Типы трансформаторов

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Типы трансформеров»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Условные обозначения схем

	Трансформатор с двумя обмотками и железным сердечником.
	Трансформатор с тремя обмотками. Точки показывают относительную конфигурацию обмоток.
	Трансформатор с электростатическим экраном, предотвращающим емкостную связь между обмотками.

В дуговой электропечи трансформатор имеет тяжелую медную шину для обмотки низкого напряжения, которая может быть рассчитана на десятки тысяч ампер. Начало и конец обмотки выводятся отдельно и «чередуются » для внешнего замыкания треугольником в ранцевом соединении. ^[1] Трансформаторы погружены в масло для охлаждения и изоляции и спроектированы так, чтобы выдерживать частые короткие замыкания.

Различные типы электрического трансформатора сделаны для различных целей. Несмотря на различия в конструкции, различные типы используют тот же основной принцип, который открыл в 1831 году Майкл Фарадей , и имеют несколько общих функциональных частей.

Силовой трансформатор [ править ]

Ламинированный сердечник [ править ]

Это наиболее распространенный тип трансформатора, широко используемый при передаче электроэнергии и в устройствах для преобразования сетевого напряжения в низкое для питания электронных устройств. Они доступны с номинальной мощностью от мВт до МВт. Изолированные листы сводят к минимуму потери на вихревые токи в железном сердечнике.

В небольших приборах и электронных трансформаторах можно использовать разъемную бобину, обеспечивающую высокий уровень изоляции между обмотками. Прямоугольные сердечники состоят из штамповок, часто в парах формы EI, но иногда используются и другие формы. Между первичной и вторичной обмотками могут быть установлены экраны для уменьшения EMI (электромагнитных помех), или иногда используется экранная обмотка.

Трансформаторы для небольших электроприборов и электроники могут иметь тепловой выключатель , встроенный в обмотку, для отключения питания при высоких температурах и предотвращения дальнейшего перегрева.

Тороидальный [ править ]

Тороидальные трансформаторы в форме пончика экономят место по сравнению с сердечниками EI и могут уменьшить внешнее магнитное поле. В них используется кольцевой сердечник, медные обмотки, намотанные вокруг этого кольца (и, таким образом, продетые через кольцо во время намотки), и лента для изоляции.

Тороидальные трансформаторы имеют более низкое внешнее магнитное поле по сравнению с прямоугольными трансформаторами и могут быть меньше для данной номинальной мощности. Однако их изготовление стоит дороже, поскольку для намотки требуется более сложное и медленное оборудование.

Их можно закрепить болтом по центру, используя шайбы и резиновые прокладки или залив смолой. Необходимо следить за тем, чтобы болт не образовывал короткого замыкания.

Автотрансформатор [ править ]

Автотрансформатора состоят только одну обмотку , который постучал в некоторой точке вдоль обмотки. Напряжение подается на вывод обмотки, а более высокое (или более низкое) напряжение создается на другой части той же обмотки. Эквивалентная номинальная мощность автотрансформатора ниже, чем фактическая номинальная мощность нагрузки. Он рассчитывается по формуле: нагрузка VA × (| Vin - Vout |) / Vin. ^[2] Например, автотрансформатор, который адаптирует нагрузку 1000 ВА с номинальным напряжением 120 В к источнику питания 240 В, имеет эквивалентную номинальную мощность как минимум: 1000 ВА (240 В - 120 В) / 240 В = 500 ВА. Однако фактическая мощность (указанная на табличке с данными) должна быть не менее 1000 ВА.

Для соотношений напряжений, которые не превышают примерно 3: 1, автотрансформатор дешевле, легче, меньше и эффективнее изолирующего (двухобмоточного) трансформатора того же номинала. ^[3] Большие трехфазные автотрансформаторы используются в системах распределения электроэнергии, например, для соединения вспомогательных сетей 220 кВ и 33 кВ или других высоковольтных сетей. ^{[ необходима цитата ]}

Переменный автотрансформатор [ править ]

Открыв часть катушек обмотки автотрансформатора и подключив вторичную обмотку через скользящую угольную щетку , можно получить автотрансформатор с почти непрерывно изменяемым передаточным числом, что позволяет регулировать напряжение в широких пределах с очень небольшими приращениями.

Индукционный регулятор [ править ]

Индукционный регулятор аналогичен по конструкции асинхронному двигателю с фазным ротором, но по сути представляет собой трансформатор, выходное напряжение которого изменяется путем вращения вторичной обмотки относительно первичной, т. Е. Изменения углового положения ротора. Его можно рассматривать как силовой трансформатор, использующий вращающиеся магнитные поля . Основное преимущество индукционных регуляторов заключается в том, что они, в отличие от вариаторов, подходят для трансформаторов мощностью более 5 кВА. Следовательно, такие регуляторы находят широкое применение в высоковольтных лабораториях.^[4]

Многофазный трансформатор [ править ]

Для многофазных систем можно использовать несколько однофазных трансформаторов или все фазы можно подключить к одному многофазному трансформатору. В трехфазном трансформаторе три первичные обмотки соединены вместе, а три вторичные обмотки соединены вместе. ^[5] Примеры соединений: звезда-треугольник, треугольник-звезда, дельта-дельта и звезда-звезда. Векторной группы указывает на конфигурацию обмоток и фазового угла разницу между ними. Если обмотка заземлена ( заземлена ), точка заземления обычно является центральной точкой обмотки звездой. Если вторичная обмотка представляет собой обмотку треугольником, заземление можно подключить к центральному ответвлению на одной обмотке ( высокое положение треугольника) или одна фаза может быть заземлена (треугольник с заземлением в углу). Многофазный трансформатор специального назначения - это зигзагообразный трансформатор . Существует множество возможных конфигураций, которые могут включать больше или меньше шести обмоток и различных соединений отводов.

Трансформатор заземления [ править ]

Заземляющие или заземляющие трансформаторы позволяют трехпроводной (треугольник) многофазной системе питания согласовывать нагрузку между фазой и нейтралью, обеспечивая обратный путь для тока в нейтраль. Заземляющие трансформаторы чаще всего включают в себя однообмоточный трансформатор с зигзагообразной конфигурацией обмотки, но также могут быть созданы с трансформатором с изолированной обмоткой звезда-треугольник.

Фазосдвигающий трансформатор [ править ]

Это специальный тип трансформатора, который можно настроить для регулировки фазового соотношения между входом и выходом. Это позволяет управлять потоком мощности в электрической сети , например, направлять потоки мощности от более короткого (но перегруженного) канала на более длинный путь с избыточной мощностью.

Трансформатор переменной частоты [ править ]

Переменная частота трансформатор является специализированным силовым трансформатором трехфазного , который позволяет фазовое соотношение между входными и выходными обмотками , чтобы непрерывно регулировать путем поворота одну половины. Они используются для соединения электрических сетей с одинаковой номинальной частотой, но без синхронного согласования фаз.

Трансформатор поля утечки или рассеянного поля [ править ]

Трансформатор рассеяния, также называемый трансформатором рассеянного поля, имеет значительно более высокую индуктивность рассеяния, чем другие трансформаторы, иногда увеличиваемую за счет магнитного байпаса или шунта в его сердечнике между первичной и вторичной обмотками, который иногда регулируется установочным винтом. Это обеспечивает трансформатору внутреннее ограничение тока из-за слабой связи между его первичной и вторичной обмотками. В этом случае индуктивность короткого замыкания фактически действует как параметр ограничения тока. Выходной и входной токи достаточно малы, чтобы предотвратить тепловую перегрузку при любых условиях нагрузки, даже если вторичная обмотка закорочена.

Использует [ редактировать ]

Трансформаторы утечки используются для дуговой сварки и высоковольтных газоразрядных ламп ( неоновые лампы и люминесцентные лампы с холодным катодом , которые соединены последовательно до 7,5 кВ переменного тока). Тогда он действует как трансформатор напряжения и как магнитный балласт .

Другие области применения - защищенные от короткого замыкания трансформаторы сверхнизкого напряжения для игрушек или дверных звонков .

Резонансный трансформатор [ править ]

Резонансный трансформатор представляет собой трансформатор , в котором одна или обе обмотки имеет конденсатор через нее и функционирует в качестве колебательного контура . Резонансные трансформаторы, используемые на радиочастотах , могут работать как полосовые фильтры с высокой добротностью . Обмотки трансформатора имеют либо воздушный, либо ферритовый сердечник, а полосу пропускания можно регулировать путем изменения связи ( взаимной индуктивности ). Одной из распространенных форм является трансформатор промежуточной частоты , используемый в супергетеродинных радиоприемниках . Они также используются в радиопередатчиках.

Резонансные трансформаторы также используются в электронных балластах для газоразрядных ламп и источниках питания высокого напряжения. Они также используются в некоторых типах импульсных источников питания . ^[6] Здесь значение индуктивности короткого замыкания является важным параметром, определяющим резонансную частоту резонансного трансформатора. Часто только вторичная обмотка имеет резонансный конденсатор (или паразитную емкость) и действует как последовательный резонансный контур резервуара. Когда индуктивность короткого замыкания вторичной стороны трансформатора равна L _sc, а резонансный конденсатор (или паразитная емкость) вторичной стороны составляет C _r , резонансная частота ω _s из 1 'выглядит следующим образом

${\ displaystyle \ omega _ {s} = {\ frac {1} {\ sqrt {L_ {sc} C_ {r}}}} = {\ frac {1} {\ sqrt {(1-k ^ {2} ) L_ {s} C_ {r}}}}}$

Трансформатор приводится в действие импульсом или прямоугольной волной для повышения эффективности, создаваемой схемой электронного генератора . Каждый импульс служит для возбуждения резонансных синусоидальных колебаний в настроенной обмотке, и из-за резонанса во вторичной обмотке может развиваться высокое напряжение.

Приложения:

• Трансформатор промежуточной частоты (ПЧ) в супергетеродинном радиоприемнике
• Танковые трансформаторы в радиопередатчиках
• Катушка Тесла
• Инвертор CCFL
• Катушка Удена (или резонатор Оудена; названа в честь ее изобретателя Поля Удена )
• Аппарат Д'Арсонваля
• Катушка зажигания или индукционная катушка используется в системе зажигания в виде бензинового двигателя
• Электрический пробой и испытание изоляции высоковольтного оборудования и кабелей. В последнем случае вторичная обмотка трансформатора резонирует с емкостью кабеля.

Трансформатор постоянного напряжения [ править ]

За счет настройки определенных магнитных свойств сердечника трансформатора и установки цепи феррорезонансного резервуара (конденсатор и дополнительная обмотка) трансформатор может быть устроен так, чтобы автоматически поддерживать относительно постоянное напряжение вторичной обмотки для изменения первичного питания без дополнительных схем или вручную. корректирование. Феррорезонансные трансформаторы нагреваются сильнее, чем стандартные силовые трансформаторы, потому что регулирующее действие зависит от насыщения сердечника, что снижает КПД. Форма выходного сигнала сильно искажается, если не принять меры для предотвращения этого. Трансформаторы насыщения обеспечивают простой надежный метод стабилизации источника питания переменного тока.

Ферритовый сердечник [ править ]

Силовые трансформаторы с ферритовым сердечником широко используются в импульсных источниках питания (SMPS). Порошковый сердечник обеспечивает высокочастотную работу ^[7] и, следовательно, гораздо меньшее отношение размера к мощности, чем трансформаторы из ламинированного железа.

Ферритовые трансформаторы не используются в качестве силовых трансформаторов на частоте сети, поскольку ламинированные железные сердечники стоят меньше, чем эквивалентный ферритовый сердечник.

Планарный трансформатор [ править ]

Производители либо используют плоские медные листы, либо вытравливают спиральные узоры на печатной плате, чтобы сформировать «обмотки» планарного трансформатора , заменяя витки провода, используемые для изготовления других типов. Некоторые планарные трансформаторы продаются на рынке как дискретные компоненты, другие планарные трансформаторы вытравлены непосредственно на основной печатной плате, и для них требуется только ферритовый сердечник, который можно прикрепить к печатной плате. Планарный трансформатор может быть тоньше, чем другие трансформаторы, что полезно для низкопрофильных применений или когда несколько печатных плат уложены друг на друга. ^[8] Почти во всех планарных трансформаторах используется планарный ферритовый сердечник .

Трансформатор с масляным охлаждением [ править ]

Сердечник и катушки больших трансформаторов, используемых в распределительных сетях или электрических подстанциях, погружены в масло , которое охлаждает и изолирует. Масло циркулирует по каналам в змеевике и вокруг узла змеевика и сердечника, перемещаясь за счет конвекции. Масло охлаждается за пределами бака в небольших диапазонах и радиатором с воздушным охлаждением в больших. Если требуется более высокий номинал, или если трансформатор находится в здании или под землей, масляные насосы перекачивают масло, и также может использоваться теплообменник масло-вода. ^[9] Некоторые трансформаторы могут содержать ПХД там, где или когда их использование было разрешено. Например, до 1979 года в ЮАР. ^{[10] [11]} замените огнестойкие жидкости, такие как силикон. вместо них теперь используются масла.

Трансформатор с литой изоляцией [ править ]

Обмотки силовых трансформаторов с литой изоляцией покрыты эпоксидной смолой. Эти трансформаторы упрощают установку, поскольку они сухие, без охлаждающего масла и, следовательно, не требуют противопожарного хранилища для установки внутри помещений. Эпоксидная смола защищает обмотки от пыли и агрессивных сред. Однако, поскольку формы для отливки катушек доступны только фиксированных размеров, конструкция трансформаторов менее гибкая, что может сделать их более дорогостоящими, если требуются индивидуальные особенности (напряжение, коэффициент передачи, ответвители). ^{[12] [13]}

Изолирующий трансформатор [ править ]

Изолирующий трансформатор связывает два контура с магнитным, но не обеспечивает металлический проводящий путь между цепями. Примером применения может быть источник питания для медицинского оборудования, когда необходимо предотвратить любую утечку из системы питания переменного тока в устройства, подключенные к пациенту. Изолирующие трансформаторы специального назначения могут иметь экранирование для предотвращения электромагнитного шума между цепями или могут иметь усиленную изоляцию, чтобы выдерживать разность потенциалов в тысячи вольт между первичной и вторичной цепями.

Твердотельный трансформатор [ править ]

Твердотельный трансформатор на самом деле представляет собой преобразователь мощности, который выполняет ту же функцию, что и обычный трансформатор, иногда с дополнительной функциональностью. Большинство из них содержат высокочастотный трансформатор меньшего размера. Он может состоять из преобразователя переменного тока в переменный или выпрямителя, питающего инвертор.

Инструментальный трансформатор [ править ]

Измерительные трансформаторы обычно используются для управления приборами от линий высокого напряжения или сильноточных цепей, надежно изолируя схемы измерения и управления от высоких напряжений или токов. Первичная обмотка трансформатора подключена к цепи высокого напряжения или высокого тока, а счетчик или реле подключен к вторичной цепи. Измерительные трансформаторы также могут использоваться в качестве изолирующего трансформатора, чтобы можно было использовать вторичные величины, не влияя на первичную схему. ^[14]

Идентификаторы клемм (буквенно-цифровые, такие как H ₁ , X ₁ , Y ₁ и т. Д., Или цветное пятно или точка, нанесенная на корпус) указывают на один конец каждой обмотки, указывая на одинаковую мгновенную полярность и фазу между обмотками. Это касается обоих типов измерительных трансформаторов. Правильная идентификация клемм и проводки важна для правильной работы контрольно-измерительных приборов и реле защиты.

Трансформатор тока [ править ]

Трансформатор тока (ТТ) - это последовательно соединенное измерительное устройство, предназначенное для обеспечения тока во вторичной обмотке, пропорционального току, протекающему в его первичной обмотке. Трансформаторы тока обычно используются в реле измерения и защиты в электроэнергетике .

Трансформаторы тока часто создаются путем пропускания одного первичного витка (либо изолированного кабеля, либо неизолированной шины) через хорошо изолированный тороидальный сердечник, намотанный множеством витков провода. ТТ обычно описывается соотношением тока от первичной к вторичной. Например, ТТ 1000: 1 обеспечивает выходной ток 1 ампер, когда 1000 ампер протекает через первичную обмотку. Стандартные номинальные значения вторичного тока составляют 5 ампер или 1 ампер, совместимые со стандартными измерительными приборами. Вторичная обмотка может быть одинарной или иметь несколько отводов.точки, чтобы указать диапазон соотношений. Необходимо следить за тем, чтобы вторичная обмотка не была отключена от своей низкоомной нагрузки, пока в первичной обмотке течет ток, поскольку это может привести к опасно высокому напряжению на открытой вторичной обмотке и может навсегда повлиять на точность трансформатора.

Специально сконструированные широкополосные трансформаторы тока также используются, обычно с осциллографом , для измерения высокочастотных сигналов или импульсных токов в импульсных энергосистемах . Один тип обеспечивает выходное напряжение, пропорциональное измеренному току. Другой, называемый поясом Роговского , требует внешнего интегратора для обеспечения пропорционального выхода.

В токовых клещах используется трансформатор тока с разъемным сердечником, который можно легко обернуть вокруг проводника в цепи. Это обычный метод, используемый в портативных приборах для измерения тока, но в стационарных установках используются более экономичные типы трансформаторов тока.

Трансформатор напряжения или трансформатор напряжения [ править ]

Трансформаторы напряжения (VT), также называемые трансформаторами напряжения (PT), представляют собой приборные трансформаторы с параллельным подключением, используемые для измерения и защиты в высоковольтных цепях или изоляции фазового сдвига вектора. Они спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать незначительную нагрузку на измеряемый источник питания и иметь точное соотношение напряжений для обеспечения точного измерения. Трансформатор напряжения может иметь несколько вторичных обмоток на одном сердечнике с первичной обмоткой для использования в различных схемах измерения или защиты. Первичная обмотка может быть соединена фазой с землей или фазой с фазой. Вторичная обмотка обычно заземляется на одной клемме.

Существует три основных типа трансформаторов напряжения (ТН): электромагнитные, конденсаторные и оптические. Трансформатор электромагнитного напряжения представляет собой трансформатор с проволочной обмоткой. Конденсаторный трансформатор напряжения использует емкостной делитель потенциала и используется при более высоких напряжениях из-за более низкой стоимости, чем электромагнитный ТН. Преобразователь оптического напряжения использует электрические свойства оптических материалов. ^[15] Измерение высокого напряжения возможно с помощью трансформаторов напряжения. Трансформатор оптического напряжения - это не просто трансформатор, а датчик, похожий на датчик на эффекте Холла .

Комбинированный приборный трансформатор [ править ]

Комбинированный измерительный трансформатор включает в себя трансформатор тока и трансформатор напряжения в одном трансформаторе. Есть два основные комбинированный ток и напряжение конструкции трансформатора: масло-бумажная изоляции и SF ₆ изоляции. ^[16] Одним из преимуществ применения этого решения является уменьшение занимаемой площади подстанции за счет уменьшения количества трансформаторов в ящике, опорных конструкций и соединений, а также более низких затрат на строительные работы, транспортировку и установку. ^[17]

Импульсный трансформатор [ править ]

Импульсный трансформатор представляет собой трансформатор , который оптимизирован для передачи прямоугольных электрических импульсов (то есть импульсы с быстрым временем нарастания и спада и относительно постоянной амплитуды ). Небольшие версии, называемые типами сигналов , используются в цифровых логических и телекоммуникационных схемах, часто для согласования логических драйверов с линиями передачи . Средние мощности версии используются в цепях питания управления , например, камеры флэш - контроллеров. Версии с большей мощностью используются в отрасли распределения электроэнергии для сопряжения низковольтной схемы управления с высоковольтными затворами.силовые полупроводники . Специальные высоковольтные импульсные трансформаторы также используются для генерации импульсов высокой мощности для радаров , ускорителей частиц или других приложений с высокой импульсной мощностью . ^[18]

Чтобы свести к минимуму искажение формы импульса, импульсный трансформатор должен иметь низкие значения индуктивности рассеяния и распределенной емкости , а также высокую индуктивность холостого хода. В импульсных трансформаторах силового типа низкая емкость связи (между первичной и вторичной обмотками) важна для защиты схемы на первичной стороне от мощных переходных процессов, создаваемых нагрузкой. По той же причине требуется высокое сопротивление изоляции и высокое напряжение пробоя. Хорошая переходная характеристика необходима для сохранения прямоугольной формы импульса на вторичной обмотке, потому что импульс с медленными фронтами создает потери переключения в силовых полупроводниках.

Произведение пикового импульсного напряжения и длительности импульса (или, точнее, интеграл напряжение-время) часто используется для характеристики импульсных трансформаторов. Вообще говоря, чем больше размер этого продукта, тем больше и дороже трансформатор.

Импульсные трансформаторы по определению имеют рабочий цикл менее 0,5; любая энергия, накопленная в катушке во время импульса, должна быть «сброшена», прежде чем импульс будет запущен снова.

RF трансформатор [ править ]

Есть несколько типов трансформаторов, используемых в радиочастотной (RF) работе. Ламинированная сталь не подходит для РФ.

Трансформатор с воздушным сердечником [ править ]

Они используются для высокочастотной работы. Отсутствие сердечника означает очень низкую индуктивность . Весь ток возбуждает ток и индуцирует вторичное напряжение, пропорциональное взаимной индуктивности. ^[19] Такие трансформаторы могут быть не более чем несколькими витками провода, припаянными к печатной плате .

Трансформатор с ферритовым сердечником [ править ]

Трансформаторы с ферритовым сердечником широко используются в трансформаторах согласования импеданса для ВЧ, особенно для балунов (см. Ниже) для теле- и радиоантенн. У многих всего один или два хода.

Трансформатор линии передачи [ править ]

Для радиочастотного использования трансформаторы иногда изготавливают из конфигураций линии передачи, иногда бифилярного или коаксиального кабеля, намотанного на ферритовый или другой тип сердечника. Этот тип трансформатора обеспечивает чрезвычайно широкую полосу пропускания, но с помощью этого метода можно достичь лишь ограниченного числа соотношений (например, 1: 9, 1: 4 или 1: 2).

Материал сердечника значительно увеличивает индуктивность, тем самым повышая его добротность . Сердечники таких трансформаторов помогают улучшить характеристики на нижнем конце диапазона. Радиочастотные трансформаторы иногда использовали третью катушку (называемую тиклеровской обмоткой) для ввода обратной связи в более раннюю ( детекторную ) ступень в старинных регенеративных радиоприемниках .

В ВЧ- и СВЧ-системах четвертьволновой трансформатор импеданса обеспечивает способ согласования импедансов между цепями в ограниченном диапазоне частот, используя только длину линии передачи. Линия может быть коаксиальным кабелем, волноводом, полосковой или микрополосковой .

Балун [ править ]

Балуны - это трансформаторы, специально предназначенные для подключения между сбалансированными ( незаземленными ) и несимметричными (заземленными) цепями. Иногда они изготавливаются из конфигураций линии передачи, а иногда бифилярного или коаксиального кабеля и аналогичны трансформаторам линии передачи по конструкции и эксплуатации. Балуны могут быть разработаны не только для взаимодействия между сбалансированной и несбалансированной нагрузками, но и для дополнительного обеспечения согласования импеданса между этими типами нагрузки.

ПЧ трансформатор [ править ]

Трансформаторы с ферритовым сердечником широко используются в каскадах промежуточной частоты (ПЧ) супергетеродинных радиоприемников . В основном это настроенные трансформаторы, содержащие ферритовый стержень с резьбой, который вкручивается или выкручивается для регулировки настройки ПЧ. Трансформаторы обычно герметичны (экранированы) для обеспечения устойчивости и уменьшения помех.

Аудио преобразователь [ править ]

Аудио трансформаторы - это те, которые специально разработаны для использования в аудиосхемах для передачи аудиосигнала . Их можно использовать для блокирования радиочастотных помех или составляющей постоянного тока аудиосигнала, для разделения или объединения аудиосигналов или для обеспечения согласования импеданса между цепями с высоким и низким импедансом, например, между выходом высокоомного лампового (вентильного) усилителя. и громкоговоритель с низким импедансом или между выходом инструмента с высоким сопротивлением и входом с низким сопротивлением микшерного пульта . Аудио трансформаторы, которые работают с напряжением и током громкоговорителей, больше, чем те, которые работают на уровне микрофона или линии, которые несут гораздо меньше энергии.Мостовые трансформаторы соединяют 2-проводные и 4-проводные цепи связи.

Будучи магнитными устройствами, аудиопреобразователи восприимчивы к внешним магнитным полям, например, создаваемым проводниками переменного тока с током. « Гул » - это термин, обычно используемый для описания нежелательных сигналов, исходящих от « сетевого » источника питания (обычно 50 или 60 Гц). ^[20] Аудиопреобразователи, используемые для сигналов низкого уровня, например, от микрофонов, часто включают магнитное экранирование для защиты от посторонних сигналов с магнитной связью.

Изначально звуковые трансформаторы были разработаны для соединения различных телефонных систем друг с другом, сохраняя при этом их соответствующие источники питания изолированными, и до сих пор широко используются для соединения профессиональных аудиосистем или компонентов системы, чтобы устранить гудение и гудение. Такие трансформаторы обычно имеют соотношение между первичной и вторичной обмотками 1: 1. Их также можно использовать для разделения сигналов, балансировки несимметричных сигналов или подачи сбалансированного сигнала на несимметричное оборудование. Трансформаторы также используются в DI-боксах для преобразования сигналов инструментов с высоким импедансом (например, бас-гитары ) в сигналы с низким импедансом, чтобы позволить им подключаться к микрофонному входу на микшерной консоли .

Особенно важным компонентом является выходной трансформатор лампового усилителя . Клапанные схемы для качественного воспроизведения уже давно производятся без каких-либо других (межкаскадных) аудиопреобразователей, но выходной трансформатор необходим для соединения относительно высокого импеданса (до нескольких сотен Ом в зависимости от конфигурации) выходного клапана (ов). к низкому сопротивлению громкоговорителя . (Клапаны могут выдавать низкий ток при высоком напряжении; динамикам требуется большой ток при низком напряжении.) Большинству полупроводниковых усилителей мощности вообще не нужен выходной трансформатор.

Аудиопреобразователи влияют на качество звука, потому что они нелинейны. Они добавляют к исходному сигналу гармонические искажения , особенно гармоники нечетного порядка, с акцентом на гармоники третьего порядка. Когда амплитуда входящего сигнала очень мала, его недостаточно для возбуждения магнитного сердечника (см. Коэрцитивность и магнитный гистерезис ). Когда амплитуда входящего сигнала очень высока, трансформатор насыщается и добавляет гармоники из-за мягкого ограничения. ^[21] Другая нелинейность связана с ограниченной частотной характеристикой. Для хорошей низкочастотной характеристики достаточно большой магнитопроводнеобходимо; высокая мощность увеличивает требуемый размер сердечника. Хорошая высокочастотная характеристика требует тщательно спроектированных и реализованных обмоток без чрезмерной индуктивности рассеяния или паразитной емкости . Все это делает компонент дорогим.

Ранние транзисторные усилители мощности звука часто имели выходные трансформаторы, но от них отказались, поскольку достижения в области полупроводников позволили разработать усилители с достаточно низким выходным импедансом, чтобы напрямую управлять громкоговорителем.

Трансформатор громкоговорителя [ править ]

Точно так же, как трансформаторы создают цепи передачи энергии высокого напряжения, которые минимизируют потери при передаче, трансформаторы громкоговорителей могут питать множество отдельных громкоговорителей от одной звуковой цепи, работающей при более высоком, чем обычно, напряжении громкоговорителя. Это приложение часто используется в приложениях для оповещения . Такие схемы обычно называют акустическими системами постоянного напряжения . Такие системы также известны по номинальному напряжению линии громкоговорителей, например, 25- , 70- и 100-вольт.акустические системы (напряжение, соответствующее номинальной мощности динамика или усилителя). Трансформатор увеличивает выходной сигнал усилителя системы до напряжения распределения. В удаленных местах расположения громкоговорителей понижающий трансформатор согласовывает громкоговоритель с номинальным напряжением линии, поэтому громкоговоритель производит номинальную номинальную мощность, когда линия находится при номинальном напряжении. Трансформаторы громкоговорителей обычно имеют несколько основных отводов для ступенчатой ​​регулировки громкости на каждом громкоговорителе.

Выходной трансформатор [ править ]

Клапанные (ламповые) усилители почти всегда используют выходной трансформатор, чтобы согласовать высокое сопротивление нагрузки, требуемое для вентилей (несколько кОм), с низкоомным динамиком.

Трансформатор слабого сигнала [ править ]

Картриджи фонографа с подвижной катушкой вырабатывают очень небольшое напряжение. Для усиления этого сигнала с разумным отношением сигнал / шум обычно требуется трансформатор для преобразования напряжения в диапазон более распространенных картриджей с подвижным магнитом.

Микрофоны также могут быть согласованы с их нагрузкой с помощью небольшого трансформатора, который имеет металлическую экранировку, чтобы минимизировать шум. Эти трансформаторы сегодня менее широко используются, поскольку транзисторные буферы стали дешевле.

Межкаскадный трансформатор и трансформатор связи [ править ]

В двухтактном усилителе требуется инвертированный сигнал, который может быть получен от трансформатора с обмоткой с центральным отводом, используемого для управления двумя активными устройствами в противофазе. Эти фазоразделительные трансформаторы сегодня мало используются.

Другие типы [ править ]

Оператор [ править ]

Трансактор - это комбинация трансформатора и реактора . Транзактор имеет железный сердечник с воздушным зазором, который ограничивает связь между обмотками. ^[22]

Еж [ править ]

Трансформаторы-ежики изредка встречаются в самодельных радиоприемниках 1920-х годов. Это самодельные звуковые межкаскадные трансформаторы связи.

Эмалированный медный провод наматывают на центральную половину длины пучка изолированного стального провода (например, провода для цветоводов), чтобы сделать обмотки. Затем концы железных проводов сгибаются вокруг электрической обмотки, чтобы замкнуть магнитную цепь, и все обматывается лентой или веревкой, чтобы удерживать их вместе.

Вариометр и вариопара [ править ]

Вариометр - это разновидность бесступенчатого ВЧ- индуктора с воздушным сердечником и двумя обмотками. ^[23]Одна общая форма состояла из катушки, намотанной на короткую полую цилиндрическую форму, со второй меньшей катушкой внутри, установленной на валу, так что ее магнитная ось может вращаться относительно внешней катушки. Две катушки соединены последовательно. Когда две катушки коллинеарны, а их магнитные поля направлены в одном направлении, два магнитных поля складываются, и индуктивность максимальна. Если внутреннюю катушку повернуть так, чтобы ее ось находилась под углом к ​​внешней катушке, магнитные поля не складываются, а индуктивность меньше. Если внутренняя катушка повернута так, что она коллинеарна внешней катушке, но их магнитные поля направлены в противоположных направлениях, поля компенсируют друг друга, и индуктивность очень мала или равна нулю. Преимущество вариометра заключается в том, что индуктивность можно регулировать плавно в широком диапазоне.Вариометры широко использовались в радиоприемниках 1920-х годов. Одно из их основных применений сегодня - это катушки согласования антенн.длинноволновые радиопередатчики к антеннам.

Варио-ответвитель было устройство с аналогичной конструкции, но обе катушки не были связаны , но присоединены к отдельным схемам. Таким образом, он функционировал как радиочастотный трансформатор с воздушным сердечником и переменной связью. Внутреннюю катушку можно поворачивать на угол от 0 ° до 90 ° с внешней, уменьшая взаимную индуктивность с максимума до почти нуля.

Вариометр с блинной катушкой был еще одной распространенной конструкцией, используемой как в приемниках, так и в передатчиках 1920-х годов. Он состоит из двух плоских спиральных катушек, подвешенных вертикально друг к другу и шарнирно соединенных с одной стороны, чтобы одна из них могла отклоняться от другой на угол 90 ° для уменьшения сцепления. Конструкция с плоской спиралью служила для уменьшения паразитной емкости и потерь на радиочастотах.

Варио-ответвители типа «блинчик» или «соты» использовались в 20-х годах прошлого века в обычных регенеративных радиоприемниках Armstrong или «tickler» . Одна катушка была подключена к цепи сетки детекторной трубки . Другая катушка, катушка «тиклера», была подключена к цепи (выходу) пластины трубки . Он снова отправил часть сигнала от схемы пластины на вход, и эта положительная обратная связь увеличила коэффициент усиления и селективность лампы .

Поворотный трансформатор [ править ]

Вращающийся (вращающийся) трансформатор - это специализированный трансформатор, который передает электрические сигналы между двумя частями, которые вращаются относительно друг друга, в качестве альтернативы контактным кольцам , которые подвержены износу и контактному шуму. Они обычно используются в магнитных лентах со спиральной разверткой .

Переменный дифференциальный трансформатор [ править ]

Переменный дифференциальный трансформатор - это прочный бесконтактный датчик положения. Он имеет два противоположно фазированных первичных обмотки, которые номинально производят нулевой выходной сигнал во вторичной обмотке, но любое движение сердечника изменяет связь, создавая сигнал.

Резольвер и синхронизация [ править ]

Двухфазный резольвер и связанный с ним трехфазный синхронизатор представляют собой датчики положения поворота, которые работают на полных 360 °. Первичный сигнал вращается внутри двух или трех вторичных компонентов под разными углами, и амплитуды вторичных сигналов могут быть декодированы под углом. В отличие от переменных дифференциальных трансформаторов, катушки, а не только сердечник, перемещаются относительно друг друга, поэтому для подключения первичной обмотки требуются контактные кольца.

Резольверы производят синфазные и квадратурные компоненты, которые полезны для вычислений. Синхросигналы вырабатывают трехфазные сигналы, которые можно подключать к другим синхронизаторам, чтобы вращать их в конфигурации генератор / двигатель.

Пьезоэлектрический трансформатор [ править ]

Два пьезоэлектрических преобразователя могут быть механически соединены или объединены в один кусок материала, образуя пьезоэлектрический преобразователь .

См. Также [ править ]

• Понижающий-повышающий трансформатор
• Магнитный усилитель
• Мотор-генератор
• Насыщаемый реактор
• РПН
• Трехфазная электрическая мощность
• Трехфазный
• Трансформатор

Ссылки [ править ]