Понижатель напряжения своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Нужно знать, как понизить напряжение в цепи, чтобы не повредить электрические приборы. Всем известно, что к домам подходит два провода – ноль и фаза. Это называется однофазной сетью. Трехфазная крайне редко используется в частном секторе и многоквартирных домах. Необходимости в ней просто нет, так как вся бытовая техника питается от сети переменного однофазного тока. Но вот в самой технике требуется делать преобразования – понижать переменное напряжение, преобразовывать его в постоянное, изменять амплитуду и прочие характеристики. Именно эти моменты и нужно рассмотреть.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

Самый простой способ – это использовать трансформатор пониженного напряжения, который совершает преобразования. Первичная обмотка содержит большее число витков, чем вторичная. Если есть необходимость снизить напряжение вдвое или втрое, вторичную обмотку можно и не использовать. Первичная обмотка трансформатора используется в качестве индуктивного делителя (если от нее имеются отводы). В бытовой технике используются трансформаторы, со вторичных обмоток которых снимается напряжение 5, 12 или 24 Вольта.

Это наиболее часто используемые значения в современной бытовой технике. 20-30 лет назад большая часть техники питалась напряжением в 9 Вольт. А ламповые телевизоры и усилители требовали наличия постоянного напряжения 150-250 В и переменного для нитей накала 6,3 (некоторые лампы питались от 12,6 В). Поэтому вторичная обмотка трансформаторов содержала такое же количество витков, как и первичная. В современной технике все чаще используются инверторные блоки питания (как на компьютерных БП), в их конструкцию входит трансформатор повышающего типа, он имеет очень маленькие габариты.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность – это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор – это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек, U1 – напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) – падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

Очень популярная схема, используется для снижения значения питающей сети переменного тока. Применять ее в цепях постоянного тока нельзя, так как конденсатор, по теореме Кирхгофа, в цепи постоянного тока – это разрыв. Другими словами, ток по нему протекать не будет. Но зато при работе в цепи переменного тока конденсатор обладает реактивным сопротивлением, которое и способно погасить напряжение. Схема делителя похожа на ту, которая была описана выше, но вместо индуктивностей используются конденсаторы. Расчет производится по следующим формулам:

Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 – емкости конденсаторов, U – напряжение в питающей сети, f – частота тока.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

Мощность потребителей, которые нужно подключать.
Значение напряжения питающей сети.
Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

Чтобы рассчитать число витков в первичной обмотке, вам нужно 50 разделить на площадь сечения сердечника. Сечение вычисляется по формуле:

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение – 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Эти данные известны по умолчанию, поэтому произвести расчет не составит труда. Вот как понизить напряжение до 12 вольт, используя трансформатор. Но это не все: бытовая техника питается постоянным током, а на выходе вторичной обмотки - переменный. Потребуется совершить еще несколько преобразований.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы напряжения 220 В способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным - разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность – это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы – стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Заключение

Совершенно другая конструкция – это стабилизатор напряжения понижающий, он делает несколько преобразований. Сначала напряжение сети преобразуется в постоянное с большой частотой (до 50 000 Гц). Оно стабилизируется и подается на импульсный трансформатор. Далее происходит обратное преобразование до рабочего напряжения (сетевого или меньшего по значению). Благодаря использованию электронных ключей (тиристоров) постоянное напряжение преобразуется в переменное с необходимой частотой (в сетях нашей страны - 50 Гц).

Правила устройства электроустановок указывают, что для переносимого освещение напряжение не должно быть больше пятидесяти Вольт, а если пространство замкнуто, не больше двенадцати Вольт.

В этом случае электричество подаётся через трансформатор, благодаря которому человек может не бояться поражения электрическим током. При этом электричество может быть небезопасным даже для подключения малогабаритной техники.

В этой статье рассмотрим варианты, с помощью которых можно изменить напряжение до необходимых значений.

Способы понизить переменный ток

Иногда к сети необходимо подключать устройства, которые не предназначены для питания от двухсот двадцати Вольт. Это касается самых разных приборов: как смартфонов или небольшой бытовой техники, так и инструментов или элементов систем освещения.

Как подключить приборы из Соединённых Штатов Америки

Приборы из США чаще всего рассчитаны на сто десять Вольт, в то время как стандартное значение электрической проводки в домах России подразумевает двести двадцать Вольт. Есть несколько способов, которые могут изменить напряжение в сети:

Перемотка трансформатора питающего устройства. Но стоит помнить о том, что многие устройства функционируют за счёт импульсного питания, и в некоторых ситуациях лучше всего постараться избежать перемотки. Поэтому можно использовать трансформатор для понижения.
Автотрансформатор или трансформатор с отводом от обмотки. Их часто можно увидеть в старых телевизорах и электрических прибора прошлого века.

Помните о том, что включение трансформатора может грозить обрывом обмотки после отведения к ста десяти Вольтам. В этом случае все двести двадцать отойдут к прибору, это приведёт к его поломке.

Среди готовых устройств выделяют автоматические трансформаторы от производителя Штиль.

Приобретая устройства данного типа проверяйте, на какое установленное значение тока ориентированы обмотки прибора. Это необходимо, чтобы прибор мог выдержать нужную мощность.

Трансформатор является самым надёжным способом понижения электротока до нужных значений. Сегодня в магазинах можно найти самые разные приборы от множества производителей.

Некоторые из них представляют собой коробки из металла, некоторые оснащены корпусом из пластика. Они отличаются по размерам и функциям.

Существует ряд параметров, которым должен быть оснащён трансформатор для понижения питания:

На выходе трансформатор рассчитан на сто десять Вольт, на входе двести двадцать Вольт.
Трансформатор должен быть рассчитан на мощность примерно на двадцать процентов больше, чем в приборе, который будет подключён к нему.
Лучше оснащать цепи предохранителем.
Все проводники и соединения должны обладать изоляцией, вывод тока должен обладать ограничениями.

Как понизить ток для источников освещения с малой мощностью

Источники освещения, которые можно переносит, работают от пониженного тока. При этом такие светильники используются достаточно часто, особенно для ремонта в разных помещениях и на открытом воздухе.

Иногда такие источники света задействуют в качестве освещения на приборах производства, например, для освещения пространства разных видов станков. Чтобы снизить напряжение с двухсот двадцати Вольт до тридцати шести Вольт, лучше использовать следующие виды трансформаторов:

ОСО-0.25-220/36 В.
ОСМ-0.063кВт-220/36.
ОСЗР-0.063кВт-220/36 В.
ЯТП-0,25-220-36В (трансформатор в корпусе из металла с дополнительной защитой).

Чтобы понизить напряжение с двухсот двадцати Вольт до двенадцати вольт, лучше использовать следующие виды трансформаторов:

ОСО25-220/12 В.
TRS-300W-AC-220 B-AC-12 B (занимает совсем мало места).
INDEL-TSZS30/005 M (малой мощности с установкой на ДИН-рейку).

Как понизить ток в электрической сети дома

Проблема со слишком большим или со слишком маленьким напряжением может возникнуть в электрической сети дома. Это может стать причиной поломок некоторых потребителей энергии.

Если нужно с двухсот шестидесяти Вольт снизить напряжение до двухсот двадцати, лучше всего использовать стабилизатор напряжения. Встречаются самые разные виды этих устройств.

Дешевле стоит стабилизатор с реле, принцип работы которого похож на действие автоматического трансформатора с переключением отводов от обмотки.

Если Вы хотите обезопасить отдельные потребители энергии, например, телевизор или компьютер, можно использовать устройство с малой мощностью на один Киловатт. Например, СВЕН ВР-Л1000 стоимость около 1000 рублей.

При этом такие приборы рассчитаны на меньшую мощность, например данное устройство на самом деле выдерживает нагрузку менее 0,5 Киловатт. Перед покупкой внимательно сверяйтесь с параметрами прибора. Большинство таких устройств рассчитаны на напряжение в двести шестьдесят Вольт.

Обезопасить электрическую проводку целого дома можно с помощью более мощных приборов, например, RUCELF-SRWII-12000. Это устройство рассчитано на двенадцать тысяч Вольт-Ампер и может выдержать напряжение на входе до двухсот семидесяти Вольт.

Использование балластного конденсатора для устройств малой мощности

Необязательно в каждом случае использовать трансформатор для понижения напряжение. Балластный конденсатор тоже может помочь в таких ситуациях. Данные устройства работают с ограничением тока при помощи сопротивления ёмкости.

Правильно рассчитывать ёмкость нужно с учётом мощности потребляемого тока в сети.

Способы понизить постоянный ток

Возникают ситуации, когда напряжение нужно понизить и в блоках питания. Расскажем о стандартных ситуациях, в которых нужно понизить постоянное напряжение.

Многие микроконтроллеры работаю от трёх Вольт, и к такому значению подойдёт не каждый блок питания. Понизить напряжение на выходе можно, заменив стабилитрон в обратной связи цепи. Стабилитрон может как понизить, так и повысить напряжение.

Чтобы понять, как своими руками установить этот элемент, рекомендуем посмотреть следующее видео:

Иногда в современных приборах используются стабилитроны, которые можно регулировать, если заменять в них резисторы или их соотношение. Понизить напряжение можно и с помощью параметрического стабилизатора. В этом случае заменять стабилитрон на плате не придётся.

Диодная цепочка в разрыве цепи тоже может стать хорошим вариантом решения проблемы. При этом на всех кремниевых диодах напряжение станет ниже, главное правильно рассчитать нужное количество диодов.

Иногда зарядные устройства нужно подключать к автомобильной сети, где напряжение варьируется от двенадцати до почти пятнадцати Вольт.

В этом случае стабилизировать напряжение можно с помощью линейных стабилизаторов Л7809 или Л7805. Не обязательно выбирать именно такие стабилизаторы, можно подобрать их аналоги с нужным значением.

Преобразователи импульсов тоже можно использовать в качестве регуляторов напряжение. По запросам DC-DC step down/buck converter Вы можете найти плату LM2596, которая отлично подойдёт для понижения напряжения до нужных значений.

Чтобы расширить познания в области снижения напряжения, советуем посмотреть следующие наглядные видео:

Это основные способы, с помощью которых можно контролировать напряжение. Используйте советы данной статьи для того, чтобы понизить постоянный и переменный ток!

Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Эффективные способы понижения постоянного и переменного напряжения. Узнайте, как понизить напряжение с 220 до 110 или 36 Вольт, либо с 12 до 5 Вольт.

Согласно ПУЭ для питания переносного освещения должно применяться напряжение не выше 50 Вольт, а при работе в особо опасных и замкнутых пространствах – 12 Вольт (ПУЭ 6.1.16-18). При этом питание должно осуществляться через трансформаторы. Это нужно для того, чтобы исключить поражение электрическим током. Да и не всегда выходные параметры блоков питания или аккумуляторов позволяют подключить гаджеты или другую электронику. В связи со всем этим мы расскажем о том, как понизить напряжение постоянного и переменного тока до нужного вам значения. Содержание:

Понижаем переменное напряжение
Подключение бытовой техники из США на 110 В к сети 220 В
Понижаем напряжение для питания низковольтных светильников
Понижение напряжения в доме
Балластный конденсатор для питания маломощных устройств
Понижаем постоянное напряжение

Делитель на конденсаторах

Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 – емкости конденсаторов, U – напряжение в питающей сети, f – частота тока.

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Как понизить напряжение?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос, как понизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них отдельно.

Делитель напряжения на индуктивностях

U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи. Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

Как подключить приборы из Соединённых Штатов Америки

Перемотка трансформатора питающего устройства. Но стоит помнить о том, что многие устройства функционируют за счёт импульсного питания, и в некоторых ситуациях лучше всего постараться избежать перемотки. Поэтому можно использовать трансформатор для понижения.
Автотрансформатор или трансформатор с отводом от обмотки. Их часто можно увидеть в старых телевизорах и электрических прибора прошлого века.

Помните о том, что включение трансформатора может грозить обрывом обмотки после отведения к ста десяти Вольтам. В этом случае все двести двадцать отойдут к прибору, это приведёт к его поломке.

Среди готовых устройств выделяют автоматические трансформаторы от производителя Штиль.

Существует ряд параметров, которым должен быть оснащён трансформатор для понижения питания:

На выходе трансформатор рассчитан на сто десять Вольт, на входе двести двадцать Вольт.
Трансформатор должен быть рассчитан на мощность примерно на двадцать процентов больше, чем в приборе, который будет подключён к нему.
Лучше оснащать цепи предохранителем.
Все проводники и соединения должны обладать изоляцией, вывод тока должен обладать ограничениями.

Способы понижения величины переменного напряжения

Переменное напряжение как высоковольтное (на подстанциях выше 1000 Вольт), так и низковольтное (220 и 380 Вольт) применяемое в электроснабжении жилых и нежилых помещений можно понизить двумя способами:

1. Трансформаторным

. Трансформатор — это электромагнитное устройство, изготовленное из сердечника (магнитопровода) и связанных индуктивно обмоток, назначение которого и заключается в преобразовании величины переменного напряжения без изменения частоты. Причем изменять величину он способен как в сторону уменьшения, так и увеличения.

При этом трансформаторный способ один из самых распространённых, простых и безопасных, так как за счёт гальванической развязки, то есть отсутствие непосредственного электрического контакта между обмотками, снижается до минимума вероятность попадания напряжения первичной стороны, в данном случаи большей величины, на устройство, подключенное к вторичной (понижающей обмотке трансформатора), защищено бесконтактной связью.

Нужно отметить, что существуют, так называемые, автотрансформаторы, которые способны изменять путём вращения ручки величину напряжения на клеммах с низкой стороны.

2. Пониженное, с помощью трансформатора, переменное напряжение затем можно легко выпрямить с помощью диода или диодной сборки с конденсатором и стабилитроном для улучшения качества постоянного напряжения.

3. Безтрансформаторным

. Это способ применяется в недорогих блоках питания, в основном китайского производства, и заключается в изменении величины переменного напряжения за счёт балластного конденсатора. Данный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, зарядки аккумуляторов фонариков. Основной недостаток бестрансформаторных — это большая вероятность попадания напряжения питания (высокого), на понижающую сторону, в следствии пробоя конденсатора С1.

В любом случае, обязательно нужно учесть не только величину пониженного напряжения, но и силу тока вторичных цепей, которая прямо пропорциональна мощности, питаемого электрооборудования.

Внешний вид понижающего трансформатора в классическом восприятии подобного оборудования

Для чего нужен понижающий трансформатор с 220 на 12 Вольт

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

создания электрической сети в помещениях, где по правилам безопасности нельзя использовать напряжение бытовой электрической сети (220/380 Вольт);
подключения слаботочных систем (видеонаблюдение, сигнализация и т.д.), работающих на низком напряжении постоянного тока.

Внешний вид модели, предназначенной для подключения светодиодных источников света

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.

Модель понижающего трансформатора для бытового и промышленного использования, помещённая в защитный корпус

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:

большой вес;
чувствительность к скачкам напряжения в электроснабжающей сети.

Модель электромагнитного трансформатора, предназначенная для бытового использования

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.

Конструкция электронного понижающего трансформатора 220/12 Вольт

Устройство и принцип работы

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

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:

Электронная и принципиальная схема тороидального трансформатора

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

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.

Принципиальная схема электронного трансформатора 220 на 12 Вольт

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).

Понижающие трансформаторы марки ОСМ1 различной номинальной мощности

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.

Потолочная люстра с галогенными источниками света

При выборе понижающего трансформатора, предназначенного для подключения галогенных или светодиодных ламп, 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

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 мультиметр (тестер) – комбинированный электроизмерительный прибор. Если на трансформаторе отсутствует маркировка, то изначально определяются концы обеих обмоток. Для этого щупы тестера прикладываются к выводным клеммам (проводам) проверяемого устройства, при этом мультиметр используется в режиме измерения сопротивления. 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.

Использование мультиметра для проверки работоспособности трансформатора напряжения

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 правильно пользоваться мультиметром, 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.

Выбор конструкции и собираемой схемы зависит от умения и возможностей исполнителя

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 паяльником 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.

Конструкция простейшего электромагнитного трансформатора

Для определения числа витков N₁ в первичной обмотке необходимо воспользоваться формулой:

N₁ = (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:

I₁ = P / U, где

I₁ – 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 сечение провода для вторичной обмотки.

При самостоятельном изготовлении сердечник может быть выбран различной формы и конструкции

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.

В случае успешного испытания, собранное изделие помещается в подготовленный корпус или устанавливается в предназначенном для размещения место.

Сколько стоит и где купить понижающий трансформатор 220/12 Вольт – обзор цен

Цена на трансформаторы 220 на 12 Вольт зависит от их технических характеристик, назначения и степени защиты, а также места их реализации. Данные изделия можно купить в магазинах светотехники и электротехнических изделий, торговых сетях различного оборудования и строительных материалов, а также в сети Интернет.

В отделах светотехнических и электротехнических изделий всегда есть в продаже понижающие трансформаторы различных марок и конструкций

В следующей таблице приведена стоимость различных моделей понижающих трансформаторов при реализации их через интернет-ресурсы, по состоянию на II квартал 2018 года.

Читайте также: