In radiotehnică se întrebuinţează foarte mult transformatorii care servesc la transformarea curentului alternativ cu o anumită tensiune în curent alternativ de altă tensiune. Primii transformatori electrici în lume au fost inventaţi în anul 1876 de eminentul savant electrotehnician rus P. N. Iablocicov.
Transformatorul are două înfăşurări, care de obicei sînt aşezate pe un miez comun dintr-un material magnetic, de exemplu, din fier (fig. 40 a). Una din înfăşurări, cea primară, se conectează la generatorul de curent alternativ care trebuie transformat. Curentul din înfăşurarea primară creează, în miez, un flux magnetic variabil. Miezul transformatorului se construieşte de obicei cu o formă închisă, pentru ca liniile de forţă magnetice să pracurgă tot drumul lor prin fier şi să nu se disperseze în aer. Fluxul magnetic variabil induce în înfăşurarea secundară o f.e.m. alternativă, a cărei valoare depinde de numărul spirelor din această înfăşurare şi de viteza variaţiei fluxului magnetic, după cum rezultă din legile fundamentale ale inducţiei electromagnetice. Dacă înfăşurarea secundară are mai multe spire decît înfăşurarea primară, tensiunea secundară U2 va fi mai mare decît tensiunea primară U2 şi transformatorul se numeşte ridicător de tensiune. Dacă, însă, înfăşurarea secundară are un număr de spire mai mic decît cea primară, tensiunea secundară va fi mai mică decît cea primară, iar transformatorul poartă denumirea de coborîtor de tensiune.
Puterea obţinută la înfăşurarea secundară, P2, este aproape egală cu puterea curentului din înfăşurarea primară Pi, întrucît pierderile de energie în transformator sînt mici. Puterea este, însă, produsul dintre tensiune şi curent. De aceea, ridicînd tensiu-nea cu ajutorul transformatorului, se produce în acelaşi timp micşorarea curentului şi invers, iar produsul dintre tensiune şi curent rămîne aproximativ acelaşi.
Să presupunem că în înfăşurarea primară tensiunea este de 200 V iar curentul de 1 A. In acest caz, puterea primară va fi de 200 W. Să presupunem că transformatorul coboară tensiunea de patru ori. Tensiunea secundară va fi de 50 V, iar curentul va creşte de patru ori şi va deveni egal cu 4 A. Puterea curentului din circuitul secundar va fi, ca şi în primul caz, de 50×4 = 200 W.
Fiecărui transformator îi este caracteristică valoarea puterii normale, care poate fi transmisă prin transformator. Cea de a doua valoare caracteristică este tensiunea normală pentru care este prevăzută înfăşurarea primară. Se pot aplica transformatorului tensiuni şi puteri mai mici, însă majorarea lor peste valorile normale este inadmisibilă, deoarece miezul şi înfăşurările transformatorului se vor supraîncălzi.
O altă valoare foarte importantă este raportul de transformare n> care reprezintă raportul dintre numărul spirelor din înfăşurarea primară W1 şi numărul spirelor din înfăşurarea secundară W2, sau raportul dintre tensiunea primară şi cea secundară. De exemplu, dacă la un transformator w1 = 500, iar w2 = 1 000, raportul de transformare va fi de 1 : 2. In acest caz avem un transformator care ridică tensiunea de două ori. La transformatorii ridicători, raportul de transformare va fi totdeauna mai mic decît unitatea.
Se examinăm un alt exemplu. Să presupunem că avem un transformator cu w1 = 600 şi w2= 30. Acest transformator este coborîtor de tensiune, iar raportul lui de transformare este : n = 600/30 = 20/1. Tensiunea este coborîtă de 20 ori. La transformatorii coborîtori, raportul de transformare este totdeauna mai mare decît unitatea.
Puterea normală, tensiunea primară şi raportul dc transformare determină numărul spirelor din înfăşurări, secţiunea miezului, diametrii conductorilor înfăşurărilor şi alte elemente ale transformatorului. Cu cît tensiunea dintr-o înfăşurare este mai mare, cu atît ea trebuie să aibă mai multe spire. Totodată se schimbă şi diametrul conductorului, deoarece la tensiuni mai înalte curentul scade şi deci conductorul poate fi luat cu un diametru mai mic.
Cea mai răspînidită este construcţia transformatorului în manta, care are un flux magnetic ramificat. Miezul lui cu coloana mijlocie mai lată şi cu cele două coloane laterale mai înguste se aseamănă cu litera rusă „III” închisă la partea liberă. înfăşurările sînt aşezate pe o singură carcasă, fixată pe coloana mijlocie care este mai lată (fig. 40 b).
De obicei se face o înfăşurare cilindrică. In acest caz, carcasa bobinei se confecţionează din carton sau din alt material izolant, iar pe ea se bobinează înfăşurările, una peste alta. Este indiferent care din înfăşurări vâ fi înafară şi care va fi înăuntru. Uneori, înfăşurările se fac sub forma de bobine separate, fără carcasă, care se aşează pe miez.
înfăşurarea trebuie să umple complect spaţiul interior al miezului, care se numeşte fereastră. Trebue să se asigure o bună izolaţie a conductorului şi a înfăşurărilor între ele şi între ele şi miez. înfăşurările primară şi sencudară trebuie aşezate cît mai aproape una de alta, pentru a micşora fluxul magnetic de dispersiune, care constă din faptul că o parte din fluxul magnetic, creat de curentul primar nu străbate spirele înfăşurării secundare şi deci nu ia parte la transformare. Pentru a micşora dispersiunea magnetică, înfăşurările sînt uneori împărţite în secţiuni, iar secţiunile înfăşurărilor primare şi secundare sînt aşezate alternativ. Pentru micşorarea pierderilor de energie, miezul se confecţionează totdeauna din tole de fier special.
Sînt posibile două cazuri principale de funcţionare a transformatorului. Cînd înfăşurarea secundară este deschisă, transformatorul funcţionează într-un regim de mers în gol. Bobina primară funcţionează ca o bobină de şoc şi consumă foarte puţin curent. Puterea acestui curent se cheltuieşte numai pentru pierderile foarte mici din miez şi pentru încălzirea conductorului înfăşurării primare. In acest regim, tensiunea secundară este maximă.
Cînd înfăşurarea secundară este închisă printr-o rezistenţă oarecare, adică pe un receptor de curent, se obţine un regim de sarcină. Cu cît această rezistenţă de sarcină este mai mică, cu atît curentul secundar şi puterea din circuitul secundar este mai mare. In acelaşi timp creşte şi curentul primar, întrucît puterea din circuitul primar este aproape egală cu puterea secundară. Tensiunea înfăşurării secundare a transformatorului este sub sarcină, ceva mai mică decît la mersul în gol, deoarece există pierderi de tensiune în rezistenţa înfăşurării secundare, înfăşurarea secundară nu trebuie scurtcircuitată, deoarece curentul acestei înfăşurări ar creşte prea mult, la fel ca şi curentul primar, iar transformatorul, se poate arde.
Partea înfăşurării secundare a transformatorului poate fi considerată ca un generator cu o anumită f.e.m. şi o oarecare rezistenţă interioară. Partea înfăşurării primare a transformatorului este o rezistenţă de sarcină pentru generatorul care alimentează transformatorul. Pentru alimentarea aparatelor de radiorecepţie şi a amplificatorilor dela o reţea de curent alternativ, servesc transformatorii de putere cu o singură înfăşurare primară şi cîteva înfăşurări secundare pentru tensiuni diferite. In fig. 41 este reprezentată schema unui asemenea transformator.
In multe scheme ale aparatelor de recepţie şi ale amplificatorilor se întrebuinţează transformatori de joasă frecvenţă cu miez de fier închis.
Se folosesc foarte mult şi transformatori de înaltă frecvenţă cu două bobine aşezate una lîngă alta (fig. 42), fără miez de fier, în care se produc mari pierderi de energie la frecvenţe înalte. Uneori, la transformatrii de înalta frecvenţă se întrebuinţează miezuri magnetodielectrice.
Transformatorul de înaltă frecvenţă face un cuplaj inductiv între două circuite. Asemenea cuplaj este făcut uneori variabil. In acest caz, poziţia bobinelor una faţă de alta se poate schimba, la fel ca şi la variometru. Cuplajul variabil se reprezintă în scheme printr-o săgeată.
In aparatele de radio se găsesc şi autotransformatori în care înfăşurarea primară şi cea secundară nu sînt izolate între ele. Aceşti autotransformatori se folosesc, în special, pentru alimentarea de la reţea a aparatelor de recepţie şi a amplificatorilor. La un autotransformator coborîtor, înfăşurarea secundă este constituită dintr-o parte a înfăşurării primare (fig. 43 a). Un asemenea autotransformator poate fi considerat ca un divizor de tensiune, iar la un autotransformator ridicător, înfăşurarea primară este o parte a înfăşurării secundare (fig. 43 b).
De multe ori se întrebuinţează autotransformatori care dau cîteva tensiuni diferite. Pentru exemplificare, s-a reprezentat în fig. 43 c un autotransformator conectat cu o parte din înfăşurare (bornele 0 şi 127) la tensiunea reţelei de 127 V. Dela o parte şi mai mică a înfăşurării (bornele 0 şi 6), putem obţine o tensiune de 6V, iar intreaga infasurarea (bornele 0 si 300) da o tensiune de 300V.
In comparaţie cu un transformator obişnuit de aceeaşi putere, autotransformatorul are un miez cu o secţiune mai mică şi o cantitate mai mică de conductori în înfăşurări. Autotransformatoril fără miez de fier sau cu miez din materiale magnetodielectrice, se întrebuinţează şi la frecvenţe înalte.
Articole din aceasi publicatie
