По бытовым электросетям, как известно, проходит напряжение 220 или 380 В. Обычно это именно то, что требуется тому или иному оборудованию. Однако некоторые электроприборы не могут работать с такими высокими показателями, да и безопасность здесь не на последнем месте. В этом случае используется специальное устройство – понижающий трансформатор 220 на 12 вольт, которое позволяет обеспечить необходимое напряжение. Сегодня поговорим о видах таких устройств, принципе работы и предназначении. Стоит рассмотреть возможность самостоятельной сборки схемы понижающего трансформатора в домашних условиях.
Читайте в статье:
Понижающий трансформатор 220 на 12 вольт: области применения
Сегодня множество приборов, используемых в быту, требует пониженного напряжения. Это современные телевизоры, персональные компьютеры и ноутбуки, различные гаджеты. Однако эти прибору идут либо в комплекте с трансформатором, называемым блоком питания, либо он встроен в устройство. А вот освещение – отдельный вопрос. Галогенные или светодиодные лампы (особенно устанавливаемые в помещениях с повышенной влажностью) требуют наличия отдельного устройства понижения напряжения. Это обусловлено требованиями безопасности, хотя и экономичность играет не последнюю роль.
Важно! Приобретая трансформатор для светодиодных ламп 12 вольт для ванной комнаты, нужно обратить внимание на класс защиты IP. Устройство должно быть защищено от брызг во избежание короткого замыкания и выхода из строя. Для гостиной или спальни это требование несущественно.
Принцип работы трансформатора: общие сведения
Все подобные устройства, независимо от вида, выполняют схожую работу. На трансформатор подаётся напряжение, которое понижается при помощи катушек или определённых электронных составляющих до нужного показателя. Такие устройства могут быть понижающими (напряжение на выходе меньше, чем на входе) или повышающими (выходное напряжение выше, чем входное). Для бытовых нужд повышающие трансформаторы неактуальны, т.к. 220 В вполне достаточно для работы всех электроприборов.
Рассмотрим виды трансформаторов, используемых сегодня в быту.
Разделение устройств, понижающих напряжение, по видам
Трансформаторы разделяют по конструктивным особенностям на 2 вида:
- Тороидальные, или электромагнитные – устаревший вариант, имеющий большие габариты и меньший коэффициент полезного действия (КПД). Этот вид для бытовых нужд уже практически не применяется;
- электронные (импульсные) устройства – компактные, лёгкие, с высоким процентом КПД, стремящимся к 100%.
Несмотря на то, что первые постепенно вытесняются вторыми во всех областях, не рассмотреть их будет ошибкой.
Тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт: устройство, схема
Довольно простое устройство, состоящее из двух катушек с различным количеством витков, установленных на одном стальном сердечнике. От разницы витков зависит изменение напряжения на выходе. Согласно законам физики, любой проводник, по которому протекает электрический ток, создаёт вокруг себя электромагнитное поле, которое усиливается при сматывании провода в катушку. Таким образом, ток, протекая по первичной катушке (на которую подаётся напряжение), создаёт сильное электромагнитное поле, передающееся через стальной сердечник на вторичную катушку, с которой напряжение снимается.
Важно! Без стального сердечника такое устройство работать не будет, даже если намотать вторичную катушку непосредственно на первичную. Более того, подобная попытка приведёт к отгоранию провода первичной катушки.
Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора.
Электронное устройство понижения напряжения бытовой сети
Схема электронного трансформатора 220 на 12 вольт более сложна,однако, принцип работы её тот же. В роли стального сердечника с большим количеством витков здесь выступает небольшое ферритовое кольцо с обмотками. Основная работа выполняется тиристорами (динисторами), различными ограничительными резисторами и транзисторами. С подробной схемой можно ознакомиться ниже.
Импульсные понижающие устройства имеют ряд преимуществ перед электромагнитными:
- малые габариты и вес;
- высокий КПД;
- минимальный нагрев, который совершенно незаметен при правильном вентилировании;
- долгий срок службы.
Важно! Несмотря на все преимущества импульсников, у них есть один недостаток – такой трансформатор нельзя включать в сеть без нагрузки. В случае подобного включения устройство быстро сгорает.
Технические характеристики: на что следует обратить внимание
Выделяют 3 основных параметра, на которые следует обратить внимание. Это:
- величина входного напряжения (220 или 380 В). В случае с бытовым освещением следует выбрать устройство с показателем 220 В;
- выходное напряжение – должно соответствовать 12 В;
- мощность. Этот показатель рассчитывается из общей нагрузки, которую создадут светильники. К примеру, если планируется подключение 9 ламп по 15 Вт, то мощность трансформатора должна составить 150 Вт.
Мнение эксперта
Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО "АСП Северо-Запад"
Спросить у специалиста“Не стоит приобретать понижающее устройство с большим запасом мощности. Это приведёт не только к лишним затратам при покупке, но и к меньшему сроку службы. Оптимальным считается запас в 10−15%”.
Трансформатор для люстры: критерии выбора
Выбирая подобное оборудование, следует обратить внимание не только на технические характеристики, но и на возможность размещения. Если планируется монтаж натяжного или подвесного потолка, вопросов не возникнет. А вот при отсутствии таковых всё становится немного сложнее. Можно выбрать довольно компактное устройство, помещающееся в распределительной коробке, но стоит учитывать, что малые габариты означают и меньшую мощность, которой может не хватить, если потребителей окажется много. Если в люстре вышел из строя штатный трансформатор, то всё просто – демонтируем его и приобретаем идентичный. А что делать, если решено поменять лампы накаливания на галогеновые или светодиодные, сейчас разберём подробнее.
Рассмотрим вариант. Планируется установить 8 галогеновых ламп мощностью 30 Вт каждая. Производим расчёты: 8 × 30 + 10% = 264 Вт. Обратив внимание на линейку мощностей предлагаемых производителем, можно увидеть, что ближайший показатель в большую сторону – это трансформатор 12 вольт 300 ватт. Именно его и следует приобрести.Ниже можно увидеть схему электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В.
Как подключить понижающий трансформатор 220/12В
Существует определённый порядок подключения понижающего трансформатора. Сначала к вторичной обмотке подключаются потребители, и только затем на первичную подаётся напряжение. Монтаж производится по схеме, которая содержится в технической документации. Заземление может подключаться различными способами. Если корпус устройства металлический, то он также может быть заземлён. Ниже представлены фото различных типов трансформаторов.
Очень важно! Все работы, связанные с электромонтажом, производятся исключительно при снятом напряжении. Помните, что поражение электрическим током опасно для жизни и здоровья.
Если планируется подключение светодиодных ламп, то необходимо приобретать трансформатор со встроенным выпрямителем либо отдельно включать в схему диодный мост, который обеспечит постоянное напряжение, необходимое для стабильной работы световых диодов.
Как проверить понижающий трансформатор 220 на 12В при помощи мультиметра
Если имеется понижающий трансформатор, и неизвестно работает ли он, и каково его выходное напряжение, можно воспользоваться мультиметром. Однако следует понимать, что неправильная проверка может вывести измерительный прибор из строя. Разберём алгоритм действий:
- Находим визуально первичную и вторичную и вторичную обмотки. Сделать это просто. Жилы первичной обмотки всегда тоньше.
- Выставляем переключателем мультиметра показатель переменного тока на минимальный (обычно это 200 В).
- Подаём напряжение на первичную обмотку.
- Снимаем показания со вторичной обмотки. Если контактов более двух, проверяем их попеременно. Возможно, что, помимо 12 В, трансформатор способен выдавать 24 и 36 В.
Как изготовить трансформатор 220 на 12В своими руками
Для самостоятельного изготовления понижающего трансформатора понадобится наличие следующих материалов:
- сердечника, который можно взять из старого телевизора;
- лакоткани;
- толстого картона;
- досок и деревянных брусков;
- стального прута;
- клея и пилы.
Сначала разберём вариант изготовления простейшей машинки для намотки провода.
| Иллюстрация | Выполняемое действие |
 | Это наиболее простое приспособление для намотки провода на катушку. На схеме ясно видно, каким образом его можно собрать. Однако существуют и более удобные устройства, которые позволят ускорить процесс. |
 | При помощи обычных тисков, стального прута и коловорота (ручной дрели) можно собрать приспособление для намотки, которое сэкономит силы и время. |
 | Ещё одно устройство, без которого не обойтись. Часто для изготовления трансформатора используют старые катушки. Именно такой станок вместе с одним из предыдущих приспособлений позволит аккуратно перемотать провод с одной катушки на другую. |
Теперь следует рассмотреть изготовление картонного каркаса, непосредственно на который будет наматываться провод.
| Иллюстрация | Выполняемое действие |
 | Размеры каркаса вымеряются по сердечнику (он должен входить внутрь довольно плотно). Исходя из того, что сердечник может быть как из обычных пластин, так и с просечкой, предлагаем читателю ознакомиться с обоими вариантами. |
 | По размерам делаем выкройку, которая склеивается. Для фиксации можно использовать любой клей, однако лучше отдать предпочтение водостойкому. Оптимальным вариантом станет эпоксидный. |
 | А здесь можно увидеть соотношение размеров сборного каркаса, который сложнее в изготовлении, но более надёжен и не требует склейки. Помните, что несоблюдение параметров может привести к нестабильной работе трансформатора. |
Когда всё необходимое готово, можно приступать к самой намотке. В этой работе тоже есть свои нюансы, которые следует учитывать.
| Иллюстрация | Выполняемое действие |
 | Разматываться с катушки-«донора» провод должен сверху, а наматываться, наоборот, – снизу вверх. Расстояние между катушками не должно быть меньше метра. Провод придерживается правой рукой, а вращение производится левой. |
 | Выводы на различные величины напряжений заделываются с применением изолирующих прокладок. Их можно сделать из наматываемого провода или припаять к нему гибкий вывод, что удобнее. Место спайки изолируется в обязательном порядке. Вывод пропускается через отверстие в щёчке и фиксируется. Чтобы не запутаться впоследствии (при наличии нескольких выводов), лучше его сразу промаркировать. |
 | Фиксирующие изолирующие прокладки проклеиваются, однако, даже в этом случае необходима дополнительная фиксация. |
 | На рисунке показано, каким образом зажимаются наматываемым проводом фиксирующие изолирующие прокладки. Важно делать всё по инструкции – только в этом случае можно надеяться на положительный результат. Помните, что витки провода должны плотно прилегать друг к другу – это обеспечит стабильное магнитное поле катушки. |
Расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки
Основной работой при изготовлении трансформатора можно назвать расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки. В среднем для преобразователя в 90−150 Вт принимается за расчёт количество витков на 1 В, равное 50 Гц / 10 = 5. Общее же количество рассчитаем по формулам:
- W1 = 220 × 5 = 1100 ;
- W2 = 12 × 5 = 60.
Получаем необходимое количество витков первичной обмотки − 1100, а вторичной – 60.
Цены на трансформаторы 220 на 12 вольт
Рассмотрим, по какой цене можно купить трансформаторы 220 на 12 вольт на российском рынке. Стоимость указана по состоянию на апрель 2018 года.
| Фото | Марка | Мощность, Вт | Средняя стоимость (по состоянию на апрель 2018 г.), руб. |
 | Feron | 60 | 150 |
 | TRA54 | 200 | 500 |
 | TRA110 | 250 | 375 |
 | Pondtech | 75 | 4200 |
 | Relco | 250 | 4100 |
Как можно увидеть, разброс цен довольно велик. Он зависит от бренда и качества комплектующих, а значит, не стоит думать, что понижающий трансформатор за 150 руб. проработает долго.
Подведём итоги
Перед приобретением понижающего трансформатора для дома важно высчитать все параметры. Не стоит относиться к этому небрежно, ведь от правильности расчётов зависит долговечность работы преобразователя. Если же решено изготовить подобное устройство самостоятельно, то отнестись к вычислениям нужно ещё более внимательно. Если, конечно, домашний мастер рассчитывает использовать готовый преобразователь.
Бытовая электрическая сеть имеет напряжение 220 вольт, на которое рассчитано большинство электроприборов. При этом часто возникает необходимость для питания отдельных потребителей – низковольтных нагревателей, галогенных ламп и питания других устройств (светодиодные ленты и т. д.), рассчитанных на переменный ток. Такое обеспечивается трансформатором, который имеет небольшие размеры и цельный корпус.
Устройство можно подобрать и приобрести в торговых сетях, и при необходимости изготовить своими руками.
Стандартный трансформатор для понижения напряжения состоит из 2х обмоток (первичной и вторичной), намотанных на ферримагнитный сердечник медным проводом. Первичную подсоединяют в сеть, а вторичную к нагрузке. Принцип работы
такого устройства заключается в следующем:
- Напряжение, поданное на первичную обмотку, генерирует вокруг сердечника переменное поле.
- Магнитная индукция при подсоединении к нагрузке создает в витках вторичной обмотки напряжение, а от первичной обмотки будет поступать энергия, отдаваемая в цепь вторичной.
На величину выходного напряжения оказывает влияние соотношение и число витков каждой обмотки. Регулируя этот показатель, можно добиться любого значения тока на вторичной обмотке, и получить как понижающий, так и . При этом нужно иметь в виду, что прибор, подключенный к бытовой сети 220 В, выдаст переменное напряжение, которое после при необходимости можно преобразовать выпрямителем.
В настоящее время широко применяются понижающие устройства электронного типа, изготовленные на основе полупроводников , работу которых дополняет интегральная схема. Они имеют определенные преимущества в виде малых размеров, высокого КПД, небольшого веса, отсутствия нагрева и шума, возможности осуществления регулировки тока, защиты от короткого замыкания. Но традиционный трансформатор продолжает активно применяться из-за надежности и простоты конструкции.Выбор готового решения, критерии
Магазины электротехники и электроники предлагают готовые бытовые трансформаторы для различных нужд. Выбирая необходимое устройство, нужно руководствоваться следующими критериями :
- Параметрами входного напряжения. Корпус прибора должен быть отмечен маркировкой 220 или 380 В. В данном случае необходим бытовой вариант для сети 220 вольт.
- Параметрами входного напряжения, которые должны соответствовать 12 В.
- Мощностью. Для этого предварительно подсчитывают суммарную нагрузку, которая будет запитана через трансформатор. Данный показатель устройства должен превышать расчетное значение минимум на 20%.
На видео рассказ про покупку готового решения
Напряжение в бытовой электрической сети, как известно, составляет 220 или 380 В. Однако, не для всех приборов такое электропитание является «удобоваримым».
Некоторым требуется напряжение всего в 12 В и такие приборы приходится подключать через особое устройство - трансформатор.
Как меняет трансформатор 220 на 12 вольт и каким образом можно собрать это устройство самостоятельно - этой теме будет посвящен наш разговор.
Итак, трансформатором называется электрический прибор, занимающийся преобразованием электрической энергии, а именно - изменением напряжения. Если выходное, то есть измененное, напряжение получается меньше входного, трансформатор называют понижающим. Если наоборот, в результате преобразование напряжение увеличивается, то трансформатор называют повышающим.
Понижающий трансформатор 220/12
Для чего нужен понижающий трансформатор в быту? Низковольтным электричеством питаются ноутбуки и мобильные телефоны, но они всегда продаются вместе с трансформаторами, именуемыми в обиходе «блоками питания». Иное дело - низковольтное освещение, в котором используются галогенные или ультрасовременные светодиодные светильники.
Обзавестись таковым хотят сегодня очень многие - из-за целого ряда преимуществ:
- отсутствует опасность поражения электротоком и возникновения пожара (особенно желательно оборудовать таким освещением ванные комнаты и другие помещения с повышенной влажностью);
- по сравнению с традиционными низковольтные светильники являются намного более экономичными: к примеру, светодиоды при той же светимости потребляют энергии в 15 раз меньше, чем лампа накаливания на 220 В;
- служат низковольтные светильники гораздо дольше аналогов на 220 В: производители светодиодов обещают 50 тыс. часов работы и при этом на 3 года даже дают гарантию.
Чтобы подключить такую систему освещения, трансформатор приходится приобретать отдельно. Но в самом простом исполнении его можно сделать и самостоятельно.
Принцип работы с 220 на 12 В
Самый простой трансформатор состоит из двух катушек провода с различным числом витков. Одна катушка - она называется первичной - подключается к источнику переменного тока, в роли которого обычно выступает бытовая электросеть.
Как известно, проводник, по которому протекает переменный ток, становится генератором электромагнитного поля, а если он еще и смотан в катушку, то поле получается более плотным. При этом поскольку ток является переменным, то и электромагнитное поле получается таким же.
Далее в строгом соответствии с законом электромагнитной индукции генерируемое первичной катушкой переменное электромагнитное поле наводит во вторичной катушке ЭДС. Важно понимать, что ЭДС появляется именно при изменении количества или интенсивности силовых линий, пронизывающих проводник.
Принцип работы преобразователя напряжения
То есть, либо поле должно быть постоянно изменяющимся (такое поле и называют переменным), либо проводник должен в нем двигаться (именно это происходит в электрогенераторах). Отсюда вывод: если первичную катушку подключить к источнику постоянного тока, трансформатор функционировать не будет.
Чтобы первичная катушка имела высокую индуктивность, а также для сосредоточения магнитного потока внутри катушек, их наматывают на сердечник из ферромагнитной стали.
При отсутствии такого сердечника подключенный к бытовой сети трансформатор не только не будет функционировать, но и попросту сгорит.
То, как изменится напряжение на выходе трансформатора, зависит от соотношения числа витков в катушках. Если во вторичной катушке их меньше, напряжение окажется пониженным, при этом оно будет во столько же раз меньше входного напряжения, во сколько число витков во вторичной катушке меньше, чем в первичной. То есть, к примеру, если первичная катушка состоит из 2 тыс. витков, а вторичная - из 1 тыс. витков, и при этом на первичную катушку подается напряжение в 220 В, то во вторичной появится ЭДС в 110 В.
Преобразователь напряжения
Соответственно, чтобы преобразовать напряжение с 220 В до 12 В, число витков во вторичной катушке должно быть в 220/12 = 18,3 раза меньше, чем в первичной.
Поскольку мощность от одной катушки другой передается почти в полном объеме (доля потерь зависит от КПД трансформатора), а мощность представляет собой произведение напряжения на силу тока (W = U*I), то с силой тока в катушках наблюдается противоположная картина: во сколько раз уменьшится напряжение во вторичной катушке, во столько же раз сила тока в ней будет больше, чем в первичной.
Следовательно, вторичную катушку в понижающем трансформаторе нужно мотать более толстым проводом, чем первичную.
Порядок сборки
Конструирование трансформатора начинается с расчета его параметров. Задаемся следующими величинами:
- Напряжение на входе: 220 В.
- Напряжение на выходе: 12 В.
- Площадь поперечного сечения сердечника: принимаем S = 6 кв. см.
N = K*U/S,
- N - количество витков;
- K - эмпирический коэффициент. Можно принять К = 50, но для того, чтобы избежать насыщения трансформатора, лучше принять К = 60. При этом несколько увеличится число витков и сам трансформатор станет чуть больше, но зато уменьшатся потери.
- U – напряжение в обмотке, В.
- S - площадь поперечного сечения сердечника, кв. см.
Автомобильный преобразователь напряжения 12-220 В своими руками
Таким образом, в первичной катушке число витков составит:
N1 = 60*220/6 = 2200 витков,
во вторичной:
- медный провод, заключенный в шелковую или бумажную изоляцию: для первичной катушки - сечением 0,3 кв. мм, для вторичной - 1 кв. мм (при силе тока в цепи нагрузки менее 10 А);
- несколько консервных банок (жесть пойдет на изготовление сердечника);
- плотный картон;
- лакоткань (ленточная изоляция);
- пропитанная парафином бумага.
Схема мощного инвертора
Процесс изготовления трансформатора выглядит так:
- Из банок нужно вырезать 80 полос размером 30х2 см. Жесть нужно подвергнуть отжигу: ее помещают в печь, нагревают до высокой температуры, а затем оставляют остывать вместе с печью. Суть обработки состоит именно в постепенном остывании, в результате которого сталь размягчается и теряет упругость.
- Далее пластины нужно очистить от копоти и покрыть лаком, после чего каждая из них с одной стороны оклеивается тонкой бумагой - папиросной или пропарафиненной.
- Из плотного картона необходимо изготовить каркас для обмоток, состоящий из ствола и щечек. Он должен быть обмотан в несколько слоев пропитанной парафином бумагой, также можно воспользоваться чертежной калькой.
- На каркас виток к витку нужно намотать провод. Для ускорения этой операции можно сделать простенький намоточный станок: надеть каркас на стальной прут, вставить последний в пазы, проделанные в двух досках, и затем согнуть один конец в виде ручки. При укладке провода через каждые два-три витка нужно прокладывать бумагу с парафином - для изоляции. Когда намотка первичной катушки будет завершена, нужно зафиксировать концы провода на щечках каркаса и обмотать катушку бумагой в 5 слоев.
- Направление намотки вторичной катушки должно совпадать с направлением первичной.
Можно изготовить трансформатор, способный понижать напряжение и до 12-ти, и до 24-х вольт, которые требуются некоторым светильникам и другим приборам. Для этого на вторичную катушку нужно намотать 240 витков, но со 120-го сделать вывод в виде петли.
- Закрепив на второй щечке каркаса выводы вторичной катушки, ее (катушку) также обматывают бумагой.
- Жестяные пластины на половину длины нужно вставить в катушку, после чего ими огибают каркас, так чтобы концы соединились под катушкой. Обязательным является наличие зазора между пластинами и каркасом.
- Теперь самодельный трансформатор нужно закрепить на основе - фрагменте деревянной доски толщиной порядка 50-ти мм. Для крепления следует использовать скобы, которые должны охватить нижнюю часть сердечника.
В завершении концы обмоток выводятся на основание и оснащаются контактами.
Подключение
Чтобы подключить трансформатор, нужно к контактам вторичной обмотки подсоединить нагрузку, а затем на контакты первичной катушки подать напряжение бытовой электросети.
Схема подключения ко вторичной обмотке зависит от того, какое напряжение нужно получить на выходе: если 24 В - подключаемся к крайним выводам, если 12 В - к одному из крайних выводов и выводу от 120-го витка.
Схема подключения точечных светильников 12В через трансформатор
Если потребитель работает на постоянном токе, к выводам вторичной катушки нужно подключить выпрямитель. В этом качестве используется диодный мост, снабженный конденсатором (играет роль фильтра, сглаживая пульсации).
Выбор готового решения
Сегодня трансформатор с любыми параметрами можно найти в магазинах радиоэлектроники или сварочного оборудования. Наряду с традиционными продаются и устройства нового поколения - трансформаторы инверторные. В таких приборах ток перед поступлением на первичную обмотку сначала проходит через выпрямитель.
А потом - через собранный на базе микросхемы и пары ключевых транзисторов инвертор, снова превращающий ток в переменный, но с гораздо большей частотой: 60 – 80 кГц вместо 50-ти Гц. Такое преобразование входного тока позволяет значительно уменьшить размеры трансформатора и сильно сократить потери.
Ящик с понижающим трансформатором ЯТП 0,25
Подбирать трансформатор следует по следующим характеристикам:
- Входное напряжение и частота тока: в характеристиках прибора должно быть указано «220 В» или «380 В», если он приобретается для 3-фазной сети. Частота должна составлять 50 Гц. Есть трансформаторы, которые рассчитаны, к примеру, на частоту в 400 Гц и более - при подключении напрямую к бытовой электросети такой прибор сгорит.
- Напряжение и тип тока на выходе: с выходным напряжением все понятно - оно должно соответствовать напряжению, на которое рассчитан электропотребитель. Но при этом важно не забыть посмотреть, какой ток выдает трансформатор. Многие из них сегодня комплектуются выпрямителями, в результате чего ток на выходе получается не переменным, а постоянным.
- Номинальная мощность: очень важно, чтобы максимальная мощность, с которой может работать трансформатор (она и называется номинальной), была примерно на 20% больше мощности нагрузки. Если этого запаса не будет, а тем более если номинальная мощность трансформатора окажется меньше мощности, потребляемой нагрузкой, обмотки преобразователя перегреются и сгорят.
Трансформаторы бывают:
- Открытыми: снабжены негерметичным кожухом, внутрь которого могут попадать влага и пыль. Но зато имеется возможность принудительного охлаждения при помощи вентилятора.
- Закрытыми: снабжены герметичным корпусом с высокой степенью влаго- и пылезащиты, поэтому могут устанавливаться в помещениях с повышенной влажностью.
Модели с алюминиевым корпусом могут эксплуатироваться в условиях улицы (уличное освещение светодиодными лампами, реклама). Из-за невозможности применить принудительное охлаждение мощность закрытых трансформаторов является ограниченной.
Трансформатор ОСМ-1-04
Также трансформаторы бывают:
- стержневыми: катушки можно располагать только в вертикальном положении;
- броневыми: работают в любом положении.
Стоимость трансформаторов сильно варьируется и в первую очередь зависит от мощности. Вот несколько примеров:
- ЯТП-0,25. Прибор с номинальной мощностью 250 Вт, оснащенный корпусом. Стоимость составляет 1700 руб.
- ОСМ-1-04. Может работать с входным напряжением 220 В или 100 – 127 В, выходное составляет 12 В. Корпус отсутствует. Стоимость - 2600 руб.
- ОСЗ-1 У2 220/12. Трансформатор на 1 кВт. Стоит 5300 руб.
- ТСЗИ-4,0. Преобразователь с корпусом, номинальная мощность составляет 4 кВт. Входное напряжение - 220 или 380 В, выходное - 110В или 12 В. Стоимость - 10,5 тыс. руб.
Переносной трансформатор в корпусе ТСЗИ-2,5 кВт. может подключаться как к 220 В, так и к 380 В, на выходе - 12 В. Стоимость - 13,9 тыс. руб.
Видео на тему
Изготовить самодельный трансформатор – это стоящее дело, чтобы не тратить деньги на покупку трансформаторов.
Подбор материалов
Провод возьмем российский, у него прочнее изоляция. От старых катушек провод используется, если нет повреждения изоляции. Для изоляции подойдет бумага, пленка ФУМ. Для изоляции между обмотками лучше использовать лаковую ткань, несколько слоев изоляции. Для поверхностной наружной изоляции подходит кабельная бумага, лаковая ткань. А также можно мотать трансформатор, применяя изоленту ПВХ.
Каркас делают из стеклотекстолита или ему подобного материала.
Расчеты параметров самодельного трансформатора
На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:
N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см 2 .
Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.
Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.
Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм 2 , стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.
- Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
- Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
- Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.
Количество витков первичной обмотки:
берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.
Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.
Первичная обмотка будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм.
Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 0,1 мм.
Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для накальных обмоток.
Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.
При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.
Изготовление каркаса катушки трансформатора своими руками
Важны углы на деталях, и точность в размерах, что повлияет на сборку простого трансформатора.
На щечках отводим места для крепления выводных контактов обмоток, сверлим отверстия по расчетам. Когда каркас собран, то теперь скругляем острые грани, к которым будет прикасаться провод обмотки. Используем для этой цели надфиль. Провода не должны резко перегибаться, так как эмаль изоляции потрескается. Теперь проверим, вставляется ли в окно каркаса пластина. Она не должна болтаться, или туго входить. Каркас ставим на специальный станок или готовимся мотать трансформатор вручную. Толстые провода всегда мотаются руками.
Намотка трансформатора своими руками
Укладываем изоляцию первого слоя. Вставляем конец провода в отверстие выводной клеммы. Начинаем мотать провод, не забывая о его натяжении. Проверить можно так: намотанная катушка не будет проминаться от пальца. Провод растягивать нельзя, так как нарушится изоляция. Готовую катушку рекомендуется пропитать парафином, чтобы не испортить провод. Если обмотка гудит во время работы трансформатора, то изоляция провода стирается, провод изгибается и разрушается. По этой причине натяжение провода во время намотки имеет большое значение.
Витки во время намотки придвигаем друг к другу, уплотняем. Первый слой самый важный.
На слое не нужно оставлять пустое место. Наибольшее напряжение на последних витках составляет для первичной 60 + 60 / 2, 18 + 55 В. Изоляция из лака выдержит напряжение, если провод будет проваливаться в пустоту слоя, то может нарушиться изоляция. Пропитываем первый слой, затем второй и так далее. К изоляции между обмотками необходимо отнестись добросовестно. Она должна выдерживать до 1000 вольт. Вверху на изоляции рекомендуется подписать количество витков и размер провода, это пригодится при ремонте.
Слои самодельного трансформатора должны иметь правильную форму. По мере намотки катушка будет изгибаться у краев. Для этого слои нужно равнять во время намотки, не повредив изоляцию.
Вынужденные стыки провода лучше на ребре каркаса за сердечником. Соединять провод скруткой с пайкой, внакладку с пайкой. Длина контакта при соединении делается более 12 диаметров провода. Стык нужно изолировать бумагой или лаковой тканью. Пайка должна быть без острых углов.
Выводные концы обмоток делаются по-разному. Главное, чтобы была надежность и качество.
Окончание изготовления трансформатора своими руками
Припаиваем выводные концы обмоток, изолируем поверхность простого трансформатора, подписываем на нем данные характеристики и производим сборку сердечника. После этого надо проверить этот простой трансформатор своими руками.
Замеряем ток самодельного трансформатора вхолостую, он должен быть минимальным. Смотрим на нагрев. Если греется сердечник, то неправильно подобрано железо. Если нагрелись обмотки, значит, есть короткое замыкание. Если нормально, то замыкаем ненадолго вторичную обмотку, треска и сильного гудения не должно быть.
Пример как сделать самодельный трансформатор
Перейдем к изготовлению самого трансформатора. По готовому сердечнику рассчитаем мощность трансформатора, витки и провод, намотаем первичную и вторичную обмотки, соберем трансформатор полностью.
Чтобы мотать трансформатор напряжением 220 на 12 вольт нам необходимо подобрать магнитный сердечник. Подбираем магнитный сердечник Ш-образный, и каркас от старого трансформатора. Чтобы определить мощность, выдаваемую простым трансформатором, необходимо произвести предварительный расчет.
Расчет трансформатора
Рассчитываем диаметр провода первичной обмотки. Мощность трансформатора Р 1 = 108 Вт:
Р 1 = U 1 x I 1
где: I 1 – ток в первичной обмотке;
тогда ток в первичной обмотке:
I 1 = Р 1 / U 1 = 108 Вт / 220 В = 0,49 А.
Возьмем I 1 = 0,5 ампера.
Из таблицы диаметр провода в зависимости от тока выбираем допустимый ток 0,56 А, диаметр 0,6 мм.
Самодельный трансформатор своими руками можно намотать без станка. На это уйдет два-три часа, не больше. Приготовим полоски бумаги для прокладки ее между слоями провода. Полоску вырезаем шириной равной расстоянию между щечками катушки трансформатора плюс еще пару миллиметров, чтобы бумага легла плотно, по краям витки не залезали друг на друга.
Длину полоски делаем с запасом два сантиметра для склеивания. По краям полоску слегка надрезаем ножницами, чтобы при изгибе бумага не рвалась.
Затем приклеиваем полоску бумаги на каркас, плотно пригладив ее.
Намотка первичной обмотки
Теперь берем провод от старой катушки, у которой провод с хорошей не потрескавшейся изоляцией. Конец провода вставляем в гибкую трубочку изоляции от старого использованного провода соответствующего подходящего диаметра. Просовываем конец обмотки в отверстие каркаса катушки (они уже имеются в старом каркасе).
Катушка мотается плотно, виток к витку. Намотав 3-4 витка, нужно прижать витки, друг к другу, чтобы намотка витков была плотной. Чтобы мотать трансформатор после намотки первого слоя, необходимо посчитать количество витков в ряду. У нас получилось 73 витка. Делаем прокладку полоской бумаги. Наматываем второй слой. Во время намотки нужно все время держать провод в натянутом состоянии, чтобы намотка получалась плотной. После второго слоя также делаем прокладку из бумаги. Если не хватает длины провода, то соединяем с ним другой провод путем спайки. Лудим лакированный провод, нагрев конец паяльником на таблетке аспирина. При этом лак хорошо снимается.
Когда намотка первичной обмотки закончена, то конец провода изолируем в трубочку и выводим наружу катушки. Между первичной и вторичной обмотками делаем обмоточную изоляцию. Можно мотать трансформатор дальше.
Вторичная обмотка
Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки самодельного трансформатора. Мощность вторичной обмотки примем:
Р 2 = 100 ватт
Р 2 = U 2 x I 2
U 2 = 18 вольт;
Допустимый ток во вторичной обмотке будет равен:
I 2 = Р 2 / U 2 = 100 Вт / 18 В = 5,55 А.
Из таблицы диаметр в зависимости от тока: диаметр для тока 5,55 А – ближайшее значение в таблице 6,28 ампера. Для такого тока необходим диаметр провода 2 мм.
Берем провод, который мы получили при сматывании старого трансформатора. Наматываем провод вторичной обмотки по такому же принципу, как и первичную обмотку. Провод вторичной обмотки намного жестче, поэтому, чтобы он ровно ложился при намотке, периодически его необходимо осаживать ударами молотка через деревянный брусок, чтобы не повредить изоляцию. У нас получилось 3 слоя вторичной обмотки. Получился готовый намотанный каркас простого трансформатора.
Сборка трансформатора своими руками
Для ускорения сборки берем по две Ш-образные пластины. Вставляем их внутрь каркаса поочередно с двух сторон по две штуки.
Перекрывающие пластины пока не ставим. Они будут установлены позже. Если вставлять все пластины сразу всем пакетом, то между пластинами появляются зазоры и индуктивность всего сердечника падает. После сборки Ш-образных пластин самодельного трансформатора вставляем перекрывающие пластины, также по две штуки.
После сборки сердечника аккуратно обстукиваем его плоскости молотком для выравнивания пластин. При помощи стоек и шпилек будем стягивать сердечник. По правилам на шпильки надеваются бумажные гильзы для снижения потерь в сердечнике.
Концы обмоток зачищаем и лудим. Затем припаиваем к выводным планкам, которые можно прикрепить к каркасу трансформатора. Получился готовый трансформатор своими руками.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.
Трансформатор — это устройство, которое представляет собой сердечник с двумя обмотками. На них должно быть одинаковое количество витков, а сам сердечник набирается из электротехнической стали.
На входе устройства подаётся напряжение, в обмотке появляется электродвижущая сила, которая создаёт магнитное поле. Через это поле проходят витки одной из катушек, благодаря чему возникает сила самоиндукции. В другой же возникает напряжение, отличающееся от первичного на столько раз, на сколько отличается число витков обеих обмоток.
Действие трансформатора происходит так:
- Ток проходит по первичной катушке, которая создаёт магнитное поле .
- Все силовые линии замыкаются возле проводников катушки. Некоторые из этих силовых линий замыкаются возле проводников другой катушки. Получается, что обе связаны между собой при помощи магнитных линий .
- Чем дальше расположены обмотки друг от друга, тем с меньшей силой возникает между ними магнитная связь, так как меньшее количество силовых линий первой цепляется за силовые линии второй.
- Через первую проходит переменный ток (который меняется во времени и по определённому закону), значит, магнитное поле, которое создаётся, тоже будет переменным, то есть меняться во времени и по закону.
- Из-за изменения тока в первой в обе катушки поступает магнитный поток, который меняет величину и направление
.
Происходит индукция переменной электродвижущей силы. Об этом говорится в законе электромагнитной индукции. - Если концы второй соединить с приёмниками электроэнергии, то в цепочке приёмников появится ток. К первой от генератора будет поступать энергия которая равная энергии, отдаваемой в цепочку второй. Энергия передаётся посредством переменного магнитного потока .
Понижающий трансформатор необходим для преобразования электроэнергии, а именно для понижения её показателей, чтобы можно было предотвратить сгорание электротехники.
Порядок сборки и подключение
Несмотря на то, что данный прибор кажется на первый взгляд сложным устройством, его можно собрать самостоятельно. Для этого надо выполнить такие шаги:
Пример схемы подключения понижающего трансформатора 220 на 12 В:
Чтобы было легче наматывать катушки (на заводах для этого используют специальное оборудование), можно использовать две деревянные стойки, закреплённые на доске, и ось из металла, продетую между отверстиями в стойках. На одном конце следует металлический прутик изогнуть в виде рукоятки.
Простые советы о том, на работоспособность, читайте в следующем обзоре.
В 1891 г Никола Тесла разработал трансформатор (катушку), при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Как сделать трансформатор Тесла своими руками, узнайте .
Полезная и интересная информация о подключении галогенных ламп через трансформатор — .
Итоги
- Трансформатором называется прибор с сердечником и двумя катушками-обмотками . На входе прибора подаётся электроэнергия, которая понижается до необходимых показателей.
- Принцип работы понижающего трансформатора заключается в создании электродвижущей силы, которая создаёт магнитное поле . Витки одной из катушек проходят через это поле, и появляется сила самоиндукции. Ток изменяется, меняется его величина и направление. Энергия подаётся при помощи переменного магнитного поля.
- Такой прибор нужен для преобразования энергии, благодаря чему предотвращается сгорание электротехники и выход её из строя.
- Порядок сборки подобного устройства очень простой . Сначала следует сделать некоторые расчёты и можно приступать к работе. Чтобы можно было быстро и просто производить намотку катушек, необходимо сделать простое приспособление из доски, стоек и рукоятки.
В заключение предлагаем вашему вниманию ещё один способ сборки и подключения понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт:
