Quels sont les transformateurs électriques?

July 26

Il est un problème commun dans le monde de l'électricité: l'électronique sur la main nécessitent une entrée d'une tension, et la seule source de tension fournit une deuxième tension différente. L'électricité qui provient de prises murales aux États-Unis sort à 110 volts, alors que les ordinateurs, les téléviseurs, les consoles de jeux et à peu près tout le reste avec des composants informatiques nécessite des tensions de 3 à 15 volts. La solution la plus courante à ce problème est d'utiliser un transformateur électrique. Ces appareils convertissent une tension à l'autre par les effets du magnétisme.

Histoire

Le premier transformateur a été inventé en 1836 par Nicholas Callan. Elle se composait de noyau d'air des bobines d'induction avec un nombre variable de spires. L'objectif de ces dispositifs étaient d'amadouer des tensions plus élevées provenant de sources de la batterie. Après degrés divers de développement, en 1885, les premiers dispositifs de base ont été fermés mutuellement développés par Blathy, Deri et Zipernowsky. Au lieu d'être à l'air libre comme leurs incarnations précédentes, ces transformateurs ont les bobines enroulées autour du noyau central, qui a fonctionné pour garder le champ magnétique à peu près complètement dans le noyau. En conséquence, les tensions étaient mieux réglementés, et les transformateurs ont finalement commencé leur voyage rapide d'entrer dans l'industrie.

La physique

Les principes de fonctionnement d'un transformateur reposent sur la relation entre les champs magnétiques et de courant électrique. Cette relation est basée sur le changement: lorsque les changements en cours (en raison d'une source de courant alternatif), un champ magnétique est créé, et quand les changements sur le terrain, un courant est fait. Ces deux grandeurs liées peuvent être étiquetés comme champ B et courant I. La relation entre les deux est le champ magnétique B directement proportionnelle au courant I, ainsi que le nombre de spires, ou couches, dans la bobine.

Un transformateur fonctionne en exploitant à la fois le phénomène de génération de champ actuel et le phénomène de génération de champ courant. Le premier courant I1 crée le champ B. Le champ B crée alors le courant I2 dans la bobine secondaire. Si les bobines primaire et secondaire sont identiques, le courant sera égal à l'autre. Par contre, si la bobine secondaire a deux fois plus de spires, le champ B générera seulement la moitié du courant.

Tout au long de ce processus, la puissance est conservée (idéalement). Puisque la puissance est le produit de la tension V et de courant I, la moitié du courant moyen de deux fois la tension. Ceci est l'effet d'être exploité. Trois fois le nombre de tours signifie que V2 = 3V1. La moitié du nombre de tours entraîne moitié de la tension, et ainsi de suite.

Les pertes d'énergie

Aucun système réel économise l'énergie complètement, et le transformateur électrique est pas différent. Il dispose d'un certain nombre de sources de perte d'alimentation qui peut influer sur le courant et / ou de la tension dans la bobine secondaire. La plupart d'entre eux sont dus à la génération de chaleur, ce qui entraîne des champs magnétiques étant là où ils ne doivent pas l'être. Les champs magnétiques peuvent avoir de l'énergie à perdre courants de Foucault et avoir de petites pertes dues à la dilatation et la contraction du matériau magnétique. Les courants peuvent également voir des pertes sous forme de résistance dans les bobines et les minuscules vibrations mécaniques qui se produisent dans les bobines que le champ magnétique exerce une force sur les lignes chargées. En tout état de conception du transformateur, les pertes sont une partie nécessaire de la recette et doivent être compensés.

Saveurs du transformateur

Il y a quelques conceptions de transformateurs qui sont en usage aujourd'hui, dont chacun possède des avantages qui convient à sa destination. Transformateurs de mesure sont conçus dans le but de mesurer le courant ou la tension et / dans une ligne de puissance donnée ou d'un circuit, étant spécialement conçus pour maximiser la précision. Les transformateurs d'impulsions sont faits pour travailler avec les impulsions rectangulaires qui composent la majeure partie des circuits logiques numériques. Les transformateurs fonctionnent en courant alternatif, et lorsque les remplaçants actuels à des fréquences radio, les transformateurs RF tombent dans le besoin, que les courants dans le régime RF posent leurs propres problèmes.

Les transformateurs viennent également dans une variété de tailles allant de la taille d'une bille à la taille d'une pièce, le tout en fonction des charges électriques et autres spécifications. Une des meilleures choses à propos des transformateurs est la facilité avec laquelle un transformateur de base peut être fait, quand donné fil et un noyau noir. Alors peut-être pas aussi efficace que d'autres transformateurs de puissance, les transformateurs artisanaux donnent un contrôle complet au constructeur.

Applications

Les transformateurs sont dans à peu près tout ce qui nécessite une alimentation. Dans les quartiers de banlieue, de grandes boîtes métalliques sur le côté de la route qui sont une couleur unie uniforme, se réchauffer et avoir un léger bruit de ronflement sont des transformateurs. Les transformateurs sont sur des poteaux électriques et sous-stations électriques, car il est plus efficace pour transmettre la puissance à une tension plus élevée. Les transformateurs ont beaucoup d'utilisations dans l'équipement audio, microphones et haut-parleurs. Toute petite boîte noire que vous branchez vos appareils électroniques dans le mur avec contiendra des transformateurs qui réalisent une grande partie du travail à l'abandon de la tension de paroi de 110 jusqu'à 12 ou 15 volts. Il existe de nombreuses applications de transformateurs et de nombreuses solutions qui les utilisent.