Как подключить трансформатор с 220 на 12 вольт

Схема подключения трансформатора, как правильно подсоединить трансформатор к цепи.

Применение силовых понижающих (реже повышающих) трансформаторов имеет большое распространение. Они являются достаточно простым и недорогим решением для функции преобразования электрической энергии, а именно напряжения и тока. Для тех, кто не особо знаком с электротехникой уточню — трансформаторы представляют собой электрическую машину, состоящую из магнитопровода определенной формы, на котором содержаться намотки изолированного провода (медного чаще всего). В зависимости от количества витков на трансформаторе и его сечения зависит напряжение и ток, который преобразуется.

Самый простой вариант трансформатора содержит на себе две обмотки. Входная обмотка называется первичной, а выходная — вторичной. Изначально каждый трансформатор рассчитывается на свою мощность, напряжение, ток, частоту. Чаще всего можно встретить обычный понижающий трансформатор, у которого входная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная на то напряжение, которое используется тем или иным устройством (наиболее ходовыми являются 3, 5, 9, 12, 24 вольта). От количества витков зависит напряжение, а от диаметра провода обмотки — сила тока.

Схема подключения трансформатора достаточно проста. На вход подается питание (переменное напряжение). Если это обычный понижающий транс, рассчитанный на стандартное сетевое напряжение, то подключаем 220 вольт. Полярность тут не имеет значения. Обычно на самом электротехническом устройстве пишется, где у него, какая обмотка, на сколько вольт она рассчитана. Входные провода (или выводы, клеммы) как правило делаются хорошо изолированными, расположенные отдельно от выходных. В принципе легко понять, какие выводы соответствуют входу.

Если вам попался силовой трансформатор, у которого нет четкого указания, надписи, где у него входные клеммы, выводы, провода, а вы точно знаете, что он на 220 вольт, то можно первичную обмотку просто вызвонить тестером, мультиметром. Итак, сначала зрительно определяем, какие выводы наиболее похожи на вход. Далее начинаем измерять сопротивление обмоток. Так как первичная обмотка рассчитана на большее напряжение (220 вольт), значит она будет иметь наибольшее сопротивление относительно всех остальных. Для примера, у большинства понижающих трансформаторов размерами примерно с кулак взрослого человека сопротивление входной, первичной обмотки будет лежать в пределах 10-1000 ом. Чем больше трансформатор, тем меньше сопротивление на его входной обмотки.

Вторичная обмотка силового понижающего трансформатора в простом варианте имеет два вывода (провода, клеммы). Она наматывается проводом большего диаметра, в сравнении с первичной обмоткой. На ее выводах будет пониженное переменное напряжение (когда на вход подадим питание). Для большинства устройств нужно постоянное низковольтное напряжение, а поскольку со вторичной обмотки выходит переменное напряжение, то ее в большинстве случаев подключают к диодному, выпрямительному мосту, который и преобразует переменное напряжение в постоянное.

Для некоторых электротехнических устройств нужно несколько различных низковольтных напряжений. В этом случае ставятся силовые понижающие трансформаторы, у которых имеется одна входная обмотка (первичная), рассчитанная на 220 или 380 вольт, и несколько выходных (вторичные). Либо может быть вторичная обмотка со средней точкой. То есть, у выходной обмотки электрической машины (транса) выходит 3 провода (один провод общий для двух одинаковых обмоток, ну и по проводу, идущие от других концов этих обмоток). У таких понижающих трансформаторов относительно общего провода будет два одинаковых низковольтных напряжения, а общее напряжение будет равно сумме этих двух напряжений.

В промышленности широко используются также напряжения величиной в 380 вольт. Следовательно, те трансформаторы, что там используются могут быть рассчитаны как на входное переменное напряжение 220 вольт, так и на 380 вольт. Если на таких трансах есть надпись (входного и выходного напряжения), значит хорошо. Если же непонятно, на какое входное напряжение рассчитан трансформатор, то — если на транс, рассчитанный на 380 вольт подать 220 вольт, на выходе мы всего лишь получим меньшее напряжение, чем он изначально должен выдавать, если же наоборот, транс рассчитан на 220 вольт, а мы на него подадим 380 вольт, то он быстро начнет греться и в скором времени просто выйдет из строя.

P.S. Трансформаторы рассчитаны на работу именно с переменным током, от постоянного они будут просто греться, не выдавая на выходе никакого напряжения. Также стоит учесть, что в большинстве случаев (когда обмотки между собой не связаны, к примеру две первичные, которые подключаются последовательно) полярность подключения к выводам трансформатора не имеет значения. Главное, чтобы вы были уверены в том, что само устройство рассчитано на то напряжение, которое вы на него собираетесь подавать и получать. Ну, и не забываем — мощность имеет значение! Подбирайте именно такой трансформатор, который без перегрузки может обеспечить ваше устройство нужным напряжением и током.

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

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:

1. Площадь сечения магнитопровода вычисляется по формуле: S = 1,2 * √P, где S — площадь сердечника, P — мощность подключаемого устройства.
2. На следующем этапе определяется численность витков на 1 вольт напряжения при этом сердечнике: W = 50/S, где W — число витков.
3. Число витков в каждой катушке трансформатора вычисляется следующим образом: N = U*W, где N — необходимое количество витков, U — напряжение в обмотке.
4. Чтобы определить диаметр провода, требуется знать силу тока, для расчёта которой пользуются уравнением I = P/U, где I — сила тока в катушке.
5. Теория электротехники указывает, что для медного проводника плотность тока составляет 2 A/мм². При этой константе требуемое сечение провода определяют следующим образом: D = 0,8√I, где D — диаметр провода, I — уже рассчитанная сила тока в обмотке.

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.

Как подключать понижающие трансформаторы 220/36 или 220/12 В

Понижающие трансформаторы напряжения затребованы, а порой незаменимые в условиях, когда есть риск ударов тока из-за неблагоприятной среды, например, во влажных помещениях. В таких ситуациях используют модели указанных аппаратов, в том числе на 36 Вольт. Таким образом, если возникнет контакт с электросетью, удар будет незначительный, кроме того, меньшая вероятность, что он повредит другие приборы. Есть готовые модули — ЯТП (ящик с понижающим трансформатором, подробности далее в статье), — для которых не надо разбираться с контактами. Но сам понижающий трансформатор (ТН) 220/36 В — это прибор, который нельзя сразу воткнуть в розетку без подготовки, надо знать, как его соединять с проводкой. Рассмотрим правила, варианты подсоединения, подготовительные действия, предостережения.

Что такое понижающий трансформатор 220/36 В

Для чего нужен понижающий трансформатор:

• помещения, где по правилам безопасности запрещены высокие токи, присутствующие в обычной сети 220 Вольт (переменное напряжение). Это, например, освещение в саунах, банях, ванных, гаражных ямах, где затребован перевод на низковольтное питание;
• для условий, в которых затребован уменьшенный вольтаж в связи с особенностями запитываемых приборов. Часто через аппарат подключают паяльники на 36 Вольт. Удар током будет незначительным, не причинит вреда человеку;
• для безопасности вольтаж понижают при временных ремонтных работах.

Рассматриваемые приборы, если это не модуль (ЯТП), нельзя сразу взять и подключить к розетке, поскольку они без защитного корпуса, видны их элементы — обмотки первичная и вторичная, магнитопровод, контакты. Такие преобразователи подсоединяются проводами, поэтому пользователь должен ознакомиться, к каким виткам подключать сеть 220, какие контакты служат для выхода к потребителям уже преобразованного в 36 В напряжения.

Понижающие модели являются обычными трансформаторами, работающими по стандартным принципам, только эти аппараты преобразовывают переменное напряжение (а такое имеет обычная сеть в 220 В) в меньшее. Если определенное для безопасности (влажность, ремонт) надо понизить вольтаж линии 220 В до 24, 45 и так далее, а в нашем случае до 36 В, то ставят отдельные такие узлы, на вход которых подается 220 В, а на выходе получаем указанное или другое заданное значение.

Типы трансформаторов

Есть разные виды понижающих ТН. Привычный и наиболее распространенный — однофазный для сети 220 В. Есть также двух- и трехфазные для 380 В. Самый стандартный состав: две обмотки и шихтованная сердцевина с электротехнической стали.

Отдельные типы ТН снабжены 1 обмоткой — это автотрансформаторы, они также могут понижать/повышать. В таком случае есть как минимум 3 вывода. К одной паре контактов делают подключение 220 В, съем выходного значения — с одной из входных пар клемм и из другой оставшейся свободной. Но во влажных помещениях автотрансформаторы применять нельзя, так как катушки в них соединенные, то есть потребитель также подключен к 220 В.

Особенности конструкции

Проводник, он же магнитопровод или сердечник, бывает закругленным, прямоугольным (шина). По вариантам намотки изделие может быть концентрическим (на стержне), дисковым (намотанное чередованием). Есть модели с 1 катушкой, включающей 2 типа витков (один поверх другого) или с 2 (чаще) и больше, размещенными на отдалении.

Как выбрать

Нужный нам ТН на маркировке должен иметь обозначение для входных контактов 220 В, на выходе — двенадцать вольт или другой вольтаж под наши запросы. Другие модели могут быть предназначены, для 380 В, для 2-, 3-фазных сетей.

При подборе надо сложить мощности всех потребителей на обслуживаемой линии и сопоставить с той цифрой (кВа), на которую рассчитан трансформатор, добавив 20 % запаса.

Какие инструменты понадобятся для подключения ТН

Подготавливают инструменты. Вольтметром, мультиметром надо будет проверить параметры устройства, силовым кабелем сделать соединение. Потребуется изоляция (изолента), пропарафиненная (парафинированная) бумага или калька и обычные для таких процедур инструменты: отвертки, плоскогубцы, кусачки и прочее.

Особенности подключения

Рассмотрим основы как рассчитать, подключить понижающий трансформатор 220 36. Важно подсоединяться к катушкам аппарата в строгом соответствии с их назначением, учитывая потребности в конкретной ситуации. В зависимости от того, куда подключают нагрузку и 220 В аппарат будет либо понижателем, либо повышателем. А некорректное объединение контактов обмоток приведет к быстрому выходу ТН из строя (перегрев, КЗ).

ТН подсоединяется параллельно нагрузке, его цель — трансформировать входное напряжение с определенным коэффициентом, который, если упростить, равен соотношению витков. Когда их количество у таковой первичной (сетевой) меньше, чем у вторичной, то на выходе значение понижается. У повышающего ТН наоборот — витков вторички (нагрузочной катушки) больше. Необходимо отметить, что когда нагрузка увеличивается, то коэфф. соотношения понижается, на что также влияет сечение проводков обмотки.

У сложных изделий количество катушек превышает 2, каждая со своим коэфф. трансформации, причем часть из них понижает, часть — повышает. Любой трансформатор может работать в обратном режиме: когда на нагрузочную намотку подается переменное напряжение, получаем его на выходе первички с тем же коэффициентом преобразования.

Как подключить понижающий трансформатор

1. Удостоверяются, что используемый аппарат именно трансформатор напряжения (есть еще токовые). Для подсоединения нагрузки выбирать надо катушку с самим большим числом витков и сопротивлением.
2. У анодно-накальных вариантов устройств есть обмотки всех видов. Узнать первичку можно, посмотрев на ее выводы — они обычно на отдалении от остальных. Иногда такие витки обособлены в другом сегменте каркаса, тогда узнать ее еще проще. Также в интернете есть много тематических форумов, поэтому уточнить там параметры прибора и где какой вывод не составит труда.
3. Обязательно проверяют величину напряжения, частоту ТН — должно быть 220 В и 50 Гц.
4. Иногда у сетевой обмотки есть 3 вывода, один из них для сети 110 или 127 В. Наша цель — скомбинировать их так, чтобы сопротивление было максимальным, и именно на них надо подавать 220 В.
5. Если ввода не 3, а 4, то это модель с 2 катушками, которые соединяют перемычкой из проводка последовательно, синфазно. Вначале делают его, затем обмотки подключаются к вольтметру с пределом 500 В. Далее, на одну из нагрузочных обмоток дают несколько Вольт (можно применить батарейку). Нельзя касаться выводов сетевых витков при этом.
6. Записывают результаты тестера, отключают его, меняют местами выводы любой из первой катушки, повторяют процесс.
7. Выбирают вариант с наибольшим значением.

Если обмотка одна, ее желательно присоединять к сети через предохранитель. Номинал по току подбирается под трансформатор — не больше 0.05 А на 10 Вт.

Порядок подсоединения

Само включение элементарное. Достаточно помнить главные правила:

1. К контактам вторичной катушки подсоединяют нагрузку, затем на первичку подают 220 В. Аппарат для этого можно подключить напрямую к проводке (скруткой, клеммами), в том числе и непосредственно в щитке, или снабдить его выводы шнуром с вилкой к розетке 220 В и наружной розеткой для подключаемых приборов.
2. Нагрузка идет к обмотке с большим сопротивлением.

Главное в подключении — не перепутать обмотки и выводы, учесть принцип работы понижающего трансформатора 12, 24, 36 В: нагрузка идет к вторичке и если она имеет несколько контактов, то на выходе можно получить разный вольтаж, например, не 36, а 24 В. Поэтому требуется проверка вольтметром, мультиметром, как описано в предыдущем разделе.

Наглядный пример с иллюстрациями

Схема обычного трансформатора:

Вход — это первичка, туда подается 220 В. Как видно на схеме, у некоторых ТН есть выводы и на 110 В. С выхода снимается уже 36 В или иной уменьшенный вольтаж.

Потребители, запитываемые постоянным током, должны иметь выпрямитель, диодный мост и прочее, — это будет уже блок питания, для ламп накаливания этого не нужно.

Расчет должен учесть, что у некоторых трансформаторов есть две раздельные обмотки на выходе, которые нужно соединить внешним проводом.

В нашем случае модель обычная, на изображении ТН расположен соответственно схеме: большая катушка — вход (тут два контакта для 220 В), меньшая — выход.

Если земерить тестером (режим на отметке 2000 Ом), то сопротивление больше на первичке, чем на вторичке, таким образом определяем где какие витки.

Есть трансформаторы с двумя одинаковыми обмотками — на одной 110 В и на другой также 110 В. Для получения 220 В их надо правильно соединить, иначе получится короткое замыкание. Соединяют выход как показано на изображении: нижний контакт к нижнему. Аналогично подсоединяем два проводка от сети 220 В и меряем сопротивление (второе фото).

Вторичка намотана в данном случае сверху (то есть, тут две катушки, но каждая включает и сетевую, и нагрузочную). В ней можно соединять выводы двух намоток как угодно, но если сделать это не по порядку, то увеличится сила тока в 2 раза. Если же соединить последовательно (положение пальцев на фото), то, например, расчет будет таким: 18 В + 18 В = 36 В, что нам и требуется. Такие преобразователи удобные в определенных условиях: можно либо увеличивать ток в 2 раза, либо напряжение (уже уменьшенную величину, на выходе).

Есть также трансформаторы с множеством контактов для входа (первичка, первое изобр.) и выхода (второе фото), снять с которого можно разное напряжение в зависимости от порядка соединения их контактов. Принцип комбинации подобный вышеописанному, но мы не будем тут указывать его конкретно, поскольку моделей таких изделий много. Проще всего пользователю обратиться к паспорту изделия или на спецфорумы. На 1 фото замеры сопротивления на первичке, но подключаться нагрузкой надо к вторичке (2 и 3 фото), а она будет иметь больший показатель.

Готовые решения — ящики ЯТП

ЯТП — это понижающий трансформатор сразу готовый к подключению, модуль. Не надо разбираться с выводами, вводами, обмотками. На изделии есть соответствующие промаркированные розетки для требуемой нагрузки 36 В или иной. Достаточно включить его кабель в сеть 220 В и подсоединить в розетку на корпусе потребителя.

ЯТП могут выдавать любой вольтаж пониженного значения — 24, 36, 42 В. Часто они используются для временных, ремонтных работ. Есть модели, позволяющие регулировать выходное напряжение.

Как самому собрать понижающий трансформатор

Первым этапом сборки для ТН будет расчет. Затем рассмотрим сам процесс.

Исчисления

Задаем исходные данные для преобразователя 220/12 В:

• вход/выход — 220/12 В;
• площадь попер. сечен. сердечн. S = 6 кв. см.

Расчет числа витков катушки:

Первичка N1 = 60×220/6 = 2200 витков

Вторичка N2 = 60×12/6 = 120 витков.

Сборка

• медная проволока в шелковой/бумажной изоляции: для первички — сечение 0.3 мм², для вторички — 1 мм². Для последней цифры подключаемая нагрузка в цепи должна иметь до 10 А. В продаже есть также специальный обмоточный провод (эмальпровод), его также можно снять с других трансформаторов. Также допустимо применить обычную медную жилу в пластиковой изоляции;
• 5–6 шт., или больше по потребности, консервных банок: их жесть применим для создания сердечника;
• картон — толстый, жесткий;
• лакоткань (ленточная изоляция);
• парафинированная бумага.

Этапы

Порядок как сделать трансформатор своими руками:

• из банок вырезают 80 полос 30×2 см. Жесть подвергают отжигу: раскаливают в печи, оставляют остывать там. Суть именно в постепенном, как можно более медленном охлаждении: сталь размягчается и теряет упругость;
• пластины очищают, покрывают лаком, каждая оклеивается с одной стороны тонкой бумагой — папиросной, с парафином, калькой;
• из картона делают каркас под обмотки. Он состоит из ствола и щечек, обматывается несколькими слоями парафинированной бумаги, ее можно заменить на чертежную кальку;
• виток к витку наматывают проволоку, через каждые 2–3 слоя прокладывают пропарафиненную изоляцию;
• после окончания намотки первички фиксируют концы жилы на щечках, катушка обматывается 5 слоями бумаги;
• намотка на вторичике по направлению должна совпадать с таковым на первичке;
• зафиксировав на второй каркасной щечке выводы нагрузочных катушки, ее также заматывают в бумагу;
• пластины помещают на половину в катушку, затем ними огибают каркас (зазор между этими элементами обязательный), чтобы концы сошлись под ней;
• ТН закрепляют, например, скобами на куске деревянной доски. Последний этап — концы выводятся на основу, оснащаются контактами.

Можно сделать расчет по аналогии как описано и создать ТН одновременно для двенадцати и двадцати четырех вольт, что затребовано при использовании разных светильников. Наматывают 240 витков, но со 120-го выводят контакт в форме петли.

Принцип работы и использование понижающего трансформатора

Название слова «трансформатор» происходит от латинского «transformare», что в переводе означает «превращать». Научное определение для него следующее: трансформатор — это устройство, способное преобразовывать, используя свойства электромагнитной индукции, значения напряжения одной величины в значения другой без изменения частоты.

Прибор нашёл широкое применение в различных областях энергетики, электроники и радиотехники. Наиболее часто трансформаторы используются в электрических сетях и в блоках питания всевозможных электронных приборов.

Общее устройство и принцип работы

Трансформатор — это электротехнический прибор, с помощью которого происходит уменьшение или увеличение переменного электрического напряжения. Такие трансформаторы называют понижающими или повышающими. При этом следует отметить, что существуют и такие приборы, которые оставляют значение переменного напряжения неизменным, они носят название гальванические.

Любой трансформатор состоит из таких основных частей:

Трансформатор имеет в своей конструкции две или более обмоток, связанных между собой индуктивностью. Они могут быть как проволочного, так и ленточного типа и всегда покрываются изоляционным слоем. Обмотки наматываются на магнитопровод, изготовленный из мягкого ферромагнитного материала. Первичная обмотка подключается к источнику напряжения, а вторичная — к нагрузке.

Общий принцип работы устройства, вне зависимости от его вида и назначения, заключается в следующем. На первичную обмотку прибора подаётся переменное напряжение, это приводит к появлению в ней переменного тока. Этот ток, в свою очередь, приводит к созданию в сердечнике переменного магнитного поля, под действием которого происходит появление переменной электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках. Во время подключения вторичной обмотки к нагрузке по ней начинает протекать переменный ток. Обмотка, на которую подводится электроэнергия, называется первичной. Вторая, подсоединённая к нагрузке и потребляющая ток, называется вторичной.

В зависимости от конструкции устройства бывают:

• автотрансформаторные;
• импульсные;
• разделительные;
• пик-трансформаторы.

По способу охлаждения трансформаторы бывают с воздушным охлаждением и жидкостным. Кроме того, производятся приборы с комбинированным охлаждением, жидкостно-воздушным.

К главным техническим характеристикам устройств можно отнести:

Основным показателем устройства является номинальная мощность, единица измерения которой — вольт-ампер (ВА). Маломощными принято считать устройства, передающие десятки вольт-ампер, средней мощности — сотни, а большой — до нескольких тысяч вольт-ампер.

Отдельно хочется остановиться на немаловажном параметре, таком, как коэффициент трансформации. Это значение показывает величину соотношения между входным и выходным напряжением и прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

Трансформаторы такого вида нашли большое применение в быту и на производстве. Основное их назначение — это запитывание низковольтных устройств, таких, как приборы освещения, рассчитанные на питание 12 вольт, или применение в блоках питания.

Вместе с тем изготовители при производстве всё чаще добавляют защиту от короткого замыкания и превышения напряжения, что оказывает положительное воздействие на срок службы как всего устройства, так и подключаемой к нему нагрузки. Правда, при этом следует понимать, что в таком случае под трансформатором понимается уже не один электронный элемент, а некоторая совокупность.

Необходимость применения источников с напряжением 12 вольт

Существуют такие места, в которых низковольтное напряжение предпочтительнее. Это объекты с повышенной влажностью, повышенным требованием к безопасности. А в сырых и пожароопасных помещениях применение сети 220 вольт вообще запрещено нормами правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Электросеть с применением понижающего трансформатора не требует дорогостоящих защитных материалов и считается условно безопасной для жизни и здоровья человека. Использовать лампочки 12 вольт в осветительной сети не только дешевле их аналогов, но и выгоднее в том плане, что срок их службы в несколько раз выше, так как они дополнительно защищены понижающим трансформатором от бросков напряжения и шумов.

Применение для источников света

Всё чаще в качестве источников света в квартирах и офисах, а также при создании интерьерных подсветок применяются галогенные и светодиодные лампы. Благодаря своей конструкции они обладают большой яркостью свечения и сроком службы.

Маленькие размеры таких источников освещения позволяют использовать их в разноплановых местах, а малый вес светильников не утяжеляет всю конструкцию, что даёт свободу действия при их монтировании как одиночных, так и в люстре. Изготавливаются галогенные светильники с разной величиной рабочего напряжения, оно составляет 6, 12, 24 вольт. Для питания галогенных ламп применяют понижающие трансформаторы двух видов — тороидальные и импульсные.

В тороидальном преобразователе в качестве основы используется магнитопровод кольцевого типа, представляющий собой геометрическую фигуру тор. Такой вид магнитопровода является практичным и обладает наибольшим КПД. Но есть и недостатки. В первую очередь — это их габариты и вес, во вторую — повышенный нагрев при работе.

Меньшими размерами, возможностью плавного запуска, наличием стабилизации обладают электронные трансформаторы, которые применяются в цифровых блоках питания. Принцип работы этих устройств отличается от тороидальных моделей, так как, кроме трансформатора, здесь применяются дополнительные электронные детали. Участвуя в преобразовании электроэнергии, он практически не нагревается. Часто такое устройство производится со встроенными защитами, что вносит дополнительные удобства при использовании и продлевает срок службы. Единственный недостаток импульсного трансформатора — его цена.

Блок питания для галогенных ламп 12 вольт

Для того чтобы использовать электронный трансформатор в качестве источника питания, к нему необходимо подключить ряд электронных деталей. В общих чертах схема такого блок питания будет работать следующим образом.

Напряжение сети 220 В попадает через фильтры на специальную часть схемы, называемую драйвер. Ток, проходя через ключевой транзистор и первичную обмотку, насыщает сердечник, образовывая ЭДС на сигнальных витках.

Появившийся ток заряжает конденсатор автоколебательного контура, напряжение на обкладках конденсатора повышается до тех пор, пока транзистор не закроется. Разность потенциалов на сигнальной обмотке исчезает, и конденсатор разряжается через неё, при этом транзисторный ключ вновь открывается. Весь процесс происходит заново, его частота составляет порядка десятков тысяч Герц. Для получения постоянного напряжения 12 В к выходу устройства подключается диодный мост со сглаживающим электролитическим конденсатором.

Расчёт и выбор трансформаторов

В различных точках продажи можно приобрести устройства с различной мощностью и параметрами. Перед тем как приступить к монтажу, необходимо рассчитать мощность подключаемой нагрузки.

Рассмотрим пример для галогенных ламп. Предположим, что у нас дома установлено десять точечных галогенных лампочек с мощностью 30 W и напряжением 12 вольт. Мощность всех осветительных приборов составит 300 W, для комфортной работы необходимо к этой мощности добавить 15 процентов. Получается, что необходимо рассматривать покупку устройства с параметром не меньше 345 ватт напряжением 12 вольт. Таким способом ведётся расчёт для любого устройства, будь то галогеновый прожектор или светодиодная лента. Из производителей следует обратить внимание на Philips, Feron, OSRAM.

При подключении важно учесть одно из свойств понижающих преобразователей. Оно заключается в том, что чем ниже напряжение, тем больше потребляется ток при неизменной мощности, а значит, и большее падение напряжения на проводах. Поэтому при монтировании низковольтных линий освещения необходимо следить за тем, чтобы длина линий от трансформатора до каждой лампочки примерно была равной. В таком случае свечение всех источников будет одинаково.

Для того чтобы использовать понижающий 12-вольтовый преобразователь для более чем одной галогенной лампы, возможно применить два способа:

1. Параллельное соединение.
2. Создание отдельных групп.

При первом способе все лампы подключаются параллельно друг другу. Для этого к выходу трансформатора подключается распределительная колодка, на которой и монтируется соединение. Для второго случая вся проводка разделяется на группы, содержащие равное количество источников освещения. При таком виде подключения придётся использовать на каждую линию свой трансформатор. Удобство в том, что при неполадках на одной линии вторая группа продолжает работать, а также в использовании устройств с меньшей мощностью.

Для нашего вышеприведённого примера мы можем разделить подключение на две группы. В каждую группу войдёт по пять источников света. Так как мощность линий уменьшится, то нам хватит приобрести два понижающих преобразователя по 170 ватт каждый.

Сама коммутация проводов с прибором не должна вызвать затруднения. Обычно на устройствах клеммы отмечаются надписями Input и Output, соответственно вход и выход. Если на выходе устройства присутствует постоянное напряжение, то на положительном выводе ставится знак + или эта клемма выполняется красным цветом.

Важно также отметить, что если вы захотите заменить галогенные лампочки в люстре на светодиодные, то, просто выкрутив одни и установив другие, на выходе, скорее всего, получите всевозможные мерцания. Дело в том, что трансформаторы для светодиодных ламп 12 вольт должны быть стабилизированные, в то время как для галогенных такого требования нет. И второй случай, с которым можно столкнуться: люстра совсем не включится. Это из-за того, что импульсные трансформаторы имеют защиту и автоматически отключаются при подключении к ним нагрузки с малой мощностью. Выход в таком случае только один — замена блока питания на подходящий.