Transformator
Från Rilpedia
En transformator är en elektroteknisk anordning som med hjälp av elektromagnetisk induktion kan omvandla växelspänningar och -strömmar.
Innehåll |
Grundläggande uppbyggnad och teori
Den enklaste transformatortypen består av en järnkärna och två metalltrådar som är lindade runt kärnan. En växelström som flyter genom den ena lindningen ger upphov till en spänning i den andra. Järnkärnans uppgift är att överföra den magnetiska energin som genereras i en lindning till de andra lindningarna. Ofta kallas en lindning för primärlindning och den andra för sekundärlindning. Antalet varv som respektive ledare är lindad kring kärnan avgör förhållandet mellan in- och utspänning. Antalet varv på den ena lindningen dividerat med den spänning man påför lindningen är direkt proportionell mot antalet varv dividerat med utspänningen på den andra lindningen. Det omvända gäller den ström som flyter genom lindningarna. En speciell typ är sugtransformatorn som har omsättningen 1:1 mellan primär och sekundärlindningarna.
Exempel
En nättransformator med 1 000 varv i primärlindningen och 100 varv på sekundärlindningen där primärlindningen ansluts till ett vägguttag med 230 V (volt) växelspänning ger 23 V på sekundärlindningen. Om en ström på 100 mA (milliampere) tas ut på sekundärsidan belastas primärsidan med 10 mA. (Exemplet är kraftigt förenklat och bortser från förluster.)
Enkellindade transformatorer
Det finns i huvudsak två kategorier av transformatorer, enkellindade transformatorer och transformatorer med flera lindningar.
En enkellindad transformator har endast en lindning, men denna har flera uttagspunkter. Ett exempel är så kallade spartransformatorer (eller autotransformatorer) som tidigare användes för att transformera den då vanliga 230 V-spänningen i vägguttagen till 110 V för att passa äldre apparater som konstruerats för den spänningen. En sådan transformator har till exempel 1000 varv koppartråd lindad runt en järnkärna, men efter 500 varv finns en anslutning till lindningen. Vägguttagets 230 V kopplas till lindningens ändpunkter, men apparaten som kräver 110 V kopplas till den ena ändpunkten och mittpunkten på lindningen. Följaktligen får den halva nätspänningen och elnätet belastas bara med halva den ström apparaten drar. Den totala effekt som åtgår för att driva apparaten är densamma som om apparaten anslutits till en 110 V-källa. Spartransformatorer är i Sverige förbjudna som konsumentprodukt idag på grund av den stora risk för elchock som föreligger vid användande av dem eftersom lindningens "gemensamma" ände teoretiskt kan anslutas till fas i stället för Nolla. Enkellindade transformatorer används dock för matning av elektrifierade järnvägar, se rälsåterledning.
Transformatorer med flera lindningar
Transformatorer med flera lindningar har ofta en primärlindning och en eller flera sekundärlindningar. En mycket vanlig tillämpning är elektriska apparater som oftast konstrueras för att drivas med en låg spänning. Man använder då transformatorn för att transformera ned spänningen från 230 V, som är den nominella spänningen i det svenska elnätet, till exempelvis 6 V. Ett exempel är bandspelare som antingen kan drivas med batterier eller så kallad batterieliminator. Batterieliminatorn innehåller en transformator och en likriktare som tillsammans ger samma spänning som batterierna gör och därmed eliminerar behovet av batterier när det finns möjlighet till nätanslutning. Man kan också använda en transformator med flera sekundärlindningar för att ge flera utspänningar. Det är vanligt i mer avancerade apparater som kräver mer än en spänning för att fungera, till exempel TV-apparater. Där finns ofta en spänning på 5 V för digital elektronik, 12 V för analog elektronik (till exempel ljudförstärkare) och glödspänning, vanligen 6,3 V, för bildröret. Bildröret kräver dessutom en högspänning på flera kV (kilovolt) som tillhandahålls genom en switchad nätdel.
Transformatorer i elnät
Elektrisk energiproduktion i kraftverk sker med mycket hög spänning, ofta tiotusentals volt. Denna spänning transformeras först upp till 110-130 och 400 kV, och sedan i flera steg ned till den spänning som är standard i trefasuttag, i många länder är det på 400 V. Vanliga regionnät har en spänning på 130 kV. Dessa ledningar löper mellan mottagningsstationer som transformerar ned spänningen till mellan 10 och 50 kV. Från mottagningsstationen går antingen luftledningar eller markförlagd kabel till transformatorstationer i närheten av förbrukarna. Den vanligaste spänningen i dessa ledningar är 10 kV. 10 kV-ledningen går sedan till en transformatorstation i villakvarteret eller till en stolptransformator på landsbygden. Därifrån går servisledningar med 230 V fasspänning (400 V mellan två faser) till abonnenterna.
Användning inom elektronik
Inom elektroniken används transformatorer även för att anpassa impedanser, till exempel i mikrofoner och högtalare, och för att isolera mäturustning från mätobjekt.
Transformatorer fungerar bara med växelström, inte med likström, eftersom en transformator behöver induktion för att kunna förflytta strömmen mellan sekundär- och primärspolen. Induktion förutsätter att magnetfältet varierar, vilket det gör vid växelström men inte vid likström.
Se även
- Likriktare - omvandlar växelspänning till likspänning
- Växelriktare - omvandlar likspänning till växelspänning
- Omformare - omvandlar en spänningsform till en annan spänningsform
Externa länkar
Wikimedia Commons har media som rör Transformator
