mk_z33t

РАДИОТЕХНИКА И ЕЛЕКТРОНИКА (ПОЧЕТЕН КУРС) - ТРАНСФОРМАТОРИ


I Z33T home page I страници на македонски јазик I


ТРАНСФОРМАТОРИ

Трансформаторите се елементи кои се употребуваат во електрични кола со наизменични струи и служат за менување на наизменични напони, наизменични струи и импеданси од пониска кон повисока вредност и обратно. Трансформаторите се многу ефикасни и имаат мали загуби. Можат да бидат мали како зрно грав или големи колку една куќа.

Според фреквенцијата на струјата за која се наменети, ги делиме на нискофреквентни и високофреквентни трансформатори. Нискофреквентните имаат јадро од тенки меѓусебно изолирани железни лимови (трансформаторски лимови), а високофреквентните трансформатори можат да имаат јадро од специјална пресувана смеса од железна прашина или друг феромагнетен материјал. Некои високофреквентни трансформатори немаат јадро туку калемите се на блиско растојание еден до друг или еден врз друг.

Трансформаторите се многу едноставни уреди кои најчесто имаат две намотки (два калеми) на заедничко јадро. Во некои случаи, при многу високи фреквенции, калемите можат да бидат без јадро. Намотката која се поврзува за изворот на наизменичната струја се нарекува примарна намотка или „примар“, а другата намотка се вика секундарна намотка или „секундар“.

Транформаторот работи врз принципот на електромагнетна индукција, односно взаемна индукција (меѓусебна индукција).

 

transformator

Врската помеѓу примарната и секундарната намотка се остварува преку магнетно поле. Кога примарната намотка ќе се вклучи во електрично коло со извор на наизменична струја, во трансформаторското јадро се создава променливо магнетно поле (променлив магнетен флукс), под чие дејство во секундарната намотка се индуцира наизменична струја со иста фреквенција како наизменичната струја во примарот. За да не дојде до расејување на магнетниот флукс (Ф), трансформаторското јадро најчесто се прави во вид на правоаголна рамка, така што целиот магнетен флукс кој минува низ примарната намотка минува и низ секундарната намотка. Ако секундарната намотка не е споена никаде, тогаш во примарната намотка речиси и да не тече електрична струја, поради големата самоиндуцирана електрична струја што се јавува меѓу краевите на примарната навивка. Електричните напони на самоиндукцијата и индукцијата што се создаваат од променливиот магнетен флукс во намотките на тррансформаторот, се правопропорционални со бројот на нивните навивки:

tr_f2

Важно е да се спомне дека со трансформатор не може да се добие поголема енергија од вложената. Поради загубите кои се јавуваат, електричната моќ во секундарната намотка е секогаш помала од електричната моќ во примарната намотка. Во практичната радиотехника, загубите изнесуваат околу 10 до 20%. Кај големите трансформатори во трансформаторските станици за електрична енергија, загубите можат да бидат многу помали (само 1 % на пример).

Јачините на струите во примарот и секундарот на трансформаторот кога тој е оптоварен, се обратно пропорционални со напоните и обратно пропорционални со бројот на навивки:

tr_f3

Секој калем (намотка) при определени услови има определена импеданса. Импедансите на примарната и секундарната намотка на трансформаторот се однесуваат како квадратите на бројот на навивки:

tr_f4

Затоа трансформаторот се употребува и за промена на импедансата.

Еве неколку примери на трансформатор за трансформација на импедансата:
- Ако односот на бројот на навивки во примарот и секундарот изнесува 1:1, тогаш транасформацијата на импедансата ќе биде 1:1.
- Ако односот на бројот на навивки во примарот и секундарот изнесува 1:2, тогаш транасформацијата на импедансата ќе биде 1:4.
- Ако односот на бројот на навивки во примарот и секундарот изнесува 1:3, тогаш транасформацијата на импедансата ќе биде 1:9.
- Ако односот на бројот на навивки во примарот и секундарот изнесува 1:4, тогаш транасформацијата на импедансата ќе биде 1:16.
- Ако односот на бројот на навивки во примарот и секундарот изнесува 1:5, тогаш транасформацијата на импедансата ќе биде 1:25.

 

Видови на трансформатори

Во радиотехниката се употребуваат повеќе видови на трансформатори. Тоа се:

-мрежен трансформатор (на сликата долу, под а, г, и д) служи за приклучок на наизменичната стуја од градската мрежа. Примарната намотка е предвидена за ефективен напон од 220 V, а секундарнта дава напони према потребите во различните уреди.

-влезни трансформатор (на сликата долу, под а) се постаува на влезот од засилувачите или модулаторите. Служи за прилагодување на импедансата на микрофонот кон влезната импеданса на засилувачите и друго.

-излезен трансформатор (на сликата долу, под а и г) служи за прилагодување на импедансата на звучник или слушалки кон импедансата на излезниот аудио засилувач и слично.

-меѓуфреквентни трансформатори (на сликата долу под б) служат за врска помеѓу степените на мегуфреквентните засилувачи и селекција на сигналот.

-антенски трансформатор (на сликата долу, под в) служи за прилагодување на импедансата на антената или антенскиот кабел кон импедансата на влезот на радиоприемникот или излезот од радиопредавателот. Антенскиот трансформатор може да биде со феритно јадро или без него.

-Постојат и таканаречени „автотрансформатори“ кои имаат само една намотка со изводи за соодветни напони. Негова предност е што е помал, полесен и поевтин од трансформаторите со две намотки, но недостаток е тоа што овој трансформатор не овозможува електрична изолација помеѓу примарното и секундарното струјно коло.

-Изолациски трансформатори или одвојувачки трансформатори служат за заштитно одвојување на електричните струјни кола помеѓу примарот и секундарот, за да се избегне опасноста од допир на заземјените делови од деловите под напон. Кај овие трансформатори примарната и секундарната намотка дополнително се изолирани меѓусебно и од магнетното јадро. Изолациските трансформатори кај кои преносниот однос е 1:1, се нарекуваат меѓутрансформатори.

Шематски трансформаторите се претставени на следнава слика:

tr_simboli

 

Фотографии од разни видови на трансформатори

moken_energetski

моќен енергетски трансформатор

 

Следуваат 8 слики од разни видови на мрежни трансформатори:

tr1 . tr2

tr3 . tr4

tr5 . tr6

tr7 . tr8

 

Следуваат 4 слики од турусни мрежни трансформатори:

torus1 . torus2

torus3 . torus4

 

А ова се помали мрежни и сигнални трансформатори:

tr111

 

На следниве три слики се прикажани високофреквентни (радиофреквентни) трансформатори намотани на феритни јадра:

rf_tr1

rf_tr2

rf_tr3

 

На следниве три слики се прикажани меѓуфреквентни трансфорамтори кои се употребуваат во меѓуфреквентни селективни засилувачи:

mf_tr1

mf_tr2

mf_tr3

 

Пресметка на мрежен трансформатор

За пресметака на нискофреквентни мрежни трансформатори кои практично се употребуваат во радиотехниката, со доволна прецизност можат да се употребуваат следниве формули:

tr_f_presmetki

Пример: Да се пресмета бројот на навивки и дебелина на жицата во примарот и секундарот, како и потребната минимална површина на трансформаторското јадро за трансформатор кој од 220V во примарот, треба на секундарот да даде 12 волти и струја од 5 ампери.

1. најнапред ја пресметуваме потребната моќ на секундарот: 12V х 5A = 60W.

2. Ако претпоставиме дека загубите во трансформаторот се 20%, тогаш примарната моќ ќе биде 1,2 пати поголема, па добиваме: 60W х 1,2 = 72W.

3. Потоа го пресметуваме потребниот минимален пресек на трансформаторското јадро за дадената примарна моќ, па добиваме: Q = квадратен корен од примарната моќ = квадратен корен од 72 = 8,48 cm2. Значи, минималниот пресек на трансформаторското јадро треба да биде 8,48 cm2. Да претпоставиме дека сме нашле некое трансформаторско јадро со нешто поголем пресек, на пример од 10cm2, па сега ќе ги пресметаме бројот на навивките и дијаметарот на жицата на примарната и секундарната намотка.

4. Сега го пресметуваме потребниот број на навивки на примарната намотка. Најнапред пресметуваме колку навивки треба за еден волт, и добиваме: N = 45/Q = 45/10 = 4,5. Потоа вака добиениот број на навивки го помножуваме со 220, бидејќи напонот на примарот е 220V, и добиваме: 4,5 х 220 = 990 навивки.

5. Потоа го пресметуваме бројот на навивки на секундарната намотка (за да добиеме 12 волти), со тоа што ќе додадеме 10% поради загубите во трансформаторот. Така добиваме: 1,1 х N х 12V = 1,1 х 4,5 х 12 = 59,4 = 60 навивки.

6. Сега треба да ја определиме потребната дебелина на жицата на намотките. Дебелината на жицата зависи од јачината на струјата. Јачината на струјата во примарната намотка ќе ја пресметаме од моќноста на примарот (омов закон): I = P/U = 72W / 220V = 0,33A. Значи во примарната намотка ќе тече максимална струја од 0,33А. Потоа од формулата за дебелина на жицата, за примарниот калем добиваме: d = квадратен корен од (I / 2) = квадратен корен од 0,165 = 0,4 mm.

7. Потоа ја пресметуваме потребната дебелина на жицата за секундарниот калем (намотка). Дебелината на жицата зависи од јачината на струјата. Јачината на струјата во секундарната намотка е дадена во задачата и таа изнесува 5А. Потоа од формулата за дебелина на жицата добиваме: d = квадратен корен од (I / 2) = квадратен корен од (5/2) = квадратен корен од 2,5 = 1,58 (заокружуваме на 1,6 mm).

 


I Z33T home page I страници на македонски јазик I