Realizarea transformatoarelor de mică putere

Transformatoarele sunt elemente de circuit bazate pe fenomenul inductiei

electromagnetice, construite cu destinatia de a prelua energia elctromagnetica sub

o tensiune U1 si o intensitate I1 de la un circuit primar si a o reda sub o tensiune U2

si un curent I2 intr-un alt circuit denumit secundar.

De la inceput trebuie sa mentionam ca transformatoarale nu sunt surse de energie

sau de putere, chiar daca tensiunile sau curentii din secundar pot atinge valori

de sute sau mii de ori mai mari decat in circuitul primar. Energia preluata din

oircuitul primar (in care se afla sursa) se regaseste in circuitul secundar in proportie

de 80...90%, diferenta de 10...20% fiind pierduta sub forma de caldura sou camp

electromagnetic radiat in mediul inconjurator. Cresterea tensiunii in secundar fata

de primar se obtine intotdeauna in detrimetul intensitatii, care se va reduce aproximativ

in acelasi raport si viceversa. Pentru a exprima cantitativ aceasta lege de baza

a transformatoarelor, sa notam cu N1, U1, I1, respectiv, N2, U2, I2, numarul de

spire, tensiunea si curentul din primar, respectiv din secundar.

Raportul dintre numarul de spire din primar si din secundar este egal cu raportul

dintre tensiunile respective U1 si U2:

2

1

2

1

U

U

N

N

= (raportul de transformare) (1)

Daca am neglija pierderile de energie din transformator, raportul dintre curentul

in primar si cel din secundar ar fi egal cu inversul raportului de transformare;

in practica insa aceste pierderi nu pot fi neglijate, astfel ca egalilatea este aproximativa:

1

2

2

1

I

I

U

U

= (2)

Eficienta (sau randamentul) transformatorului depinde de numerosi factori,

printre care se numara calitatea si geometria miezului dc fier utilizat, forma si dimensiunile

infasurarilor (bobinelor), diametrul conductoarelor folosite etc.

In marea majoritate a situatiilor practice intilnite de amatori, se folosesc

miezuri de forma E+I din tole de fier-siliciu, se poate lua in calcul un randament de

80% (ș=0,80). Aceasta inseamna ca daca dorim sa obtinem in circuitul secundar o

anumita putere P2, va trebui sa furnizam primarului o putere mai mare P1:

2/11

1 2 P = 1,25 ×P (3)

In aceasta relatie figureaza puterea aparenta, care se defineste prin produsul

P =U ×I si se exprima in unitati VA (volt-amper), tensiunea fiind exprimata in

volti si curentul in amperi.

Observam astfel ca aproximatia (2) tine cont de randamentul de transformare,

putand scrie sirul de egalitati:

1

2

2

1

2

1 1,25

I

I

U

U

N

N

= = × (4)

care constituie punctul de plecare in calculul transformatoarelor.

Avand la baza fenomenul inductie electromagnetice, transformatoarele nu

pot functiona deca in curent alternativ. Atunci cand frecventa tensiunii aplicate in

primar este joasa (zeci sau sute de hertzi), tensiunea indusa in secundar are aceeasi

aceasi forma de unda si aceeasi frecventa. Pe masura ce creste frecventa tensiunii

aplicate, materialul feronmagnetic din care este constituit mizul transformatorului

se opune tot mai mult magnetizarii si demagnetizarii sale, rezultatul fiind o scadere

treptata a randamentului.

Daca semnalul din primar este constituit dintr-un amestec de tensiuni si diferite

amplitudini si frecvete (cum este cazul la iesirea unui amplificator de audiofrecventa),

semnalul din secundarul transformatorului va fi distorsionat prin reducerea

randamentului de redare a frecventelor inalte. Am mentionat acest lucru pentru

a scoate in evidenta si importanta mare pe care o are calitatea materialului feromagnetic

din miezul transformatorului. In cele ce urmeaza ne vom ocupa numai de

transformatoarele de joasa frecventa pentru care se pot folosi tolele obisnuite din

tabla de fier-siliciu. Pentru frecventele mai inalte — sau chiar si pentru audiofrecventa,

in scopul reducerii gabaritului si sporirii randamentului — se folosesc miezuri

din permalloy sau alte materiale cu calitati superioare.

In continuare vom prezenta un modul simplificat de calcul al transformatoarelor,

avand ca obiectiv principal obtinerea garantata a rezultatului dorit, cu o buna

siguranta in functionare. Etapele calculului constau in stabilirea puterii, a miezulii de

tole, a numerelor de spire si a diametrului necesar pentru conductoarele de bobinare.