransformatorer har normalt flere primære tryk for at justere lydstyrken på hver højttaler i trin.

Output transformer

Ventil (rør) forstærkere bruger næsten altid en udgangstransformator til at matche ventilernes krav til høj belastningsimpedans (flere kilohms) til en højimpedanshøjttaler

Transformator med lille signal

Flytende spole fonograf patroner producerer en meget lille spænding. For at dette kan forstærkes med et rimeligt signal-støjforhold, kræver det normalt en transformer at konvertere spændingen til området for de mere almindelige bevægelige magnetpatroner.

Mikrofoner kan også tilpasses deres belastning med en lille transformer, der er afskærmet mod et metal for at minimere støjoptagelse. Disse transformere er mindre udbredt i dag, da transistoriserede buffere nu er billigere.

Interstage og koblingstransformator

I en push-pull-forstærker er et omvendt signal påkrævet og kan hentes fra en transformer med en center-tappet vikling, der bruges til at drive to aktive enheder i modsat fase. Disse fasedelingstransformatorer bruges ikke meget i dag.

Andre typer

Transaktor

En transaktor er en kombination af en transformer og en reaktor . En transaktor har en jernkerne med et luftspalte, som begrænser koblingen mellem viklinger.

Pindsvin

Hedgehog -transformere stødes lejlighedsvis på hjemmelavede radioer fra 1920'erne. De er hjemmelavede audio interstage koblingstransformatorer.

Emaljeret kobbertråd vikles rundt om den centrale halvdel af længden af ​​et bundt isoleret jerntråd (f.eks. Blomsterhandlertråd) for at lave viklingerne. Enderne af jerntrådene bukkes derefter omkring den elektriske vikling for at fuldføre magnetkredsløbet, og det hele pakkes ind med tape eller snor for at holde det sammen.

Variometer og variokobler

Variometer brugt i 1920'ernes radiomodtager

Et variometer er en type kontinuerligt variabel luft-kerne RF- induktor med to viklinger. En almindelig form bestod af en spole, der var viklet på en kort hul cylindrisk form, med en anden mindre spole indeni, monteret på en aksel, så dens magnetiske akse kan drejes i forhold til den ydre spole. De to spoler er forbundet i serie. Når de to spoler er kollinære, med deres magnetfelter peget i samme retning, tilføjer de to magnetfelter, og induktansen er maksimal. Hvis den indvendige spole roteres, så dens akse er i en vinkel i forhold til den ydre spole, tilføjes magnetfelterne ikke, og induktansen er mindre. Hvis den indvendige spole roteres, så den er kollinær med den ydre spole, men deres magnetfelter peger i modsatte retninger, annullerer felterne hinanden og induktansen er meget lille eller nul. Fordelen ved variometeret er, at induktansen kan justeres kontinuerligt over et bredt område. Variometre blev meget udbredt i 1920'ernes radiomodtagere. En af deres vigtigste anvendelser i dag er som antennematchende spoler til at matche langbølgede radiosendere til deres antenner.

Den vario-kobler var en enhed med en lignende konstruktion, men de to spoler blev ikke tilsluttet, men knyttet til separate kredsløb. Så det fungerede som en luftkerne-RF- transformer med variabel kobling. Den indre spole kan drejes fra 0 ° til 90 ° vinkel med den ydre, hvilket reducerer den indbyrdes induktans fra maksimum til nær nul.

Pandekagespole variometeret var en anden almindelig konstruktion, der blev brugt i både 1920'ernes modtagere og sendere. Den består af to flade spiralspoler hængende lodret mod hinanden, hængslet i den ene side, så den ene kan svinge væk fra den anden til en vinkel på 90 ° for at reducere koblingen. Det flade spiraldesign tjente til at reducere parasitisk kapacitans og tab ved radiofrekvenser.

Pandekage eller "honeycomb" spole vario-koblere blev brugt i 1920'erne i de almindelige Armstrong eller "tickler" regenerative radiomodtagere . En spole blev forbundet til detektoren rørets grid kredsløb. Den anden spole, "tickler" -spolen var forbundet til rørets plade (output) kredsløb. Det returnerede noget af signalet fra pladekredsløbet til indgangen igen, og denne positive feedback øgede rørets forstærkning og selektivitet.

Roterende transformer

En roterende (roterende) transformer er en specialiseret transformer, der kobler elektriske signaler mellem to dele, der roterer i forhold til hinanden - som et alternativ til glidringe , der er tilbøjelige til at blive slidt og berøre støj. De bruges almindeligt i applikationer til magnetisk tape med skruelinier .

Variabel differentialtransformator

En variabel differentialtransformator er en robust berøringsfri positionssensor. Den har to modsat fasede primærprogrammer, der nominelt producerer nul output i den sekundære, men enhver bevægelse af kernen ændrer koblingen til at producere et signal.

Løser og synkroniserer

To-faset resolver og tilhørende trefaset synkro er rotationspositionssensorer, der arbejder over hele 360 ​​°. Primæren roteres inden for to eller tre sekundærer i forskellige vinkler, og amplituden af ​​de sekundære signaler kan dekodes til en vinkel. I modsætning til variable differentialtransformere bevæger spolerne sig og ikke kun kernen i forhold til hinanden, så slipringe er nødvendige for at forbinde den primære.

Opløsere producerer in-fase og kvadraturkomponenter, der er nyttige til beregning. Synkroner producerer trefasede signaler, som kan tilsluttes andre synkroner for at rotere dem i en generator/motorkonfiguration.

Piezoelektrisk transformer

To piezoelektriske transducere kan mekanisk kobles eller integreres i et stykke materiale, hvilket skaber en piezoelektrisk transformer .

Flyve tilbage

En Flyback-transformer er en højspændings-, højfrekvent-transformer, der bruges i plasmakugler og med katodestrålerør (CRT'er). Det giver den høje (ofte flere kV) anode DC -spænding, der kræves til drift af CRT'er. Variationer i anodespænding, der tilbydes af flyback, kan resultere i forvrængninger i billedet, der vises af CRT. CRT flybacks kan indeholde flere sekundære viklinger for at give flere andre, lavere spændinger. Dens output pulseres ofte, fordi den ofte bruges med en spændingsmultiplikator, som kan integreres med flyback.

Se også

Referencer