- Tipus de transformadors basats en el nivell de tensió
- 1. Transformador descendent
- 2. Transformador Step-Up
- 3. Transformador d’aïllament
- Tipus de transformadors basats en el material bàsic
- 1. Transformador de nucli de ferro
- 2. Transformador de nucli de ferrita
- 3. Transformador de nucli toroidal
- 4. Transformador Air Core
- Tipus de transformadors basats en l’arranjament de bobinatge
- Tipus de transformadors basats en l’ús
- 1. Transformadors utilitzats en el domini Power
- 2. El transformador utilitzat en el domini Electrònic
Un transformador és un dispositiu àmpliament utilitzat en el domini elèctric i electrònic. És un dispositiu electromagnètic que segueix el principi bàsic d’electromagnetisme descobert per Michael Faraday. Hem tractat detalladament sobre la construcció i el funcionament dels transformadors en el tutorial anterior. Aquí tractarem diferents tipus de transformadors que s’utilitzen en diferents tipus d’aplicacions. Tot i això, tot tipus de transformadors segueixen els mateixos principis, però tenen un mètode de construcció diferent. I amb poc esforç també podeu construir el vostre propi transformador, però, mentre es construeix el transformador, sempre s’ha de seguir les tècniques de protecció del transformador.
Tipus de transformadors basats en el nivell de tensió
Un transformador pot tenir diversos tipus de construcció. El transformador no té cap connexió elèctrica d’un costat a un altre; tot i així, les dues bobines elèctricament independents poden conduir l’electricitat per flux electromagnètic. Un transformador pot tenir múltiples bobines o bobinatges al costat principal i al costat secundari. En diversos casos, hi ha múltiples costats primaris, on es connecten dues bobines en sèrie, sovint anomenades com a centre. Aquesta condició de punteig central també es pot veure al costat secundari.
Els transformadors es poden construir de manera que puguin convertir el nivell de tensió del costat primari al costat secundari. Segons el nivell de tensió, el transformador té tres categories. Baixeu, intensifiqueu i transformador d’aïllament. Per al transformador d’aïllament, el nivell de tensió és el mateix per als dos costats.
1. Transformador descendent
El transformador Step Down s’utilitza tant en el domini electrònic com en el domini elèctric. Un transformador reductor converteix el nivell de tensió primari en un voltatge inferior a la sortida secundària. Això s’aconsegueix amb la proporció de bobinatges primaris i secundaris. Per als transformadors descendents, el nombre de bobinatges és més gran a través del costat primari que del costat secundari. Per tant, la relació d’ enrotllament global de primària i secundària sempre es manté superior a 1.
En electrònica, moltes aplicacions funcionen en 5V, 6V, 9V, 12V, 24V o en alguns casos 48V. Per convertir la tensió de sortida de potència monofàsica de 230 V CA al nivell de baixa tensió desitjat, calen transformadors Step Down. En la instrumentació i en molts tipus d’equips elèctrics, el transformador Step-Down és el requisit principal per a la secció de potència. També s’utilitzen en adaptadors de corrent i en circuits de carregador de telèfons mòbils.
En sistemes elèctrics, els transformadors reduïts s’utilitzen en sistemes de distribució elèctrica que funcionen amb molt alt voltatge per garantir una pèrdua baixa i una solució rendible per als requisits de subministrament d’energia a llarga distància Per convertir l’alta tensió en una línia de subministrament de baixa tensió, s’utilitza el transformador Step Down.
2. Transformador Step-Up
El transformador Step Up és exactament oposat al transformador step-down. El transformador intensificat augmenta la baixa tensió primària a una alta tensió secundària. Una vegada més, s'aconsegueix mitjançant la relació de bobina primària i secundària. Per al transformador Step Up, la proporció del bobinatge primari i del bobinatge secundari continua sent inferior a 1. Això significa que el nombre de voltes en el bobinatge secundari és superior al del bobinatge primari.
En electrònica, intensifiqueu els transformadors sovint utilitzats en estabilitzadors, inversors, etc., on la baixa tensió es converteix en una tensió molt superior.
A la distribució d’energia elèctrica també s’utilitza un transformador intensiu. Es requereix alta tensió per a aplicacions relacionades amb la distribució d’energia. El transformador Step Up s’utilitza a la xarxa per augmentar el nivell de tensió abans de la distribució.
3. Transformador d’aïllament
El transformador d’aïllament no converteix cap nivell de tensió. La tensió primària i la tensió secundària d’un transformador d’aïllament sempre són iguals. Això es deu al fet que la relació de bobinatge primari i secundari sempre és igual a l’1. Això significa que el nombre de voltes en el bobinatge primari i secundari és el mateix en el transformador d’aïllament.
El transformador d’aïllament s’utilitza per aïllar el primari i el secundari. Com s’ha comentat anteriorment, el transformador no té cap connexió elèctrica entre primària i secundària, també s’utilitza com a barrera d’aïllament on la conducció només passa amb el flux magnètic. S'utilitza amb finalitats de seguretat i per cancel·lar la transferència de soroll de primària a secundària o viceversa.
Tipus de transformadors basats en el material bàsic
El transformador transfereix l'energia mitjançant la conducció de flux electromagnètic a través d'un material central. Diferents materials bàsics produeixen una densitat de flux diferent. Depenent dels materials bàsics, s’utilitzen diversos tipus de transformadors en el domini de la potència i l’electrònica.
1. Transformador de nucli de ferro
El transformador de nucli de ferro utilitza diverses plaques de ferro tou com a material bàsic. A causa de les excel·lents propietats magnètiques del ferro, l’enllaç de flux del transformador del nucli de ferro és molt alt. Per tant, l’eficiència del transformador del nucli de ferro també és elevada.
Les plaques de nucli de ferro tou poden estar disponibles en diverses formes i mides. Les bobines de la ferida primària i secundària o embolcallades en una bobina. Després, el formador de bobina es munta en plaques de nucli de ferro tou. Segons la mida i les formes del nucli, hi ha disponibles al mercat un tipus diferent de plaques de nucli. Poques formes comunes són E, I, U, L, etc. Les plaques de ferro són fines i diverses plaques s’uneixen per formar el nucli real. Per exemple, els nuclis tipus E estan fets amb plaques fines amb un aspecte de la lletra E.
Els transformadors de nucli de ferro s’utilitzen àmpliament i solen tenir un pes i una forma més pesats.
2. Transformador de nucli de ferrita
Un transformador de nucli de ferrita utilitza un nucli de ferrita a causa de l’alta permeabilitat magnètica. Aquest tipus de transformador ofereix pèrdues molt baixes en l'aplicació d'alta freqüència. A causa d'això, els transformadors de nucli de ferrita s'utilitzen en aplicacions d'alta freqüència, com ara en alimentació en mode de commutació (SMPS), aplicacions relacionades amb RF, etc.
Els transformadors de nucli de ferrita també ofereixen un tipus diferent de formes, mides en funció del requisit de l’aplicació. S'utilitza principalment en electrònica en lloc d'aplicacions elèctriques. La forma més comuna del transformador de nucli de ferrita és el nucli E.
3. Transformador de nucli toroidal
El transformador de nucli toroidal utilitza material de nucli en forma de toroide, com ara nucli de ferro o nucli de ferrita. Els toroides són un material bàsic en forma d’anell o dònut i s’utilitzen àmpliament per obtenir un rendiment elèctric superior. A causa de la forma de l’anell, la inductància de fuites és molt baixa i ofereix factors d’inductància i Q molt elevats. Els bobinatges són relativament curts i el pes és molt inferior als transformadors tradicionals de la mateixa qualificació.
4. Transformador Air Core
El transformador Air Core no utilitza cap nucli magnètic físic com a material bàsic. L’enllaç de flux del transformador de nucli d’aire es fa íntegrament mitjançant l’aire.
En el transformador de nucli d’aire, la bobina principal es subministra amb corrent altern que produeix un camp electromagnètic al seu voltant. Quan es col·loca una bobina secundària dins del camp magnètic, segons la llei d’inducció de Faraday, la bobina secundària s’indueix amb un camp magnètic que s’utilitza a més per alimentar la càrrega.
No obstant això, el transformador del nucli d’aire produeix una inductància mútua baixa en comparació amb el material físic del nucli, com ara el nucli de ferro o ferrita.
S'utilitza tant en aplicacions electròniques portàtils com en aplicacions relacionades amb la radiofreqüència. A causa de l'absència de material bàsic físic, és molt lleuger en termes de pes. El transformador de nucli d’aire ajustat adequadament també s’utilitza en solucions de càrrega sense fils, on els bobinatges primaris es construeixen dins del carregador i els bobinatges secundaris es troben dins del dispositiu objectiu.
Tipus de transformadors basats en l’arranjament de bobinatge
El transformador es pot classificar mitjançant ordres de bobinatge. Un dels tipus més populars són els transformadors de bobinatge automàtic.
Transformador de bobinatge automàtic
Fins ara, el bobinatge primari i secundari està fix, però en cas d’un transformador de bobinatge automàtic, la bobina primària i la secundària es poden connectar en sèrie i el node central tapat és mòbil. Depenent de la posició de rosca central, es pot variar la tensió secundària.
L'automòbil no és la forma breu d'Automàtic; més aviat és notificar a la bobina individual o individual. Aquesta bobina forma una proporció que consta de dues parts, primària i secundària. La posició del node central de l’aixeta determina la proporció primària i secundària, de manera que varia la tensió de sortida.
L'ús més comú és el V ARIAC, un instrument per produir CA variable a partir d'una entrada de CA constant. També s’utilitza en aplicacions relacionades amb la transmissió i distribució d’energia, on cal canviar les línies d’alta tensió amb freqüència.
Tipus de transformadors basats en l’ús
També hi ha diversos tipus de transformadors disponibles que funcionen en un domini específic. Tant els sectors electrònics com elèctrics, diversos transformadors dedicats s’utilitzen com a transformadors de baixada o de pujada basats en l’aplicació de l’aplicació. Per tant, els transformadors es poden classificar a continuació segons l’ús:
1. Power Domain
- Transformador de potència
- Transformador de mesura
- Transformador de distribució
2. Domini electrònic
- Transformador de pols
- Transformador de sortida d'àudio
1. Transformadors utilitzats en el domini Power
En elèctric, el domini Energia s’ocupa de la generació, mesurament i distribució d’energia. Tot i això, és un camp molt ampli on els transformadors són una part essencial per donar cabuda a la conversió d’energia segura i al subministrament d’energia amb èxit a la subestació i als usuaris finals.
Els transformadors que s’utilitzen en el domini de la potència poden ser tant exteriors com interiors, però principalment exteriors.
(a) Transformador de potència
Els transformadors de potència són més grans i s’utilitzen per transferir l’energia a la subestació o al subministrament elèctric públic. Aquest transformador actua com a pont entre el generador d’energia i la xarxa de distribució primària. Depenent de la potència i de les especificacions, els transformadors de potència es poden classificar en tres categories: transformadors de potència petita, transformadors de mitjana potència i transformadors de potència grans. La qualificació pot ser superior a 30KVA a 500-700KVA o, en alguns casos, pot ser igual o superior a 7000KVA per a transformadors de potència nominal petits. El transformador de potència nominal mitjà pot arribar als 50-100 MVA, mentre que els transformadors de potència nominal grans poden gestionar més de 100MVA.
A causa de la generació d’energia molt elevada, la construcció d’un transformador de potència també és fonamental. La construcció inclou perifèrics aïllants sòlids i un sistema de refrigeració ben equilibrat. Els transformadors de potència més habituals s’omplen d’olis.
El principi principal del transformador de potència és convertir el corrent alt de baixa tensió en un corrent baix d’alta tensió. Això és necessari per minimitzar la pèrdua d'energia al sistema de distribució d'energia.
Un altre paràmetre important per al transformador de potència és la disponibilitat de fase. Normalment els transformadors de potència funcionen en un sistema trifàsic, però en alguns casos també s’utilitzen transformadors de potència monofàsics. Els transformadors de potència trifàsics són els més costosos i eficients que els transformadors de potència monofàsics.
(b) Transformador de mesura
El transformador de mesura sovint es coneix com a transformador d’instruments. Aquest és un altre instrument de mesura utilitzat habitualment en el domini de la potència. S'utilitza un transformador de mesura per aïllar la potència principal i convertir el corrent i el voltatge en una proporció menor a la seva sortida secundària. Mesurant la sortida, es pot mesurar la fase, el corrent i el voltatge de la línia elèctrica real.
La imatge superior mostra la construcció del transformador de corrent.
(c) Transformador de distribució
S'utilitza a l'última fase del sistema de distribució d'energia. Els transformadors de distribució són transformadors reduïts, que converteixen la tensió de xarxa alta a la tensió requerida pel client final, 110V o 230V. També pot ser monofàsic o tres fases.
Els transformadors de distribució poden ser més petits o de forma més gran, en funció de la capacitat de conversió o de les qualificacions.
Els transformadors de distribució es poden classificar en funció del tipus d’aïllament que utilitzi. Pot ser de tipus sec o submergir-se en líquid. Es fabrica amb plaques d’acer laminades construïdes majoritàriament en forma de C com a material bàsic.
El transformador de distribució també té un tipus de classificació diferent en funció de la ubicació que s’utilitza. El transformador es pot muntar en un pol d’utilitat, si és així, s’anomena transformador de distribució muntat en un pol. Es pot col·locar a l'interior d'una cambra subterrània, muntada en un coixinet de formigó (transformador de distribució muntat en coixinet) o dins d'una caixa d'acer tancada.
En general, els transformadors de distribució tenen una qualificació inferior a 200 kVA.
2. El transformador utilitzat en el domini Electrònic
En electrònica, s'utilitzen diversos transformadors en miniatura petits que es poden muntar en PCB o es poden fixar a l'interior del petit armari del producte.
(a) Transformador de polsos
Els transformadors d’impulsos són un dels transformadors muntats en PCB més utilitzats que produeixen impulsos elèctrics en una amplitud constant. S'utilitza en diversos circuits digitals on es necessita la generació de polsos en un entorn aïllat. Per tant, els transformadors d’impulsos aïllen el primari i el secundari i distribueixen els impulsos primaris al circuit secundari, sovint portes lògiques digitals o controladors.
Els transformadors d’impulsos construïts correctament haurien de necessitar un aïllament galvànic adequat, a més d’una petita fuita i una capacitat perduda.
(b) Transformador de sortida d'àudio
El transformador d’àudio és un altre transformador d’ús habitual en el domini de l’electrònica. S'utilitza especialment en aplicacions relacionades amb l'àudio on es requereix la concordança d'impedància. El transformador d’àudio equilibra el circuit i les càrregues de l’amplificador, normalment un altaveu. El transformador d'àudio pot tenir diverses bobines primàries i secundàries, separades o tapades al centre.
Per tant, hem tractat diversos tipus de transformadors, a part que hi ha algun altre transformador per a propòsits especials, però estan fora de l’abast d’aquest article.