Как сделать понижающий трансформатор на 12 вольт: суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Содержание

суть работы, как сделать самодельное понижающее устройство на 10 ампер

Для того чтобы понизить напряжение промышленной сети, используются трансформаторы 220 на 12 вольт. Такое значение амплитуды необходимо для питания различной техники, в том числе и осветительных приборов. Понижающий трансформатор может располагаться непосредственно в блоке питания или быть выполнен как отдельное устройство. Этот радиоэлектронный элемент можно приобрести в специализированных магазинах, но при желании несложно изготовить и своими руками.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия

. К ним относятся:

  1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
  2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
  3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
  4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
  5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически

это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

  • U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
  • N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
  • I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

  1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
  2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
  3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
  4. Количество обмоток.
  5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).

На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)½ = 150 = 12.2 см2. Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2. Она соответственно составит — 0,3 мм2 и 5 мм2.

Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.

Техника намотки

Для намотки изделия сделанный каркас необходимо зажать на оси и отцентровать. Проволку предварительно лучше намотать на какой-либо цилиндрический предмет. Например, катушку ниток или отрезок трубы. Напротив зажатого каркаса ставится катушка с проволокой. Проволока заводится на основание и выполняется несколько оборотов вокруг него. Затем начинают вращать корпус каркаса. При этом следует внимательно следить, чтобы каждый виток ложился рядом с другим, а не пересекал его. После каждого слоя наносится два витка изоляции.

Как только первична обмотка будет намотана, проволоку необходимо вывести в сторону для формирования вывода. Остаток проволоки отрезается. Перед нанесением вторичной обмотки прокладывается несколько слоёв изоляции и повторяется весь процесс, но уже с проводом более толстого сечения. По окончании работ свободные концы катушек распаиваются к клеммам. С помощью тестера катушки проверяются на разрыв.

Существуют некоторые нюансы при намотке которые желательно знать. Во время намотки может случайно порваться провод. В этом случае понадобится зачистить оборванные концы, скрутить их и спаять. Место пайки тщательно заизолировать, например, подложив два слоя изоляционной бумаги. При намотке для увеличения электрической прочности изделия рекомендуется выполнять пропитку каждого слоя. Это предотвращает вибрацию провода. В качестве пропитки используются лаки на эпоксидной основе или акриле.

Теперь останется только подключить трансформатор с 220 на 12 к источнику питания. Соединение с ним происходит по параллельной схеме. С помощью мультиметра можно проконтролировать выходное напряжение. Для этого он переключается в режим измерения переменного сигнала.

Если в дальнейшем необходимо получить постоянный сигнал, то к вторичной обмотке трансформатора подключается диодный мост (выпрямитель) с электролитическим конденсатором (сглаживающий фильтр). Но при этом следует учесть, что для тока 10 ампер понадобится соответственный и выпрямительный блок, способный выдержать такую силу тока с запасом порядка 15%.

Таким образом, самостоятельно изготовить понижающий трансформатор сможет даже начинающий радиолюбитель. Главное при этом выполнить правильный расчёт. А изготовленное изделие наверняка найдёт своё применение.

Трансформатор 12 на 220 вольт своими руками :: SYL.ru

Самостоятельно сделать трансформатор с 220 на 12 Вольт сможет даже начинающий радиолюбитель. Это устройство относится к машинам переменного тока, принцип работы отдаленно напоминает асинхронный мотор. Конечно, можно купить готовый трансформатор, но зачем тратить деньги, особенно в тех случаях, когда под рукой имеется достаточное количество стали для сердечника и провода для катушек? Остается только изучить немного теории и можно приступать к изготовлению устройства.

Как подобрать материалы

При изготовлении понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт важно использовать качественные материалы – это обеспечит высокую надежность устройства, которое впоследствии соберете на нем. Нужно отметить тот факт, что трансформатор позволяет сделать развязку с сетью, поэтому его допускается устанавливать для питания ламп накаливания и прочих приборов, которые находятся в помещениях с высокой влажностью (душевые, подвалы, и т. д.). При самостоятельном изготовлении каркаса катушки нужно использовать прочный картон или текстолит.

Рекомендуется использовать провода отечественного производства, они намного прочнее китайских аналогов, у них лучше изоляция. Можно использовать провод со старых трансформаторов, главное, чтобы не было повреждений изоляции. Чтобы слои изолировать друг от друга, можно использовать как простую бумагу (желательно тонкую), так и ФУМ-ленту, которая используется в сантехнике. А вот для изоляции обмоток рекомендуется применять ткань, пропитанную лаком. Поверх обмоток обязательно нужно нанести изоляцию – лаковую ткань или кабельную бумагу.

Как проводить расчет?

Теперь, когда все материалы готовы, можно произвести расчет трансформатора с 220 на 12 Вольт (для лампы или любого другого бытового прибора). Для того чтобы вычислить число витков первичной обмотки, нужно использовать формулу:

N = (40..60) / S.

S – это площадь сечения магнитопровода, единица измерения – кв. см. В числителе константа – она зависит от того, какое у металла сердечника качество. Ее значение может лежать в диапазоне от 40 до 60.

Расчет на примере

Допустим, у нас такие параметры:

  1. Окно в высоту 53 мм, в ширину – 19 мм.
  2. Каркас изготавливается из текстолита.
  3. Верхние и нижние щеки: 50 мм, каркас 17,5 мм, следовательно, окно имеет размер 50 х 17,5 мм.

Далее, нужно произвести расчет диаметра проводов. Допустим, нужно, чтобы мощность была равной 170 Вт. При этом на сетевой обмотке ток будет равен 0,78 А (мощность делим на напряжение). В конструкции плотность тока оказывается равной 2 А/кв. мм. Имея эти данные, можно вычислить, что нужно применять провод диаметром 0,72 мм. Допускается использовать и 0,5 мм, 0,35 мм, но ток при этом будет меньше.

Отсюда можно сделать вывод, что для питания радиоаппаратуры на лампах, например, нужно намотать 950-1000 витков для высоковольтной обмотки. Для накала – 11-15 витков (провод только нужно использовать большего диаметра, зависит от числа ламп). Но все эти параметры можно найти и опытным путем, о котором будет рассказано дальше.

Расчет первичной обмотки

При изготовлении своими руками трансформатора с 220 на 12 Вольт нужно правильно произвести расчет первичной (сетевой) обмотки. И только после этого можно начинать делать остальные. Если неверно сделаете расчет первичной, то устройство начнет греться, сильно гудеть, пользоваться им будет неудобно, да и опасно. Допустим, используется для намотки провод сечением 0,35 мм. На одном слое уместится 115 витков (50/(0,9 х 0,39)). Число слоев посчитать тоже несложно. Для этого достаточно общее количество витков разделить на то, сколько умещается в одном слое: 1000/115=8,69.

Теперь можно произвести расчет высоты каркаса вместе с обмотками. Первичная имеет восемь полных слоев, плюс к ней еще изоляция (толщина 0,1 мм): 8 х (0,1 + 0,74) = 6,7 мм. Чтобы не появились высокочастотные помехи, сетевая обмотка экранируется от остальных. Для экрана можно использовать простой провод – наматываете один слой, изолируете его и концы соединяете с корпусом. Допускается использовать и фольгу (конечно, она должна быть прочной). В общем, первичная обмотка нашего трансформатора займет 7,22 мм.

Простой способ расчета вторичных обмоток

А теперь о том, как произвести расчет вторичных обмоток, если первичная уже имеется или готова. Использовать можно такой трансформатор 220 на 12 Вольт для светодиодных лент, только обязательно установите стабилизатор напряжения. В противном случае яркость будет непостоянной. Итак, что нужно для расчета? Несколько метров провода и только, наматываете определенное количество витков поверх первичной обмотки. Допустим, вы намотали 10 (а больше и не нужно, этого предостаточно).

Дальше необходимо собрать трансформатор и подключить первичную обмотку к сети через автоматический выключатель (для подстраховки). Ко вторичной обмотке подключаете вольтметр и щелкаете автомат. Смотрите, какое значение напряжения показывает прибор (например, он показал 5 В). Следовательно, каждый виток выдает ровно 0,5 В. А теперь просто ориентируетесь на то, какое напряжение вам нужно получить (в нашем случае это 12 В). Два витка – это 1 Вольт напряжения. А 12 В – это 24 витка. Но рекомендуется взять небольшой запас – около 25 % (а это 6 витков). Потери напряжения никто не отменял, поэтому вторичная обмотка на 12 В должна содержать 30 витков провода.

Как изготовить каркас катушек

Крайне важно при изготовлении каркаса добиться полного отсутствия острых углов, в противном случае провод может повредиться, появится межвитковое замыкание. На щечках нужно отвести места, к которым будут крепиться выводные контакты от обмоток. После окончательной сборки каркаса необходимо округлить при помощи надфиля все острые грани.

Пластины из трансформаторной стали должны входить в отверстия максимально плотно, не допускается наличие свободного хода. Для намотки тонких проводов можно использовать специальное устройство с ручным или электрическим приводом. А толстые провода нужно наматывать исключительно руками без дополнительных устройств.

Блок выпрямителя

Сам по себе выдавать постоянный ток трансформатор 220 на 12 Вольт не будет, нужно использовать дополнительные устройства. Это выпрямитель, фильтр и стабилизатор. Первый выполняется на одном или нескольких диодах. Самая популярная схема – мостовая. У нее масса преимуществ, в числе основных – минимальные потери напряжения и высокое качество тока на выходе. Но допускается использовать и иные схемы выпрямителей.

В качестве фильтров используется обычный электролитический конденсатор, который позволяет избавиться от остатков переменной составляющей выходного тока. Стабилитрон, установленный на выходе, позволяет удерживать напряжение на одном уровне. В этом случае даже при наличии пульсаций в сети 220 В и во вторичной обмотке на выходе выпрямителя напряжение будет иметь всегда одно и то же значение. Это хорошо сказывается на работе устройств, которые подключаются к нему.

Схема трансформатора 220 на 12 вольт

Самостоятельно сделать трансформатор с 220 на 12 Вольт сможет даже начинающий радиолюбитель. Это устройство относится к машинам переменного тока, принцип работы отдаленно напоминает асинхронный мотор. Конечно, можно купить готовый трансформатор, но зачем тратить деньги, особенно в тех случаях, когда под рукой имеется достаточное количество стали для сердечника и провода для катушек? Остается только изучить немного теории и можно приступать к изготовлению устройства.

Как подобрать материалы

При изготовлении понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт важно использовать качественные материалы – это обеспечит высокую надежность устройства, которое впоследствии соберете на нем. Нужно отметить тот факт, что трансформатор позволяет сделать развязку с сетью, поэтому его допускается устанавливать для питания ламп накаливания и прочих приборов, которые находятся в помещениях с высокой влажностью (душевые, подвалы, и т. д.). При самостоятельном изготовлении каркаса катушки нужно использовать прочный картон или текстолит.

Рекомендуется использовать провода отечественного производства, они намного прочнее китайских аналогов, у них лучше изоляция. Можно использовать провод со старых трансформаторов, главное, чтобы не было повреждений изоляции. Чтобы слои изолировать друг от друга, можно использовать как простую бумагу (желательно тонкую), так и ФУМ-ленту, которая используется в сантехнике. А вот для изоляции обмоток рекомендуется применять ткань, пропитанную лаком. Поверх обмоток обязательно нужно нанести изоляцию – лаковую ткань или кабельную бумагу.

Как проводить расчет?

Теперь, когда все материалы готовы, можно произвести расчет трансформатора с 220 на 12 Вольт (для лампы или любого другого бытового прибора). Для того чтобы вычислить число витков первичной обмотки, нужно использовать формулу:

S – это площадь сечения магнитопровода, единица измерения – кв. см. В числителе константа – она зависит от того, какое у металла сердечника качество. Ее значение может лежать в диапазоне от 40 до 60.

Расчет на примере

Допустим, у нас такие параметры:

  1. Окно в высоту 53 мм, в ширину – 19 мм.
  2. Каркас изготавливается из текстолита.
  3. Верхние и нижние щеки: 50 мм, каркас 17,5 мм, следовательно, окно имеет размер 50 х 17,5 мм.

Далее, нужно произвести расчет диаметра проводов. Допустим, нужно, чтобы мощность была равной 170 Вт. При этом на сетевой обмотке ток будет равен 0,78 А (мощность делим на напряжение). В конструкции плотность тока оказывается равной 2 А/кв. мм. Имея эти данные, можно вычислить, что нужно применять провод диаметром 0,72 мм. Допускается использовать и 0,5 мм, 0,35 мм, но ток при этом будет меньше.

Отсюда можно сделать вывод, что для питания радиоаппаратуры на лампах, например, нужно намотать 950-1000 витков для высоковольтной обмотки. Для накала – 11-15 витков (провод только нужно использовать большего диаметра, зависит от числа ламп). Но все эти параметры можно найти и опытным путем, о котором будет рассказано дальше.

Расчет первичной обмотки

При изготовлении своими руками трансформатора с 220 на 12 Вольт нужно правильно произвести расчет первичной (сетевой) обмотки. И только после этого можно начинать делать остальные. Если неверно сделаете расчет первичной, то устройство начнет греться, сильно гудеть, пользоваться им будет неудобно, да и опасно. Допустим, используется для намотки провод сечением 0,35 мм. На одном слое уместится 115 витков (50/(0,9 х 0,39)). Число слоев посчитать тоже несложно. Для этого достаточно общее количество витков разделить на то, сколько умещается в одном слое: 1000/115=8,69.

Теперь можно произвести расчет высоты каркаса вместе с обмотками. Первичная имеет восемь полных слоев, плюс к ней еще изоляция (толщина 0,1 мм): 8 х (0,1 + 0,74) = 6,7 мм. Чтобы не появились высокочастотные помехи, сетевая обмотка экранируется от остальных. Для экрана можно использовать простой провод – наматываете один слой, изолируете его и концы соединяете с корпусом. Допускается использовать и фольгу (конечно, она должна быть прочной). В общем, первичная обмотка нашего трансформатора займет 7,22 мм.

Простой способ расчета вторичных обмоток

А теперь о том, как произвести расчет вторичных обмоток, если первичная уже имеется или готова. Использовать можно такой трансформатор 220 на 12 Вольт для светодиодных лент, только обязательно установите стабилизатор напряжения. В противном случае яркость будет непостоянной. Итак, что нужно для расчета? Несколько метров провода и только, наматываете определенное количество витков поверх первичной обмотки. Допустим, вы намотали 10 (а больше и не нужно, этого предостаточно).

Дальше необходимо собрать трансформатор и подключить первичную обмотку к сети через автоматический выключатель (для подстраховки). Ко вторичной обмотке подключаете вольтметр и щелкаете автомат. Смотрите, какое значение напряжения показывает прибор (например, он показал 5 В). Следовательно, каждый виток выдает ровно 0,5 В. А теперь просто ориентируетесь на то, какое напряжение вам нужно получить (в нашем случае это 12 В). Два витка – это 1 Вольт напряжения. А 12 В – это 24 витка. Но рекомендуется взять небольшой запас – около 25 % (а это 6 витков). Потери напряжения никто не отменял, поэтому вторичная обмотка на 12 В должна содержать 30 витков провода.

Как изготовить каркас катушек

Крайне важно при изготовлении каркаса добиться полного отсутствия острых углов, в противном случае провод может повредиться, появится межвитковое замыкание. На щечках нужно отвести места, к которым будут крепиться выводные контакты от обмоток. После окончательной сборки каркаса необходимо округлить при помощи надфиля все острые грани.

Пластины из трансформаторной стали должны входить в отверстия максимально плотно, не допускается наличие свободного хода. Для намотки тонких проводов можно использовать специальное устройство с ручным или электрическим приводом. А толстые провода нужно наматывать исключительно руками без дополнительных устройств.

Блок выпрямителя

Сам по себе выдавать постоянный ток трансформатор 220 на 12 Вольт не будет, нужно использовать дополнительные устройства. Это выпрямитель, фильтр и стабилизатор. Первый выполняется на одном или нескольких диодах. Самая популярная схема – мостовая. У нее масса преимуществ, в числе основных – минимальные потери напряжения и высокое качество тока на выходе. Но допускается использовать и иные схемы выпрямителей.

В качестве фильтров используется обычный электролитический конденсатор, который позволяет избавиться от остатков переменной составляющей выходного тока. Стабилитрон, установленный на выходе, позволяет удерживать напряжение на одном уровне. В этом случае даже при наличии пульсаций в сети 220 В и во вторичной обмотке на выходе выпрямителя напряжение будет иметь всегда одно и то же значение. Это хорошо сказывается на работе устройств, которые подключаются к нему.

Для того чтобы понизить напряжение промышленной сети, используются трансформаторы 220 на 12 вольт. Такое значение амплитуды необходимо для питания различной техники, в том числе и осветительных приборов. Понижающий трансформатор может располагаться непосредственно в блоке питания или быть выполнен как отдельное устройство. Этот радиоэлектронный элемент можно приобрести в специализированных магазинах, но при желании несложно изготовить и своими руками.

Суть работы устройства

Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.

Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.

Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочкин фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.

Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.

Принцип действия

Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:

  1. Сердечник. По-другому его называют магнитопровод. Его назначение проводить магнитный поток. По виду исполнения сердечники делятся на три группы: плоскостные, ленточные, формованные. Изготавливают из электротехнической стали, феррита или пермаллоя, то есть материалов, имеющих способность к высокой намагниченности и обладающих проводящими свойствами.
  2. Обмотки. Представляют собой токопроводящую проволоку, намотанную витками. В качестве материала для её изготовления используется медь или алюминий.
  3. Каркас. Служит для намотки на него обмоток, изготавливается из изоляционного материала.
  4. Изоляция. Защищает катушки от межвиткового замыкания, а также их непосредственного контакта с токопроводящими частями конструкции. Чаще всего используется лак, клипперная лента, лакоткань.
  5. Монтажные выводы. Для предотвращения обрыва обмоток во время монтажа в конструкции делаются специальные выводы, позволяющие подключать к трансформатору источник питания и нагрузку.

Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).

Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.

При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.

Характеристики и виды изделия

Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:

  • U1, U2 — соответственно разность потенциалов на первичной и вторичной обмотке.
  • N1, N2 — количество витков первичной и вторичной катушки.
  • I1, I2 — сила тока в обмотках.

По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.

Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.

К основным параметрам изделия относят:

  1. Мощность. Обозначает величину энергии, передающуюся через устройство, не приводя к его повреждению. Определяется толщиной провода, используемого при намотке катушек, а также размеров магнитопровода и частоты сигнала.
  2. КПД. Определяется отношением мощности, затрачиваемой на полезную работу к потребляемой.
  3. Коэффициент трансформации. Определяет способ преобразования.
  4. Количество обмоток.
  5. Ток короткого замыкания. Определяет максимальную силу тока, которую может выдержать устройство без перегорания обмоток.

Самостоятельное изготовление

Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.

Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.

Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».

На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.

В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.

Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).

На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.

Расчёт конструкции

Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.

Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1) ½ = 150 = 12.2 см 2 . Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.

Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I) ½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2 . Она соответственно составит — 0,3 мм 2 и 5 мм 2 .

Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.

Техника намотки

Для намотки изделия сделанный каркас необходимо зажать на оси и отцентровать. Проволку предварительно лучше намотать на какой-либо цилиндрический предмет. Например, катушку ниток или отрезок трубы. Напротив зажатого каркаса ставится катушка с проволокой. Проволока заводится на основание и выполняется несколько оборотов вокруг него. Затем начинают вращать корпус каркаса. При этом следует внимательно следить, чтобы каждый виток ложился рядом с другим, а не пересекал его. После каждого слоя наносится два витка изоляции.

Как только первична обмотка будет намотана, проволоку необходимо вывести в сторону для формирования вывода. Остаток проволоки отрезается. Перед нанесением вторичной обмотки прокладывается несколько слоёв изоляции и повторяется весь процесс, но уже с проводом более толстого сечения. По окончании работ свободные концы катушек распаиваются к клеммам. С помощью тестера катушки проверяются на разрыв.

Существуют некоторые нюансы при намотке которые желательно знать. Во время намотки может случайно порваться провод. В этом случае понадобится зачистить оборванные концы, скрутить их и спаять. Место пайки тщательно заизолировать, например, подложив два слоя изоляционной бумаги. При намотке для увеличения электрической прочности изделия рекомендуется выполнять пропитку каждого слоя. Это предотвращает вибрацию провода. В качестве пропитки используются лаки на эпоксидной основе или акриле.

Теперь останется только подключить трансформатор с 220 на 12 к источнику питания. Соединение с ним происходит по параллельной схеме. С помощью мультиметра можно проконтролировать выходное напряжение. Для этого он переключается в режим измерения переменного сигнала.

Если в дальнейшем необходимо получить постоянный сигнал, то к вторичной обмотке трансформатора подключается диодный мост (выпрямитель) с электролитическим конденсатором (сглаживающий фильтр). Но при этом следует учесть, что для тока 10 ампер понадобится соответственный и выпрямительный блок, способный выдержать такую силу тока с запасом порядка 15%.

Таким образом, самостоятельно изготовить понижающий трансформатор сможет даже начинающий радиолюбитель. Главное при этом выполнить правильный расчёт. А изготовленное изделие наверняка найдёт своё применение.

Без этого электротехнического устройства потребители электроэнергии не смогли бы заряжать автомобильные аккумуляторы, подключать энергосберегающие источники света. Электротехническое изделие понижает стационарное напряжение до требуемого уровня. Прибор изготовлен на базе электромагнитной индукции. Продается в специализированных стационарных торговых предприятиях, интернет-магазинах.

Общее устройство и принцип работы

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт покупают водители, дачники, владельцы загородных домов, коттеджей для устройства внутридомовой низковольтной осветительной сети. Временами использование электрического питания 220 вольт в домашнем обиходе экономически нерационально.

Изделие состоит из четырех главных деталей: двух стержней-сердечников и двух катушек из медной проволоки требуемого сечения и длины. Называются обмотками, содержащими неравное количество витков. Стержни-сердечники изготавливают из специальной стали, используемой в электротехнической отрасли. На трансформатор 220 подают ток стационарной электросети.

В первичной обмотке начинается интенсивное движение электронов, создается электродвижущая сила. Образуется магнитное поле, пересекаемое второй обмоткой. В ней появляются электрические потенциалы, поскольку магнитное поле первой катушки вызывает во второй самоиндукцию (движение электронов). Возникает разность электрических уровней, стремящихся уравнять потенциальные значения до нуля.

Перелив электронов с высокого потенциала на конечный нулевой рождает электрический ток. Напряжение во вторичной обмотке зависит от того, во сколько раз в ней меньше витков, чем в первой. Следует помнить, что понижающее электротехническое устройство генерирует в концевой обмотке переменное напряжение с изменением полярности 50 раз в секунду. Получают и постоянный ток, подключая в систему выпрямитель, чтобы на выходе иметь 12 вольт прямого тока.

Существует большой ассортимент электронных понижающих изделий, не содержащих сердечников, катушек.

Понижающими устройствами являются микроскопические электронные схемы в соединении с конденсаторами, резисторами и другими важными элементами. Перед традиционными преобразователями тока имеют неоспоримые преимущества, заключающиеся:

  • в компактности;
  • в весе;
  • в ручной регулировке пониженного напряжения;
  • в бесшумной работе;
  • в высоком КПД.

Покупатель может выбирать тот трансформатор, в котором нуждается. Это его право.

Изготовленный собственными руками трансформатор рекомендуется эксплуатировать, спрятав его за стенками металлического или деревянного корпуса, имеющего естественную вентиляцию.

Как выбрать понижающий трансформатор

В продаже появились импортные электроприборы, работающие от сети 110 вольт. Отечественные электросети подают ток напряжением в 220 вольт. Использовать иностранный бытовой или другого назначения прибор проблематично. Но есть выход. Можно приобрести трансформатор 220 с понижающими клеммами на 110 вольт.

Выбирая понижающее изделие, важно высчитать максимальную нагрузку, на которую оно рассчитано. Результат получают следующим методом. Умножают вольты на силу тока и получают мощность. Формула выглядит так: V x A=W. Выбирают мощный потребитель электрической энергии, высчитывают пиковую нагрузку по формуле, прибавляют к ее значению 20%.

Приведем пример. Домохозяйка приобрела импортный кухонный комбайн, работающий от сети 110 вольт, рассчитанный на силу тока 3 А. Умножаем показатели. Получим мощность 330 W. Это нормативная мощность, при которой работает комбайн. Но во время приготовления заправки, например для борща, в комбайн попала косточка, которую прибор должен измельчить. За секунду мощность подскочит до 1400 W. Производитель электроприборов в техническом паспорте указывает максимальную мощность.

Устройство, понижающее ток, несложно сделать самому. Алгоритм действий следующий: ассчитывают количество витков металлической проволоки на катушках. Расчет первичной начинают с обмотки на 220 вольт. После вычислений определяют число витков. Получают 2200 витков при сечении провода 0.3 мм и площади стержня в 6 кв. см.

После рассчитывают количество витков для катушки на 12 вольт. Вторая катушка, вырабатывая напряжение в 12 вольт, будет иметь 120 витков при сечении провода в 1 мм. Витки одной обмотки по количеству не должны равняться другой. В идеале могут, если медная проволока разного сечения.

Напряжением в двенадцать вольт питаются светодиодные ленты, лампы, освещение галогенное. Галогенным лампам требуется небольшая мощность. Важным моментом является изготовление сердечника. От его качества зависит мощность трансформатора.

Если под рукой нет специальной электротехнической стали, используют металлические емкости из-под пива, хлебного кваса, других жидких продуктов. Из банок нарезают полосы длиной 3 дм и шириной 0.2 дм. Заготовки подвергают обжигу, после удаляют налет окалины. Лакируют, обворачивают бумагой с одной стороны.

Вторую обмотку заполняют провода сечением 1 мм. Катушечную основу изготавливают из картонного материала повышенной прочности. Обворачивают картонную заготовку бумагой, пропитанной парафином. На приготовленные сердцевины наматывают проволоку, не забывая намотанные витки разделять бумагой. Готовые к использованию обмотки закрепляют на компактном деревянном или металлическом каркасе. Фиксируют скобами или другим крепежом.

Схема подключения понижающего трансформатора

Как подключить трансформатор 220 на 12 вольт, интересует многих. Делается все просто. Подсказывает алгоритм действий маркировка в местах подключения. Выведенные клеммы на панель соединения с контактными проводами потребительского прибора обозначены латинскими буквами. Клеммы, к которым подключают нулевой провод, помечены символами N или 0. Силовая фаза – обозначение L или 220. Выходные клеммы обозначены цифрами 12 или 110. Остается не перепутать клеммы и практическими действиями ответить на вопрос, как подключить понижающий трансформатор 220.

Заводская маркировка клемм обеспечивает безопасное подключение человеком, не знакомым с подобными действиями. Импортные трансформаторы проходят отечественный сертификационный контроль и не представляют опасности при эксплуатации. Подключают изделие на 12 вольт по описанному выше принципу.

Теперь понятно, как подключают понижающий трансформатор заводского изготовления. Сложнее определиться с самодельным устройством. Сложности возникают, когда при монтаже прибора забывают промаркировать клеммы. Чтобы совершить подключение без ошибки, важно научиться визуально определять толщину проводов. Первичная катушка изготовлена из проволоки меньшего сечения, чем обмотка концевого действия. Схема подключения простая.

Надо усвоить правило, согласно которому можно получать повышающее электрическое напряжение, прибор подключают в обратном порядке (зеркальный вариант).

Принцип работы понижающего трансформатора понять легко. Эмпирически и теоретически установлено, что связь на уровне электронов в обоих катушках следует оценивать как разность магнитного потокового воздействия, создающего контакт с обоими катушками, к электронному потоку, который возникает в обмотке с меньшим числом витков. Подключая концевую катушку, обнаруживают, что в цепи появляется ток. То есть получают электроэнергию.

И здесь возникает электротехническая коллизия. Подсчитано, что подаваемая энергия от генератора на первичную катушку равна энергии, направленной в созданную цепь. И это происходит, когда между обмотками нет металлического, гальванического контакта. Передается энергия путем создания мощного магнитного потока, имеющего переменные характеристики.

В электротехнике есть термин “рассеивание”. Магнитный поток на пути следования теряет мощность. И это плохо. Исправляет положение конструктивная особенность устройства трансформаторов. Созданные конструкции металлических магнитных путей не допускают рассеивания магнитного потока по цепи. В результате магнитные потоки первой катушки равны значениям второй или почти равны.

Как построить понижающие трансформаторы с помощью расчетов

Понижающий трансформатор - это устройство, которое снижает более высокий потенциал переменного тока до более низкого потенциала переменного тока в соответствии с коэффициентом намотки и спецификациями.

В этой статье мы собираемся обсудить, как спроектировать и сконструировать базовый понижающий трансформатор, который обычно применяется в источниках питания от сети.

Введение

Это, вероятно, поможет любителям электроники разработать и построить свои собственные трансформаторы, основанные на их конкретных потребностях.На следующих страницах представлен упрощенный метод компоновки для получения удовлетворительно разработанных трансформаторов. С другой стороны, процесс проектирования может стать предметом некоторых экспериментов.

Таблицы, представленные в этой статье, сокращают расчеты обрезки, которые помогают проектировщику найти подходящий размер проволоки или даже сердечника для ламинирования. Здесь представлены исключительно относящиеся к делу данные и расчеты, чтобы дизайнер не был сбит с толку ненужными деталями.

Здесь мы конкретно обсудим трансформаторы, которые имеют 2 или более обмоток изолированного медного провода вокруг стального сердечника.Это одна первичная обмотка и одна или несколько вторичных обмоток.

Каждая обмотка электрически изолирована друг от друга, однако магнитно соединена с помощью многослойного железного сердечника. Небольшие трансформаторы имеют корпусную структуру, то есть обмотки окружены сердечником, как показано на рис. 1. Мощность, подаваемая вторичной обмоткой, фактически передается от первичной, хотя на уровне напряжения, зависящем от коэффициента намотки пара обмоток.

Видеоинтерпретация

Базовая конструкция трансформатора

На начальном этапе проектирования трансформатора необходимо четко выразить оценки первичного и вторичного напряжения и номинальный ток вторичной обмотки.

После этого определите содержание сердечника, которое будет использоваться: штамповка из обычной стали или холоднокатаная штамповка с ориентированным зерном (CRGO). CRGO отличается большей допустимой плотностью потока и меньшими потерями.

Наилучшее возможное поперечное сечение сердечника приблизительно определяется по:

Площадь сердечника: 1,152 x √ (выходное напряжение x выходной ток) кв. См.

Что касается трансформаторов, имеющих несколько вторичных обмоток, необходимо учитывать сумму произведения выходного напряжения на ампер каждой обмотки.

Количество витков на первичной и вторичной обмотках определяется по формуле для отношения витков на вольт как:

Оборотов на вольт = 1 / (4,44 x 10 -4 частота x площадь сердечника x плотность потока)

Здесь частота обычно составляет 50 Гц для домашней электросети в Индии. Плотность потока можно рассматривать как приблизительно 1,0 Вебер / кв. М. предназначена для штамповки обычной стали и примерно 1,3 Вебера / кв.м. для штамповки CRGO.

Расчет первичной обмотки

Ток в первичной обмотке выражается формулой:

Первичный ток = сумма вольт и ампер, деленных на первичные вольт x КПД

КПД малого трансформаторы могут отклоняться от 0.От 8 до 0. §6. Значение 0,87 очень хорошо подходит для обычных трансформаторов.

Для обмотки необходимо определить подходящий размер провода. Диаметр провода зависит от номинального тока обмотки, а также от допустимой плотности тока провода.

Плотность тока может достигать 233 ампер / кв. См. в небольших трансформаторах и минимум 155 ампер / кв. см. в больших.

Данные обмотки

Обычно значение 200 ампер / кв. См. можно считать, согласно которому создается Таблица №1.Количество витков в первичной обмотке выражается формулой:

Первичная Оборотов = Число витков на вольт x Первичное напряжение

Площадь, потребляемая обмоткой, определяется плотностью изоляции, способом намотки и проводом. диаметр.

В таблице № 1 приведены расчетные значения витков на квадратный см. через которое мы можем рассчитать площадь окна, потребляемую первичной обмоткой.

Площадь первичной обмотки = Число витков первичной обмотки / Число витков на кв.см из Таблицы № 1

Расчет вторичной обмотки

Учитывая, что у нас есть предполагаемый номинальный вторичный ток, мы можем определить размер провода для вторичной обмотки, просто просматривая Таблицу № 1 напрямую.

Количество витков на вторичной обмотке рассчитывается идентичным методом, когда дело касается первичной обмотки, но необходимо включить около 3% лишних витков, чтобы компенсировать внутреннее падение напряжения вторичной обмотки трансформатора при нагрузке.Следовательно,

Число витков вторичной обмотки = 1,03 (витков на вольт x вторичное вольт)

Площадь окна, необходимая для вторичной обмотки, определена в Таблице № 2 как

Площадь вторичного окна = Число витков вторичной обмотки / число витков на квадратный см. (из Таблицы № 2 ниже)

Расчет размера сердечника

Основным критерием выбора сердечника может быть общая площадь окна доступного пространства обмотки.

Общая площадь окна = площадь основного окна + сумма площадей второстепенных окон + пространство для бывшего окна и изоляция.

Необходимо немного больше места для поддержки первого и изоляции между обмотками. Конкретное количество дополнительной площади может отличаться, даже если для начала можно было бы рассмотреть 30%, хотя это может потребоваться настроить позже.

Таблица размеров штамповки трансформатора

Идеальные размеры сердечников, обладающих более значительным оконным пространством, обычно определяются из таблицы 2 с учетом зазора между слоями при их укладке (элемент укладки сердечника может быть принят равным 0.9), теперь у нас есть

Общая площадь ядра = Площадь ядра / 0,9 кв. См. Как правило, предпочтительна квадратная центральная конечность.

Для этого ширина язычка ламинирования составляет

Ширина язычка = √ Общая площадь сердцевины (кв. См)

Теперь еще раз обратитесь к Таблице 2 и в качестве последнего пункта найдите подходящий размер сердцевины с достаточной площадью окна и близким значением ширины язычка, как было рассчитано. Измените высоту штабеля по мере необходимости, чтобы получить желаемую секцию сердечника.

Высота штабеля = Общая площадь сердечника / Фактическая ширина язычка

Стопка не должна быть намного ниже ширины язычка, а должна быть больше. Однако он не должен превышать ширину языка более чем в 11/2 раза.

Схема сборки сердечника

Как собрать трансформатор

Обмотка выполняется поверх изолирующего каркаса или бобины, которая устанавливается на среднюю стойку ламинированного сердечника. Обычно сначала наматывается первичная обмотка, а затем вторичная, сохраняя изоляцию между двумя слоями обмотки.

Последний изолирующий слой наносится поверх обмотки, чтобы защитить их от механических повреждений и вибрации. Когда используются тонкие провода, их отдельные концы необходимо припаять к более тяжелым проводам, чтобы вывести клеммы за пределы первого.

Ламинирование, как правило, накладывается на основу альтернативным ламинированием в обратном порядке. Ламинирование должно быть плотно связано с помощью подходящей зажимной рамы или гаек и болтов (в случае, если в ламинирующем узле имеются сквозные отверстия).

Как применять экранирование

Это может быть разумной идеей использовать электростатический экран между первичной и вторичной обмотками, чтобы избежать электрических помех, передаваемых через вторичную обмотку от первичной.

Экран для понижающих трансформаторов может быть изготовлен из медной фольги, которую можно намотать между двумя обмотками на несколько большее расстояние, чем один виток. Изоляция должна быть покрыта всей фольгой, и должны быть приняты надлежащие меры, чтобы два конца фольги никогда не соприкасались друг с другом.Кроме того, с этим экранирующим полем можно припаять провод и соединить его с линией заземления схемы или с пластиной трансформатора, которая может быть зажата с линией заземления схемы.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема понижающего преобразователя постоянного тока

В этом проекте мы собираемся создать схему понижающего преобразователя с использованием Arduino и N-канального MOSFET с максимальной токовой нагрузкой 6 ампер.Мы собираемся понизить 12 В постоянного тока до любого значения от 0 до 10 В постоянного тока. Мы можем контролировать значение выходного напряжения, вращая потенциометр.

Понижающий преобразователь - это преобразователь постоянного тока в постоянный, который понижает напряжение постоянного тока . Это похоже на трансформатор с одним отличием; тогда как трансформатор понижает напряжение переменного тока, понижающий преобразователь понижает напряжение постоянного тока. КПД понижающего преобразователя ниже, чем у трансформатора.

Ключевые компоненты понижающего преобразователя: mosfet; n-канальный или p-канальный и высокочастотный генератор прямоугольных импульсов (таймер IC или микроконтроллер).В качестве генератора импульсов здесь используется Arduino, для этой цели также можно использовать микросхему таймера 555. Здесь мы продемонстрировали понижающий преобразователь , контролируя скорость двигателя постоянного тока с помощью потенциометра , а также проверили напряжение с помощью мультиметра. Посмотрите Video в конце этой статьи.

Требуемые компоненты:

  1. Arduino Uno
  2. IRF540N
  3. Индуктор (100Uh)
  4. Конденсатор (100 мкФ)
  5. Диод Шоттки
  6. Потенциометр
  7. Резистор 10 кОм, 100 Ом
  8. Нагрузка
  9. Аккумулятор 12 В

Принципиальная схема и подключения

:

Выполните соединения, как показано на принципиальной схеме выше, для понижающего преобразователя постоянного тока .

  1. Подключите одну клемму индуктивности к источнику МОП, а другую - к светодиоду последовательно с резистором 1 кОм. Нагрузка подключается параллельно этому устройству.
  2. Подключите резистор 10 кОм между затвором и истоком.
  3. Подключите конденсатор параллельно нагрузке.
  4. Подключите положительный полюс батареи к сливу, а отрицательный - к отрицательной клемме конденсатора.
  5. Подключите клемму p диода к минусу батареи, а клемму n напрямую к источнику.
  6. Вывод
  7. PWM Arduino идет на затвор mosfet
  8. Вывод
  9. GND Arduino идет к источнику mosfet.Подключите его туда, иначе схема не будет работать.
  10. Подключите крайние клеммы потенциометра к контакту 5 В и контакту GND Arduino соответственно. А клемма стеклоочистителя к аналоговому выводу A1.

Функция Arduino:

Как уже объяснялось, Arduino отправляет тактовые импульсы на базу полевого МОП-транзистора. Частота этих тактовых импульсов составляет ок. 65 кГц. Это вызывает очень быстрое переключение МОП-транзистора, и мы получаем среднее значение напряжения. Вы должны узнать об АЦП и ШИМ в Arduino, что объяснит вам, как высокочастотные импульсы генерируются Arduino:

Функция полевого МОП-транзистора:

Mosfet используется для двух целей:

  1. Для быстрого переключения выходного напряжения.
  2. Для обеспечения высокого тока с меньшим тепловыделением.

Функция индуктора:
Индуктор используется для контроля скачков напряжения, которые могут повредить МОП-транзистор. Индуктор накапливает энергию, когда МОП-транзистор включен, и высвобождает эту накопленную энергию, когда МОП-транзистор выключен. Так как частота очень высока, значение индуктивности, необходимое для этой цели, очень низкое (около 100 мкГн).

Функция диода Шоттки:
Диод Шоттки замыкает контур тока, когда МОП-транзистор выключен, обеспечивая тем самым плавную подачу тока на нагрузку.Кроме того, диод Шоттки рассеивает очень мало тепла и отлично работает на более высоких частотах, чем обычные диоды.

Функция светодиода:
Яркость светодиода указывает на понижающее напряжение на нагрузке. Когда мы вращаем потенциометр, яркость светодиода меняется.

Функция потенциометра:

Когда контакт стеклоочистителя потенциометра отклоняется в другое положение, напряжение между ним и землей изменяется, что, в свою очередь, изменяет аналоговое значение, полученное на контакте A1 Arduino.Это новое значение затем отображается в диапазоне от 0 до 255 и затем передается на вывод 6 Arduino для ШИМ.

** Конденсатор сглаживает напряжение, подаваемое на нагрузку.

Почему резистор между затвором и истоком?

Даже малейший шум на затворе полевого МОП-транзистора может включить его, поэтому, чтобы этого не произошло, всегда рекомендуется подключать резистор высокого номинала между затвором и истоком.

Расшифровка кода:

Полный код Arduino для генерации высокочастотных импульсов приведен в разделе кода ниже.

Код

прост и не требует пояснений, поэтому здесь мы объяснили только несколько частей кода.

Переменной x назначается аналоговое значение, полученное от аналогового вывода A0 Arduino

.
х = analogRead (A1); 

Переменной w назначается сопоставленное значение от 0 до 255. Здесь значения АЦП Arduino сопоставлены с 2 до 255 с использованием функции map в Arduino.

ш = карта (х, 0,1023,0,255); 

Нормальная частота ШИМ для вывода 6 составляет прибл.1 кГц. Эта частота не подходит для использования в качестве понижающего преобразователя. Следовательно, эту частоту необходимо увеличить до очень высокого уровня. Это может быть достигнуто с помощью однострочного кода в настройке void:

TCCR0B = TCCR0B & B11111000 | B00000001; // изменить частоту ШИМ на 65 кГц ок. 

Работа понижающего преобразователя постоянного тока:

При включении цепи MOSFET включается и выключается с частотой 65 кгц. Это заставляет индуктор накапливать энергию, когда МОП-транзистор включен, а затем передавать эту накопленную энергию на нагрузку, когда МОП-транзистор выключается.Поскольку это происходит на очень высокой частоте, мы получаем среднее значение импульсного выходного напряжения, зависящее от положения клеммы стеклоочистителя потенциометра относительно клеммы 5 В. И по мере того, как это напряжение между клеммой стеклоочистителя и землей увеличивается, увеличивается и отображаемое значение на контакте № ШИМ. 6 из Arduino.

Допустим, это отображаемое значение равно 200. Тогда напряжение ШИМ на выводе 6 будет:

[(200 * 5) / 255] = 3,921 вольт 

И поскольку полевой МОП-транзистор является устройством, зависящим от напряжения, это напряжение ШИМ в конечном итоге определяет напряжение на нагрузке.

Здесь мы продемонстрировали понижающий преобразователь путем вращения двигателя постоянного тока и на мультиметре , проверьте видео ниже. Мы контролировали скорость двигателя с помощью потенциометра и контролировали яркость светодиода с помощью потенциометра.

Как сделать блок питания 12В 1А?

Этот источник питания 12 В 1 А, использующий стабилитрон и транзисторы , позволяет получить на выходе примерно 11,4 В с очень небольшим процентным отклонением для самых разных нагрузок.Выходное напряжение может составлять 12,4 В при использовании другого стабилитрона.

Транзистор (Q1) используется для увеличения пропускной способности по току, которую может обеспечить этот источник напряжения. Если используется только стабилитрон, величина тока, подаваемого этим источником, будет ограничена несколькими десятками миллиампер.

Этот источник напряжения использует транзистор Q2 для защиты от чрезмерного потребления тока или короткого замыкания. Преимущество этого источника 12 В постоянного тока по сравнению с источником напряжения, который использует встроенный стабилизатор напряжения, такой как LM7812, состоит в том, что он имеет меньшее процентное изменение выходного напряжения.

Эта функция очень желательна в некоторых случаях. В типичном стабилизаторе напряжения 7812 это отклонение может составлять около 5% в сторону увеличения или уменьшения от ожидаемых 12 В на выходе (от 11,5 до 12,5 В).

Как работает блок питания 12В 1А?

Этот источник напряжения состоит из понижающего трансформатора, двух выпрямительных диодов и электролитического конденсатора, что позволяет получить нерегулируемую часть источника питания. Для стабилизации напряжения мы используем стабилитрон 12 В в качестве основного компонента.

Стабилитрон имеет базу NPN-транзистора (Q1), подключенную к его катоду. Таким образом достигается, что в эмиттере транзистора имеется напряжение стабилитрона минус 0,6 вольт (падение напряжения база-эмиттер).

Напряжение на эмиттере Q1 минус падение напряжения на резисторе R2 - это напряжение, которое получается на выходе. Из-за небольшого номинала резистора R2 (он предназначен для этой цели) падением напряжения на этом элементе можно пренебречь.

Функция транзистора Q2 (максимальная токовая защита) тесно связана с резистором R2.Когда ток увеличивается слишком сильно или происходит короткое замыкание, падение напряжения на резисторе увеличивается до тех пор, пока между его выводами не будет 0,6 В. Это происходит примерно при токе в нагрузке 1,2 ампера. Если мы хотим, чтобы источник был защищен при меньшем потреблении тока, мы должны увеличить значение R2 до другого.

Эти 0,6 В напрямую подаются на эмиттерный переход базы транзистора Q2, который начинает проводить и удаляет ток, поступающий на базу транзистора Q1.

Как следствие, эмиттерный ток транзистора Q1 уменьшается, что эквивалентно уменьшению тока нагрузки, тем самым защищая источник напряжения.

Перечень компонентов цепи питания 12 В 1 А

  • 1 Биполярный транзистор NPN TIP41C или TIP41A (Q1)
  • 1 Биполярный транзистор NPN 2N3904 (Q2)
  • 2 Выпрямительные диоды 1N5400 (D1, D1, D1 9042) 1
  • N стабилитрон (12В) (D3)
  • 1 10K, резистор 1/4 Вт (R1)
  • 1 0.5 Ом, резистор 2 Вт (R2)
  • 1 Электролитический конденсатор 2200 мкФ / 35 В (C1)
  • 1 Электролитический конденсатор 10 мкФ / 35 В (C2)
  • 1 Конденсатор 0,01 мкФ (C3)
  • 1 Трансформатор 240/120 В ~ на 24 В ~ , 1,5 A (T)
  • 1 Радиатор (для транзистора Q1)

Примечание. Если используется стабилитрон на 13 В (1N4743), выходное напряжение будет 12,4 В.

Инверторы и понижающие трансформаторы

Международные понижающие / повышающие трансформаторы

Позволяет устройствам на 110 В переменного тока работать от сети 220 В переменного тока для работы за рубежом

Для международных клиентов, обслуживающих 220 В переменного тока, но которым необходимо использовать устройства на 110 В переменного тока (в основном для продуктов, произведенных в США).Эти трансформаторы иногда называют «автотрансформаторами» - это изолирующие трансформаторы , а не , в которых первичная обмотка электрически отделена от вторичной обмотки. Эти блоки никогда не должны использоваться в качестве изолирующих трансформаторов, поскольку первичная и вторичная обмотки не имеют гальванической развязки и поэтому могут представлять серьезную опасность поражения электрическим током для любого, кто использует их для изоляции электронных схем. Но для работы устройств на 110 В переменного тока от сети 220 В переменного тока эти трансформаторы сделают свое дело.

Международный трансформатор, 50 Вт

Обеспечивает гибкость питания при использовании оборудования на мировом рынке. Маленький и портативный, обеспечивает преобразование мощности до 50 Вт.
  • Мощность: 50 ВА
  • Первичное напряжение: 220 В переменного тока
  • Вторичное напряжение: 110 В переменного тока
  • Размеры: 2,50 дюйма В x 1,63 дюйма Ш x 1,25 дюйма
  • Вес: 11 унций.

Международный трансформатор, 100-1500 Вт

Обеспечивает гибкость питания при использовании оборудования на мировом рынке, обеспечивая работу устройств 110 В переменного тока от международных розеток 220 В переменного тока.Доступны модели мощностью преобразования от 100 до 1500 Вт.
  • Преобразование мощности: 100–1500 ВА, в зависимости от модели
  • Первичное напряжение: 220 В переменного тока
  • Вторичное напряжение: 110 В переменного тока
  • Размеры: от 3,5 "В x 3" Ш x 4 "Г, до 6" В x 5 "Ш x 6,5" Г, в зависимости от модели
  • Вес: от 5 фунтов до 23 фунтов, в зависимости от модели
Доставка: Обратите внимание, что эти трансформаторы могут весить до 23 фунтов в зависимости от модели, поэтому стоимость доставки может превышать указанное на сайте предложение (особенно для международных заказов).

Как сделать перемотку электрического трансформатора для инвертора, ИБП, устройств

Как сделать трансформатор для инвертора, ИБП, устройств

Введение:

Как сделать электрический трансформатор: Трансформатор - это электрический компонент, предназначенный для изменения уровня напряжения и тока в соответствии с потребностями.

Функция

Как сделать электрический трансформатор : Электронным устройствам, используемым для работы на разных уровнях напряжения, поставляемых энергоснабжающими компаниями, для работы этих устройств требуется трансформатор.Трансформатор состоит из сердечника из слоистого кремнистого железа, на который намотана катушка из изолированной медной проволоки, называемой магнитной проволокой.

Первая катушка получает питание от сети, называемой первичной катушкой, и эта катушка генерирует магнитное поле, которое стимулирует движение электронов во второй катушке, создавая другое напряжение и ток на выходе. Разница витков провода между первичной и вторичной обмотками создает пропорциональную разницу между входным напряжением и выходным напряжением трансформатора.

Конструкция трансформатора

Как сделать электрический трансформатор: Процессор, который мы построим в этом случае, имеет напряжение от 115 до 18 вольт переменного тока, что идеально подходит для усилителя мощностью 300 Вт

Материалы

Магнитный провод

Двухслойный магнитный провод или медный провод, покрытый диэлектрическим лаком, используемый в производстве генераторов, генераторов, катушек, электродвигателей, силовых трансформаторов и т. Д.

Листы кремниевого железа

Листы кремниевого железа (эти листы кремниевого железа имеют форму буквы (I) и буквы (E), которые перемежаются, образуя сердечник трансформатора.

Вощеная бумага

Вощеная бумага или картон (эта роль используется для изоляции обмоток или катушек проволоки). Она имеет парафиновую ванну, что делает ее гибкой и пластичной. Он также изолирует влагу и придает термостойкость, предотвращая ее кристаллизацию.

Малярная лента

Малярная лента (используется для удержания бумаги и проволоки между обмотками.

Винты с опорой и угольники

Винты с опорой и угольники (винты, используемые для затягивания пластин железных квадратов или скоб (используются для установки трансформатора на шасси или шкаф

) Опалубка

Опалубка (катушка квадратного сечения используется в качестве опоры для намотки проволоки и предотвращения растекания, помогая плавному сужению проволоки.опалубка доступна из различных материалов, таких как пластик, картон и стекловолокно.

геометрическая диаграмма

Геометрическая схема, 7 плоскостей, разработанная опалубка, которую можно загрузить с нашего сайта и затем построить из соломы или картона. Кусочки картона необходимо склеивать клеем для дерева, армировать малярным скотчем и слоем лака, защищающего катушку от влаги, придавая консистенцию и прочность.

Расчет трансформаторов Формула

Онлайн инструмент для расчета трансформатора

или используйте другое программное обеспечение для расчета обмотки трансформатора

Перед тем, как построить трансформатор, вам следует изучить нашу статью о том, как рассчитать трансформатор.Чтобы рассчитать количество витков проволоки, мы берем площадь сердечника, полученную путем умножения расположенной рядом формы. В данном случае у нас есть опалубка 5 на 3,8 дюйма, которая дает нам ядро ​​площадью 19 квадратных сантиметров.

Возьмем константу 42 и разделим на 19, чтобы получить 2,21 витка на вольт, поскольку в нашем случае у нас есть напряжение 115 вольт, умноженное на количество витков на вольт, теперь мы знаем, сколько кругов прошло в первичной обмотке. Для вторичной обмотки в данном случае 18 вольт умножьте на количество витков на вольт, и 40 витков провода получатся вдвое.

Видео о строительстве электрического трансформатора:

пластины из кремниевого железа Испытание электрического трансформатора Наматка трансформатора Наматка трансформатора Солдатская намотка

См. также:

Как сделать инвертор мощности

▷ Повышающие и понижающие трансформаторы

Один из наших коллег по ЕЭС прислал нам эту статью несколько дней назад. Помните, что вы можете делать то же самое и говорить о чем угодно, даже о себе!

Что такое трансформатор?

Трансформаторы - это устройства, которые изменяют (преобразуют) напряжение подаваемой мощности для удовлетворения индивидуальных потребностей потребителей энергии.Он использует принцип электромагнитной индукции для изменения напряжения (переменной разницы) от одного значения к другому, меньшему или большему.

Трансформатор состоит из обмотки из мягкого железа с двумя другими обмотками, намотанными вокруг нее, но не соединенными друг с другом. Стальные катушки могут быть расположены друг над другом или намотаны на отдельные выступы железного сердечника.

Катушка, на которую подается переменное напряжение, называется первичной обмоткой или первичной катушкой.Переменный ток в первичной обмотке создает изменяющееся магнитное поле вокруг нее всякий раз, когда подается переменный потенциал. Переменный ток, в свою очередь, вырабатывается изменяющимся полем во вторичной катушке, и величина производимого тока зависит от количества обмоток во вторичной катушке.

Существует два типа трансформаторов, а именно: понижающие и повышающие трансформаторы. Как правило, разница между ними заключается в количестве создаваемого напряжения в зависимости от количества вторичных обмоток.

Понижающий трансформатор

Существует два типа трансформаторов, а именно: понижающие и повышающие трансформаторы. Как правило, разница между ними заключается в количестве создаваемого напряжения в зависимости от количества вторичных обмоток.

В понижающем трансформаторе считается тот, у которого вторичных обмоток меньше, чем первичных. Другими словами, вторичное напряжение трансформатора меньше первичного. Таким образом, трансформатор предназначен для преобразования энергии высокого напряжения с низким током в мощность с низким напряжением и высоким током, и он в основном используется в быту.

Обычный случай понижающего применения - дверные звонки. Обычно в дверных звонках используется напряжение 16 вольт, но в большинстве бытовых цепей питания напряжение составляет 110–120 вольт. Таким образом, понижающий трансформатор дверного звонка получает 110 вольт и снижает его до более низкого напряжения, прежде чем подать его на дверной звонок.

Понижающие трансформаторы в основном используются для преобразования электроэнергии 220 вольт в 110 вольт, необходимые для большинства бытового оборудования.

Повышающие трансформаторы

Повышающий трансформатор - прямая противоположность понижающему трансформатору.На вторичной обмотке больше витков, чем на первичной обмотке повышающих трансформаторов. Таким образом, напряжение, подаваемое на вторичный трансформатор, больше, чем напряжение на первичной обмотке. Из-за принципа сохранения энергии трансформатор преобразует низкое напряжение, сильноточный ток, в высокое напряжение-слабый ток. Другими словами, напряжение было увеличено.

Вы можете найти повышающие трансформаторы, расположенные рядом с электростанциями, которые рассчитаны на работу в мегаваттах.Помимо электростанций, повышающие трансформаторы также могут использоваться для местных и небольших приложений, таких как рентгеновский аппарат, для работы которого требуется около 50 000 вольт. Даже микроволновая печь требует для работы небольшого повышающего трансформатора.

Совет. Тип используемой металлической обмотки является одним из факторов, которые учитываются при определении КПД трансформаторов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *