Transformator obniżający napięcie: zjawisko indukcji elektromagnetycznej, montaż urządzenia od 220 do 12 woltów

Mieszkanie posiada gniazdko domowe. Wymaga zasilania niskonapięciowej lampy halogenowej o małej mocy. Jak to zrobić? Nie ma mowy, jeśli nie masz pod ręką specjalnego urządzenia, które obniża napięcie sieciowe do wymaganego poziomu. Jednym z tych urządzeń jest transformator obniżający napięcie od 220 do 12 woltów.

Zasada działania

W tłumaczeniu z łaciny słowo transformare oznacza „przekształcać”. Transformator przeznaczony jest do zmiany dostarczanego napięcia. Jeśli napięcie wejściowe jest większe niż napięcie wyjściowe, transformator nazywany jest transformatorem obniżającym napięcie. Jeżeli wartość zasilania elektrycznego na wejściu urządzenia jest mniejsza niż na wyjściu, to jest to transformator podwyższający napięcie.

Zasada działania urządzenia opiera się na efekcie indukcji elektromagnetycznej. Znaczenie zjawiska fizycznego jest takie, że w przewodzie występuje prąd elektryczny, który jest umieszczony w polu magnetycznym, które zmienia się w czasie. Zjawisko naturalne odkrył Michael Faraday w 1831 roku.

Prąd przemienny jest dostarczany do pierwotnej cewki indukcyjnej urządzenia transformatorowego. W metalowym rdzeniu wytwarzane jest pole magnetyczne, które zmienia się wraz z częstotliwością przyłożonego napięcia. W uzwojeniu wtórnym pojawia się prąd indukcyjny, którego siła zależy od stosunku liczby zwojów cewki wejściowej i wyjściowej.

Za główne parametry charakteryzujące funkcjonalność transformatora uważa się napięcie wejściowe i wyjściowe oraz moc urządzenia. Ostatni wskaźnik, który jest głównym kryterium przy wyborze urządzenia, określa wielkość podłączonego obciążenia. Podłączone urządzenie musi mieć moc o 20% mniejszą niż norma określona w paszporcie technicznym transformatora.

Rdzeń urządzenia wykonany jest z ferrytu, stali elektrotechnicznej lub permaloju. Do nawijania stosuje się przewód miedziany w izolacji lakierowej lub papierowej. Urządzenia dużej mocy dostarczane są z układem chłodzenia olejem.

W elektrotechnice istnieją trzy rodzaje transformatorów:

1. Pręt. Rdzeń znajduje się wewnątrz uzwojeń.
2. Opancerzony. Większość uzwojeń jest pokryta obwodem magnetycznym.
3. Toroidalny. System magnetyczny wykonany jest w formie pierścienia.

Wszystkie wersje transformatorów od 220 do 12 działają na tej samej zasadzie. Jednak transformator toroidalny 220 V ma wyższą sprawność, ma bardziej zwartą objętość i wymaga mniej materiałów do produkcji.

Podczas operacji transformator jest podłączony do szyny uziemiającej w celu uniknięcia porażenia prądem osoby w sytuacji awaryjnej. Konserwacja urządzenia polega na okresowym przeglądzie i czyszczeniu z brudu i kurzu. W przypadku przerwy w uzwojeniu i zwarcia urządzenie jest demontowane, a uszkodzony obwód przewijany.

Zrób to sam

Transformatory elektroniczne służą do obniżania napięcia wyjściowego w układach elektrycznych. Urządzenie składa się z półprzewodników i układów scalonych. Dzięki wysokiej wydajności urządzenie o niewielkich rozmiarach i wadze nie nagrzewa się i nie hałasuje.

Jednak urządzenia o tradycyjnym wzornictwie są nadal poszukiwane ze względu na ich niezawodność i łatwość produkcji. Urządzenia przemysłowe kosztują około 600 rubli. Ale osoba o zręcznych rękach jest w stanie samodzielnie wykonać transformator obniżający napięcie od 220 do 12 woltów.

Obliczanie parametrów

Przed rozpoczęciem pracy obliczane są parametry techniczne transformatora. Przede wszystkim master jest określany przez moc obciążenia, które zostanie podłączone do urządzenia. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę straty ciepła, które obniżają sprawność urządzenia do 80%.

Aby uzyskać prawdziwą wartość wymaganej mocy, podziel moc obciążenia przez współczynnik 0,8. Z tej wartości wyliczane są pozostałe parametry transformatora:

1. Pole przekroju obwodu magnetycznego oblicza się według wzoru: S = 1,2 * √P, gdzie S to obszar rdzenia, P to moc podłączonego urządzenia.
2. W następnym etapie liczba zwojów na 1 wolt napięcia jest określana za pomocą tego rdzenia: W = 50 / S, gdzie W jest liczbą zwojów.
3. Liczbę zwojów w każdej cewce transformatora oblicza się w następujący sposób: N = U * W, gdzie N to wymagana liczba zwojów, U to napięcie w uzwojeniu.
4. Aby określić średnicę drutu, musisz znać siłę prądu, do obliczenia której używają równania I = P / U, gdzie I jest prądem w cewce.
5. Teoria elektryczna wskazuje, że dla przewodnika miedzianego gęstość prądu wynosi 2 A / mm². Przy tej stałej wymagany przekrój drutu jest określany w następujący sposób: D = 0,8√I, gdzie D jest średnicą drutu, I jest obliczonym prądem w uzwojeniu.

Na przykład musisz podłączyć sześćdziesięciowatowy odbiornik radiowy działający przy napięciu dwunastu woltów. Konieczne jest obliczenie i montaż 12-woltowego transformatora obniżającego napięcie. Obliczenia przeprowadzane są zgodnie z powyższymi krokami.

Uwzględniając straty ciepła, moc wyjściową transformatora określa się na poziomie 75 W. Powierzchnia obwodu magnetycznego wyniesie 10,4 centymetra kwadratowego.

Jeden wolt napięcia wymaga 4,8 obrotu. Dla uzwojenia pierwotnego nawiniętych jest 1056 zwojów, dla cewki wyjściowej - 58. Gdy obciążenie jest podłączone, część napięcia jest tracona w cewce wtórnej z powodu rezystancji przewodnika, więc dodaj 10% do uzyskanej liczby. Łącznie 65 tur.

Aby wybrać przekrój przewodu, musisz znać siłę przepływającego prądu. Przez obwód przychodzący przepływa prąd o natężeniu 0,34 ampera, przez obwód wychodzący prąd o natężeniu 5 amperów. W związku z tym średnica pierwotnego drutu indukcyjnego wynosi 0,46 mm, grubość przewodu uzwojenia wtórnego wynosi 1,78 mm. Otrzymane wartości są zaokrąglane w górę.

Montaż transformatora

Montaż transformatora obniżającego napięcie 220 V na 12 V wymaga metalowego rdzenia, tekturowej ramy i miedzianego drutu. Jeśli istnieje niesprawne urządzenie o podobnych parametrach, niezbędne komponenty są pożyczane z tego projektu. Możesz odebrać części z niedziałających transformatorów o innych parametrach technicznych. W takim przypadku będziesz musiał dostosować obliczenia.

Jeżeli odbiór komponentów do produkcji przemysłowej jest niemożliwy, części są wykonane ze złomu. Ten proces jest czasochłonny i wymaga od mistrza cierpliwości.

Płyty rdzeniowe wycinane są ze zużytych puszek. Przed montażem rdzenia magnetycznego elementy cyny są wypalane w ogniu, a następnie sadza, kamień i osady węglowe są usuwane z powierzchni drobnoziarnistym papierem ściernym.

Rama wycinana jest z grubej tektury. Najpierw przygotowywana jest część pionowa. Po sklejeniu i wysuszeniu policzki są mocowane na końcach ramy, w których wykonuje się otwory na wyprowadzenie przewodów połączeniowych.

Kup wymagany rozmiar drutu w sklepie elektrycznym. Materiał do nawijania można znaleźć na pchlim targu. Tutaj dyrygent dobrej jakości, czasem w oryginalnym opakowaniu, jest tańszy.

Po zebraniu składników o wymaganych parametrach zaczynają nawijać przewody na ramę. Operacja wykonywana jest ręcznie lub za pomocą nawijarki, a układanie drutu zaleca się zgodnie ze schematem „zwrot do skrętu”. Co dwie warstwy uzwojenia układany jest pasek specjalnego papieru kondensatorowego. Końce przewodów wyciągane są przez otwory w policzkach.

Po zakończeniu pracy z uzwojeniami zaczynają wypełniać ramę płytami rdzeniowymi. Po zmontowaniu transformatora konieczne jest obrączkowanie obwodów elektrycznych multimetrem. Jeśli test wypadnie pomyślnie, produkt jest gotowy do użycia.

Podłączanie urządzeń działających pod napięciem 12 woltów za pomocą transformatora obniżającego napięcie oszczędza energię elektryczną, a tym samym pieniądze. Ponadto takie urządzenia są całkowicie bezpieczne podczas pracy.