Güç transformatörünün çalışma prensibi ve simülasyon durumu

Transformatör Nedir?

Güç kaynağı tasarımı, mevcut donanım ürünü tasarımında kaçınılmaz bir konudur. Önceki makalede, çeşitli DCDC dönüştürücü türlerini tartıştık. Bugün başka bir düşük kayıplı kazanç artırma planını keşfedeceğiz: transformatörler.

Transformatör, alternatif voltajı değiştirmek için kullanılan bir devrenin elektromanyetik bir bileşenidir. Gücü temelde değişmeden tutarken, elektromanyetik dönüşüm yoluyla bir AC voltajını diğerine dönüştürebilir.

Transformatörlerin Uygulanması

Güç sistemlerinde gerilimi artırmak veya azaltmak amacıyla transformatörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrik izolasyonu için kullanılabilir, sistem güvenliğini önemli ölçüde artırır ve elektrik çarpması riskini azaltır; Transformatörlerin kullanımı aynı zamanda ortak mod gürültüsünü etkili bir şekilde bastırabilen topraklama sistemi ayrımını da sağlar; Hassas devreleri korumak için sağlanan DC izolasyonu; İzolasyon sırasında eşzamanlı olarak voltaj dönüşümü ve empedans eşleşmesinin sağlanması; Arıza yayılımının kapsamının kısıtlanması ve sistem güvenilirliğinin arttırılması; EMC gerekliliklerinin karşılanmasına yardımcı olan geliştirilmiş elektromanyetik uyumluluk; Çoklu sarım uygulamalarını destekleyin ve karmaşık sistem gereksinimlerine uyum sağlayın; Ayrıca sinyal bağlama, faz ayarlama ve harmonik bastırma gibi özel uygulamalar için de kullanılabilir. Bu avantajlar, transformatörleri güç, sanayi, sağlık ve iletişim gibi alanlarda vazgeçilmez bir anahtar bileşen haline getirerek modern elektrik sistemlerinin güvenliği, verimliliği ve güvenilirliği için sağlam garantiler sağlar ve modern güç sistemlerinin gelişimini büyük ölçüde teşvik eder.

Transformatörün Çalışma Prensibi

Transformatörlerin çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyon kanununa dayanmaktadır. Elektromanyetik yapısı aynı demir çekirdeğin etrafına sarılmış iki veya daha fazla bobinden oluşur. Pratik yapılarda sargılar arasında ve sargılar ile demir çekirdekler arasında, ayrıca kasa ile soğutma sistemi arasında izolasyon malzemeleri kullanılacaktır.

AC akımı birincil bobinden geçtiğinde, demir çekirdekte alternatif bir manyetik alan oluşturulur. Bu alternatif manyetik alan, ikincil bobinde voltajı indükleyecektir. Birincil ve ikincil bobinlerin sarım oranları ayarlanarak farklı çıkış gerilimleri elde edilebilir. Genellikle transformatörlerde birden fazla devre bulunur, örneğin tek fazlı transformatörlerde iki devre bulunurken, üç fazlı transformatörlerde altı devre bulunur.

Farklı transformatörlerin demir çekirdekleri ve sargı malzemeleri büyük ölçüde farklılık gösterir. Julin Technology'nin PowerExpert'i basit ve esnek özel transformatör yapısını destekler. Özel transformatörler, sarma, çekirdek veya doğrusal olmayan çekirdek ve sarma bağlama (K_Magnatic) cihazları kullanılarak oluşturulabilir. İdeal manyetik çekirdek, manyetik geçirgenliğin, kesit alanının ve uzunluğun ayarlanmasını desteklerken, doğrusal olmayan manyetik çekirdek, şekil parametrelerinin, manyetik alan duvarı bükülme sabitinin, histerezis kayıp katsayısının, doygunluk mıknatıslanma yoğunluğunun ve diğer katsayıların ayarlanmasını destekler. Manyetik çekirdek ve sargı, sargı bağlama cihazları aracılığıyla aynı transformatöre ait olacak şekilde ayarlanır.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, sargının 5 dönüş ve 10 dönüşe sahip olduğu PowerExpert yazılımını kullanarak basit bir özel transformatör oluşturun:

Geçici simülasyon gerçekleştirin; elde edilen simülasyon sonuçları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir: