Трансформатор является одним из самых простых электрических устройств, и он находит применение в электротехнической и электронной промышленности. Трансформатор «преобразует» напряжение в цепи, повышая или понижая его. Практически каждое электронное устройство, которое вы используете каждый день, нуждается в трансформаторе для понижения выходного напряжения до еще одного полезного для деликатных схем.
Тор - это форма, образующаяся, когда твердое тело изгибается назад и образует замкнутый контур с отверстием посередине. Чтобы определить тороидальный, представьте себе пончик: тороидальный трансформатор - это трансформатор в форме пончика. Это не единственная форма, которую может принимать трансформатор, но она предпочтительна в большинстве отраслей электронной промышленности и производителями звукового оборудования. Тороидальный трансформатор может быть очень маленьким без потери эффективности, и он создает меньше магнитных помех, чем другой распространенный тип трансформатора, E-I или многослойный трансформатор.
Трансформаторы полагаются на электромагнитную индукцию
Физик Майкл Фарадей открыл индукцию в 1831 году, когда заметил, что перемещение магнита через проводящий провод, намотанный на соленоид, индуцирует электрический ток в проводнике. Он обнаружил, что сила тока пропорциональна скорости движения магнита и количеству витков катушки.
Трансформатор использует эту пропорциональность. Оберните одну катушку - первичную катушку - вокруг ферромагнитного сердечника, а второй провод - вторичную катушку - вокруг того же или другого сердечника. Когда ток через первичную обмотку постоянно меняет направление, как при переменном токе, он индуцирует магнитное поле в сердечнике, а это, в свою очередь, индуцирует электрический ток во втором катушка.
Пока пиковое значение тока остается неизменным, пиковое значение индуцированного магнитного поля также не изменяется. Это означает, что наведенный ток во вторичной катушке увеличивается с количеством витков. Таким образом, трансформатор обеспечивает способ усиления электрического сигнала, что жизненно важно в аудиоиндустрии. Вы также можете использовать трансформатор для понижения напряжения, сделав количество витков во вторичной катушке меньше количества витков в первичной катушке. Это принцип, лежащий в основе трансформаторов, которые вы подключаете к стене для питания вашего электронного оборудования.
Тороидальный трансформатор производит меньше шума
Трансформатор E-I, или ламинат, состоит из пары катушек, намотанных вокруг отдельных сердечников, расположенных близко друг к другу и герметизированных внутри корпуса. С другой стороны, тороидальный трансформатор имеет один ферромагнитный тороидальный сердечник, вокруг которого намотаны как первичная, так и вторичная обмотки. Не имеет значения, соприкасаются ли провода, и часто они накладываются друг на друга.
Переменный ток, проходящий через первичную катушку, возбуждает сердечник, который, в свою очередь, возбуждает вторичную катушку. Тороидальные поля более компактны, чем поля в многослойном трансформаторе, поэтому меньше магнитной энергии мешает чувствительным компонентам схемы. При использовании в звуковом оборудовании тороидальные трансформаторы издают меньше шума и искажений, чем ламинатные, и их предпочитают производители.
Другие преимущества тороидального трансформатора
Поскольку тороидальный индуктор более эффективен, производители могут делать тороидальные трансформаторы меньше и легче, чем трансформаторы E-I. Это важно для производителей электроники и звукового оборудования, поскольку трансформатор обычно является самым большим компонентом в большинстве схем. Его более высокий КПД создает еще одно преимущество тороидального трансформатора. Он работает при более низких температурах, чем трансформатор E-I, что снижает потребность в вентиляторах и других способах охлаждения чувствительного оборудования.