Назва слова «трансформатор» походить від латинського «transformare», що в перекладі означає «перетворювати». Наукове визначення для нього наступне: трансформатор - це пристрій, здатний перетворювати, використовуючи властивості електромагнітної індукції, значення напруги однієї величини в значення іншої без зміни частоти.

Прилад знайшов широке застосування в різних областях енергетики, електроніки та радіотехніки. Найбільш часто трансформатори використовуються в електричних мережах і в блоках харчування всіляких електронних приладів.

Загальний пристрій і принцип роботи

Трансформатор - це електротехнічний прилад, за допомогою якого відбувається зменшення або збільшення змінної електричної напруги. Такі трансформатори називають знижувальними або підвищують. При цьому слід зазначити, що існують і такі прилади, які залишають значення змінної напруги незмінним, вони звуться гальванічні.

Будь-трансформатор складається з таких основних частин:

  • муздрамтеатру (сердечника);
  • обмоток;
  • каркаса для розташування обмоток;
  • ізолятора;
  • різних конструктивних елементів (скоб для кріплення, планок для виведення контактів і т. п.).

Трансформатор має в своїй конструкції дві або більше обмоток, пов'язаних між собою індуктивністю. Вони можуть бути як дротяного, так і стрічкового типу і завжди покриваються ізоляційним шаром. Обмотки намотуються на магнітопровід, виготовлений з м'якого феромагнітного матеріалу. Первинна обмотка підключається до джерела напруги, а вторинна - до навантаження.

Загальний принцип роботи пристрою, незалежно від його виду та призначення, полягає в наступному. На первинну обмотку приладу подається змінна напруга, це призводить до появи в ній змінного струму. Цей струм, в свою чергу, призводить до створення в осерді змінного магнітного поля, під дією якого відбувається поява змінної електрорушійної сили (ЕРС) в обмотках. Під час підключення вторинної обмотки до навантаження по ній починає протікати змінний струм. Обмотка, на яку підводиться електроенергія, називається первинною. Друга, приєднаний до навантаження і споживає струм, називається вторинною.

Залежно від конструкції пристрою бувають:

  • автотрансформаторні;
  • імпульсні;
  • розділові;
  • пік-трансформатори.

За способом охолодження трансформатори бувають з повітряним охолодженням і рідинним. Крім того, виробляються прилади з комбінованим охолодженням, рідинно-повітряним.

До головних технічних характеристик пристроїв можна віднести:

  • величину напруги: високовольтний, низьковольтний;
  • тип перетворення: підвищує, понижуючий;
  • число фаз: однофазний або трифазний;
  • число обмоток: двохобмотувальні або багатообмотувальних;
  • форму сердечника: стрижневий, тороидальний, броньовий.

Основним показником пристрою є номінальна потужність, одиниця виміру якої - вольт-ампер (ВА). Малопотужними прийнято вважати пристрої, що передають десятки вольт-ампер, середньої потужності - сотні, а великий - до декількох тисяч вольт-ампер.

Окремо хочеться зупинитися на важливому параметрі, такому, як коефіцієнт трансформації. Це значення показує величину співвідношення між вхідним і вихідним напругою і прямо пропорційно відношенню кількості витків відповідних обмоток.

Понижуючий трансформатор з 220 на 12 вольт

Трансформатори такого виду знайшли велике застосування в побуті і на виробництві. Основне їх призначення - це запітиванія низьковольтних пристроїв, таких, як прилади освітлення, розраховані на харчування 12 вольт, або застосування в блоках харчування.

Разом з тим виробники при виробництві все частіше додають захист від короткого замикання і перевищення напруги, що робить позитивний вплив на термін служби як всього пристрою, так і підключається до нього навантаження. Правда, при цьому слід розуміти, що в такому разі під трансформатором розуміється вже не один електронний елемент, а деяка сукупність.

Необхідність застосування джерел з напругою 12 вольт

Існують такі місця, в яких низьковольтне напруга краще. Це об'єкти з підвищеною вологістю, підвищеним вимогою до безпеки. А в сирих і пожежонебезпечних приміщеннях застосування мережі 220 вольт взагалі заборонено нормами правил улаштування електроустановок (ПУЕ).

Електромережа із застосуванням понижуючого трансформатора не вимагає дорогих захисних матеріалів і вважається умовно безпечною для життя і здоров'я людини. Використовувати лампочки 12 вольт в освітлювальної мережі не тільки дешевше їх аналогів, а й вигідніше в тому плані, що термін їх служби в кілька разів вище, так як вони додатково захищені знижувальним трансформатором від кидків напруги і шумів.

Застосування для джерел світла

Все частіше в якості джерел світла в квартирах і офісах, а також при створенні інтер'єрних подсветок застосовуються галогенні і світлодіодні лампи. Завдяки своїй конструкції вони володіють великою яскравістю світіння і терміном служби.

Маленькі розміри таких джерел освітлення дозволяють використовувати їх в різнопланових місцях, а мала вага світильників не ускладнює всю конструкцію, що дає свободу дії при їх монтуванні як одиночних, так і в люстрі. Виготовляються галогенні світильники з різною величиною робочої напруги, воно становить 6, 12, 24 вольт. Для харчування галогенних ламп застосовують знижувальні трансформатори двох видів - тороїдальні і імпульсні.

У тороідальному перетворювачі за основу слід брати муздрамтеатр кільцевого типу, що представляє собою геометричну фігуру тор. Такий вид муздрамтеатру є практичним і має найбільший ККД. Але є і недоліки. В першу чергу - це їх габарити і вага, в другу - підвищене нагрівання при роботі.

Меншими розмірами, можливістю плавного запуску, наявністю стабілізації мають електронні трансформатори, які застосовуються в цифрових блоках харчування. Принцип роботи цих пристроїв відрізняється від тороїдальних моделей, так як, окрім трансформатора, тут застосовуються додаткові електронні деталі. Беручи участь в перетворенні електроенергії, він практично не нагрівається. Часто такий пристрій виробляється з вбудованими захистами, що вносить додаткові зручності при використанні та продовжує термін служби. Єдиний недолік імпульсного трансформатора - його ціна.

Блок живлення для галогенних ламп 12 вольт

Для того щоб використовувати електронний трансформатор в якості джерела живлення, до нього необхідно підключити ряд електронних деталей. У загальних рисах схема такого блок живлення буде працювати наступним чином.

Напруга мережі 220 В потрапляє через фільтри на спеціальну частину схеми, яка називається драйвер. Струм, проходячи через ключовий транзистор і первинну обмотку, насичує сердечник, утворюючи ЕРС на сигнальних витках.

З'явився ток заряджає конденсатор автоколебательного контуру, напруга на обкладинках конденсатора підвищується до тих пір, поки транзистор ви не вийдете. Різниця потенціалів на сигнальній обмотці зникає, і конденсатор розряджається через неї, при цьому транзисторний ключ знову відкривається. Весь процес відбувається заново, його частота складає близько десятків тисяч Герц. Для отримання постійної напруги 12 В до виходу пристрою підключається діодний міст з сглаживающим електролітичним конденсатором.

Розрахунок і вибір трансформаторів

У різних точках продажу можна придбати пристрої з різною потужністю і параметрами. Перед тим як приступити до монтажу, необхідно розрахувати потужність підключається навантаження.

Розглянемо приклад для галогенних ламп. Припустимо, що у нас вдома встановлено десять точкових галогенних лампочок з потужністю 30 W і напругою 12 вольт. Потужність всіх освітлювальних приладів складе 300 W, для комфортної роботи необхідно до цієї потужності додати 15 відсотків. Виходить, що необхідно розглядати покупку пристрої з параметром не менш 345 ват напругою 12 вольт. Таким способом ведеться розрахунок для будь-якого пристрою, будь то галогенове прожектор або світлодіодна стрічка. З виробників слід звернути увагу на Philips, Feron, OSRAM.

При підключенні важливо врахувати одну з властивостей понижуючих перетворювачів. Воно полягає в тому, що чим нижче напруга, тим більше споживається струм при незмінній потужності, а значить, і більше падіння напруги на проводах. Тому при монтуванні низьковольтних ліній освітлення необхідно стежити за тим, щоб довжина ліній від трансформатора до кожної лампочки приблизно була рівною. В такому випадку світіння всіх джерел буде однаково.

Для того щоб використовувати понижуючий 12-вольта перетворювач для більш ніж однієї галогенною лампи, можливо застосувати два способи:

  1. Паралельне з'єднання.
  2. Створення окремих груп.

При першому способі все лампи підключаються паралельно один одному. Для цього до виходу трансформатора підключається розподільна колодка, на якій і монтується з'єднання. Для другого випадку вся проводка поділяється на групи, які містять рівну кількість джерел освітлення. При такому вигляді підключення доведеться використовувати на кожну лінію свій трансформатор. Зручність у тому, що при неполадках на одній лінії друга група продовжує працювати, а також у використанні пристроїв з меншою потужністю.

Для нашого вищенаведеного прикладу ми можемо розділити підключення на дві групи. У кожну групу увійде по п'ять джерел світла. Так як потужність ліній зменшиться, то нам вистачить придбати два понижуючих перетворювача по 170 ват кожен.

Сама комутація проводів з приладом не повинна викликати труднощі. Зазвичай на пристроях клеми відзначаються написами Input і Output, відповідно вхід і вихід. Якщо на виході пристрою присутня постійна напруга, то на позитивному висновку ставиться знак + або ця клема виконується червоним кольором.

Важливо також відзначити, що якщо ви захочете замінити галогенні лампочки в люстрі на світлодіодні, то, просто викрутивши одні і встановивши інші, на виході, швидше за все, отримаєте всілякі мерехтіння. Справа в тому, що трансформатори для світлодіодних ламп 12 вольт повинні бути стабілізовані, в той час як для галогенних такої вимоги немає. І другий випадок, з яким можна зіткнутися: люстра зовсім не увімкнеться. Це через те, що імпульсні трансформатори мають захист і автоматично відключаються при підключенні до них навантаження з малою потужністю. Вихід в такому випадку тільки один - заміна блоку живлення на відповідний.

Категорія:

Технології