Muuntaja

Muuntaja on sähkölaite, joka muuntaa vaihtovirtaa (AC) yhdellä jännitetasolla toiselle jännitetasolle. Muuntajia käytetään monissa sovelluksissa, kuten sähkönjakelussa ja elektroniikkalaitteissa. Niiden avulla voidaan nostaa tai laskea jännitettä tarpeen mukaan.

Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettiseen induktioon. Muuntaja koostuu kahdesta tai useammasta käämistä, jotka on käämitty rautasydämen ympärille. Käämit on yleensä eristetty toisistaan, joten sähkövirta ei kulje suoraan niiden välillä. Sen sijaan niiden välillä siirtyy energia sähkömagneettisen induktion avulla.

Kun vaihtovirta kulkee ensisijaisessa käämissä (eli syöttökäämissä), se luo vaihtelevan magneettikentän rautasydämen ympärille. Tämä vaihteleva magneettikenttä indusoi jännitteen toisessa, toissijaisessa käämissä (eli vastaanottokäämissä) Faradayn lain mukaisesti. Tämän seurauksena toisessa käämissä syntyy vaihtovirta.

Muuntajan jännitesuhde määräytyy ensisijaisen ja toissijaisen käämin kierroslukusuhteen perusteella:

V2 / V1 = N2 / N1,

• V1 on ensisijaisen käämin jännite
• V2 on toissijaisen käämin jännite
• N1 on ensisijaisen käämin kierrosten lukumäärä
• N2 on toissijaisen käämin kierrosten lukumäärä.

Jos toissijaisessa käämissä on enemmän kierroksia kuin ensisijaisessa, muuntaja on jännitteenkorotusmuuntaja. Tällöin toissijaisen käämin jännite on suurempi kuin ensisijaisen käämin jännite. Jos taas ensisijaisessa käämissä on enemmän kierroksia, muuntaja on jännitteenalennusmuuntaja, jolloin toissijaisen käämin jännite on pienempi kuin ensisijaisen käämin jännite.

Muuntajien tehonsiirto perustuu säilyvän tehon periaatteeseen. Tästä syystä ensisijaisen ja toissijaisen käämin virtojen suhde on käänteinen niiden jännitteiden suhteen:

I1 / I2 = V2 / V1,

I1 on ensisijaisen käämin virta

I2 on toissijaisen käämin virta.

On huomioitava, että muuntajat toimivat vain vaihtovirralla (AC), koska niiden toiminta perustuu vaihtelevaan magneettikenttään.