Бидний өдөр тутам хэрэглэдэг олон төхөөрөмж трансформаторын тусламжтай ажилладаг. Жишээ нь гар утас цэнэглэгч, адаптер, цахилгааны дэд станц зэрэгт заавал трансформатор байдаг.
Трансформатор нь хувьсах гүйдлийн (AC) хүчдэлийг ихэсгэх эсвэл багасгах зориулалттай цахилгаан төхөөрөмж юм. Энгийнээр хэлбэл цахилгаан станцаас ирсэн их хүчдэлтэй AC гүйдлийг гэр ахуйн хэрэгсэлд аюулгүй ашиглахын тулд бага хүчдэл болгон өөрчилдөг төхөөрөмжийг трансформатор гэдэг.
Бүтэц
- Трансформатор нь төмөр гол дээр ороосон тусдаа зэс ороомгуудаас бүрдэнэ.
- Хувьсах гүйдлийн хүчдэл холбогдсон ороомгийг анхдагч ороомог(Primary windings) гэнэ.
- Анхдагч ороомгоос үүссэн энерги дамжиж очдог ороомгийг хоёрдогч ороомог(Secondary windings) гэнэ.
- Анхдагч ба хоёрдогч ороомгууд төмөр голоор дамжсан соронзон орноор холбогддог.
Ажиллах зарчим
Анхдагч ороомогт хувьсах гүйдэл (AC) залгахад гүйдлийн чиглэл тасралтгүй урагш, хойш солигдон урсана. Энэ нь тогтмол гүйдлээс ялгаатай бөгөөд гүйдлийн хэмжээ болон чиглэл нь хугацааны явцад өөрчлөгдөж байдаг гэсэн үг. Ийм хувьсах гүйдэл анхдагч ороомгоор урсах үед түүнийг тойрсон соронзон орон мөн адил байнга өөрчлөгдөнө. Өөрөөр хэлбэл, соронзон орны хүч нь нэмэгдэж, багасаж, чиглэл нь ч солигдож байдаг. Энэ хувьсах соронзон орон нь трансформаторын төмөр голоор дамжин төвлөрдөг. Төмөр гол нь соронзон орныг “алдагдал багатайгаар” дамжуулах үүрэгтэй. Анхдагч ороомгоос үүссэн энэхүү хувьсах соронзон орон нь хоёрдогч ороомгийг огтолж өнгөрөхөд, Фарадейн индукцийн хуулийн дагуу хоёрдогч ороомогт цахилгаан хүчдэл индукцлэгдэн үүсдэг. Энэ хүчдэл нь анхдагч ороомогтой шууд холбогдоогүй атлаа, зөвхөн соронзон орны нөлөөгөөр бий болдог нь трансформаторын хамгийн чухал онцлог юм.
Хэрэв хоёрдогч ороомогт ачаалал (жишээ нь чийдэн, цахилгаан хэрэгсэл) холбовол, индукцлэгдсэн хүчдлийн нөлөөгөөр цахилгаан гүйдэл урсаж эхэлнэ. Ингэснээр цахилгаан энерги анхдагч ороомгоос хоёрдогч ороомог руу шууд утсаар бус, соронзон орны дамжуулалтаар шилжиж байгаа хэрэг юм.
Идеал трансформатор тэгшитгэл
Идеал трансформатор гэдэг нь ямар ч алдагдалгүй, өөрөөр хэлбэл анхдагч ороомгоор орсон чадал нь бүрэн хэмжээгээр хоёрдогч ороомогт дамжина гэж онолын хувьд үзсэн трансформаторыг хэлнэ. Энэхүү тэгшитгэлийн утга хүчдэл ихсэхэд гүйдэл багасна, хүчдэл багасахад гүйдэл ихсэнэ. Харин нийт чадал бараг өөрчлөгдөхгүй.
- N = Ороомгийн эргэлтийн тоо
- I= Ороомгийн гүйдэл
- V= Ороомгийн хүчдэл
Идеал загварыг яагаад ашигладаг вэ?
Бодит трансформатор нь:
- зэсийн эсэргүүцлийн алдагдал
- соронзон голын алдагдал
- дулааны алдагдал зэрэг олон төрлийн алдагдалтай байдаг. Хэрэв шууд бодит загвараар тооцоо хийвэл хэт төвөгтэй болдог. Иймээс эхлээд трансформаторыг идеал гэж үзэж, түүний үндсэн физик харьцааг ойлгох нь илүү оновчтой.
Төрөл
Трансформатор нь зориулалтаасаа хамааран хүчдэл өсгөх, бууруулах, тусгаарлах, хэмжих зэрэг олон төрөлтэй байдаг ч бодит амьдрал дээр зарим төрлүүд нь илүү өргөн хэрэглэгддэг.
1.Хүчдэл өсгөх трансформатор (Step-up)
Хоёрдогч ороомгийн хүчдэл нь анхдагч ороомгийн хүчдэлээс их байдаг трансформаторыг “хүчдэл ихэсгэгч трансформатор (Step-Up Transformer)” гэж нэрлэдэг.
Энэ төрлийн трансформаторын хоёрдогч ороомгийн эргэлтийн тоо нь анхдагч ороомгийнхоос их байдаг. Тиймээс хоёрдогч ороомог дээр илүү их хүчдэл индукцлэгдэж, анхдагч ороомгоор өгөгдсөн хүчдэлээс өндөр гаралтын хүчдэл үүсдэг бөгөөд цахилгаан дамжуулах шугам, дэд станц зэрэгт өргөн ашиглагддаг.
2. Хүчдэл бууруулах трансформатор (Step-down)
Хоёрдогч ороомгийн хүчдэл нь анхдагч ороомгийн хүчдэлээс бага байдаг трансформаторыг “хүчдэл бууруулагч трансформатор (Step-Down Transformer)” гэж нэрлэдэг.
Энэ төрлийн трансформаторын хоёрдогч ороомгийн эргэлтийн тоо нь анхдагч ороомгийнхоос бага байдаг. Үүний улмаас хоёрдогч ороомог дээр индукцлэгдэх хүчдэл бага болж, анхдагч ороомгоор өгөгдсөн хүчдэлээс бага гаралтын хүчдэл үүсдэг бөгөөд гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, гар утасны цэнэглэгч зэрэгт ашиглагддаг.
