Snižovací transformátor: fenomén elektromagnetické indukce, montáž zařízení 220 až 12 voltů

V bytě je domácí zásuvka. K napájení vyžaduje nízkonapěťovou halogenovou žárovku s nízkým napětím. Jak to udělat? Kdepak, pokud nemáte po ruce speciální zařízení, které sníží síťové napětí na požadovanou úroveň. Jedním z těchto zařízení je snižovací transformátor z 220 na 12 voltů.

Princip činnosti

V překladu z latiny znamená slovo transformare „proměnit“. Transformátor je určen ke změně dodávaného napětí. Pokud je vstupní napětí větší než výstupní napětí, nazývá se transformátor snižující transformátor. Pokud je hodnota elektrického napájení na vstupu zařízení menší než na výstupu, pak se jedná o zvyšovací transformátor.

Princip činnosti zařízení je založen na účinku elektromagnetické indukce. Význam fyzikálního jevu je ten ve vodiči vzniká elektrický proud, který je umístěn v magnetickém poli, které se v čase mění. Přírodní jev objevil Michael Faraday v roce 1831.

Do primárního induktoru transformátorového zařízení je přiváděn střídavý proud. V kovovém jádru vzniká magnetické pole, které se mění s frekvencí přiváděného napětí. V sekundárním vinutí se objevuje indukční proud, jehož síla závisí na poměru počtu závitů vstupní a výstupní cívky.

Za hlavní parametry charakterizující funkčnost transformátoru jsou považovány vstupní a výstupní napětí a také výkon zařízení. Poslední ukazatel, který je hlavním kritériem při výběru zařízení, určuje velikost připojené zátěže. Připojené zařízení musí mít výkon o 20 % nižší, než je norma uvedená v technickém průkazu transformátoru.

Jádro zařízení je vyrobeno z feritu, elektrooceli nebo permalloy. Pro vinutí se používá měděný vodič v lakové nebo papírové izolaci. Vysoce výkonná zařízení jsou dodávána se systémem chlazení oleje.

V elektrotechnice existují tři typy transformátorů:

1. Tyč. Jádro je umístěno uvnitř vinutí.
2. Obrněný. Většina vinutí je pokryta magnetickým obvodem.
3. Toroidní. Magnetický systém je vyroben ve formě prstenu.

Všechny verze 220 až 12 transformátorů pracují na stejném principu. 220voltový toroidní transformátor má však vyšší účinnost, je objemově kompaktnější a vyžaduje méně materiálů pro výrobu.

Za provozu transformátor je připojen k zemnící sběrnici abyste zabránili úrazu elektrickým proudem v případě nouze. Údržba jednotky spočívá v periodické kontrole a čištění od nečistot a prachu. V případě přerušení vinutí a zkratu je zařízení demontováno a poškozený obvod je převinut.

DIY výroba

Elektronické transformátory se používají ke snížení výstupního napětí v elektrických systémech. Zařízení je sestaveno z polovodičů a integrovaných obvodů. S vysokou účinností se zařízení malých rozměrů a hmotnosti nezahřívá a nevydává hluk.

Zařízení tradičního designu jsou však stále žádaná kvůli jejich spolehlivosti a snadné výrobě. Průmyslová zařízení stojí asi 600 rublů. Ale člověk se šikovnýma rukama je schopen sám vyrobit snižovací transformátor z 220 na 12 voltů.

Výpočet parametrů

Před zahájením práce se vypočítají technické vlastnosti transformátoru. Nejprve je master určen výkonem zátěže, která bude připojena k zařízení. V tomto případě je nutné počítat s tepelnými ztrátami, které snižují účinnost zařízení na 80 %.

Pro získání skutečné hodnoty požadovaného výkonu vydělte výkon zátěže faktorem 0,8. Z této hodnoty se vypočítají zbývající parametry transformátoru:

1. Plocha průřezu magnetického obvodu se vypočítá podle vzorce: S = 1,2 * √P, kde S je plocha jádra, P je výkon připojeného zařízení.
2. V další fázi je počet závitů na 1 volt napětí určen s tímto jádrem: W = 50 / S, kde W je počet závitů.
3. Počet závitů v každé cívce transformátoru se vypočítá následovně: N = U * W, kde N je požadovaný počet závitů, U je napětí ve vinutí.
4. K určení průměru drátu potřebujete znát proudovou sílu, pro jejíž výpočet používají rovnici I = P / U, kde I je proud v cívce.
5. Elektrická teorie ukazuje, že pro měděný vodič je proudová hustota 2 A / mm². S touto konstantou se požadovaný průřez vodiče určí následovně: D = 0,8√I, kde D je průměr vodiče, I je vypočtený proud ve vinutí.

Například potřebujete připojit šedesátiwattový rádiový přijímač pracující na dvanáctivoltovém napětí. Je nutné vypočítat a sestavit 12voltový snižovací transformátor. Výpočty se provádějí v souladu s výše uvedenými kroky.

S přihlédnutím k tepelným ztrátám je výstupní výkon transformátoru stanoven na úrovni 75W. Plocha magnetického obvodu bude 10,4 centimetrů čtverečních.

Jeden volt napětí vyžaduje 4,8 otáčky. Pro primární vinutí je navinuto 1056 závitů, pro výstupní cívku - 58. Při připojení zátěže v sekundární tlumivce se část napětí ztrácí v důsledku odporu vodiče, proto by se k výslednému číslu mělo přidat 10%. Celkem 65 zatáček.

Chcete-li vybrat průřez vodiče, musíte znát sílu procházejícího proudu. Vstupním obvodem protéká proud 0,34 ampéru, výstupním obvodem proud 5 ampérů. V souladu s tím je průměr drátu primárního induktoru 0,46 mm, tloušťka vodiče sekundárního vinutí je 1,78 mm. Výsledné hodnoty jsou zaokrouhleny nahoru.

Sestavení transformátoru

Montáž snižovacího transformátoru z 220 V na 12 V vyžaduje kovové jádro, kartonový rám a měděný drát. Pokud existuje selhání zařízení s podobnými parametry, pak jsou potřebné součásti vypůjčeny z tohoto návrhu. Můžete vyzvednout díly z nepracujících transformátorů s jinými technickými vlastnostmi. V tomto případě budete muset upravit výpočty.

Pokud není možné vyzvednout komponenty pro průmyslovou výrobu, jsou díly vyrobeny z odpadových materiálů. Tento proces je časově náročný a bude vyžadovat trpělivost od mistra.

Desky jádra jsou vyřezány z použitých plechovek. Před sestavením magnetického jádra se cínové komponenty kalcinují v ohni a následně se z povrchu odstraní saze, vodní kámen a uhlíkové usazeniny pomocí jemnozrnného brusného papíru.

Rám je vyříznut ze silné lepenky. Nejprve se připraví vertikální část. Po nalepení a zaschnutí jsou na koncích rámu upevněny lícnice, ve kterých jsou vytvořeny otvory pro výstup připojovacích vodičů.

Kupte si požadovanou velikost drátu v elektroprodejně. Navíjecí materiál lze nalézt na bleším trhu. Zde je vodič dobré kvality a někdy v originálním balení levnější.

Po vyzvednutí součástí požadovaných parametrů začnou navíjet vodiče na rám. Operace se provádí ručně nebo pomocí navíjecího stroje a pokládání drátu se doporučuje podle schématu "otočení k otočení". Proužek speciálního kondenzátorového papíru je položen každé dvě vrstvy vinutí. Konce vodičů jsou vytaženy otvory ve tvářích.

Po dokončení práce s vinutím začnou plnit rám jádrovými deskami. Po sestavení transformátoru je nutné prozvonit elektrické obvody multimetrem. Pokud je test úspěšný, produkt je připraven k použití.

Připojení zařízení pracujících od napětí 12 voltů pomocí snižovacího transformátoru šetří elektrickou energii a tím i peníze. Kromě toho jsou taková zařízení během provozu absolutně bezpečná.