Трансформатор понижающий напряжение с 220 до 12. Бестрансформаторное электропитание.Конденсатор вместо резистора. Общее устройство и принцип работы

На видео рассказ про покупку готового решения

В квартире имеется бытовая розетка. Требуется запитать маломощную низковольтную галогенную лампу. Как это сделать? Да никак, если под рукой нет специального устройства, которое понижает сетевое напряжение до необходимого уровня. Один из таких приборов - понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт.

Принцип работы

В переводе с латинского языка слово transformare означает «преобразовать». Трансформатор предназначен для изменения подаваемого напряжения. Если входное напряжение больше, чем величина выходного, трансформатор называют понижающим. Если значение электрического питания на входе устройства меньше, чем на выходе, значит, это повышающий трансформатор.

Принцип работы прибора основан на эффекте электромагнитной индукции. Смысл физического явления состоит в том, что электрический ток возникает в проводнике , который помещён в изменяемое с течением времени магнитное поле. Природный феномен был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году.

К первичному индуктору трансформаторного устройства подводится переменный ток. В металлическом сердечнике возбуждается магнитное поле, которое меняется с частотой подаваемого напряжения. Во вторичной обмотке появляется индукционный ток, сила которого зависит от соотношения количества витков входящей и выходящей катушек.

Основными параметрами, характеризующими функциональность трансформатора, принято считать входное и выходное напряжение, а также мощность аппарата. Последний показатель, который является главным критерием при выборе устройства, определяет величину подключаемой нагрузки. Подсоединяемый прибор должен иметь мощность на 20% меньше нормы, указанной в техническом паспорте трансформатора.

Сердечник аппарата изготовляется из феррита, электротехнической стали или пермаллоя. Для обмотки используется медный проводник в лаковой или бумажной изоляции. Приборы большой мощности снабжаются системой масляного охлаждения.

В электротехнике различают три вида трансформаторов:

1. Стержневой. Сердечник расположен внутри обмоток.
2. Броневой. Бо́льшая часть обмотки накрывается магнитопроводом.
3. Тороидальный. Магнитная система выполнена в форме кольца.

Все варианты трансформаторов 220 на 12 работают по одному принципу. Однако тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт имеет больший КПД, компактней по объёму и требует меньше материалов для производства.

При эксплуатации трансформатор подключают к заземляющей шине во избежание поражения человека током в аварийной ситуации. Обслуживание агрегата заключается в периодическом осмотре и очищении от грязи и пыли. При обрыве обмотки и коротком замыкании прибор демонтируется и производится перемотка повреждённой цепи.

Изготовление своими руками

Для понижения выходного напряжения в электрических системах применяются трансформаторы электронного типа. Устройство собирается из полупроводников и интегральных схем. При высоком КПД прибор малого размера и веса не нагревается и не шумит.

Однако устройства традиционной конструкции по-прежнему востребованы из-за надёжности и простоты изготовления. Приборы промышленного производства стоят примерно 600 рублей. Но человек с умелыми руками в состоянии смастерить понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт самостоятельно.

Расчёт параметров

Перед началом работ производится расчёт технических характеристик трансформатора. Прежде всего мастер определяется с мощностью нагрузки, которая подключится к прибору. При этом необходимо учитывать тепловые потери, которые понижают КПД устройства до 80%.

Чтобы получить истинное значение требуемой мощности, следует разделить мощность нагрузки на коэффициент 0,8. От этой величины рассчитываются остальные параметры трансформатора:

Например, требуется подключить шестидесятиваттный радиоприёмник, работающий на двенадцативольтовом напряжении. Необходимо рассчитать и собрать понижающий трансформатор на 12 вольт. Расчёты ведутся в соответствии с вышеизложенными этапами.

С учётом тепловых потерь выходная мощность трансформатора определяется на уровне 75 Вт. Площадь магнитопровода составит 10,4 квадратного сантиметра.

Один вольт напряжения требует 4,8 оборота. Для первичной обмотки наматывают 1056 витков, для выходной катушки - 58. При подключённой нагрузке во вторичном индукторе теряется часть напряжения за счёт сопротивления проводника, поэтому следует добавить 10% к полученному числу. Итого 65 витков.

Чтобы выбрать сечение проводника, нужно знать силу проходящего тока . По входящей цепи протекает ток 0,34 ампера, по выходящей цепи идёт ток 5 ампер. Соответственно диаметр провода первичного индуктора равен 0,46 мм, толщина проводника вторичной обмотки 1,78 мм. Полученные значения округляются в бо́льшую сторону.

Сборка трансформатора

Для сборки понижающего трансформатора 220 в на 12 в требуются металлический сердечник, картонный каркас и медный провод. Если имеется вышедший из строя прибор с аналогичными параметрами, то необходимые компоненты заимствуются из этой конструкции. Можно подобрать детали от неработающих трансформаторов с другими техническими характеристиками. В этом случае придётся корректировать расчёты.

При невозможности подобрать комплектующие промышленного производства детали изготавливаются из подручных материалов. Это процесс трудоёмкий и потребует от мастера терпения.

Пластины для сердечника вырезаются из использованных консервных банок. Перед сборкой магнитопровода жестяные компоненты прокаливаются в огне, а затем копоть, окалины и нагар удаляются с поверхности мелкозернистой наждачной бумагой.

Каркас вырезается из плотного картона. Сначала приготавливается вертикальная часть. После склейки и просушки на торцах каркаса закрепляются щёчки, в которых проделаны отверстия для вывода проводов подключения.

Провод требуемого сечения приобретается в магазине электрических товаров. Материал для обмотки можно поискать на «блошином рынке». Здесь проводник хорошего качества, а иногда и в заводской упаковке, стоит дешевле.

Подобрав компоненты требуемых параметров, приступают к накручиванию проводников на каркас. Операция производится вручную или с помощью намоточной машинки, а укладывание провода рекомендуется по схеме «виток к витку». Через каждые два слоя обмотки прокладывается полоска специальной конденсаторной бумаги. Концы проводников выпускают наружу через отверстия в щёчках.

Закончив работу с обмотками, приступают к заполнению каркаса пластинами сердечника. После сборки трансформатора необходимо прозвонить электрические цепи мультиметром. Если проверка прошла успешно, изделие готово к работе.

Подключение устройств, работающих от напряжения 12 вольт, при помощи понижающего трансформатора приносит экономию электрической энергии и, соответственно, денежных средств. Кроме того, такие приборы при эксплуатации абсолютно безопасны.

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:

Отправим материал вам на e-mail

Среди электротехнических устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии, трансформаторы − наиболее известный и широко распространённый конструктивный элемент. Силовые модели используются в электрических сетях различного напряжения, а маломощные – в цепях управления и коммутации, а также в слаботочных сетях и для подключения различной электронной аппаратуры. Понижающий трансформатор 220 на 12 Вольт – для чего он нужен, и как устроены различные виды, как подключить и проверить, а также изготовить своими руками, − это тема настоящей статьи сайт.

Внешний вид понижающего трансформатора в классическом восприятии подобного оборудования

Основное предназначение понижающего трансформатора – это преобразование первичного напряжения в 220 Вольт во вторичное в 12 Вольт, которое используется для:

• , работающих на напряжении 12 Вольт (светодиодные лампы и ленты, лампы накаливания и галогенные источники света, а также прочие светотехнические устройства);
• создания электрической сети в помещениях, где по правилам безопасности нельзя использовать напряжение бытовой электрической сети (220/380 Вольт);
• подключения слаботочных систем ( , сигнализация и т.д.), работающих на низком напряжении постоянного тока.

Классификация и виды

Понижающие трансформаторы классифицируются по нескольким параметрам:

• по конструкции – электромагнитные и импульсные;
• по техническим характеристикам − электрическая мощность, максимально допустимая для подключения нагрузки;
• по виду исполнения – открытые или помещённые в защитный корпус;
• по типу использования – бытовые и промышленные.

Наиболее заметным отличием, определяющим возможности использования и применения понижающих трансформаторов напряжением 220/12 Вольт, является их конструкция.

Тороидальные (электромагнитные) модели

Трансформатор тороидальный (электромагнитный) 220 на 12 Вольт – это классический вариант подобных устройств. Конструкция электромагнитных моделей представляет собой сердечник, выполненный из специальных видов стали, на который намотаны первичная и вторичная обмотка. Преобразование электрической энергии происходит за счёт электромагнитной силы, образующейся в теле сердечника.

Достоинствами конструкции являются:

• надёжность;
• разнообразие моделей с различными техническими характеристиками и типами исполнения;
• относительно низкая стоимость.

К недостаткам можно отнести:

Электронные (импульсные) модели

Импульсные модели собираются из электронных компонентов, что значительно расширяет возможности понижающих трансформаторов данного типа.

Достоинствами электронных устройств являются:

• небольшие габаритные размеры и малый вес;
• устойчивость к перепадам напряжения в питающей сети;
• стабильность значений напряжения на выходе устройства;
• плавный старт при включении и высокие показатели коэффициента мощности.

Основой конструкции данного типа служит ферритовый сердечник с выполненной на нём электрической обмоткой, а также транзисторы, диоды и прочие электронные компоненты.

Устройство и принцип работы

Электронные и электромагнитные модели трансформаторов различаются как по своей конструкции, так и по принципу работы, поэтому следует их рассматривать раздельно:

• Трансформатор электромагнитный.

Как уже было написано выше, основой данной конструкции является тороидальный сердечник, изготовленный из электротехнической стали, на который намотаны первичная и вторичная обмотка. Между обмотками отсутствует электрический контакт, связь между ними осуществляется посредством электромагнитного поля, действие которого обусловлено явлением электромагнитной индукции. Схема понижающего электромагнитного трансформатора приведена на рисунке ниже, где:

• первичная обмотка подключается к сети напряжением 220 Вольт (U 1 на схеме) и в ней протекает электрический ток «i 1» ;
• при подаче напряжения на первичную обмотку в сердечнике образуется электродвижущая сила (ЭДС);
• ЭДС создаёт на вторичной обмотке разность потенциалов (U 2 на схеме) и как следствие − наличие электрического тока «i 2 » при подключённой нагрузке (Z н на схеме).

Заданное значение напряжения на вторичной обмотке создаётся путём намотки определённого количества витков провода на сердечник устройства.

• Трансформатор электронный.

В конструкции подобных моделей предусмотрено наличие электронных компонентов, посредством которых осуществляется преобразование напряжения. На приведённой ниже схеме напряжение электрической сети подаётся на вход устройства (INPUT), после чего посредством диодного моста оно преобразуется в постоянное, на котором работают электронные компоненты прибора.

Управляющий трансформатор намотан на ферритовом кольце (обмотки I, II и III), и именно его обмотки управляют работой транзисторов, а также обеспечивают связь с выводным трансформатором, выдающим преобразованное напряжение на выход устройства (OUTPUT). Кроме этого, в схеме присутствуют конденсаторы, обеспечивающие требующуюся форму выходного сигнала напряжения.

Приведённая схема электронного трансформатора может быть использована для подключения галогеновых ламп и прочих источников света, работающих на напряжении 12 Вольт.

Основные технические характеристики

Технические характеристики определяют возможности использования понижающего трансформатора, а также условия его эксплуатации, что выражается в следующих показателях:

• номинальное первичное напряжение;
• номинальная мощность;
• режим и условия использования;
• степень защиты по ГОСТ 14254-96;
• материал корпуса (если таковой имеется).

Как выбрать трансформатор для люстры

Люстра – это тип подвесного светильника, в конструкции которого предусмотрена установка нескольких источников света (ламп). Если раньше в качестве источников света, устанавливаемых в люстры, были только лампы накаливания, то вопрос о выборе понижающего трансформатора для таких светотехнических изделий вообще не стоял. Сегодня, в связи с внедрением энергосберегающих технологий, всё большее распространение получают люстры, оснащаемые энергоэффективными источниками света. В этом случае вопрос о выборе трансформатора становится очень актуальным.

При выборе понижающего трансформатора, предназначенного для подключения галогенных или , следует обратить внимание на:

• номинальное напряжение, на которое рассчитаны устанавливаемые источники света;
• мощность всех установленных ламп, предусмотренных к размещению в одном светильнике, должна соответствовать номинальной мощности трансформатора.

Кроме этого, при выборе преобразователя напряжения необходимо обратить внимание на его вес и габаритные размеры, позволяющие разместить устройство в корпусе светильника (люстры).

Как подключить понижающий трансформатор

С подключением подобного оборудования не должно быть проблем, даже у человека, очень далёкого от электротехники. Причиной тому является маркировка, наносимая на корпусе понижающего трансформатора и указывающая, к каким клеммам следует присоединить провода от сети электроснабжения, а к каким – нагрузку. Фазный провод подключается к клемме «L» или «220», а нулевой – к «N» или «0», что зависит от вида маркировки, выбранного производителем.

Маркировка выводов первичной и вторичной обмотки на понижающем трансформаторе электронного типа, предназначенного для подключения источников света

Как проверить понижающий трансформатор

Для того чтобы проверить исправность и работоспособность понижающего трансформатора, понадобится (тестер) – комбинированный электроизмерительный прибор. Если на трансформаторе отсутствует маркировка, то изначально определяются концы обеих обмоток. Для этого щупы тестера прикладываются к выводным (проводам) проверяемого устройства, при этом мультиметр используется . Когда концы обмоток обозначены, определяется, какая из них первичная, а какая − вторичная. Для этого изучаются значения сопротивлений в обмотках, в первичной оно будет больше, во вторичной – меньше.

При наличии большего количества обмоток работы выполняются аналогично, с той лишь разницей, что появляется необходимость в прозвонке большего количества выводов. Для проверки работоспособности на первичную обмотку подаётся напряжение, а ко вторичной подключается нагрузка в виде источника света соответствующего класса напряжения.

Статья по теме:

В публикации рассмотрим, как устроен прибор, принцип работы, какие существуют разновидности, рекомендации специалистов.

Изготовление понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт своими руками

В настоящее время в продаже можно найти любой понижающий трансформатор, отвечающий всем требованиям, предъявляемым к данному виду технических устройств. Тем не менее, людям, имеющим творческую жилку и желающим изготавливать всё своими руками, вполне доступно собрать понижающий трансформатор своими руками. Все работы по самостоятельному изготовлению подобного изделия можно разбить на несколько этапов: подготовительный, выполнение работ и проверка работоспособности.

Подготовительный этап

На этом этапе следует:

• определиться с типом собираемого аппарата – электромагнитный или электронный;
• определить технические параметры, необходимые для дальнейшего использования, – мощность и место установки, допустимые габаритные размеры и вес;
• рассчитать параметры первичной и вторичной обмотки, в случае изготовления электромагнитной модели;
• приобрести необходимые материалы и комплектующие.

При изготовлении электронного устройства необходимы навыки работы с и начальные знания в области электроники. В этом случае изначально выбирается схема устройства, и, соответственно, под неё готовятся электронные компоненты (транзисторы, конденсаторы и прочие). В случае изготовления электромагнитной модели сначала потребуется рассчитать обмотки собираемого прибора, после чего выполнять все остальные операции.

Для определения числа витков N 1 в первичной обмотке необходимо воспользоваться формулой:

N 1 = (40 – 60) / S , где

• S – сечение магнитопровода (сердечника) трансформатора, измеряется в см 2 ;
• 40–60 – это показатель (константа), определяющий тип и качество сердечника.

Сечение сердечника определяется исходя из геометрических размеров используемых заготовок: окно, ширина и толщина щёк сердечника. Сечение провода в первичной обмотке должно соответствовать току, который будет протекать в ней при эксплуатации, что определяется величиной подключаемой нагрузки, в числовом выражении это определяется как:

I 1 = P / U , где

• I 1 – ток, протекающий в первичной обмотке;
• P – мощность подключаемой нагрузки;
• U – напряжение на первичной обмотке.

Соответственно, зная величину протекающего по проводам тока, можно выбрать их допустимое сечение, в соответствии с требованиями, регламентированными Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Аналогичным образом определяется и для вторичной обмотки.

Количество витков в каждой из обмоток определяется по формуле:

W = U × (V / 10) , где

• W – количество витков в обмотке;
• U – напряжение в обмотке трансформатора;
• V – частота электрического тока – 50 Гц.

Определившись с количеством витков, а значит, и с размерами сердечника, а также необходимой длиной и сечением провода в обеих обмотках, можно готовить необходимые материалы для выполнения работ:

• провод для обеих обмоток;
• сердечник – можно приобрести новый или использовать от бывшей в употреблении техники (телевизор, радиоприёмник и т.д.);
• изоляционные материалы (лента, бумага и прочие).

Кроме этого, можно изготовить намоточный станок, облегчающий изготовление обмоток, в случае варианта, когда обмотки выполняются в виде катушек, размещаемых на сердечнике.

Выполнение работ

Когда все подготовительные мероприятия выполнены, можно приступать к изготовлению и сборке трансформатора, в этом случае работы выполняются следующим образом:

Иллюстрация	Описание действия
	Из электротехнического картона или иного материала изготавливаются каркасы катушек.
	При помощи намоточного станка или вручную на катушки наматывается провод, количество витков на каждой катушке должно соответствовать значениям, определённым расчётным путём для каждой из обмоток.
	Катушки помещаются на подготовленный сердечник, их концы фиксируются и обозначаются соответствующим образом.

Проверка работоспособности

Когда трансформатор собран, а все его узлы надёжно закреплены и заизолированы, необходимо проверить его работоспособность. Для этого на первичную обмотку подаётся напряжение 220 Вольт, а к вторичной подключается нагрузка, рассчитанная на работу на напряжении 12 Вольт.