Transformatörler
Transformatör nedir? Alternatif akımın gerilimini veya akımını alçaltmaya veya yükseltmeye yarayan devre elemanlarına "transformatör" denir. Alternatif akım elektromanyetik indüksiyon yoluyla bir sargıdan diğer sargıya aktarılır ve frekansı değişmez.
Nerelerde kullanılır? Gerilim veya akımı düşürmek ya da yükseltmek Empedans uygunluğu sağlamak. Aynı güç hattına bağlı şaseleri ortak birden fazla devreyi ters bağlantı durumunda oluşabilecek kısa devrelerden korumak.
Yapısı Primer sargı: Giriş olarak kullanılan sarımıdır. Bir transformatöre gerilim primer sargılarından uygulanır. Sekonder sargı : Çıkış olarak kullanılan sarımıdır. Primer sargılarına uygulanan alternatif gerilim, elektromanyetik indiksiyon yoluyla sekonder sargılarına aktarılır. Nüve (çekirdek) : Transformatörlerin en iç kısmında hava veya demir dolgulu olmak üzere primer ve sekondere ait tellerin sarıldığı nüve (çekirdek) bulunur.
Primer Sargısı Demir çekirdek Manyetik Akı Sekonder Sargısı
Çalışma Prensibi Primer sargılarına uygulanan alternatif gerilim nüve üzerine sarılı primer sargıları tarafından manyetik bir alan oluşturur Oluşan manyetik alan sekonder sargılarını keserek sekonderde bir gerilim indüklemesine sebep olur Primer ve sekonder arasında direkt bir kablo bağlantısı olmamasına rağmen oluşan elektro manyetik alan ile primerden sekondere bir güç transferi gerçekleştirilmiş olur.
Transformatörün sekonderinde devamlı bir gerilim indüklemesi oluşabilmesi için manyetik alanın devamlılığı gerekir. Manyetik alan oluşumu için ise değişken bir akım uygulanması şarttır. DC akımda nüve üzerinde bir manyetik alan oluşmaz. Bu nedenle transformatörler alternatif akım esasına göre çalışırlar.
Sembollerde primer ve sekonder noktalarının karşılıklı konması aynı fazda olduklarını, zıt yönde konması ise 180 faz farkı olduğunu gösterir. Eğer sembol üzerinde nokta kullanılmamışsa bu kez primer ve sekonder gerilimlerinin 180 faz farklı olduğu kabul edilir.
Çeşitleri
1- Güç transformatörleri Bu tip transformatörler genellikle güç kaynaklarında kullanılan ve giriş gerilimini artırıp azaltan transformatörlerdir. Kendi içinde azaltan ve çoğaltan tip olmak üzere ikiye ayrılır.
a) Azaltan tip transformatörler : Primere uygulanan AC gerilimin sekonderden azaltılmış olarak elde edilmesini sağlayan transformatör çeşidine "azaltan tip transformatör" denir. Elektronikte güç kaynağı yapımında azaltan tip transformatörler kullanılır. Bu tip transformatörlerin primer sargısı ince kesitli tellerden ve çok sarımlı iken sekonder sargısı kalın kesitli ve az sarımlı olarak imal edilir.
b) Çoğaltan tip transformatörler : Primere uygulanan AC gerilimin sekonderden yükseltilmiş olarak elde edilmesinin sağlayan transformatör çeşidine "çoğaltan tip transformatör" denir. Bu tip transformatörlerde primer sargısı az sarımlı iken sekonder sargısı çok sarımlıdır.
2- İzolasyon transformatörleri Aynı güç hattına bağlı farklı iki elektronik cihaz ortak şase kullanılmak durumunda kalındığında şaseler arasında meydana gelebilecek ters bağlantının önüne geçmek için izolasyon transformatörleri kullanılır. Özellikle elektrik-elektronik atelyelerindeki prizler ile şebeke gerilimi arasına bağlanır. Sekonder uçlarından alınan gerilim ise atelyedeki prizlere uygulanır. Bu durumda atelye prizleri ile şebeke birbirinden izole edilmiş olur. Dolayısıyla sekonder tarafındaki uçlardan: sadece birisiyle birlikte aynı anda toprağa yada; herhangi bir yere dokunulduğunda elektrik çarpmaz. Ancak sekonder uçlarının ikisine aynı anda dokunulursa elektrik çarpar.
3- Ses frekans transformatörleri Genellikle ses frekans (audio) amplifikatör devrelerinde katlar arası veya mikrofon ve hoparlörlere empedans uygunluğunu sağlamak amacıyla kullanılırlar. Giriş, çıkış, hat ve kademe olmak üzere dört çeşit transformatör kullanılır.
a- Giriş transformatörleri Empedans uyumluluğu ve sinyal yükseltme işlemleri için kullanılır. Bu tip transformatörlerin primer ve sekonder sargılarının sarım sayılarına göre farklı empedans değerleri elde edilir. Farklı sarım sayıları değişik sinyal düzeylerinin oluşmasına neden olur. Mikrofonların empedansı ortalama 200-600 arasında değişir. Bir ses yükseltecinin giriş empedansı ise ortalama 200K gibidir. Bu değerler yaklaşık olup kullanılan mikrofonun cinsine ve yükseltecin tipine göre değişim gösterir.
b-çıkış transformatörleri Amplifikatör devresi çıkış empedansını hoparlör empedansına uygunlaştırır. Hoparlörlerin empedansları genelde 4-16 civarında düşük değerlidir. Eğer ses frekans yükseltecinin çıkışı daha yüksek değerlerde ise Aradaki empedans uygunluğu transformatörler yardımıyla gerçekleştirilir. Böylelikle hoparlöre maksimum güç aktarımı sağlanmış olur.
c- Hat transformatörleri Amplifikatör ve hoparlör arasındaki mesafeden dolayı oluşacak kayıpları önlemek amacıyla, Aynı amplifikatöre çok sayıda hoparlörü bir arada uygun şekilde bağlaması amacıyla kullanılırlar
d- Kademe transformatörleri Bir ses yükseltecinin çıkışını diğer bir ses yükseltecinin girişine uygulamak için kullanılan bir başka kuplaj transformatörü ise kademe transformatörleridir. Kademe transformatörleri yükselteç katları arasında empedans uygunluğu sağladığından yükselteç sisteminde ilave gerilim kazancı sağlar. Kademe transformatörlerinin ortalama giriş empedans değeri lok'dan 200K'ya kadar değişim gösterirken çıkış empedansları 1K veva 2K civarındadır.
4- Yüksek frekans transformatörleri Yüksek frekans transformatörleri, ses frekans düzeyinin üst sınırı olan 20KHz'in üzerindeki frekanslarda çalışırlar. Bu tür transformatörlere aynı zamanda "radyo frekans (RF) transformatörleri " denir. Radyo frekans transformatörleri gevşek kuplajlı olup kuplaj katsayısı 0,65 civarındadır. Radyo frekans transformatörü olarak kullanılan diğer bir transformatör çeşidi "arafrekans (IF) transformatörü" dür. Bu transformatörler radyo frekans sınırları içerisinde olmak kaydıyla belirli ve dar bir frekans bandında çalışan transformatörlerdir.
5- Pals transformatörleri Darbe transformatörleri, darbe işaretini gürültüsüz olarak geçiren geniş frekans bantlı transformatörlerdir. Bu tip transformatörler AC/DC çevirici, DC/DC çevirici olarak özellikle telekomünikasyon sistemlerinde tercih edilirler. Günümüzde PC'lerde modem kartları üzerinde sıkça kullanılırlar. Tristör ve triyak gibi elemanları tetikleme işlemi için kullanılar.