Bir elektrik transformatörü (bazen "transformatör" olarak kısaltılır), alternatif bir elektrik enerjisi kaynağı tarafından iletilen akımın voltaj ve yoğunluk değerlerinin farklı değerlere sahip bir voltaj ve akım sistemine dönüştürülmesini mümkün kılan bir elektrik makinesidir. aynı frekansta ve aynı biçimde. Bu dönüşümü mükemmel bir verimlilikle gerçekleştiriyor.
Statik transformatörler ve komütatörler arasında bir ayrım yapılır . Bir de statik transformatör , enerji yoluyla birincilden aktarılır manyetik devre transformatör mahfaza tarafından oluşturulan. Bu iki devre daha sonra manyetik olarak birleştirilir . Bu , iki devre arasında galvanik izolasyon elde etmeyi mümkün kılar . Bir komütatörde enerji, bir jeneratör ile bir elektrik motoru arasında mekanik olarak iletilir .
Elektromanyetik indüksiyon ilkesi, 1831'de Michael Faraday ve Joseph Henry tarafından bağımsız olarak keşfedildi . Ancak Faraday, deneysel sonuçlarını ilk kez yayınladıktan sonra, keşfi kendisine borçludur.
Bir gerilime homojen olan elektromotor kuvvet ile manyetik akı arasındaki ilişki Faraday yasasında şu şekilde resmileştirilmiştir :
İçinde:
Bobinleri bir demir halkanın etrafına sarılmış olan Faraday, aslında ilk toroidal transformatörü yaratıyor, ancak pratik uygulamalarını dikkate almıyor.
1830'lar ve 1870'ler arasında, çoğunlukla deneme yanılma yoluyla sahadaki ilerlemeler, gelecekteki transformatörleri anlamak için temel oluşturdu.
1836 yılında indüksiyon bobinleri üzerinde çalışma Muhterem tarafından devam edildi Nicholas Callan bölgesinin Maynooth Koleji de İrlanda . İkincil bobinin dönüş sayısının ve birincilin üretilen elektromotor kuvvetini etkilediğini ilk anlayanlardan biriydi.
Bobinler, primere bağlı pillerden gelen voltajı artırmaya çalışan çeşitli bilim adamlarının ve mucitlerin çabaları sayesinde gelişir. Doğru akım sağlayan bu piller , voltaj değişimini ve dolayısıyla indüksiyon için gerekli akı değişimini elde etmek için devrenin düzenli olarak açılması gerekmektedir. Bu, "titreşimli kontaklar" yardımıyla elde edilir .
1870'lerde, elektrik jeneratörleri de AC görünür. Bir indüksiyon bobininde kullanarak devre açma sisteminin gereksiz hale geldiğini anlıyoruz.
1876'da Rus mühendis Paul Jablochkoff , birincil bobinin alternatif bir akım kaynağına ve ikincil bobinin kendi tasarladığı birkaç " ark lambasına " bağlı olduğu bir dizi indüksiyon bobinine dayanan bir aydınlatma sistemi icat etti. İki indüksiyon bobini ile montajı temelde bir transformatördür.
1878'de Macar şirketi Ganz , aydınlatma için elektrikli ekipman üretmeye başladı ve 1883'te Avusturya-Macaristan'da 50'den fazla elektrik sistemi kurmuştu .
Bu sistemler yalnızca AC kullanır ve elektrik jeneratörleri ile beslenen ark lambaları ve akkor lambalardan oluşur .
1880'lere kadar, AC gücünü yüksek voltajlı bir kaynaktan düşük voltajlı yüklere aktarmak için hepsi seri olarak bağlanmıştı. 1: 1'e yakın bir orana sahip açık devre transformatörleri daha sonra primerleri voltaj kaynağı ile seri olarak bağlanır ve sekonderleri lambalara bağlanır. Sorun, bir lamba açıldığında veya kapatıldığında, devredeki diğer tüm voltajları etkilemesidir. Bu sorunu çözmek için değişken transformatörler tanıtıldı, bazıları manyetik devrelerinin bir modifikasyonunu kullanıyor veya hatta dönüşüm oranlarını değiştirmek için manyetik akının bir kısmını yönlendiriyor.
1880'lerde ilk transformatörlerin iyi bir verimlilikle ortaya çıkması ve gerçek bir uygulama bulmasıydı. Bunların kullanımı verir doğru akımla üzerinde alternatif akım zaferini de elektrik şebekeleri .
1882 yılında ilk demir manyetik devre sistemi - o “ikincil jeneratörü” olarak adlandırılan - ile sergilenmiştir Lucien Gaulard ve John Dixon Gibbs içinde Londra . Sergiden sonra Gaulard ve Gibbs fikirlerini Amerikan şirketi Westinghouse'a satarlar . Buluşlarını 1884 yılında aydınlatma sistemi için kullanıldığı Torino'da bir kez daha sundular . Bununla birlikte, cihazlarının verimliliği düşük kalır ve açık manyetik devreli indüksiyon bobinleri elektrik gücünün aktarımı için çok verimli değildir.
1884 sonbaharında , Ganz şirketine bağlı üç mühendis olan Károly Zipernowsky , Ottó Bláthy ve Miksa Déri , açık manyetik devrelerin pratik kullanımlar ve voltaj regülasyonu için bir çözüm olmadığı sonucuna vardılar. 1885 patentlerinde, iki yeni tip kapalı manyetik devre transformatörü açıklıyorlar. İlk durumda bakır bobinler manyetik devrenin etrafındadır, kolon transformatöründen bahsediyoruz, ikincisinde ise bobinlerin etrafındaki manyetik devredir, zırhlı transformatör. Bu tasarımlar günümüzde trafo yapımı için halen kullanılmaktadır.
Ayrıca 1884 sonbaharında, Ganz şirketi ilk yüksek verimli trafoyu üretti ve teslim etti. 16 Eylül 1884. Aşağıdaki özelliklere sahiptir: 1.400 watt, 40 Hz , 120: 72 V , 11.6: 19.4 A veya 1.67: 1 oranı, tek faz ve savaş gemisi.
Önerilen iki tasarımda, manyetik akı, manyetik devrede neredeyse tamamen birincilden ikincil'e dolaşır. Havadan yalnızca çok küçük bir kısmı geçer, buna sızıntı akışı denir.
Yeni transformatörler, Gaulard ve Gibbs açık manyetik devre transformatörlerinden 3,4 kat daha verimlidir. Patentleri iki büyük yenilik daha içeriyor: Biri seri bağlantılar yerine yüklerin paralel bağlanması ile ilgili, diğeri ise kullanımdan farklı bir elektrik iletim voltajına izin veren çok sayıda bobin dönüşlü transformatör inşa etme olasılığını hayal ediyor. Tipik olarak nakliye için 1400 ila 2000 V ve kullanım için 100 V değeri sağlanır .
Dağıtım şebekesinde bu yeni transformatörlerin paralel kullanımı, elektrik arzını teknik ve ekonomik olarak mümkün kılar. Bláthy, kapalı bir manyetik devre kullanılmasını önerir, Zipernowsky paralel bağlantıların kullanılmasını, Déri deneyleri gerçekleştirir.
Ayrıca, terim 1882'de zaten kullanılıyor olsa da, "transformatör" kelimesinin kullanımını da popüler hale getirdiler.
1886 yılında, Ganz şirketi ilk elektrik trafo merkezinin ekipmanını paralel olarak bağlanan alternatif akımda tedarik etti, elektrik temini Roma - Cerchi'nin bir buhar jeneratörü tarafından sağlandı .
George Westinghouse , 1885'te Gaulard ve Gibbs'ten patentleri almasına rağmen , Edison Electric Light Company , Amerika Birleşik Devletleri'nde "Ganz" transformatörleri inşa etme lisansını aldı . Westinghouse, bu nedenle, transformatörlerini üretmek için farklı bir tasarım kullanmak zorunda kalıyor. Bu yeni modellerin tasarımını William Stanley'e emanet etti . Stanley'nin transformatörlere ilişkin ilk patenti , ikincil voltajı düzenlemek için ayarlanabilir bir hava boşluğuna sahip yumuşak demir manyetik devre içeren bir yapıya sahiptir . Bu teknoloji ilk olarak 1886'da Amerika Birleşik Devletleri'nde satıldı. Westinghouse, üretimi kolaylaştırmak ve dolayısıyla daha ucuza getirmek için konsepti geliştirmek istedi.
Bu, manyetik çekirdeğin birbirinden kağıt tabakaları veya diğer yalıtım malzemeleriyle ayrılmış ince tabakalardan oluştuğu yeni bir modelin ortaya çıkmasına yol açar. Devreyi yatay tabakalarla kapatmadan önce bobinler kolonların etrafından kaydırılır. Bu yeni model Aralık 1886'da Stanley tarafından patent ofisine sunuldu ve Temmuz 1887'de kesin olarak patentlendi.
Yalıtımlı ve yağ soğutmalı transformatör 1912 civarında icat edildi. Bu, daha yüksek güce sahip transformatörlerin yapılmasını mümkün kıldı. Ana kusuru yanıcı olmasıdır. PCB'lerin kullanımı bu dezavantajı ortadan kaldırmayı mümkün kılar, ancak toksisiteleri 1987'de yasaklanmalarına yol açtı. Reçine bazlı izolasyon kullanan kuru tip transformatörler 1965'te icat edildi.
1889 yılında Rus Mikhail Dolivo-Dobrovolski ilk üç fazlı trafo inşa AEG , bir Alman şirketi.
1891'de Nikola Tesla , şimdi kendi adını taşıyan bobini yarattı . Bu, bobinsiz manyetik bir çekirdektir , yüksek frekansta rezonansla çalışır ve çok yüksek voltajlar üretir.
Kayıpsız sanal bir transformatördür. Gerçek transformatörleri modellemek için kullanılır. Bunlar, mükemmel bir transformatör ve çeşitli empedansların bir kombinasyonu olarak kabul edilir.
Tüm akı kayıplarının ve sızıntılarının ihmal edilmesi durumunda, ikincil dönüş sayısının birincil dönüş sayısına oranı, tamamen transformatörün dönüşüm oranını belirler .
Kayıplar ihmal edildiğinden, güç tam olarak iletilir, bu nedenle sekonderdeki akımın yoğunluğu ters orandadır, yani birincilde dolaşan akımdan yaklaşık 19 kat daha fazladır.
Eşit görünür güçler : ya:
şu sonuca varabiliriz:Bir transformatörün maksimum görünen gücü VA cinsinden ifade edilir .
Manyetik akı yoluyla açıklamaIzin vermek , uçlarında f frekansı f ve efektif voltaj U ile sinüzoidal bir değer voltajı uyguladığımız N dönüş içeren bir bobin olsun . Bu bobin tarafından indüklenen alternatif akıyı da not edelim . İndüklenen voltajı not ediyoruz . Maxwell-Faraday denklemi verir:
Sinüzoidal voltajın değeri ile değiştirilerek ve entegre edilerek elde edilenler:
Ve bu yüzden :
.Şimdi ideal bir transformatörün durumunu düşünün, tanımı gereği hiçbir kaybı yoktur ve çekirdeği sonsuz derecede geçirgendir. Diğer bir deyişle, manyetik akı her iki bobinde de aynıdır. Böylece sahibiz :
Ya basitleştirerek:
Empedans eşleştirmeBirincil ve ikincil arasında değiştirilen gerilim ve akım oranları, birinciye yerleştirilen bir empedans, ikincilde başlangıç değeri ile algılanmayacaktır.
Denklemimiz var:
veya:
Demir çekirdekli transformatörün sembolü, manyetik devreyi simgeleyen iki dikey çizgiyle ayrılmış iki bobine karşılık gelir. Oldukça basit bir şekilde fiziksel yapısını ve birleştirme rolünü temsil eder.
Sabit modda gerçek bir transformatörü modellemek için, çeşitli özellikleri karşılayan çeşitli modeller vardır. Çoğu zaman, bu modeller yük altındaki kayıpları ve voltaj düşüşlerini hesaba katmaya çalışır. Doğrusal çift kutuplar daha sonra ideal transformatöre eklenir, bu da kayıpları ve aynı zamanda çalışma frekansında sinüzoidal modda çalışma sırasında voltaj düşüşlerini modellemeyi mümkün kılar.
Karşıdaki diyagramın gösterimleri aşağıdaki gibidir:
Bu model, kayıpları hesaba katarsa, doğrusal olmayanlıkları ve asalak kapasiteleri ihmal eder.
Ana empedansın havuzlanmasıBir transformatör, manyetik bir devre ile birbirine bağlanan temelde iki bobinden oluşur. İki uygun indüktör L 1 ve L 2'nin yanı sıra M veya bazen L 12 olarak gösterilen karşılıklı bir indüktans not edilerek modellenebilir . Şemada, gerilimler e 1 ve e 2 olarak belirtilmiştir , daha sonra önceki bölümde olduğu gibi U 1 ve U 2 olarak gösterilecektir . I 1 ve I 2 akımları yeniden giriyor. Son olarak, birincil ve ikincil akışa dikkat çekiyoruz. Hesaplamaların daha okunaklı olması için burada dirençler ihmal edilmiştir. Başlangıçta birincil seviyedeki akışın değerinde olduğunu yazacağız:
İkincil olarak:
Türeterek aşağıdaki sistemi elde ederiz:
.
Daha sonra, kaçak akı ile bağlantılı parametreleri ve karşılıklı endüktansa bağlı olanları ayırt etmeyi mümkün kılan karşısındaki eşdeğer diyagramı sunuyoruz. Bu diyagramla ilişkili denklemler şunlardır:
.
İkinci diyagramın parametrelerini birincisininkilerle belirleyerek:
"Demir" kayıpları"Demir kayıpları" olarak da adlandırılan manyetik devredeki kayıplar, frekansa ve besleme gerilimine bağlıdır. Sabit frekansta, besleme voltajının karesiyle orantılı olarak kabul edilebilirler.
Bu kayıpların iki fiziksel kaynağı vardır:
Manyetik levha üreticilerinin eğrileri, belirlenen frekanslar için, farklı indüksiyon değerleri için toplam kayıpları verir.
"Bakır" kayıplarıTarafından kayıp Joule etkisi sargılarda ayrıca bu sargıların direncine ve onları gerçek akımı yoğunluğuna bağlıdır, “bakır kayıpları” olarak adlandırılır. Yoğunluğun karesiyle orantılıdırlar:
ile:
Bobinlerde girdap akımı kayıpları da mevcuttur. Sızıntı alanından kaynaklanırlar, ancak genellikle zayıftırlar ve sadece çok detaylı modellerde dikkate alınırlar.
Akış sızıntısıİdeal transformatör modelinde manyetik devre kayıpsız olarak kabul edilir, bu da demirin manyetik direncinin sıfır olması durumunda söz konusu olur. Ancak durum böyle değildir, dolayısıyla akı kısmen çekirdeğin dışında dolaşır , "ana" akının aksine "sızıntı" olarak adlandırılan bu akı , her bir sargının direnci ile seri olarak bir indüktans ile modellenebilir. Not etmek sureti ile , demir çekirdeğin ve döner N sayıda manyetik isteksizliği, aşağıdaki formülü elde etmek:
Modellemedeki bileşen sayısını sınırlamak için. Sızıntı bobinleri daha sonra genellikle empedans eşleştirme formülü kullanılarak transformatörün aynı tarafına (birincil veya ikincil) geri getirilir.
Sızıntı akışları, Blondel katsayısı ve kaplin ile ilgili ayrıntılarBirincil bobinden geçen akıyı ve ikincil bobine ulaşan akıyı not edersek . Sızıntı akışını tanımlamak için, ikincil akışa gelen akışı çıkardığımız birincil tarafından üretilen akış olduğunu söyleyebiliriz:
Bir indüktör tanımına göre, bir hatırlatma olarak:
Karşılıklı endüktans M'yi ikincil için sahip olduğumuz şekilde tanımlarız:
İki denklemi birleştirerek elde ederiz:
Bu nedenle:
İkincilden beslenerek aynı mantığı tekrar edersek, şunu elde ederiz:
Nereden :
İdeal durumda, kaçak endüktanslar sıfırdır ,: . Sızıntı katsayısı olarak da adlandırılan Blondel dağılım katsayısını, bu durumdaki farkı belirtmek için tanımlıyoruz:
Tüm kayıpları ön seçimlere geri getirirsek. Elde ederiz :
Biz bunu fark ederiz
Birleştirme katsayısı k'yi de tanımlıyoruz:
Yüksüz trafoyu göz önünde bulundurarak sekonderdeki gerilimin ilk denklemini alırsak, bu nedenle I 2 sıfır:
veNereden
M tanımına göre:
Kayıp ölçümü Kısa devre testleriJoule etkisiyle kayıpları ölçmek için akımın yüksek ve manyetik kayıpların çok düşük olması gerekir, böylece sargılar düşük bir voltaja maruz kalır. Transformatörü azaltılmış gerilim beslemesiyle kısa devre yaptırmak, bu koşulların her ikisinin de elde edilmesini sağlar. Transformatörün kayıpları, Joule etkisinden kaynaklanan kayıplara neredeyse eşittir. Pratikte, transformatör kısa devre edildiğinde, akımın primerin terminalleri arasına nominal gerilimi empoze ederek ölçülmesi mümkün olmayacaktır: akım çok yüksek olur ve bu da güçlü mekanik gerilmelere ve yüksek sıcaklıklara neden olur . Bunu önlemek için, bakır kayıpları akımın nominal akıma ayarlanmasıyla ölçülür, "kısa devre gerilimi" olarak adlandırılan ortaya çıkan gerilim daha sonra nominal gerilimden daha düşüktür. Nominal gerilimin yüzdesi olarak ifade edilir. Düşük kısa devre voltajı, düşük voltaj düşüşüne, ancak yüksek kısa devre akımına neden olur, bu nedenle bu iki parametre arasında bir uzlaşma bulunmalıdır.
Ölçüm sırasında parametrelerin belirlenmesiKısa devre değerleri "cc" olarak gösterilir . R sargıların direnci . Z empedansları , X endüktans , P aktif güç , U voltaj ve I akım .
Vakum testleriDemir kayıplarını ve manyetik sızıntıları ölçmek için Joule etkisiyle kayıpların düşük, yani düşük akım, manyetik kayıpların yüksek, yani yüksek gerilimin olduğu bir duruma ihtiyaç vardır. İkinciye bağlı bir alıcı olmadan yüksüz çalışma bu duruma karşılık gelir. Transformatörün primerinde tüketilen güç, bu durumda neredeyse manyetik kayıplara eşittir.
Ölçüm sırasında parametrelerin belirlenmesiBiz dikkat direnç demir kayıpları eşdeğer, ana indüktans , aktif güç boşta, gerilimi primer olarak, gerçek bileşenini akımı ve onun hayali bileşeni.
Manyetik devre ve sargılar olmak üzere iki temel parçadan oluşur.
Manyetik devre bir transformatörün zaman içinde değişen bir manyetik alan tabi tutulur. Dağıtım sektörüne bağlı transformatörler için bu frekans 50 veya 60 hertz'dir . Manyetik devre, sinyalin genliğine ve frekansına bağlı olan girdap akımı kayıplarını azaltmak için her zaman lamine edilir . En yaygın transformatörler için, istiflenmiş tabakalar E ve I şekline sahiptir, böylece sargının, bu şekilde oluşturulan manyetik devrenin "pencereleri" içine yerleştirilmesini mümkün kılar.
Tüm bu silikon saclar 0,2 ila 0,5 mm kalınlığında mevcuttur ; ya izole edilmemişlerdir (düşük güç için) ya da çok ince bir vernik tabakası ile izole edilmişlerdir. Kaliteleri, verilen 1 tesla indüksiyonunda W / kg cinsinden kayıplarıyla belirlenir. Yaygın olarak 0,6 W / kg ila 2,6 W / kg arasında tabakalar vardır .
Sütunları birleştiren boyunduruklarda akışın yuvarlanma yönüne dik olduğuna dikkat edin. Manyetik malzeme en iyi durumda kullanılmaz, moleküler yönelim akının geçişine elverişsizdir. Bu nedenle, bir O-ringde, akışa her zaman aynı yönelim yönünü sunan bir manyetik levha şeridinin sarılmasıyla oluşturulan devreler vardır. Bu manyetik devrelere tori denir . Toroidlerin endüstriyel ve ekonomik sarımı, uygun sarım makinelerinin kullanılmasını gerektirir.
Yüksek güçler için manyetik devreler düz veya eğimli tabakalardan yapılır. Bu tabakalar, Saint Andrew adı verilen kare, dikdörtgen veya enine kesitli bir çekirdek oluşturacak şekilde istiflenir .
Orta frekanslar için ( 400 ila 5000 Hz ) "C" devreleri şeklinde 10 ⁄ 100 mm kalınlığında gren yönelimli silikon levha kullanılır.
Orta frekanslar (≤ 5 kHz ) için ferrit kullanımı önemlidir (uygulama alanı örneği: güç kaynaklarının değiştirilmesi).
Yüksek frekanslar için (≤ 1 MHz ) ferritler manyetik devre olarak kullanılır; Frekansla ilgili kayıplar nedeniyle manyetik malzeme kullanımının imkansız hale geldiği durumlarda, birincil / ikincil bağlantı havada gerçekleştirilir. (uygulama alanı örneği: radyo vericileri / alıcıları).
Kullanılan elektrik iletkeni uygulamaya bağlıdır, ancak bakır tüm yüksek güç uygulamaları için tercih edilen malzemedir. Her kuledeki elektrik kabloları, akımın her kuleden geçmesi için birbirinden yalıtılmalıdır. Küçük güçler için, bu yalıtımı sağlamak için emaye kaplı manyetik olmayan iletkenlerin kullanılması yeterlidir ; daha yüksek güç uygulamalarında, ancak hepsinden önemlisi yüksek çalışma voltajı nedeniyle iletkenler, mineral yağ emdirilmiş dielektrik kağıtla çevrelenmiştir. Orta ve yüksek frekanslar için, kıvrımlı iletkenler, girdap akımı kayıplarının yanı sıra cilt etkisini sınırlamak için kullanılır ; yüksek güçler söz konusu olduğunda, iletkenlerde indüklenen bu kayıpları, küçük kalınlıktaki yassı tellerin veya hatta gerçek bakır veya alüminyum şeritlerin kullanılmasıyla en aza indirmeye çalışır.
Birincil veya ikincil sargılar, gerilim oranı seçimine izin vermek için sargının ara noktalarında kademe adı verilen harici bağlantılara sahip olabilir. Dağıtım devresinin gerilimini kontrol etmek için çıkışlar otomatik bir yük altında kademe değiştiriciye bağlanabilir.
Sesi hoparlörlere dağıtmak için kullanılan ses frekansı transformatörleri, hoparlörlerin her birinin empedansının ayarlanmasına izin veren soketlere sahiptir. Ses güç amplifikatörlerinde genellikle orta kademe transformatörü kullanılır. Genlik modülasyonlu vericilerdeki modülasyon transformatörleri çok benzerdir.
Sargılar elektriksel gerilimlere maruz kaldığından, doğru çalışmasını ve kullanıcıların güvenliğini sağlamak için yalıtılmalıdır.
Yuvarlak teller veya düz kısımlar, bir emaye oluşturan bir fırın vernik tabakası ile kaplanmıştır. Yassı kısımlar ayrıca, tamamı örgülü cam için reçine içine emprenye edilmiş ince bir yalıtım sargısı veya hatta bir örgülü cam tel şeridi ile izole edilmiş olarak mevcuttur.
Kırılma riski taşıyan katmanlar arasındaki gerilim, ince bant şeklinde bir yalıtkanın ve bu da sargılar arasına sistematik olarak yerleştirilmesiyle karşılanır. Sargının tamamı veya hatta transformatörün tamamı, yerçekimi veya vakum ve basınç altında bir verniğe daldırılır ve daha sonra tavlanabilmesi için bir fırından geçirilir.
Herhangi bir yalıtım için aşılmaması gereken maksimum bir sıcaklık tanımlanır. Bunun ötesinde malzemenin ömrü hızla azalır.
Bu ayrımlar genellikle çok sayıda olası transformatör uygulamasıyla bağlantılıdır.
Fazlardan en az birinin geriliminin 1000 V'u aştığı dağıtım transformatörleri güç transformatörü olarak kabul edilir. Onların rolü, elektriğin uzun mesafelere taşınmasına izin vermek için elektrik şebekesinde çok önemlidir. Yüksek voltaj seviyeleri nedeniyle, özellikle yalıtım açısından belirli kısıtlamaları karşılarlar. Güvenilirlikleri ve ömürleri özellikle yüksek olmalıdır.
Bu özel tip transformatörde , birincil ve ikincil arasında elektrik yalıtımı yoktur , çünkü ikincil, birincil sargının bir parçasıdır. Transformatöre sağlanan akım, primerin tamamı boyunca akar ve bunun belirli bir noktasındaki bir baypas, sekonderin çıkışını belirler. Sonuç, sargının bir kısmının birincil akımın tek akımı tarafından, diğer kısmının ise birincil akımın ikincil akımdan daha az kesişmesidir; Sargı bölümü, bir transformatör için bu atipik akımlara uyarlanmalıdır.
Giriş voltajı ve çıkış voltajı arasındaki oran, birbirinden izole edilmiş birincil ve ikincil sargılara sahip bir transformatörünki ile aynıdır.
Fransa'da, 225 kV ve 400 kV ağları arasındaki bağlantı için sistematik olarak bir otomatik dönüştürücü kullanılmaktadır .
Bir "variac" veya değişken ototransformatör, bir toroidal çelik çekirdek, tek katmanlı bir bakır bobin ve bir karbon fırçadan oluşur . Bobin üzerindeki fırçanın pozisyonunu değiştirerek, ototransformatörün oranı orantılı olarak değişir. Reostata kıyasla çok daha az Joule kaybı üretme avantajına sahiptir ve sekonderdeki voltajı yüke çok daha az bağlıdır. İkincil voltajın ve yükün empedansının düşük olduğu durumlarda, dönüşleri yakmaktan kaçınmak için sekonder ve yük arasında bir sigortanın varlığı esastır. Bu durumda, aslında, çok az dönüşe dağılmış neredeyse bir kısa devre vardır.
Bir transformatör birincil ve ikincil arasında galvanik izolasyon oluşturur , bu özellik özellikle izolasyon transformatörlerinde kullanılır. Örneğin elektrik çarpmasına karşı koruyarak bir tesisatın güvenliğini sağlamak için kullanılırlar . Galvanik ayırma aynı zamanda bazı hassas elektronik cihazlar için yararlı olan elektriksel gürültünün bir kısmını da ortadan kaldırır. Herhangi bir trafo gibi, bir izolasyon trafosu da doğru akımın geçmesine izin vermez.
Bu transformatörler, birincil ve ikincil olarak neredeyse aynı sayıda dönüşe sahiptir:
Örneğin ameliyathanelerde yaygın olarak kullanılırlar: ameliyathanedeki her oda, bir ünitedeki bir arızanın diğerlerini etkilemesini önlemek için kendi izolasyon transformatörü ile donatılmıştır.
Diğer bir avantaj, nötr sistemi değiştirebilmektir (bir BT kurulumunda bilgisayar donanımı ve / veya hassas elektronik ekipman kullanımı durumunda ).
Transformatör hala bir empedans transformatörüdür, ancak elektronik mühendisleri bu adı güç devrelerinde kullanılmayan transformatörlere verir.
Empedans transformatörüdür esas olarak tasarlanmıştır adapte çıkış empedansı yükünün bir amplifikatör. Bu tip transformatör özellikle kullanıldı:
Bu tür düzenlemeler, CMRR'de ( Ortak Mod Reddetme Oranı ) veya ortak mod reddetme oranında önemli bir artışla bağlı cihazları elektromanyetik bozulmalara karşı çok daha dirençli hale getirme avantajına da sahiptir .
Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun tanımına göre , bir ölçüm transformatörü , ölçüm cihazlarına, sayaçlara, rölelere ve diğer benzer cihazlara güç sağlamak için tasarlanmış bir transformatördür . Doğrudan ölçülemeyecek kadar yüksek olduğunda voltaj veya akım ölçümüne izin vermek için kullanılırlar. Gerilimi veya akımı orantılı bir şekilde ve faz kayması olmadan dönüştürmeleri gerekir.
Faz değiştiren transformatörler, giriş ve çıkış voltajları arasında bir faz kayması oluşturmayı mümkün kılar. Bu, aşırı yüklenmiş bir ağı rahatlatmayı amaçlamaktadır. Elektrik iletim ağı örgülüdür; elektrik doğal olarak ve tercihen en az elektrik direncine sahip hatları ödünç alır. Bu, neden bazı çizgilerin doygun olduğunu ve aynı alana hizmet eden diğer çizgilerin yetersiz kullanıldığını açıklar.
Faz değiştiren transformatör, elektriğin geçişini bir diğerinden ziyade bir elektrik hattından "zorlayarak", daha az kullanılan hatların optimize edilmesini ve dolayısıyla doymuş hatların rahatlatılmasını mümkün kılar. Hatlardaki bu geçişlerin daha iyi dağıtılması sayesinde, elektrik iletim şebekesi, teknik kapasitelerinin maksimum düzeyde işletilebilir.
Teknik olarak, bir faz kaydırmalı transformatör, üçgen olarak ve giriş sistemlerine paralel olarak bağlanmış bir transformatör ve seri olarak bağlanmış bir transformatörden oluşur. Her ikisinin de ayrı manyetik çekirdekleri ve ayrı kapları vardır.
Bir kademe değiştirici, istenen faz kaymasını ayarlamayı mümkün kılar.
Test veya test transformatörleri, sınırlı yükler için çok yüksek voltajlara ulaşabilen transformatörlerdir. Elektrikli ekipmanı test etmek için kullanılırlar.
Manyetik devre içindeki girdap akımı kayıpları, frekansın karesiyle doğru orantılıdır, ancak onu oluşturan malzemenin özdirenci ile ters orantılıdır. Bu kayıpları sınırlamak için, HF transformatörlerinin manyetik devresi yalıtkan ferromanyetik malzemeler kullanılarak yapılır:
Bu tip transformatör, tristörleri, triyakları ve transistörleri kontrol etmek için kullanılır. Karşılaştırıldığında optokuplörü , aşağıdaki avantajları vardır: yüksek frekansta olası operasyonu, montaj sadeleştirilmesi, büyük bir akım sağlamak olasılığı iyi gerilim dayanabilir.
Gelen üç fazlı elektrik şebekeleri , biri mükemmel 3 transformatörleri, faz başına birini kullanarak düşünebilir. Pratikte, üç fazlı transformatörlerin kullanımı (tek bir cihaz 3 fazı birleştirir) genelleştirilmiştir: bu çözüm, özellikle manyetik devrede tasarruf ile çok daha ucuz transformatörlerin tasarımına izin verir. Tek fazlı transformatörler, büyük üç fazlı transformatörün taşınmasının sorunlu olduğu ve fiziksel olarak bağımsız 3 birimin kullanılmasını teşvik ettiği çok büyük görünür güçler (tipik olarak 500 MVA'dan büyük) haricinde, aslında neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Üç fazlı bir transformatörü bağlamak için kullanılan farklı türlerde sargı bağlantıları vardır. En sık kullanılan bağlantılar yıldız-yıldız, delta-delta, yıldız-üçgen, delta-yıldızdır.
Scott montajı, üç fazlı gerilimleri iki faza ve tersi yönde dönüştürmeyi mümkün kılar . Scott'ın montajı, kullanımın yarısı kadar güç sağlayan iki tek fazlı transformatör sayesinde gerçekleştirilir. İlk transformatör, üç fazın iki fazına bağlı birincil terminallerine sahiptir. İkinci transformatör, birinci transformatörün merkezi musluğu ile üç fazın kalan fazı arasına bağlanır (şemaya bakınız). İlk transformatörün sarım oranı 1'e eşitken ikincisi için yaklaşık 0.866'ya eşittir . İkincil voltajlar standart olarak eşittir ve faz dışı 90 ° 'dir.
Eskiden yaygın olarak kullanılan iki fazlı sistemler, kademeli olarak üç fazlı sistemlere yol açmıştır. Scott transformatörü yine de elektronikte, ancak iki faz hala mevcutsa, elektrik üretiminde, dağıtımında ve iletiminde de kullanılmaktadır.
Tek fazlı yüksek güçlü alıcılar (tek fazlı elektrikli fırın) durumunda, Scott montajı üç fazlı ağ üzerinde dengelemeye izin verir.
Üç fazlı → iki fazlı dönüşüm gösterimiİle ilgili olarak , birinci transformatörün bu nedenle üç fazlı terminali A ve C arasında bağlanır:
İlk transformatörün dönüşlerinin oranı eşit olduğundan ,
İlgili olarak , ikinci transformatör, birinci transformatörün sargısının yarısı ile terminal b arasına bağlanır, bu nedenle:
İkinci trafonun dönüş oranı şuna eşit olduğundan ,
Aynı standartta ve 90 ° faz kaydırmalı iki voltaj elde edilir.Scott montajı gibi, Leblanc montajı da üç fazlı bir sistemi iki fazlı bir sisteme dönüştürür. İki düzenleme elektriksel olarak eşdeğerdir. Leblanc'ın montajı üç fazlı bir manyetik devre kullanıyor. Birincil kaldırma etkisine sahip olan, bir üçgen olarak bağlanmıştır 3 inci harmonik.
Geç beri bilinen rağmen XIX inci yüzyılın montaj Leblanc Scott daha az başarılı oldu.
Bir Leblanc montajında, iki fazlı akımlar dengelenirse, aynısı üç fazlı akımlar için de geçerlidir.
Leblanc'ın teoremi, alternatif bir voltajla beslenen ve böylece ekseni boyunca titreşen bir manyetik alan oluşturan bir bobinin, zıt yönlerde dönen aynı modülde iki manyetik alan yarattığını belirtir. Bu teorem, tek fazlı asenkron motorların çalışmasının teorik temelini oluşturur.