Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

Общее устройство и принцип работы

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт покупают водители, дачники, владельцы загородных домов, коттеджей для устройства внутридомовой низковольтной осветительной сети. Временами использование электрического питания 220 вольт в домашнем обиходе экономически нерационально.

Изделие состоит из четырех главных деталей: двух стержней-сердечников и двух катушек из медной проволоки требуемого сечения и длины. Называются обмотками, содержащими неравное количество витков. Стержни-сердечники изготавливают из специальной стали, используемой в электротехнической отрасли. На трансформатор 220 подают ток стационарной электросети.

В первичной обмотке начинается интенсивное движение электронов, создается электродвижущая сила. Образуется магнитное поле, пересекаемое второй обмоткой. В ней появляются электрические потенциалы, поскольку магнитное поле первой катушки вызывает во второй самоиндукцию (движение электронов). Возникает разность электрических уровней, стремящихся уравнять потенциальные значения до нуля.

Перелив электронов с высокого потенциала на конечный нулевой рождает электрический ток. Напряжение во вторичной обмотке зависит от того, во сколько раз в ней меньше витков, чем в первой. Следует помнить, что понижающее электротехническое устройство генерирует в концевой обмотке переменное напряжение с изменением полярности 50 раз в секунду. Получают и постоянный ток, подключая в систему выпрямитель, чтобы на выходе иметь 12 вольт прямого тока.

Watch this video on YouTube

Существует большой ассортимент электронных понижающих изделий, не содержащих сердечников, катушек.

Понижающими устройствами являются микроскопические электронные схемы в соединении с конденсаторами, резисторами и другими важными элементами. Перед традиционными преобразователями тока имеют неоспоримые преимущества, заключающиеся:

• в компактности;
• в весе;
• в ручной регулировке пониженного напряжения;
• в бесшумной работе;
• в высоком КПД.

Покупатель может выбирать тот трансформатор, в котором нуждается. Это его право.

Изготовленный собственными руками трансформатор рекомендуется эксплуатировать, спрятав его за стенками металлического или деревянного корпуса, имеющего естественную вентиляцию.

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 изготовить трансформатор 220 на 12В своими руками

Для самостоятельного изготовления понижающего трансформатора понадобится наличие следующих материалов:

• сердечника, который можно взять из старого телевизора;
• лакоткани;
• толстого картона;
• досок и деревянных брусков;
• стального прута;
• клея и пилы.

Сначала разберём вариант изготовления простейшей машинки для намотки провода.

Теперь следует рассмотреть изготовление картонного каркаса, непосредственно на который будет наматываться провод.

Когда всё необходимое готово, можно приступать к самой намотке. В этой работе тоже есть свои нюансы, которые следует учитывать.

Иллюстрация
Выполняемое действие

Разматываться с катушки-«донора» провод должен сверху, а наматываться, наоборот, – снизу вверх. Расстояние между катушками не должно быть меньше метра. Провод придерживается правой рукой, а вращение производится левой.

Выводы на различные величины напряжений заделываются с применением изолирующих прокладок. Их можно сделать из наматываемого провода или припаять к нему гибкий вывод, что удобнее. Место спайки изолируется в обязательном порядке. Вывод пропускается через отверстие в щёчке и фиксируется. Чтобы не запутаться впоследствии (при наличии нескольких выводов), лучше его сразу промаркировать.

Фиксирующие изолирующие прокладки проклеиваются, однако, даже в этом случае необходима дополнительная фиксация.

На рисунке показано, каким образом зажимаются наматываемым проводом фиксирующие изолирующие прокладки

Важно делать всё по инструкции – только в этом случае можно надеяться на положительный результат. Помните, что витки провода должны плотно прилегать друг к другу – это обеспечит стабильное магнитное поле катушки.

Расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки

Основной работой при изготовлении трансформатора можно назвать расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки. В среднем для преобразователя в 90−150 Вт принимается за расчёт количество витков на 1 В, равное 50 Гц / 10 = 5. Общее же количество рассчитаем по формулам:

• W1 = 220 × 5 = 1100;
• W2 = 12 × 5 = 60.

Получаем необходимое количество витков первичной обмотки − 1100, а вторичной – 60.

Как проверить понижающий трансформатор 220 на 12В при помощи мультиметра

Если имеется понижающий трансформатор, и неизвестно работает ли он, и каково его выходное напряжение, можно воспользоваться мультиметром. Однако следует понимать, что неправильная проверка может вывести измерительный прибор из строя. Разберём алгоритм действий:

1. Находим визуально первичную и вторичную и вторичную обмотки. Сделать это просто. Жилы первичной обмотки всегда тоньше.
2. Выставляем переключателем мультиметра показатель переменного тока на минимальный (обычно это 200 В).
3. Подаём напряжение на первичную обмотку.
4. Снимаем показания со вторичной обмотки. Если контактов более двух, проверяем их попеременно. Возможно, что, помимо 12 В, трансформатор способен выдавать 24 и 36 В.

Подключение ламп к трансформатору

Для создания простой системы освещения ламп на 12В потребуются следующие элементы:

1. Одноклавишный выключатель. Для установки выключателя внутри ванной следует выбирать модель устройства с защитой от влаги не ниже IP X3, а лучше — IP X4, где Х — степень защиты от пыли (в данном случае может быть любой), а цифра — степень защиты от влаги. Показатель 3 означает защиту от брызг, которые летят под углом до 60°, 4 — стойкость к всесторонним брызгам и каплям.
2. При вынесении выключателя за границы помещения с повышенной влажностью тип выключателя не имеет значения, но проводку следует осуществлять скрытым способом согласно требованиям правил устройства электроустановок (ПУЭ).
3. Распределительная коробка. Используется для упрощения последующего ремонта или переоборудования системы освещения. В условиях ванной комнаты лучше всего использовать модели с защитой от пыли и влаги не ниже IP55.
4. Импульсный трансформатор 220 12 вольт. Как уже упоминалось ранее, данное устройство используется для преобразования напряжения сети с 220 до 12В.
5. Система освещения с галогенными лампами. Все лампы подключаются к трансформатору параллельно клеммам устройства с маркировкой Output («Выход»). Подсоединение производится при помощи отдельных медных проводов, сечение которых составляет не менее 1,5 мм 2 . Чтобы добиться равномерного свечения всех ламп, следует выбирать провода со строго одинаковыми сечением и длиной.

Электрические провода, подключенные к выключателю, подводят к распределительной коробке, где их соединяют с кабелями, подключенными к входным клеммам трансформатора

При этом важно соблюдать цветовую маркировку кабелей, так как это облегчит будущий возможный ремонт или переоборудование системы освещения. От трансформатора посредством клемм выхода провода параллельно подключают к галогенным лампам, соблюдая одинаковую длину и сечение отдельных проводов

Существуют и другие, более сложные схемы подключения системы освещения. Например, при парном количестве ламп их разбивают на две группы, каждую из которых подключают к отдельному трансформатору. В результате получаем две относительно независимые группы светильников. При выходе из строя трансформатора в одной части системы вторая продолжает полноценно функционировать. Еще одно преимущество такого способа подключения состоит в том, что стоимость двух отдельных трансформаторов невысокой мощности может оказаться даже ниже, чем цена одного мощного устройства.

Похожим образом, имея два трансформатора, легко осуществить подключение к двухклавишному выключателю, что позволит управлять двумя независимыми друг от друга половинами системы освещения.

Разделение устройств, понижающих напряжение, по видам

Трансформаторы разделяют по конструктивным особенностям на 2 вида:

• Тороидальные, или электромагнитные – устаревший вариант, имеющий большие габариты и меньший коэффициент полезного действия (КПД). Этот вид для бытовых нужд уже практически не применяется;
• электронные (импульсные) устройства – компактные, лёгкие, с высоким процентом КПД, стремящимся к 100%.

Несмотря на то, что первые постепенно вытесняются вторыми во всех областях, не рассмотреть их будет ошибкой.

Тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт: устройство, схема

Довольно простое устройство, состоящее из двух катушек с различным количеством витков, установленных на одном стальном сердечнике. От разницы витков зависит изменение напряжения на выходе. Согласно законам физики, любой проводник, по которому протекает электрический ток, создаёт вокруг себя электромагнитное поле, которое усиливается при сматывании провода в катушку. Таким образом, ток, протекая по первичной катушке (на которую подаётся напряжение), создаёт сильное электромагнитное поле, передающееся через стальной сердечник на вторичную катушку, с которой напряжение снимается.

Китайские преобразователи могут быть довольно качественными
Важно! Без стального сердечника такое устройство работать не будет, даже если намотать вторичную катушку непосредственно на первичную. Более того, подобная попытка приведёт к отгоранию провода первичной катушки.. Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора

Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора.

Электронное устройство понижения напряжения бытовой сети

Схема электронного трансформатора 220 на 12 вольт более сложна,однако, принцип работы её тот же. В роли стального сердечника с большим количеством витков здесь выступает небольшое ферритовое кольцо с обмотками. Основная работа выполняется тиристорами (динисторами), различными ограничительными резисторами и транзисторами. С подробной схемой можно ознакомиться ниже.

Импульсные понижающие устройства имеют ряд преимуществ перед электромагнитными:

• малые габариты и вес;
• высокий КПД;
• минимальный нагрев, который совершенно незаметен при правильном вентилировании;
• долгий срок службы.

Важно! Несмотря на все преимущества импульсников, у них есть один недостаток – такой трансформатор нельзя включать в сеть без нагрузки. В случае подобного включения устройство быстро сгорает.

Трансформатор для люстры: критерии выбора

Выбирая подобное оборудование, следует обратить внимание не только на технические характеристики, но и на возможность размещения. Если планируется монтаж натяжного или подвесного потолка, вопросов не возникнет

А вот при отсутствии таковых всё становится немного сложнее. Можно выбрать довольно компактное устройство, помещающееся в распределительной коробке, но стоит учитывать, что малые габариты означают и меньшую мощность, которой может не хватить, если потребителей окажется много. Если в люстре вышел из строя штатный трансформатор, то всё просто – демонтируем его и приобретаем идентичный. А что делать, если решено поменять лампы накаливания на галогеновые или светодиодные, сейчас разберём подробнее.

Рассмотрим вариант. Планируется установить 8 галогеновых ламп мощностью 30 Вт каждая. Производим расчёты: 8 × 30 + 10% = 264 Вт

Обратив внимание на линейку мощностей предлагаемых производителем, можно увидеть, что ближайший показатель в большую сторону – это трансформатор 12 вольт 300 ватт. Именно его и следует приобрести.Ниже можно увидеть схему электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В

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

Подготовка материалов:

• 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.

Особенности выбора трансформатора

В процессе выбора трансформатора для галогенных светильников на 12 вольт обязательно учесть определённые факторы. В первую очередь определяют тип устройства: электронный или электромагнитный адаптер

. В последнее время предпочтение отдают электронным преобразователям для галогенных источников света, которые благодаря своей незначительной массе и габаритам могут использоваться в любой сфере электротехники.

Как это достигается через понижающий трансформатор. И этот тип схемы очень распространен. Вот почему понижающие трансформаторы еще более распространены и используются, чем повышающие трансформаторы. И, конечно же, понижающие трансформаторы также используются, когда вам нужно преобразовать энергию из страны, которая использует меньшую мощность для страны, которая использует большую мощность.

Таким образом, зная все это использование трансформаторов, будь то повышение или понижение, показывает, насколько важны трансформаторы. Они жизненно важны для многих, многих схем, практически всех схем, имеющих вилку. Таким образом, в этой схеме очень просто, мы демонстрируем, как подключить силовой трансформатор, чтобы мы могли работать в цепи.

Главным параметром понижающего трансформатора вне зависимости от типа устройства является мощность прибора

. Из-за того, что в большинстве случаев используется параллельная схема подключения галогенных ламп, то мощностные показатели трансформатора должны приравниваться к суммарной мощности всех осветительных приборов. Например, если подключается две лампы по 40 Вт, то мощность преобразователя составляет 80 Вт плюс запас 10-15%.

В этой схеме мы будем использовать понижающий трансформатор. Поэтому трансформаторы жизненно важны. Схема, которая демонстрирует, как включить трансформатор в схему, показана ниже. Ниже представлен макет схемы выше. Это низкочастотное устройство с огромной эффективностью преобразования. Преобразование постоянного тока в переменный ток достигается с помощью мощного тороидального трансформатора. Энергосберегающий режим с приоритетом потребления батареи.

Контроллер защищает перезаряжаемую батарею и используется для всех типов батарей. Если электрическая мощность 220 В больше не доступна, инвертор автоматически переключается на аккумулятор. Приоритет батареи — работа панели солнечных батарей Если приоритет установлен на батареях, инвертор сначала потребляет батарею, хранящуюся в батареях, до тех пор, пока минимальное напряжение батареи не достигнет 5 В, а затем автоматически переключится на сеть или генератор. Аккумулятор автоматически заряжает до 13, 3 В выпрямитель, а затем переключается обратно в режим работы от батареи.

Естественно, приобретение трансформатора с чрезмерным мощностным запасом нецелесообразно по той простой причине, что в значительной степени возрастает стоимость прибора. Помимо этого, такое несоответствие приводит к поломке преобразователя, а часто и галогенных ламп. Каждый адаптер имеет минимальные показатели нагрузки

, необходимые для стабильной работы прибора.

Выходные параметры напряжения трансформатора должны соответствовать номинальным показателям галогенных ламп. Стандартные источники света выпускаются с номинальными параметрами напряжения 6, 12 и 24 В. Но самую большую популярность получили 12 вольтовые источники света

. Если галогенное освещение монтируется в помещениях с высокой влажностью, то нужно приобретать преобразователь, имеющий гальваническую развязку.

Для подключения к адаптеру большого числа осветительных приборов на 12 вольт не всегда целесообразно использовать один дорогой прибор

с большими мощностными показателями. Зачастую лучше приобрести несколько бюджетных устройств с меньшей мощностью и использовать их для подключения отдельных групп галогенных источников света.

Такой вариант более практичен, так как в случае выхода из строя одного из нескольких адаптеров гореть не будет только одна группа светильников, в то время как все остальные лампы будут и дальше освещать квартиру. При этом замена одного маломощного прибора для ламп будет значительно дешевле

, чем покупка дорогостоящего мощного понижающего трансформатора, так как его цена пропорциональна его мощностным показателям.

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.

Расчеты параметров

На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:

Будет интересно Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками

N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см2. Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника. Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.

• Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
• Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
• Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.

Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм2, стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.

Магнитопровод в сборе вместе с узлами и соединительными элементами образует остов трансформатора. Деталь, на которую намотаны обмотки, является стержнем. Область системы, предназначенная для замыкания цепи и не несущая витков контура, называется ярмом. Расположение в пространстве стержней служит для разделения системы на следующие виды.

Виды расположения стержней.

Количество витков первичной обмотки

Берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности. Рассчитаем высоту каркаса с обмотками.

Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.

Процесс намотки катушки трансформатора.

Первичная обмотка будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм. Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 0,1 мм. Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для накальных обмоток.

Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.

При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.