Характеристика, схема и создание своими руками понижающего трансформатора с 220 вольт на 110
Понижающий трансформатор с 220 вольт на 110 во многих случаях является необходимым оборудованием. При помощи этого устройства достигаются показатели, при этом автоматически происходит калибровка других параметров. При выборе устройства обращают внимание не только на качество элементов, но и на схему. Конечно, из-за того, чтоб прибор довольно простой, его можно сделать и своими руками — радиолюбители представляют десятки схем для реализации этого плана.
Когда необходим понижающий трансформатор с 220 на 110
Многие современные устройства, особенно сделанные в Китае, Японии или Соединенных Штата рассчитаны на питание от сети 110 Вольт, в некоторых случаях и немного больше. В этих странах именно такое питание дают стандартные розетки. А вот в России или Украине обычные розетки предоставляют стандартные 220 Вольт. В результате получается, что приходится использовать понижающие устройства для питания. Подключать просто опасно, так как оно непременно выйдет из строя, если не сразу, то повредиться аккумулятор стопроцентно со временем.
Трансформаторы являются автоматическими приборами, способные решить эту проблему, то есть предоставить необходимые для питания характеристики. В частности, в большинстве случаев используется для швейной машинки или оверлока, холодильника или морозильной камеры, электронных гаджетов и музыкальных инструментов, зарядных приборов и радиоэлектроники. Мощность используемого трансформатора подбирается с учетом того, что она должна быть как минимум на 30 процентов больше, чем требуемая прибору.
Схема понижающего трансформатора
Схема довольно проста для понимания. Понижающий трансформатор представляет собой устройство при помощи которого снижается напряжение до значения, которое требуется низковольтным потребителям нагрузки. Какие это устройства неважно, главное — подобрать трансформатор в магазине или изготовить его своими руками по требуемым характеристикам и с учетом схемы.
Основной частью тс является сердечник стандартного типа, в нем присутствуют намотки из медного проводника. В зависимости от характеристик выделяют первичную и вторичную намотку, все стандартно — на первичную подается непосредственно сетевое напряжение, а вторичная отвечает за соединение с потребителями-устройствами и распределение энергетической составляющей.
По схеме видно, что между двумя обмотками нет электрического соединения, то есть они не контактируют друг с другом.
На вторичной устанавливается меньшее число витков, именно поэтому происходит уменьшение напряжения. Несложно понять, что увеличение числа витков на вторичной обмотке означало бы что трансформатор относится к повышающему типу.
Указывается, что элементы работы тс находятся в корпусе. При этом он защищается специальным кожухом. При самостоятельном изготовлении защитный механизм может отсутствовать, это не принципиально для строения.
Параметры сети напряжением в 110 вольт
Параметры сети напрямую определяют действие оборудования. Напряжение, поступающее от сети в 220 Вольт, переводится в магнитное поле, протекает по виткам вторичной обмотки прибора. Входное напряжение формируется в зависимости от исходных показателей, так как не во всех устройствах оно идентичное. Электрическая сила подается на первичную обмотку, при этом на этапе определяется, какое значение она будет иметь. Число обмоток определяет, какая будет разница между напряжениями. Рассчитывается индивидуально, если сборка ведется в домашних условиях.
На производственных мощностях уделяется особое внимание, но в инструкции по эксплуатации параметр не пишут. Определенно возникают энергетические потери. В среднем они не превышают пяти процентов от заявленных характеристик.
Примерная стоимость
Цена преобразователей варьируется в зависимости от надежности устройства. Также на стоимость влияет и том, какая мощность заложена (чем больше ресурс, тем выше будет). Большую часть использовать во влажных помещениях не представляется возможным, но если это допустимо, то стоимость увеличивается. Самостоятельной модификации производственные модели не подлежат. Примерная стоимость без дополнительных ресурсов и функционала составляет 600-800 рублей.
Как сделать трансформатор своими руками
Изначально вычисляются по схеме и имеющимся данным параметры. Расчеты проводятся с учетом того, какие блоки будут подключаться, какие требуются мощности для их функционала. Универсальный трансформатор в домашних условиях создать нельзя, так как придется делать несколько выводов на вторичной обмотке — непрофессионал запутается.
Современные понижающие трансформаторы выполняются в различных форм-факторах, могут иметь разные конститутивные особенности. Выбор происходит сугубо с учетом специфики деятельности.
Как сделать трансформатор своими руками?
Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.
Что понадобится для сборки?
Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.
В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:
Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.
Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:
Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.
Расчеты
Наиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то P2 = 0,9 * P1
Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.
В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = √P1
Следует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.
Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S,
Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.
Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U1, N2 = k*U2
Это приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)
Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I1 = P1 / U1
Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I2 = P2 / U2
Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.
Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока
| Медный проводник | Алюминиевый проводник | ||
| Сечение жил, мм 2 | Ток, А | Сечение жил. мм 2 | Ток, А |
| 0,5 | 11 | — | — |
| 0,75 | 15 | — | — |
| 1 | 17 | — | — |
| 1.5 | 19 | 2,5 | 22 |
| 2.5 | 27 | 4 | 28 |
| 4 | 38 | 6 | 36 |
| 6 | 46 | 10 | 50 |
| 10 | 70 | 16 | 60 |
| 16 | 80 | 25 | 85 |
| 25 | 115 | 35 | 100 |
| 35 | 135 | 50 | 135 |
| 50 | 175 | 70 | 165 |
| 70 | 215 | 95 | 200 |
| 95 | 265 | 120 | 230 |
| 120 | 300 | ||
Сборка повышающего трансформатора
Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной. Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.
Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.
Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:
Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.
В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.
Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.
Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.
Сборка понижающего трансформатора
Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.
Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.
Процесс изготовления заключается в следующем:
Испытание
Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.
Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.
Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.
Как из 220 сделать 110. Что же делать в этом случае? Итак, какой трансформатор выбрать. Принципы выбора
Когда необходим понижающий трансформатор с 220 на 110
Многие современные устройства, особенно сделанные в Китае, Японии или Соединенных Штата рассчитаны на питание от сети 110 Вольт, в некоторых случаях и немного больше. В этих странах именно такое питание дают стандартные розетки. А вот в России или Украине обычные розетки предоставляют стандартные 220 Вольт. В результате получается, что приходится использовать понижающие устройства для питания. Подключать просто опасно, так как оно непременно выйдет из строя, если не сразу, то повредиться аккумулятор стопроцентно со временем.
Трансформаторы являются автоматическими приборами, способные решить эту проблему, то есть предоставить необходимые для питания характеристики. В частности, в большинстве случаев используется для швейной машинки или оверлока, холодильника или морозильной камеры, электронных гаджетов и музыкальных инструментов, зарядных приборов и радиоэлектроники. Мощность используемого трансформатора подбирается с учетом того, что она должна быть как минимум на 30 процентов больше, чем требуемая прибору.
Самостоятельное изготовление
Конструкция трансформатора довольно простая, поэтому его несложно сделать своими руками. Но перед тем как приступить непосредственно к его изготовлению необходимо не только подготовить материал и инструменты, но и выполнить предварительный расчёт.
Как сделать понижающий трансформатор своими руками можно рассмотреть на конкретном примере. Пускай стоит задача изготовить преобразователь с 220 В до 12 в с выходным током 10 А.
Сердечник самостоятельно вряд ли получится сделать, поэтому лучше воспользоваться ненужным трансформатором любого типа. Его понадобится аккуратно разобрать и извлечь оттуда «железо».
На следующем этапе стоит изготовить каркас. Можно использовать различные материалы, например, стеклотекстолит. Для его расчёта можно воспользоваться программой Power Trans. При этом стоит отметить, что хотя это приложение умеет рассчитывать также и количество витков, для этих целей лучше её не использовать, из-за не совсем корректных результатов.
В программе можно выбрать тип сердечника, а также задать сечение сердечника, окна и мощность изделия. Затем нажать расчёт и получить готовый чертёж с размерами. Далее, останется перенести рисунок на текстолит и вырезать нужное количество деталей. После того как все элементы подготовлены они собираются в каркас.
Теперь можно переходить к заготовке изолирующих прокладок. Они будут необходимы для изолирования слоёв друг от друга. Вырезаются они полосками из лакоткани, фторопласта, майлара или даже плотной бумаги, например, которую используют для выпечки. Важно отметить, что ширина полоски делается на пару миллиметров больше, при этом размечать линии реза графитовым карандашом не рекомендуется (графит проводит ток).
На последнем этапе готовится провод. Так как будет необходимо намотать трансформатор 220 В 12 В 10а, то есть понижающий, вторичная катушка будет выполняться толстым проводом, а первичная тонким.
Расчёт конструкции
Расчёт конструкции начинают с нахождения мощности, которую должна выдерживать вторичная обмотка. Подставив в формулу: P = U * I, заданные условиям b значения для вторичной катушки, получится: P 2 = 12*10 = 120 Вт. Приняв, что КПД изделия будет около 80% (среднее значение для всех трансформаторов) можно определить первичную мощность: P = P 2/0,8 = 120/0,8 = 150 Вт.
Исходя из того, что мощность передаётся через сердечник, то величины P1 будет зависеть сечение магнитопровода. Находится сечение сердечника из выражения: S = (P 1)½ = 150 = 12.2 см2. Теперь можно найти и необходимое количество витков в первичной обмотке для получения одного вольта: W =50/ S = 4.1. То есть для напряжения 220 вольт потребуется намотать 917 витков, а для вторичной — 48 витков.
Вам это будет интересно Физический смысл полного закона Ома для замкнутой цепи
Ток, протекающий через первичную катушку, будет равен: I = P / U = 150/220 = 0,68 А. Отсюда диаметр провода первичной обмотки вычисляемый по формуле: d = 0,8*(I)½ будет 0,66 мм, а для вторичной — 2,5 мм. Площадь же поперечного сечения можно взять из справочных таблиц или рассчитать по формуле: S = 0,8* d 2. Она соответственно составит — 0,3 мм2 и 5 мм2.
Если вдруг провод такого сечения трудно достать, то можно использовать несколько проводников соединённых друг с другом параллельно. При этом их суммарная площадь сечения должна быть немного больше расчётной.
Параметры сети напряжением в 110 вольт
Параметры сети напрямую определяют действие оборудования. Напряжение, поступающее от сети в 220 Вольт, переводится в магнитное поле, протекает по виткам вторичной обмотки прибора. Входное напряжение формируется в зависимости от исходных показателей, так как не во всех устройствах оно идентичное. Электрическая сила подается на первичную обмотку, при этом на этапе определяется, какое значение она будет иметь. Число обмоток определяет, какая будет разница между напряжениями. Рассчитывается индивидуально, если сборка ведется в домашних условиях.
На производственных мощностях уделяется особое внимание, но в инструкции по эксплуатации параметр не пишут. Определенно возникают энергетические потери. В среднем они не превышают пяти процентов от заявленных характеристик.
Суть работы устройства
Трансформатор — это электронное устройство, использующееся для преобразования переменного сигнала одной амплитуды в другую без изменения частоты. Сложно найти электротехническое оборудование, которое бы не содержало в своей схеме такое изделие. Оно является ключевым звеном в передаче энергии от одной части цепи к другой.
Появление трансформатора стало возможным после изобретения индукционной катушки в 1852 году механиком из Германии Румкорфом. Его устройство было похоже на катушку для наматывания ниток, но вместо последних использовалась проволока. Внутри катушки располагалась другая такая же конструкция. При подаче тока на нижнюю катушку фиксировалось напряжение и на верхней. Объяснялось это явлением, названным индуктивностью.
Кто точно изобрёл трансформатор, доподлинно неизвестно. В 1831 году Фарадей, проводя эксперименты, обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного поля возникает электричество. Он также нарисовал примерную схему, как должен выглядеть трансформатор. Используя в 1876 году стальной сердечник и две катушки, русский учёный Яблочков фактически изготовил прообраз современного устройства. При подаче тока на одну из них он наблюдал возникновение магнитной индукции, приводящей к появлению тока на другой. При этом напряжение на катушках было разным из-за отличающегося количества витков.
Появление такой конструкции подтолкнуло других учёных к исследованиям, в результате которых появилась технология изготовления современного трансформатора.
Принцип действия
Современная промышленность выпускает трансформаторы, отличающиеся как по внешнему виду, так и по характеристикам. Но их всех объединяет принцип действия и пять элементов конструкции. Чтобы понять, как работает понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, необходимо знать эти основные части изделия. К ним относятся:
Основной частью обмотки является виток. Именно из-за него и создаётся магнитная сила, впоследствии приводящая к появлению электродвижущей (ЭДС).
Таким образом, трансформатор представляет собой замкнутый контур (сердечник) на котором располагаются катушки (обмотки). Их количество может составлять от двух и более штук (исключение автотрансформатор). Катушка, подключаемая к источнику питания, называется первичной, а которая соединяется с нагрузкой — вторичной.
Вам это будет интересно Проверка транзистора мультиметром
При подключении к источнику переменной энергии через первичную обмотку устройства начинает протекать изменяющийся во времени ток (синусоидальный). Он создаёт переменное электромагнитное поле. Линии магнитной индукции начинают пронизывать сердечник, в котором происходит их замыкание. В результате на намотанных витках вторичной катушки индуцируется ЭДС, создающая ток при подключении выводов к нагрузке.
Характеристики и виды изделия
Разность потенциалов, возникающая между выводами вторичной обмотки, зависит от коэффициента трансформации, определяющегося отношением количества витков вторичной и первичной катушки. Математически это можно описать формулой: U2/U1 = n2/n1 = I1/I2, где:
По виду сердечника трансформаторы на 12 В разделяются на кольцевые, Ш-образные и П-образные. По конструктивному же исполнению они бывают: броневыми, стержневыми и тороидальными (кольцевыми). Стержневой тип собирается из П-образных пластин. На броневом виде используются боковые стержни без обмоток. Этот вид самый распространённый, так как обмотки надёжно защищены от механических повреждений, хотя при этом эффективность охлаждения уменьшается.
Тороидальный же трансформатор обладает самыми лучшими характеристиками. Его конструкция способствует хорошему охлаждению. Эффективное распределение магнитного поля увеличивает КПД изделия. Этот тип является самым популярным среди радиолюбителей, так как простота конструкции позволяет быстро его разбирать и собирать. Например, очень часто, именно на базе тора делают самодельные мощные сварочные аппараты.
К основным параметрам изделия относят:
Вам это будет интересно Единица измерения киловатт и что измеряется в кВт
Как сделать трансформатор своими руками
Изначально вычисляются по схеме и имеющимся данным параметры. Расчеты проводятся с учетом того, какие блоки будут подключаться, какие требуются мощности для их функционала. Универсальный трансформатор в домашних условиях создать нельзя, так как придется делать несколько выводов на вторичной обмотке — непрофессионал запутается.
Современные понижающие трансформаторы выполняются в различных форм-факторах, могут иметь разные конститутивные особенности. Выбор происходит сугубо с учетом специфики деятельности.
