AC izoliacija ir nuolatinės srovės blokavimas: paaiškinta transformatoriaus elgsena

Transformatoriai yra pagrindinės priemonės šiuolaikinėse elektrinėse sistemose, leidžiančias saugiai konvertuoti įtampą, signalo vientisumą ir varžos atitikimą.Be jų vaidmens padidinant įtampą aukštyn arba žemyn, jie suteikia esminę izoliaciją tarp aukštos įtampos ir vartotojo prieinamų grandinių, labai padidindami saugumą veikimo ir priežiūros metu.Šiame straipsnyje nagrinėjami transformatorių funkcionalumas praktiniais pavyzdžiais, tiriant, kaip izoliacija, kintamosios srovės jungtis ir varžos transformacija daro įtaką realaus pasaulio grandinės elgsenai, pradedant maitinimo šaltiniais ir baigiant RF etapais ir jautriomis analoginėmis sistemomis.

Katalogas

Transformatorių vaidmuo elektros grandinėse

Transformatoriai išryškėja kaip pagrindiniai elektros grandinių komponentai, pirmiausia kaip galios transformatoriai.Šie įtaisai yra tinkami modifikuoti 220 V kintamos srovės maitinimo šaltinį iš tinklo, paverčiant jį mažesne įtampa, tinkančia įvairiems grandinės poreikiams.Tokia transformacija padeda apsaugoti neskelbtiną elektroniką ir palengvina energijos pasiskirstymą įvairiems įrenginiams ir sistemoms.

Vardas	Diagrama	Paaiškinimas
Garso įvestis ir įvestis iš transformatoriaus grandinė		Tai yra transformatoriaus sujungta garso galia stiprintuvas.TL grandinėje yra garso įvesties jungties transformatorius ir T2 yra garso išvesties sukabinimo transformatorius
Tarpinis dažnio transformatorius grandinė		T1 grandinėje yra tarpinė freguction Transformatorius, naudojamas radijo ar televizijos tarpiniame dažnyje stiprintuvas, t1not vaidina tik sukabinimo vaidmenį, bet taip pat vaidina derinimo vaidmenį, ir pirminė TL ir kondensatoriaus C2 ritė sudaro LC lygiagrečią rezonansinę grandinę
Transformatorius sujungtas sinuso bangos osciliatorius grandinė		Tai yra transformatoriaus sujungta sinuso banga Osciliatorius.Ti grandinėje yra virpesių transformatorius, kuris vaidina Dvigubas virpesių signalo sujungimo vaidmuo ir teigiamas grįžtamojo ryšio grandinė
Linijos išvesties transformatoriaus grandinė		Tai yra linijos išėjimo transformatorius Grandinė televizijoje.Ti grandinėje yra linijos išvesties transformatorius, kuris yra svarbus televizoriaus komponentas.Dėl operacijos aukštai Dažnis ir aukšta įtampa, linijos išvesties transforerio gedimo greitis yra santykinai aukštas

Transformatoriaus izoliacijos supratimas per praktinę įžvalgą

Transformatoriaus izoliacija reiškia atskyrimą tarp pirminės ir antrinės apvijos, užkertant kelią tiesioginiam elektriniam jungtimi, kartu leidžiant perduoti energiją.Ši izoliacija apsaugo vartotojus ir įrangą nuo pavojingos įtampos ekspozicijos, ypač sistemose, kurias maitina aukštos įtampos kintamosios srovės tinklai.

Mėginių grandinėje transformatorius T1 tarnauja kaip galios transformatorius.Jis gauna 220 V kintamąjį iš komunalinių paslaugų tiekimo, prijungto prie pirminės apvijos 1 ir 2 gnybtuose. Standartiniame kintamosios srovės galios pasiskirstyme įtampos skirtumas tarp gyvų ir neutralių linijų yra 220 V.Paprastai neutrali linija yra įžeminta, todėl gyva viela iš tikrųjų yra 220 V virš žemės potencialo.Stovėdamas ant žemės ir liečiant gyvą vielą, per kūną sukuria visą srovės kelią - tai ypač pavojinga situacija.

Tarkime, kad T1 yra 1: 1 izoliacijos transformatorius.Ši konfigūracija išveda tą patį 220 V kintamąjį kintamumą per antrinę apviją (3 ir 4 gnybtai), kaip ir pirminiame.Tačiau kiekvieno antrinio gnybto įtampa nėra susijusi su žeme.Vietoj to, tai nurodoma tik priešingame terminale.Ši detalė yra labai svarbi norint suprasti izoliacijos elgesį.

Matuojant įtampą tarp vieno antrinio gnybto (tarkime, 3 terminalo) ir žemės, rodmenys rodo 0 V - nėra tiesioginės žemės nuorodos.Kol žmogus liečia tik vieną antrinį gnybtą, kai jis yra įžemintas, nėra uždaros kilpos, kad srovė tekėtų tekėti, taigi, šokas nėra patirtas.Bet jei abu antriniai gnybtai liečiami vienu metu, asmuo užbaigia grandinę, leisdamas srovei tekėti per kūną - tai gali sukelti elektros smūgį.

Šis principas plačiai naudojamas elektros saugos projektavimui.Įrenginiuose, kurie veikia 220 V kintamosios srovės tinkle, transformatoriai dažnai pridedami, kad būtų galima izoliuoti ir įtampos konversiją.Iliustruotoje grandinėje „Transformer T1“ atlieka abi funkcijas - sustiprina įtampą ir išskiria vartotoją nuo pavojingos pirminės pusės.

Rengdami realaus pasaulio techninę priežiūrą ar diagnostiką, inžinieriai dažnai sąveikauja su energetinėmis grandinėmis.Įdiegus izoliacijos transformatorių, liečiant įžemintas grandinės dalis ar vieną antrinį gnybtą, srovė teka per kūną.Ši sąranka dramatiškai sumažina atsitiktinių sukrėtimų riziką.

Tačiau vis dar reikia atsargumo.Jei asmuo paliečia abu antrinius 1: 1 transformatoriaus gnybtus, kūnas patiria visą 220 V potencialo skirtumą, nors transformatorius yra izoliuotas.Šis scenarijus gali būti toks pat pavojingas, kaip ir liečiant gyvą laidą iš pirminės pusės.

Laimei, daugelyje elektroninių programų antrinė transformatoriaus įtampa yra nukreipta iki daug saugesnių lygių - dažnai 12 V, 9 V ar net mažesnis.Tokiais lygiais net atsitiktinis kontaktas kelia rimtą pavojų, todėl eksploatavimo metu yra žymiai saugiau atlikti praktinius trikčių šalinimo ar zondo grandines.

„Transformerio AC“ izoliacijos ir nuolatinės srovės blokavimo elgesio supratimas

Transformatoriai ne tik naudojami įtampos konversijai, bet ir vaidina lemiamą vaidmenį izoliuojant kintamosios srovės signalus ir blokuojant nuolatinės srovės komponentus - panašius į kondensatorius.Ši savybė yra esminė signalo perdavimo ir galios kondicionavimo grandinėse.

Nagrinėjant transformatoriaus elgesį, būtina suprasti, kad tik kintama srovė (AC) gali pereiti iš pirminės į antrinę apviją.Nuolatinė srovė (DC) iš esmės blokuojama dėl to, kad trūksta kintančio magnetinio lauko.Tai reiškia, kad jei pirminei apvijai taikoma nuolatinės srovės įtampa, antrinėje pusėje nėra išėjimo.

Vardas	Paaiškinimas
DC blokavimo charakteristikos	Pridedant nuolatinės įtampos pirminę ritę transformatoriaus, nuolatinės srovės srovė teka per pirminę ritę ir Magnetinis laukas, kurį sukuria pirminis Col des, nekeičia dydžio ir kryptis, taigi antrinė ritė negali generuoti sukeltos elektromotyvinės jėgos, Ir abiejuose antrinės ritės galuose nėra išėjimo įtampos.Tai gali būti matė, kad transformatorius negali susieti tiesioginės srovės pirminėje ritėje prie antrinės ritės, taigi transformatorius turi DC charakteristikas isolation
PASTABOS kintamos charakteristikos	Kai kintama srovė teka per pirminę Transformatoriaus ritė yra kintamos įtampos išėjimas abiejuose antrinė ritė, todėl transformatorius gali leisti kintamos srovės galią ir turi Pravažiuojančio kintamosios srovės poveikis, naudojant kintamosios ir nuolatinės srovės blokavimo charakteristikas Transformatorius.Gali būti suformuota jungties grandinė, tai yra, transformatorius jungimo grandinė

Faktiškai naudojama ši savybė tampa labai pastebima, kai bandoma naudojant funkcijų generatorius ar garso signalus:

Taikant 50Hz arba 60Hz sinuso bangą pirminei ritei, išvesties metu susidaro identiškas dažnio sinuso banga.

Dažnio poslinkis neįvyksta.Transformatorius palaiko originalų bangos formos dažnį, kuris yra labai svarbus garso ir ryšių grandinėms, kai fazės vientisumas ir signalo laikas yra gyvybiškai svarbūs.

Šio dažnio išsaugojimo priežastis yra jungimo mechanizmas:

Magnetinis laukas, kurį sukuria pirminė apvija, imituoja taikomo kintamosios srovės signalo formą.

Šis magnetinis laukas susiejamas su antrine ritė, kur ji sukelia įtampą tuo pačiu dažnio ir bangos formos profiliu kaip ir pradinis signalas.

Tačiau nors dažnis nesikeičia, išėjimo įtampos amplitudė gali būti pakeista aukštyn arba žemyn, atsižvelgiant į transformatoriaus posūkio santykį:

Žingsnis transformatorius padidina įtampą antrinėje pusėje.

Žingsnis transformatorius sumažina išėjimo įtampą.

Šis elgesys leidžia dizaineriams suderinti signalo lygius pagal sistemos reikalavimus, nenukreipiant bangos formos.

Atliekant praktinį suolo bandymą, tai galima aiškiai pastebėti:

Osciloskopo sujungimas tiek su pirminėmis, tiek antrinėmis pusėmis.

Stebėkite, kaip sinusoidinė bangos forma perduodama per transformatorių be DC poslinkio, tačiau su pakitusia amplitudė, ypač naudinga, kai DC triukšmą reikia pašalinti iš jautrių analoginių sistemų.

Įtampos ir srovės dinamika transformatoriaus ritiniuose

Transformatoriaus mechanizmų supratimas

Transformatoriai vaidina niuansuotą vaidmenį valdant energiją, o jų operacija yra susijusi su elektromagnetine indukcija.Norint pasiekti optimalų elektros sistemos veikimą, būtinas sudėtingas ryšys tarp įvesties ir išvesties įtampos bei srovės.Manipuliuojant vielos posūkiais pirminėse ir antrinėse ritiniuose, transformatoriai gali būti pritaikyti pagal įvairius elektrinius poreikius.

Atliekant „Transformeriai“ sutelkia dėmesį į aukštesnės įvesties įtampos konvertavimą į mažesnę išėjimo įtampą, tuo pačiu proporcingai sustiprinant srovę.Tam reikia integruoti storą laidą ant antrinės ritės, kad būtų galima valdyti didelius srovės srautus, efektyviai sušvelninti energijos nuostolius.Šis konfigūracijos pasirinkimas padeda sumažinti elektrinį pasipriešinimą, sustiprinant sistemos energijos tiekimą, ypač gyvenamosiose vietose, reikalaujančiose mažesnės įtampos saugiam prietaisui.

„Step-up“ transformatorių atributai

Atvirkščiai, pakopiniai transformatoriai yra įgudę padidinti įtampą, tuo pačiu mažindami srovę, palaikant tolimojo galios perdavimą su mažesniais nuostoliais.Dėl sumažėjusios srovės antrinių ritinių naudojami plonesni laidai, palengvinantys racionalesnį ir ekonomiškai įmanomą dizainą.Šis aspektas yra ypač reikšmingas elektros tinklo perdavimo programoms, kai svarbiausia yra infrastruktūros efektyvumas.

Suvokimo transformacija tarp pirminės ir antrinės apvijos transformatoriuose supratimas

Transformatoriai ne tik keičia įtampos lygį, bet ir transformuoja varžą.Šis gebėjimas tampa ypač naudingas kuriant grandines, kurioms reikia varžos suderinimo tarp skirtingų etapų.

Norėdami išsiaiškinti šią sąvoką, apsvarstykite pirminės ir antrinės apvijos varžos ryšį.Kai transformatoriaus posūkių santykis yra N, įvesties varža, matoma pirminėje pusėje (Z1), yra susijęs su apkrovos varža ant antrinės pusės (Z2) pagal posūkių santykio kvadratą (Z1 = Z2 × N²).

Šis ryšys tampa būtinas, kai susiduriama su varža jautriomis grandinėmis, tokiomis kaip RF imtuvuose ar osciliatorių grandinėse.Žemiau esančioje lentelėje apibendrinta paprasta nuoroda, kaip keičiasi įvairūs posūkių santykiai.

Kintamos įtampos santykis	Transformatoriaus vardas	Varžos santykių aiškinimas
n = 1	1: 1 transformatorius	Z1 = z2, nurodant, kad įvestis Pirminės ritės varža yra lygi išėjimo varža antrinė ritė, o transformatorius neturi varžos transformacijos
n ＞ 1	Žingsnis „Transformeris“	Z1> z2, įvesties varža Pirminė transformatoriaus stulpelis yra didesnis nei išėjimo varža antrinė ritė ir kuo didesnis įtampos transformacijos santykis N, Didesnė ritės įvesties varža yra didesnė nei išėjimo varža antrinė ritė
n ＜ 1	„Step-Up“ transformatorius	Z1

Šioje lentelėje pateiktos trys reprezentatyvios N vertės ir tai, kaip kiekviena veikia varžos transformaciją.

Impedancijos atitikimas osciliatorių etapuose, naudojant transformatoriaus čiaupus

Šis vaizdas iliustruoja, kaip varžos atitikimas pasiekiamas naudojant bakstelėjusią ritę ir kondensatorių, kad būtų galima sujungti rezonansinę grandinę su mažos įvesties varžos tranzistoriaus stadija.

Praktinėje imtuvo grandinėje apsvarstykite osciliatoriaus stadijos atvejį, kai signalas iš didelio varžybų rezonansinės grandinės turi būti tiekiami į mažo varžos tranzistoriaus įvestį.Jei tiesiogiai sujungtas, neatitikimas galėtų smarkiai sušvelninti rezonansinį elgesį, todėl sumažėja padidėjimas ir pralaidumas.

Norėdami to išvengti, naudojamas transformatoriaus čiaupo metodas.Štai kaip jis įgyvendinamas praktikoje:

Ritė L2 yra suprojektuota su čiaupo tašku, esančiu tinkamoje padėtyje išilgai jos apvijos.

Šis čiaupas yra prijungtas prie tranzistoriaus VT1 emiterio per kondensatorių (C3).

C3 funkcija yra užtikrinti kintamosios srovės jungtį, užkirsdami kelią nuolatinės srovės šališkumo sutrikimui, tuo pačiu leisdamas perduoti signalą.

Taikymas veiksmingai veikia kaip varžos daliklis.Kadangi VT1 yra sukonfigūruotas bendrosios bazės topologijoje, jo įvesties varža iš esmės yra maža-paprastai tik keli omai.Kita vertus, L2 rezonansinė grandinė dažnai veikia kilohm diapazone.Be tarpininko šis skirtumas per daug įkeltų rezonansinį rezervuarą.

Paplaukta L2 sekcija (žemiau čiaupo taško) elgiasi kaip žemos varžos apvija.Prijungtas prie VT1 emiterio, jis palengvina efektyvų energijos perdavimą nepakenkiant rezonansinės grandinės kokybės koeficientui.

Aiškinant lygiavertę varžos transformaciją

Vaizdas pateikia lygiavertį modelį, kai bakstelėjęs induktorius yra vizualizuojamas kaip žingsnis žemyn, norint išryškinti varžos transformacijos mechanizmą.

Šiame lygiaverčiame modelyje:

Apatinė L2 dalis (po čiaupu) traktuojama kaip pirminė apvija (L1).

Visa ritė veikia kaip antrinė (L2), sukelianti didesnę varžą.

Iš pirminės pusės perspektyvos ši didesnė varža atsispindi kaip daug mažesnė, kurią sumažina efektyviojo posūkių santykis tarp bakstelėjusio sekcijos ir visos ritės.

Šis konceptualus modelis supaprastina supratimą: didelė rezonansinio rezervuaro varža virsta mažesne varža, atitinkančia VT1 įvestį.Dėl to galios perdavimas tampa efektyvesnis, o signalo vientisumas palaikomas nepakenkiant rezonanso selektyvumui.