Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Зачем в бане пониженное напряжение

В большинстве комнат в бане используется обычное бытовое напряжение ~220 В, но в душевой, парилке и других помещения с повышенной влажностью это допускается при соблюдении дополнительных мер безопасности:

  • Установка УЗО или дифавтоматов. Эти аппараты отключают электроприборы и провода при нарушении изоляции или прикосновении людей к токоведущим частям.
  • В помещении должна быть система заземления TN-C-S. При этом разводка по зданию нулевого провода “N” и заземляющего проводника “PE” выполнена отдельными проводами, которые соединяются в водном щитке.
  • Наличие системы уравнения потенциала СУП. Это соединение ВСЕХ металлических частей сооружения – водопроводных и канализационных труб, корпусов светильников, решеток на окнах и других элементов друг к другу и к заземлению.

Выполнить эти требования в домашних условиях сложно, поэтому целесообразнее понижать напряжение до 36 или 12 вольт. Предпочтительнее применить именно 12В, как более безопасное.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Оборудование с отводом от средней точки вторички

Средняя точка силового трансформатора в этом случае располагается между обмотками. Выходные напряжения вычисляются с верхней и нижней половин вторички — это обязательно условие

Важно учитывать число витков, расположенных на трансформаторе. В зависимости от количества определяется входное напряжение на первичке

Согласно расчетам, оно будет V1/Va = Т1/Тa V1/Vb = Т1/Тb. В формуле Т1, Тa и Тb являются количеством колец первичной первой половины и второй половины вторичной обмоток соответственно. По пропорции легко вычисляются искомые характеристики. Значения Тa и Тb идентичные, так как они одинаковы по собственной амплитуде. Отвод выбран из среды вторичной.

Отдельно учитывается, есть ли заземление средней точки. При положительном ответе выходные напряжения, которые возникают на обеих половинах вторички трансформатора, будут находится в полной противофазе. Если же заземления нет, то придется устанавливать дополнительные нагрузки или делать его.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Какие бывают трансформаторы?

Трансформаторами называют устройства электромагнитного или электронного типа. Они несколько отличаются принципом работы и некоторыми другими характеристиками.

Электромагнитные варианты изменяют параметры стандартного сетевого напряжения на характеристики, пригодные для работы низковольтных галогенок, электронные устройства кроме указанной работы выполняют еще преобразование тока.

Тороидальный электромагнитный прибор

Простейший тороидальный трансформатор собран из двух обмоток и сердечника. Последний называют еще магнитопроводом. Его изготавливают из ферромагнитного материала, обычно это сталь. Обмотки размещаются на стержне.

Первичная подключена к источнику энергии, вторичная, соответственно, к потребителю. Электрическая связь между вторичной и первичной обмотками отсутствует.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности
Несмотря на невысокую стоимость и надежность в эксплуатации тороидальный электромагнитный трансформатор сегодня редко используется при подключении галогенных ламп

Таким образом мощность между ними передается только электромагнитным путем. Для увеличения индуктивной связи между обмотками используется магнитопровод. При подаче переменного тока клемму, соединенную с первой обмоткой, он образует внутри сердечника магнитный поток переменного типа.

Последний сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них электродвижущую силу или ЭДС. Под ее воздействием во вторичной обмотке создается переменный ток с напряжением, отличным от того, что было в первичной.

В зависимости от числа витков устанавливается тип трансформатора, который может быть повышающим либо понижающим, и коэффициент трансформации. Для галогенных ламп всегда используются только понижающие аппараты.

Достоинствами обмоточных устройств считаются:

  • Высокая надежность в работе.
  • Простота в подключении.
  • Невысокая стоимость.

Тем не менее, тороидальные трансформаторы можно встретить в современных схемах с галогенными лампами достаточно редко. Это объясняется тем, что в силу конструктивных особенностей такие устройства имеют довольно внушительные габариты и массу. Поэтому их сложно замаскировать при обустройстве мебельной или потолочной подсветки, например.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности
Пожалуй, главный недостаток тороидальных электромагнитных трансформаторов – массивность и значительные габариты. Их крайне сложно замаскировать, если необходима скрытая установка

Также к минусам устройств этого типа можно отнести нагрев в процессе функционирования и чувствительность к возможным перепадам напряжения в сети, что отрицательно сказывается на сроке эксплуатации галогенок.

Помимо этого обмоточные трансформаторы могут гудеть при работе, это не всегда приемлемо. Поэтому устройства используются большей частью в нежилых помещениях либо в производственных зданиях.

Импульсное или электронное устройство

Трансформатор состоит из магнитопровода или середчника и двух обмоток. В зависимости от формы сердечника и способа размещения на нем обмоток различают четыре разновидности таких устройств: стержневой, тороидальный, броневой и бронестрежневой.

Разным может быть и число витков вторичной и первичной намотки. Варьируя их соотношения, получают понижающие и повышающие устройства.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности
В конструкции импульсного трансформатора присутствуют не только обмотки с сердечником, но и электронная начинка. Благодаря этому в него можно встроить системы защиты от перегрева, плавного включения и другие

Принцип работы трансформатора импульсного типа несколько отличается. На первичную обмотку подаются короткие однополярные импульсы, благодаря этому сердечник постоянно находится в состоянии намагничивания.

Импульсы на первичной обмотке характеризуются как кратковременные сигналы прямоугольной формы. Они генерируют индуктивность с такими же характерными перепадами.

Они в свою очередь создают импульсы на вторичной катушке.

Эта особенность дает электронным трансформаторам целый ряд преимуществ:

  • Небольшой вес и компактность.
  • Высокий уровень КПД.
  • Возможность встроить дополнительную защиту.
  • Расширенный рабочий диапазон напряжения.
  • Отсутствие нагрева и шума при работе.
  • Возможность корректировки выходящего напряжения.

Из недостатков стоит отметить регламентируемую минимальную нагрузку и достаточно высокую цену. Последнее связано с определенными сложностями в процессе изготовления таких устройств.

Конструкция

Устройство трансформатора предполагает наличие одной либо большего числа отдельных катушек (ленточных или проволочных), находящихся под единым магнитным потоком, накрученных на сердечник, изготовленный из ферромагнетика.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Важнейшие конструктивные части следующие:

  • обмотка;
  • каркас;
  • магнитопровод (сердечник);
  • охлаждающая система;
  • изоляционная система;
  • дополнительные части, необходимые в защитных целях, для установки, обеспечения подхода к выводящим частям.

В приборах чаще всего можно увидеть обмотку двух типов: первичную, получающую электроток от стороннего питающего источника, и вторичную, с которой напряжение снимается.

Сердечник обеспечивает улучшенный обратный контакт обмоток, обладает пониженным сопротивлением магнитному потоку.

Некоторые виды приборов, работающие на сверхвысокой и высокой частоте, производятся без сердечника.

Производство приборов налажено в трех базовых концепциях обмоток:

  • броневой;
  • тороидальной;
  • стержневой.

Устройство трансформаторов стержневых подразумевает накручивание обмотки на сердечник строго горизонтальное. В приборах броневого типа она заключена в магнитопроводе, размещается горизонтально либо вертикально.

Надежность, эксплуатационные особенности, устройство и принцип действия трансформатора принимаются без какого-либо влияния принципа его изготовления.

Область применения

Задача импульсного трансформатора заключается в защите электрического прибора от короткого замыкания, чрезмерного увеличения значения напряжения, нагрева корпуса. Стабильность блоков питания обеспечена импульсными трансформаторами. Подобные схемы применяются в триодных генераторах, магнетронах. Импульсник применяется при работе инвертора, газового лазера. Данные приборы устанавливают в схемах в качестве дифференцирующего трансформатора.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Радиоэлектронная аппаратура основана на трансформаторной способности импульсных преобразователей. При использовании импульсного блока питания организовывается работа цветного телевизора, обычного компьютерного монитора и т. д. Помимо обеспечения потребителя током требуемой мощности и частоты, трансформатором выполняется стабилизация значения напряжения при работе оборудования.

Конструкция

В принципе работы трансформаторов используется физический закон электромагнитной индукции. Стандартные устройства имеют сердечник и две обмотки. Первичная обмотка понижающего трансформатора подключается к электрической сети. Вокруг сердечника магнитопривода генерируется магнитное поле. Во вторичной обмотке появляется электричество с определенным показателем напряжения.

Мощность на выходе определяется соотношением количества витков в обеих катушках. Соотношением витков, составляющих обмотку первичной и вторичной катушек, можно выбирать характеристики выходного напряжения. Устройство трансформаторов позволяет получить требуемое значение тока для питания промышленных и бытовых электроприборов.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Трансформаторы напряжения не меняют частоту тока. Для этого понижающему агрегату потребуется иметь в конструкции выпрямитель. Он будет менять частоту тока с переменного до постоянного значения, и наоборот.

В понижающих трансформаторах сегодня применяются полупроводники. Их работу дополняет схема интегрального типа. В цепь включаются конденсаторы, микросхемы, пьезоэлементы, резисторы и т. д. Такой понижающий бытовой трансформатор имеет небольшие габариты, высокий уровень КПД, малый вес. Он не шумит, не нагревается. В трансформаторах представленных типов допускается выбрать мощность исходящего тока. Устройство включает в схему защиту против короткого замыкания. Традиционные конструкции также пользуются спросом. Подобные схемы просты, надежны.

Функционирование

Чтобы понять, что такое трансформаторы повышающие напряжение, нужно вникнуть в принцип работы. Оборудование изготавливается для электростанций, схемы конструкции которых относятся к проходной категории.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Повышающий трансформатор на электростанциях используется для обеспечения населенных пунктов, прочих объектов током с определенными техническими показателями. Без преобразователя высокое напряжение по пути своего следования постепенно снижается. Конечный потребитель получал бы недостаточное количество электроэнергии. На конечной в цепи электростанции благодаря этой установке, принимают электричество соответствующего значения. Потребитель получает напряжение в сети до 220 В. Промышленные сети обеспечиваются до 380 В.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Схема, показывающая работу трансформатора в линии, включает в себя несколько элементов. Генератор на электростанции производит электричество 12 кВ. Оно поступает по проводам к повышающим подстанциям. Здесь устанавливается трансформаторный аппарат, призванный повышать показатель в линии до 400 кВ.

От подстанции электричество поступает в высоковольтную линию. Далее энергия попадает на понижающую подстанцию. Здесь она снижается до 12кВ.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Трансформаторами с обратным принципом действия ток направляется в низковольтную линию передач. В конце устанавливается еще один понижающий агрегат. От него электричество с показателем 220 В поступает в дома, квартиры и т. д.

Преимущества

Блоки питания с импульсным устройством обладают массой достоинств перед аналоговыми приборами. Именно по этой причине их подавляющее большинство изготавливается по представленной схеме.

Трансформаторы импульсного типа отличаются следующими преимуществами:

  1. Малый вес.
  2. Низкая цена.
  3. Повышенный уровень КПД.
  4. Расширенный диапазон напряжения.
  5. Возможность встроить защиту.

Меньшим весом конструкция обладает из-за увеличения частоты сигнала. Конденсаторы уменьшаются в объеме. Схема их выпрямления наиболее простая.

Сравнивая обычные и импульсные блоки питания, видно, что в последних потери энергии сокращаются. Они наблюдаются при переходных процессах. КПД при этом может составлять 90-98%.

Меньшие габариты агрегатов позволяют снизить затраты на производство. Материалоемкость конечного продукта значительно уменьшается. Запитывать представленные аппараты можно от тока с различными характеристиками. Цифровые технологии, которые применяются при создании малогабаритных моделей, позволяют применять в конструкции специальные защитные блоки. Они предотвращают появление короткого замыкания, прочие аварийные ситуации.

Как изготовить каркас для трансформатора на Ш – образном сердечнике

Share

 Как изготовить каркас для трансформатора на Ш – образном сердечнике.

 Изготовим каркас  трансформатора для статьи«Как рассчитать силовой трансформатор»Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

   Для уменьшения потерь на вихревые токи, сердечники трансформатора набираются из пластин штампованных из электротехнической стали. В маломощных трансформаторах чаще всего применяются «броневые»  или Ш – образные сердечники. 

   Обмотки трансформатора находятся на каркасе. Каркас для Ш-образного сердечника, располагается на центральном стержне, что упрощает конструкцию, позволяет лучше использовать площадь окна и частично создает защиту обмоток от механических воздействий. Отсюда и название трансформатора — ,,броневой,,..

   Для сборки броневых сердечников используются пластины Ш – образной формы и перемычки к ним. Для устранения зазора между пластинами и перемычками, сердечник собирается ,,вперекрышку,,. 

   Площадь сечения Ш-образного сердечника S, есть произведение ширины центрального стержня на толщину набора пластин (в сантиметрах). Подходящие пластины для сердечника нужно подобрать.

Для примера, из статьи «Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт»:

 — мощность трансформатора Р = 75 ватт;— площадь сечения магнитопровода S = 10 см.кв = 1000 мм.кв.

   Под такое сечение магнитопровода выбираем пластины:

— ширина b = 26 мм., — высота окна пластины c = 47 мм,— ширина окна – 17 мм.,

 Если есть пластины другого размера, можно использовать и их.

Tолщина набора пакета пластин будет:

 S : 26 = 1000 : 26 = 38,46.     Примем:  a = 38,5 мм. 

    Есть много способов изготовления каркасов для Ш-обраного серденика из разных материалов: электрокартон, прессшпан, текстолит и т.д. Иногда применяется бескаркасная намотка. Для маломощных трансформаторов до 100 вт. неплохо получаются каркасы склеенные из картона и бумаги. 

Изготовление каркаса.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенностиПонижающие трансформаторы. виды и работа. особенностиИзготавливаем заготовку под каркас из деревянного бруска с размерами: a + 1 = 39 + 1 = 40 мм.;
b + 1 = 26 + 1 = 27 мм.;
c = 47 мм.
B размеры а и b добавлено  по 1 мм. чтоб каркас входил в набор пластин сердечника свободно. 

   Каркас для Ш-образного сердечника клеим из картона толщиной 0,5 мм., вырезаем полоску шириной 47 мм. и длиной примерно 300 мм., чтоб хватило на два оборота вокруг заготовки. Изготовим такую же полоску из обыкновенной (можно газетной) бумаги. Приготовим также бумажный (силикатный) клей.

    Обожмем картонную полоску вокруг деревянного бруска 1 оборот, затем, проклеивая, второй оборот. За половину оборота до конца картонной полоски добавляется бумажная лента и  далее  все проклеивается вместе, картонная и бумажная ленты.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности   Необходимо, чтобы все эти, картонная и бумажная, ленты были плотно скручены вокруг оправки, а края полосок не выходили за рамки бортов. 

   Дать каркасу немного просохнуть, минут 30, а затем осторожно снять с оправки. Еще минут 30 просушить и осторожно  снять и надеть на оправку, меняя положение каркаса

Это нужно для того, чтобы каркас лучше обмялся по форме деревянного бруска — оправки. 

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности   Далее изготовим щечки каркаса. Каждая щечка состоит из двух, разных по выкройкам, картонных половинок. Форма выкройки видна из рисунка. Размеры щечки,наружные:  d = 59 мм., e = 70 мм. Внутренние размеры отверстия щечки вырезаются  по размерам каркаса. 

    В середине щечки, лезвием, вырезаются два клапана и отгинаются в одну сторону, по рисунку. У каждой половинки щечки клапаны прорезаны по разным выкройкам.        При склеивании двух половинок получается щечка с четырьмя клапанами. Нужно изготовить для каркаса две такие щечки. Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

   Далее надеваем каркас на оправку.  Надеваем на каркас с двух сторон щечки. Предварительно промазываем клеем места соединения щечек и каркаса. Сверху можно, для крепости, проклеить одним слоем бумажной ленты по внутренней ширине каркаса, прижав клапаны к каркасу. Желательно все эти действия проводить пока каркас еще сырой и все склеиваемые части можно плотно прижать друг к другу.

    Чтоб щечки легли хорошо и ровно, нужно дополнительно скрепить склеиваемый каркас двумя, вырезанными из фанеры, дощечками через отверстие в оправке. Плотно обжать щечки к каркасу и дощечкам. Когда это все высохнет, получится довольно крепкий и удобный для намотки  каркас.

   На щечках каркаса шилом протыкаются отверстия под выводы обмоточного провода. 

    В таком собранном виде и производится намотка провода на каркас.

Далее смотреть статью:  «Как намотать трансформатор на Ш — образном сердечнике» 
strong

Share

Как правильно подключить

Что касается монтажа трансформатора, особенно его понижающего типа в быту дома, то необходимо знать некоторые нюансы проводимого процесса.

Во-первых, это касается самого устройства. При монтаже трансформатора иногда появляется необходимость подключения не одного потребителя, а сразу нескольких

Поэтому обращайте внимание на количество выходных клемм. Конечно, необходимо знать, что суммарная потребляемая мощность потребителей не должна быть больше мощности самого трансформаторного устройства

Во всяком случае, специалисты рекомендуют, чтобы второй показатель был всегда больше первого на 15-20%.
Во-вторых, подключение трансформатора производится электрической проводкой. Так вот ее длина и до прибора, и после не должна быть очень большой. К примеру, понижающий аппарат для светодиодного освещения предполагает наличие проводки от него до светильников не больше двух метров. Это позволит избежать больших потерь мощности.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности Схема подключения понижающего трансформатора

Внимание! Нельзя процесс монтажа трансформатора проводить и в том случае, если потребляемая мощность потребителей будет меньше мощности самого агрегата. В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно

Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки. В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно

Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки

В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно

Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки

Зачем применять дополнительную защиту?

Продемонстрировать важность применения такого устройства, как разделительный трансформатор можно на простом примере. Если в ванной комнате, сауне или бане установлена розетка без гальванической развязки, попадание в нее воды приведет к короткому замыканию

Произойдет разрушение изоляции. Напряжение произведет разрушительное действие на стену и незаземленные соседние объекты.

При наличии в электросхеме защитного устройства позволяет сделать такое воздействие напряжения минимальным даже при разрушении изоляции. Если же материал не будет пробит вообще, воздействия тока на окружающие точку питания предметы вовсе не будет.

Поэтому во влажных помещениях, а также при работе электроинструмента рекомендуется устанавливать защитные установки. В некоторых случаях производители даже не будут давать гарантию на эксплуатацию оборудования, если подобные агрегаты не будут включены в схему подключения к сети.

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.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

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.

Пошаговая инструкция по подключению понижающего трансформатора

Как и было сказано выше, ключевой момент – правильно выбрать обмотку.

1. Если совершенно точно известно, что трансформатор только понижающий, выбирать целесообразно ту обмотку, которая имеет самое большое число витков и сопротивление.

2. Анодно-накальные устройства имеют обмотки обоих видов

Чтобы выделить первичную обмотку, обратите внимание на ее выводы – обычно они размещаются на расстоянии от остальных. Иногда обмотка наматывается совершенно в другом отделе каркаса, в этом случае выделить ее совсем просто

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенностиТрансформатор

3. Если, тем не менее, вы все равно не уверены, сделайте снимок прибора и разместите его на тематическом форуме, уточнив марку прибора. Более сведущие люди обязательно вам подскажут, где какой вывод располагается в данном случае.

4. Обязательно проверьте напряжение и частоту агрегата – они должны соответствовать 220 В и 50 Гц.

5. Иногда обмотка имеет три вывода, один из которых подходит для подключения в сеть напряжением 110 или 127 В. Ваша цель – подобрать такую комбинацию выводов, при которой сопротивление является максимальным. Именно на них можно пускать напряжение в 220 В.

6. Если ввода не три, а четыре, предполагается наличие двух обмоток. Соединять их нужно последовательно и синфазно для питания от сети соответствующего напряжения.

7. Чтобы выполнить эту операцию, вначале нужно выполнить последовательное соединение. После чего подключить обмотки к вольтметру с предельным напряжением в 500 В. Теперь на одну из вторичных следует подать небольшое напряжение в несколько вольт. Касаться выводов первичных при этом нельзя.

8. Запишите показания вольтметра. Теперь отключите его, поменяйте местами выводы любой из первичных обмоток и повторите процедуру. Выбирать нужно тот вариант, который показал наибольшее значение.

9. Если выделена одна обмотка, ее нужно присоединить через предохранитель к сети. Номинальный ток определяется в зависимости от мощности трансформатора – не более 0,05 А на 10 Вт. Если есть две обмотки, подключать к сети их следует последовательно и синфазно.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенностиСхема подключения

10. После этого крайне аккуратно, чтобы не задеть выводы, измерьте помощью вольтметра переменное напряжение, генерируемое трансформаторным устройством.

11. Для трансформации в постоянное переменного напряжения необходимо присоединить выпрямитель с фильтром

Важно не нарушить полярность при соединении с электролитическим конденсатором. Помните: на выходе из фильтра напряжение увеличится почти в полтора раза в сравнении с напряжением на обмотке вторичной

Перед тем, как сделать необходимые перепайки, трансформатор нужно обязательно обесточить. Если выпрямители высоковольтные, следует также разрядить конденсаторы фильтров перед тем, как касаться их. Нельзя превышать не только максимальный ток каждой отдельно взятой обмотки, но и допустимую мощность от трансформатора в целом.

Режимы работы

Холостой ход (ХХ)

Такой порядок работы реализуется от размыкания вторичной сети, после чего в ней прекращается течение электротока. В первичной обмотке течет ток холостого хода, составной его элемент — ток намагничивающий.

Когда вторичный ток равен нулю, электродвижущая сила индукции в первичной обмотке целиком возмещает напряжение питающего источника, а потому при пропаже нагрузочных токов, идущий сквозь первичную обмотку ток по своему значению соответствует току намагничивающему.

Функциональное назначение работы трансформаторов вхолостую — определение их важнейших параметров:

  • КПД;
  • показателя трансформирования;
  • потерь в магнитопроводе.

Режим нагрузки

Режим характеризуется функционированием устройства при подаче напряжения на вводы первичной цепи и подключении нагрузки во вторичной. Нагружающий ток идет по «вторичке», а в первичной — суммарный ток нагрузки и ток холостой работы. Этот режим функционирования считается для прибора преобладающим.

На вопрос, как работает трансформатор в основном режиме, отвечает основной закон ЭДС индукции. Принцип таков: подача нагрузки к вторичной обмотке вызывает образование во вторичной цепи магнитного потока, образующего в сердечнике нагружающий электроток. Направлен он в сторону, противоположную его течению, создающегося первичной обмоткой. В первичной цепи паритет электродвижущих сил поставщика электроэнергии и индукции не соблюдается, в первичной обмотке осуществляется повышение электротока до того времени, пока магнитный поток не вернется к своему исходному значению.

Короткое замыкание (КЗ)

Переход прибора в этот режим осуществляется при кратковременном замыкании вторичной цепи. Короткое замыкание — особый тип нагрузки, прилагаемая нагрузка — сопротивление вторичной обмотки — единственная.

Принцип работы трансформатора в режиме КЗ таков: к первичной обмотке приходит незначительное переменное напряжение, выводы вторичной соединяются накоротко. Напряжение на входе устанавливается с таким расчетом, чтобы величина замыкающего тока соответствовала величине номинального электротока устройства. Величина напряжения определяет энергопотери, приходящиеся на разогрев обмоток, а также на активное сопротивление.

Такой режим характерен для приборов измерительного типа.

Исходя из многообразия устройств и видов назначения трансформаторов, можно с уверенностью сказать, что на сегодня они — незаменимые, использующиеся практически повсеместно устройства, благодаря которым обеспечивается стабильность и достижение необходимых потребителю значений напряжения, как гражданских сетей, так и сетей предприятий промышленности.

Самостоятельное изготовление

При необходимости изготовления понижающего трансформатора с 220 до 12 В, после проведения расчетов мощности изделия приступают к приобретению необходимых материалов. Для этого понадобятся:

  1. Сердечник. Можно использовать эту часть подходящего размера от вышедшего из строя телевизионного трансформатора.
  2. Эмалированный медный провод необходимого сечения.
  3. Ленточную изоляцию (лакоткань), пропарафиненную бумагу и картон.

Намотку витков можно производить вручную или изготовить для этого своими руками простой намоточный станок, схема которого находится в свободном доступе в сети. Размер изделия будет зависеть от размера сердечника. Если он имеет форму кольца, то намотку витков придется производить вручную.

Процесс самостоятельного изготовления трансформатора состоит из следующих этапов:

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Расчет характеристик и количества витков будущего устройства. Расчет ведется от напряжения первичной сети (220В), а также его параметров на выходе и сечения сердечника. К примеру, если его площадь равна 6 см2, то константа для среднего трансформаторного металла, равная 60, делится на сечение. В нашем случае выходит, что на единицу напряжения (1В) придется по 10 витков. Результат умножают на 220 и получают кол-во витков. Вторичную считают по тому же принципу: 10 витков умножают на 12 В.

Для первичной обмотки берут провод с лаковой изоляцией и небольшим сечением (около 0,3). Вторичной подойдет сечение 1 мм. Сердечник очищается от налета, лакируется, и оклеивается пропарафиненной бумагой.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Изготавливают каркас для катушки. Для этого берут толстый картон, по внутренним размерам он должен быть немного больше стержня сердечника, и легко заходить в окно трансформатора.

Наматывается первичная обмотка, которую после 2-3 рядов изолируют накладыванием бумаги. Концы обмотки закрепляют на каркасе, и кладут слои пропарафиненной бумаги.

Вторичная обмотка мотается в направлении, аналогичном первичной. После закрепления выводов, сверху на витки наклеивают бумагу.

Изготавливают основание. Для этого подойдет доска, толщиной до 5 см, прикрепленная к сердечнику металлическими скобами, огибающими его снизу. На основание выводятся и закрепляются концы обмоток.

Схема подключения устройства достаточно проста, так как изделие, изготовленное на заводе, обязательно маркируется. Нулевой провод обозначают «N» или «0», а фазу «L» или «220», на выходе чаще всего пишут параметры выходного напряжения. Если на приборе схема стерта, или он изготовлен своими руками, обмотка распознается по сечению провода: в понижающем трансформаторе первичная всегда будет тоньше вторичной.

Общая структура

Структурная схема блока питания с трансформаторным действием имеет следующий тип:

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

При этом в некоторых зарядных устройствах трансформаторного типа не используются последние два элемента. По сути основными являются трансформатор и выпрямитель, именно они отвечают за снижение напряжения, но фильтр и стабилизатор обеспечивают дополнительную защиту и регулировку значений в подаваемом на устройство напряжении.

На рынке электроники сегодня наиболее популярными являются однополярные трансформаторные блоки питания. Схема данного устройства выглядит следующим образом:

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

О конструкции самого трансформатора и принципах его работы поговорим далее. Двухполюсный блок питания данной категории имеет следующую схему:

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

В отличии от первой схемы, в этой применяется трансформатор с одинаковыми парными вторичными обмотками, которые последовательно соединяются.

Трансформатор

Один из основных элементов конструкции трансформатора – сердечник. В блоках питания он может быть Ш-образный либо U-образный, в редких случаях применяются тороидальные сердечники. На них располагаются трансформаторные обмотки из двух слоев: вторичная поверх первичной.

Конструкция

При сборке конструкции используется специальная формула, которая позволяет вычислить необходимые габариты трансформатора:

(1/N)~F*S*B

В этой формуле используются следующие значения:

  • N – число витков на 1 вольт;
  • F – уровень частоты в переменном напряжении;
  • S – сечение магнитопровода;
  • B – индукция магнитного поля в магнитопроводе.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Их внешний вид представлен на картинке ниже:

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Для расчета вторичной обмотки можно использовать следующий прием. Наматывается 10 витков, собирается трансформатор и с соблюдением техники безопасности, стандартным методом первичная обмотка подключается к электросети. Затем производятся замеры уровня напряжения на выводе из вторичной обмотки. Полученные значения делятся на 10, после этого 12 делится на 10. Так определяется число витков необходимое для выработки напряжения в 12В.

Инструкция по намотке

Сердечник нужно обмотать скотчем (5 слоев), вложить в желоб провод с рассчитанным диаметром, намотать по всей длине рассчитанное для первичной намотки количество витков. Оба конца обмотки выводятся на одну сторону и изолируются винилкой.

Далее наматывается 4-5 слоев скотча, конструкция помещается в корпус одноразового шприца длиной 3 см. На шприц наматывается 2 ряда скотча и рассчитанное для вторички количество витков, ширина обмотки примерно 1,5 см. Каждый слой нужно заизолировать скотчем или двумя слоями фторопластовой ленты. Концы второй обмотки выводятся на обе стороны. В результате с одного конца получается три вывода, со второго – один.

Готовая конструкция изолируется скотчем (5 слоев), припаиваются гибкие провода (выводы), наматываются еще 5 слоев скотча.

Если в процессе намотки порвался провод, концы необходимо зачистить, скрутить, спаять и заизолировать. Электрическую прочность увеличивает пропитка каждого слоя намотки лаком на основе акрила или эпоксидной смолы.

Для того, чтобы сделать трансформатор своими руками, не обязательно покупать новый провод. Подходит и старый, если отрезки соединены правильно (свиты и спаяны). При намотке витки должны плотно прижиматься друг к другу. Нежелательно укладывать их перпендикулярно к сердечнику (нужен небольшой наклон). Не допускаются перегибы и сгибы, поэтому требуется определенная натяжка. Скотч для изоляции следует нарезать на полоски шириной 1,5 см, чтобы было легче покрыть провод.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Ремонт и обслуживание

Трансформатором называется сложное оборудование. Периодически потребуется проводить его обслуживание и ремонт. Доверить эту работу рекомендуется профессионалам. Только человек с соответствующей подготовкой имеет право проводить подобные работы.

При повышенной скорости нагрева, наличии шума, требуется произвести перемотку контуров трансформатора. Эту процедуру сможет выполнить неквалифицированный специалист, обладающий минимальным уровнем знаний в области работы электротехники.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Прибор имеет магнитопривод. Он является общим для катушек. Первый контур ответственен за понижение, а второй – за повышение электричества в сети. Осмотр трансформатора производится по определенной технологии.

Проверка

Сначала проводится визуальный осмотр блока. Если при работе наблюдается перегрев, на поверхности появляются деформации, неровности, вздутие изоляции. Если осмотр не выявил отклонений, нужно найти вход и выход прибора. Первый из них подведен к первой катушке. Здесь появляется магнитное поле в момент подачи электричества. Вывод подведен ко вторичной обмотке.

Выходной сигнал фильтруется. Этот показатель нужно замерять. Снимаются разборные части конструкции корпуса. Требуется получить доступ к микросхемам. Это позволит замерять напряжение мультиметром. При этом потребуется учесть номинальные показатели. Если результат замеров окажется меньше 80 % от заданного производителем значения, цепь первичной не функционирует правильно.

Понижающие трансформаторы. виды и работа. особенности

Первую катушку отсоединяют от прибора. На нее больше не поступает электричество. Затем проверяется вторичный контур. При отсутствии фильтрации используется питание от измерительного прибора. При отсутствии нормального напряжения в системе, аппаратура требует ремонта.

После проверки в случае исправности составляющих элементов, конструкция собирается  обратном порядке. При необходимости проводится ремонт агрегата.

Adblock
detector