Transformatorn är en av de mest grundläggande elektriska enheterna som finns, och den har applikationer i hela el- och elektronikindustrin. En transformator "omvandlar" spänningen i en krets genom att antingen trappa upp den eller trappa ner den. Praktiskt taget varje elektronisk enhet du använder varje dag behöver en transformator för att sänka utgångsspänningen till en mer användbar för känsliga kretsar.
En torus är en form som bildas när en fast kropp böjer sig tillbaka och bildar en sluten slinga med ett hål i mitten. För att definiera toroidal, tänk munk: En toroidal transformator är en munkformad transformator. Det här är inte den enda formen som en transformator kan ha, men den är den som föredras i de flesta elektronikindustrier och av tillverkare av ljudutrustning. En toroidformad transformator kan vara mycket liten utan att förlora effektiviteten, och den skapar mindre magnetisk störning än den andra vanliga typen av transformator, E-I eller laminat-transformatorn.
Transformatorer litar på elektromagnetisk induktion
Fysikern Michael Faraday upptäckte induktion 1831 när han noterade att rörelse av en magnet genom en ledande tråd lindad runt en solenoid inducerade en elektrisk ström i ledaren. Han fann att strömstyrkan var proportionell mot magnetens rörelsehastighet och antalet varv hos spolen.
En transformator använder sig av denna proportionalitet. Vik en spole - den primära spolen - runt en ferromagnetisk kärna och linda en andra tråd - den sekundära spolen - runt samma eller en annan kärna. När strömmen genom primärspolen ständigt ändrar riktning, som den är med växelström, det inducerar ett magnetfält i kärnan, och det inducerar i sin tur en elektrisk ström i den andra spole.
Så länge toppvärdet för strömmen förblir densamma, ändras inte heller det inducerade magnetfältets toppvärde. Det betyder att den inducerade strömmen i sekundärspolen ökar med antalet varv. Således ger en transformator ett sätt att förstärka en elektrisk signal, vilket är viktigt i ljudindustrin. Du kan också använda en transformator för att minska spänningen genom att göra antalet varv i sekundärspolen mindre än antalet i primärspolen. Det är principen bakom transformatorerna som du ansluter till väggen för att driva din elektroniska utrustning.
En toroidformad transformator producerar mindre buller
En E-I, eller laminat, transformator består av ett par spolar lindade runt enskilda kärnor, placerade nära varandra och förseglade inuti ett hölje. En toroidformad transformator, å andra sidan, har en enda ferromagnetisk toroidkärna runt vilken både de primära och sekundära spolarna är lindade. Det spelar ingen roll om ledningarna vidrör varandra och de är ofta lagrade ovanpå varandra.
Växelström som passerar genom primärspolen aktiverar kärnan, som i sin tur aktiverar sekundärspolen. Toroidfält är mer kompakta än fälten i en laminattransformator, så det finns mindre magnetisk energi som stör känsliga kretskomponenter. När de används i ljudutrustning producerar toroidformade transformatorer mindre brum och distorsion än laminat och är att föredra av tillverkare.
Andra fördelar med den toroidformiga transformatorn
Eftersom en toroidal induktor är effektivare kan tillverkare göra toroidformade transformatorer mindre och lättare än E-I. Detta är viktigt för tillverkare av elektronik och ljudutrustning, eftersom transformatorn vanligtvis är den största komponenten i de flesta kretsar. Dess högre effektivitet skapar ytterligare en fördel för den toroidformiga transformatorn. Den fungerar vid kallare temperaturer än en E-I-transformator, vilket minskar behovet av fläktar och andra kylstrategier i känslig utrustning.