Spis treści:
I při neodborném rozebírání nebo prohlížení elektronických zařízení upoutá pozornost charakteristický kovový sáček omotaný měděnými dráty. Tato chutně vypadající součástka je toroidní transformátorkterý je spolu s transformátory ve tvaru písmene E a I poměrně běžnou součástí elektrických zařízení. Dnes něco málo o tom, jaké funkce plní v elektrických systémech a jaké jsou jeho výhody.
Co způsobuje transformátor?
Tuto otázku je mnohem lepší položit než otázku “jak to funguje”. Klíčovou roli hraje transformátorů v elektronických obvodech je regulace napětí. Síťové napětí 230 V v domácí zásuvce je pro zařízení, jako jsou televizory, audio přehrávače a počítače, příliš vysoké.
Transformátor je zodpovědný za to, aby se snížil a zajistil bezpečný provoz – jinak se otevírá seznam problémů s nestabilním provozem, který končí vyhořením komponent a dokonce i rizikem požáru. Transformátor může také zvýšit napětí – příkladem spotřebiče s vyššími požadavky je mikrovlnná trouba, protože se ukazuje, že ohřev jídla vyžaduje až 2000 V.
Změna napětí je umožněna pomocí jevu magnetické indukce. V transformátoru je obvykle dvojice vinutí -. primární a sekundární.
Když primárním vinutím protéká střídavý proud, vytváří se střídavé magnetické pole, které indukuje napětí v sekundárním vinutí. Pokud je počet závitů na sekundární cívce větší než počet závitů na primární cívce, bude výstupní napětí vyšší. Podobně pokud je počet závitů na primární cívce vyšší než počet závitů na sekundární cívce, výstupní napětí pak bude nižší.
Toroidní transformátor - konstrukce
První toroidní transformátory se objevily na konci 19. století. V té době neexistoval účinný způsob navíjení vinutí na jádro, takže se tato práce musela provádět ručně. Výrobní náklady tohoto typu transformátoru v podstatě převyšovaly výhody jejich použití. Teprve s rozvojem technologií v polovině 20. století bylo možné proces navíjení měděného drátu na jádro mechanizovat, což se projevilo ve snížení výrobních nákladů. Mezi součástmi, které tvoří toroidní transformátor, můžeme rozlišit:
- Jádro ve tvaru torusu (rotující plocha spojená s pneumatikou), kolem kterého je navinuto vinutí. Je vyrobeno z materiálu s feromagnetickými vlastnostmi, jako je železo nebo magnetická slitina. Magnetické vlastnosti jádra hrají klíčovou roli při transformaci napětí, protože ovlivňují schopnost transformátoru koncentrovat a přenášet magnetický tok.
- Primární vinutí připojené ke zdroji výstupního napětí. Počet vinutí v primární cívce a napětí, které je na ni přivedeno, určují primární napětí a poměr vinutí transformátoru.
- Sekundární vinutí, které je izolováno od primárního. Je připojeno k výstupu transformátoru. Počet závitů v sekundární cívce vzhledem k primární cívce určuje činitel transformace napětí.
- Izolační materiál používaný k oddělení primárních a sekundárních cívek. Zabraňuje elektrickému kontaktu a zkratu mezi cívkami. Kromě toho se izolační materiály aplikují na vodič, aby chránily před výboji a dalšími nebezpečími.
- Přívodní vodiče – jsou připojeny ke koncům primárního a sekundárního vinutí. Slouží jako vstupní a výstupní svorky transformátoru. Vodiče jsou obvykle vedeny vně skříně transformátoru pro připojení k vnějšímu obvodu.
Výhody toroidního transformátoru
Použijte toroidní transformátory v elektronických zařízeních má mnoho výhod. Jednou z jejich hlavních výhod je vysoká účinnost – při procesu transformace napětí jednoduše ztrácejí méně energie ve formě tepla, což se projevuje v lepší celkové tepelné účinnosti. Toroidní tvar umožňuje praktičtější a šikovnější konstrukci, takže toroidní transformátory jsou ve srovnání s jinými typy transformátorů menší a lehčí. Následuje argument známý z montážní elektroniky – velikost je důležitá zejména v obvodech s omezeným prostorem. Uzavřená konstrukce jádra navíc minimalizuje magnetické úniky, což snižuje rušení a elektromagnetické vyzařování, a chrání tak citlivé součástky obvodů. Snížený magnetický únik a minimální vibrace jádra se promítají do nižší hladiny slyšitelného hluku, což najde ideální uplatnění v audio zařízeních.
Toroidní transformátory se vyznačují výjimečnou odolností. Součásti, z nichž se skládají, jako je měděné vinutí, se opotřebovávají pomaleji než u jiných transformátorů. Kromě toho je konstrukce toroidního jádra odolnější vůči nasycení, což jim umožňuje odolávat náhlému zvýšení zatížení způsobenému krátkodobým přetížením. Použitá izolace mezi primárním a sekundárním vinutím zvyšuje bezpečnost celého obvodu, takže tento transformátor je ideální pro zařízení citlivá na napěťové špičky.
Elektroničtí amatéři, kteří se zabývají stavbou vlastních zařízení, spoléhají na toroidní transformátory kvůli snadné montáži, která vyžaduje jednoduché dílenské nářadí a držáky. A konečně: flexibilita. Toroidní transformátory pracují v širokém rozsahu frekvencí, a to znamená, že je lze přizpůsobit konkrétním požadavkům na napětí, proud a impedanci. Toroidní transformátory se vyplatí používat všude tam, kde se hledá nízký šum a nízký magnetický profil – nejen v poměrně samozřejmých audio aplikacích, ale také v napájecích systémech průmyslové elektroniky nebo v měřicích zařízeních.
