На видео рассказ про покупку готового решения

Напряжение в бытовой электрической сети, как известно, составляет 220 или 380 В. Однако, не для всех приборов такое электропитание является «удобоваримым».

Некоторым требуется напряжение всего в 12 В и такие приборы приходится подключать через особое устройство - трансформатор.

Как меняет трансформатор 220 на 12 вольт и каким образом можно собрать это устройство самостоятельно - этой теме будет посвящен наш разговор.

Итак, трансформатором называется электрический прибор, занимающийся преобразованием электрической энергии, а именно - изменением напряжения. Если выходное, то есть измененное, напряжение получается меньше входного, трансформатор называют понижающим. Если наоборот, в результате преобразование напряжение увеличивается, то трансформатор называют повышающим.

Понижающий трансформатор 220/12

Для чего нужен понижающий трансформатор в быту? Низковольтным электричеством питаются ноутбуки и мобильные телефоны, но они всегда продаются вместе с трансформаторами, именуемыми в обиходе «блоками питания». Иное дело - низковольтное освещение, в котором используются галогенные или ультрасовременные светодиодные светильники.

Обзавестись таковым хотят сегодня очень многие - из-за целого ряда преимуществ:

• отсутствует опасность поражения электротоком и возникновения пожара (особенно желательно оборудовать таким освещением ванные комнаты и другие помещения с повышенной влажностью);
• по сравнению с традиционными низковольтные светильники являются намного более экономичными: к примеру, светодиоды при той же светимости потребляют энергии в 15 раз меньше, чем лампа накаливания на 220 В;
• служат низковольтные светильники гораздо дольше аналогов на 220 В: производители светодиодов обещают 50 тыс. часов работы и при этом на 3 года даже дают гарантию.

Чтобы подключить такую систему освещения, трансформатор приходится приобретать отдельно. Но в самом простом исполнении его можно сделать и самостоятельно.

Принцип работы с 220 на 12 В

Самый простой трансформатор состоит из двух катушек провода с различным числом витков. Одна катушка - она называется первичной - подключается к источнику переменного тока, в роли которого обычно выступает бытовая электросеть.

Как известно, проводник, по которому протекает переменный ток, становится генератором электромагнитного поля, а если он еще и смотан в катушку, то поле получается более плотным. При этом поскольку ток является переменным, то и электромагнитное поле получается таким же.

Далее в строгом соответствии с законом электромагнитной индукции генерируемое первичной катушкой переменное электромагнитное поле наводит во вторичной катушке ЭДС. Важно понимать, что ЭДС появляется именно при изменении количества или интенсивности силовых линий, пронизывающих проводник.

Принцип работы преобразователя напряжения

То есть, либо поле должно быть постоянно изменяющимся (такое поле и называют переменным), либо проводник должен в нем двигаться (именно это происходит в электрогенераторах). Отсюда вывод: если первичную катушку подключить к источнику постоянного тока, трансформатор функционировать не будет.

Чтобы первичная катушка имела высокую индуктивность, а также для сосредоточения магнитного потока внутри катушек, их наматывают на сердечник из ферромагнитной стали.

При отсутствии такого сердечника подключенный к бытовой сети трансформатор не только не будет функционировать, но и попросту сгорит.

То, как изменится напряжение на выходе трансформатора, зависит от соотношения числа витков в катушках. Если во вторичной катушке их меньше, напряжение окажется пониженным, при этом оно будет во столько же раз меньше входного напряжения, во сколько число витков во вторичной катушке меньше, чем в первичной. То есть, к примеру, если первичная катушка состоит из 2 тыс. витков, а вторичная - из 1 тыс. витков, и при этом на первичную катушку подается напряжение в 220 В, то во вторичной появится ЭДС в 110 В.

Преобразователь напряжения

Соответственно, чтобы преобразовать напряжение с 220 В до 12 В, число витков во вторичной катушке должно быть в 220/12 = 18,3 раза меньше, чем в первичной.

Поскольку мощность от одной катушки другой передается почти в полном объеме (доля потерь зависит от КПД трансформатора), а мощность представляет собой произведение напряжения на силу тока (W = U*I), то с силой тока в катушках наблюдается противоположная картина: во сколько раз уменьшится напряжение во вторичной катушке, во столько же раз сила тока в ней будет больше, чем в первичной.

Следовательно, вторичную катушку в понижающем трансформаторе нужно мотать более толстым проводом, чем первичную.

Порядок сборки

Конструирование трансформатора начинается с расчета его параметров. Задаемся следующими величинами:

1. Напряжение на входе: 220 В.
2. Напряжение на выходе: 12 В.
3. Площадь поперечного сечения сердечника: принимаем S = 6 кв. см.

N = K*U/S,

• N - количество витков;
• K - эмпирический коэффициент. Можно принять К = 50, но для того, чтобы избежать насыщения трансформатора, лучше принять К = 60. При этом несколько увеличится число витков и сам трансформатор станет чуть больше, но зато уменьшатся потери.
• U – напряжение в обмотке, В.
• S - площадь поперечного сечения сердечника, кв. см.

Автомобильный преобразователь напряжения 12-220 В своими руками

Таким образом, в первичной катушке число витков составит:

N1 = 60*220/6 = 2200 витков,

во вторичной:

• медный провод, заключенный в шелковую или бумажную изоляцию: для первичной катушки - сечением 0,3 кв. мм, для вторичной - 1 кв. мм (при силе тока в цепи нагрузки менее 10 А);
• несколько консервных банок (жесть пойдет на изготовление сердечника);
• плотный картон;
• лакоткань (ленточная изоляция);
• пропитанная парафином бумага.

Схема мощного инвертора

Процесс изготовления трансформатора выглядит так:

1. Из банок нужно вырезать 80 полос размером 30х2 см. Жесть нужно подвергнуть отжигу: ее помещают в печь, нагревают до высокой температуры, а затем оставляют остывать вместе с печью. Суть обработки состоит именно в постепенном остывании, в результате которого сталь размягчается и теряет упругость.
2. Далее пластины нужно очистить от копоти и покрыть лаком, после чего каждая из них с одной стороны оклеивается тонкой бумагой - папиросной или пропарафиненной.
3. Из плотного картона необходимо изготовить каркас для обмоток, состоящий из ствола и щечек. Он должен быть обмотан в несколько слоев пропитанной парафином бумагой, также можно воспользоваться чертежной калькой.
4. На каркас виток к витку нужно намотать провод. Для ускорения этой операции можно сделать простенький намоточный станок: надеть каркас на стальной прут, вставить последний в пазы, проделанные в двух досках, и затем согнуть один конец в виде ручки. При укладке провода через каждые два-три витка нужно прокладывать бумагу с парафином - для изоляции. Когда намотка первичной катушки будет завершена, нужно зафиксировать концы провода на щечках каркаса и обмотать катушку бумагой в 5 слоев.
5. Направление намотки вторичной катушки должно совпадать с направлением первичной.

Можно изготовить трансформатор, способный понижать напряжение и до 12-ти, и до 24-х вольт, которые требуются некоторым светильникам и другим приборам. Для этого на вторичную катушку нужно намотать 240 витков, но со 120-го сделать вывод в виде петли.

1. Закрепив на второй щечке каркаса выводы вторичной катушки, ее (катушку) также обматывают бумагой.
2. Жестяные пластины на половину длины нужно вставить в катушку, после чего ими огибают каркас, так чтобы концы соединились под катушкой. Обязательным является наличие зазора между пластинами и каркасом.
3. Теперь самодельный трансформатор нужно закрепить на основе - фрагменте деревянной доски толщиной порядка 50-ти мм. Для крепления следует использовать скобы, которые должны охватить нижнюю часть сердечника.

В завершении концы обмоток выводятся на основание и оснащаются контактами.

Подключение

Чтобы подключить трансформатор, нужно к контактам вторичной обмотки подсоединить нагрузку, а затем на контакты первичной катушки подать напряжение бытовой электросети.

Схема подключения ко вторичной обмотке зависит от того, какое напряжение нужно получить на выходе: если 24 В - подключаемся к крайним выводам, если 12 В - к одному из крайних выводов и выводу от 120-го витка.

Схема подключения точечных светильников 12В через трансформатор

Если потребитель работает на постоянном токе, к выводам вторичной катушки нужно подключить выпрямитель. В этом качестве используется диодный мост, снабженный конденсатором (играет роль фильтра, сглаживая пульсации).

Выбор готового решения

Сегодня трансформатор с любыми параметрами можно найти в магазинах радиоэлектроники или сварочного оборудования. Наряду с традиционными продаются и устройства нового поколения - трансформаторы инверторные. В таких приборах ток перед поступлением на первичную обмотку сначала проходит через выпрямитель.

А потом - через собранный на базе микросхемы и пары ключевых транзисторов инвертор, снова превращающий ток в переменный, но с гораздо большей частотой: 60 – 80 кГц вместо 50-ти Гц. Такое преобразование входного тока позволяет значительно уменьшить размеры трансформатора и сильно сократить потери.

Ящик с понижающим трансформатором ЯТП 0,25

Подбирать трансформатор следует по следующим характеристикам:

1. Входное напряжение и частота тока: в характеристиках прибора должно быть указано «220 В» или «380 В», если он приобретается для 3-фазной сети. Частота должна составлять 50 Гц. Есть трансформаторы, которые рассчитаны, к примеру, на частоту в 400 Гц и более - при подключении напрямую к бытовой электросети такой прибор сгорит.
2. Напряжение и тип тока на выходе: с выходным напряжением все понятно - оно должно соответствовать напряжению, на которое рассчитан электропотребитель. Но при этом важно не забыть посмотреть, какой ток выдает трансформатор. Многие из них сегодня комплектуются выпрямителями, в результате чего ток на выходе получается не переменным, а постоянным.
3. Номинальная мощность: очень важно, чтобы максимальная мощность, с которой может работать трансформатор (она и называется номинальной), была примерно на 20% больше мощности нагрузки. Если этого запаса не будет, а тем более если номинальная мощность трансформатора окажется меньше мощности, потребляемой нагрузкой, обмотки преобразователя перегреются и сгорят.

Трансформаторы бывают:

1. Открытыми: снабжены негерметичным кожухом, внутрь которого могут попадать влага и пыль. Но зато имеется возможность принудительного охлаждения при помощи вентилятора.
2. Закрытыми: снабжены герметичным корпусом с высокой степенью влаго- и пылезащиты, поэтому могут устанавливаться в помещениях с повышенной влажностью.

Модели с алюминиевым корпусом могут эксплуатироваться в условиях улицы (уличное освещение светодиодными лампами, реклама). Из-за невозможности применить принудительное охлаждение мощность закрытых трансформаторов является ограниченной.

Трансформатор ОСМ-1-04

Также трансформаторы бывают:

• стержневыми: катушки можно располагать только в вертикальном положении;
• броневыми: работают в любом положении.

Стоимость трансформаторов сильно варьируется и в первую очередь зависит от мощности. Вот несколько примеров:

1. ЯТП-0,25. Прибор с номинальной мощностью 250 Вт, оснащенный корпусом. Стоимость составляет 1700 руб.
2. ОСМ-1-04. Может работать с входным напряжением 220 В или 100 – 127 В, выходное составляет 12 В. Корпус отсутствует. Стоимость - 2600 руб.
3. ОСЗ-1 У2 220/12. Трансформатор на 1 кВт. Стоит 5300 руб.
4. ТСЗИ-4,0. Преобразователь с корпусом, номинальная мощность составляет 4 кВт. Входное напряжение - 220 или 380 В, выходное - 110В или 12 В. Стоимость - 10,5 тыс. руб.

Переносной трансформатор в корпусе ТСЗИ-2,5 кВт. может подключаться как к 220 В, так и к 380 В, на выходе - 12 В. Стоимость - 13,9 тыс. руб.

Видео на тему

Как подключить трансформатор?

Допустим, у вас в руках оказался трансформатор, о параметрах которого вы ничего не знаете. Эта статья как раз и расскажет, как правильно подключить трансформатор и какие операции необходимо перед этим проделать.

Для начала опишем, что из себя представляет трансформатор. Трансформатор - это устройство, которое преобразует величину напряжения за счет электромагнитной индукции. Он обычно имеет две или более проволочных обмоток, которые охватывает ферромагнитный сердечник. Обмотки называются первичной и вторичной. По назначению бывают понижающими и повышающими. В зависимости от сети, существуют трехфазные или однофазные.

Есть еще такой вид трансформаторов - автотрансформаторы. Их особенность заключается в том, что их первичная и вторичная обмотки соединены между собой, и они имеют несколько выводов с разным номиналом напряжения.

Также существуют трансформаторы тока. Их особенность заключается в том, что они преобразуют величину тока, а не напряжения. Обычно применяются для подключения контрольно-измерительных приборов к сетям, в которых протекают большие величины тока.

Определяем трансформатор

Вот у вас в руках находится трансформатор. На что же в первую очередь стоит обратить внимание? Посмотрите сначала на количество выводов обмоток. Трехфазные трансформаторы имеют 4 вывода (три фазы и ноль) на каждой обмотке, однофазные два (фаза и ноль). Если вы собираетесь использовать трансформатор в обычной городской квартире, то для этого подойдет только однофазный трансформатор.

Далее вам стоит определить тип трансформатора. Особенностью трансформатора тока является наличие мощного проводника (обычно выглядит в виде пластины) вокруг которого располагается обмотка. Особенностью автотрансформаторов является большие габариты и, зачастую, наличие регулятора. В быту такие трансформаторы не встречаются.

Если ни одно из описаний выше не подходит, то перед вами, наверняка, классический трансформатор.

Определяем обмотку

Для определения обмотки вам понадобится омметр или мультиметр. Если трансформатор понижающий, то сопротивление первичной обмотки будет гораздо больше, чем вторичной. Также это можно определить визуально. Размер сечения первичной обмотки меньше, чем размер вторичной. Но обычно это тяжело увидеть в силу технического исполнения трансформатора.

Если у трансформатора имеется несколько вторичных обмоток, то необходимо измерить напряжение каждой.

Подключение трансформатора напряжения

Опишем, как подключить понижающий трансформатор. В первую очередь надо выяснить, какие параметры тока нужны потребителю. Чаще бытовые приборы питаются постоянным током. Так как в бытовой сети течет переменный ток, а преимущественно все устройства питаются постоянным, приходится применять выпрямитель. В зависимости от прибора подключаете вторичную обмотку к прибору через схему выпрямления либо напрямую. Первичная обмотка подключается напрямую в сеть.

Подключение трансформатора тока

Как было сказано выше, трансформаторы тока применяются с контрольно-измерительными приборами. Первичная обмотка трансформатора подключается непосредственно в цепь, а вторичная - к контрольно-измерительному прибору. Обратите внимание, что вторичная обмотка всегда должна иметь низкоомную нагрузку или замыкаться накоротко.

Трансформатор — это устройство, которое представляет собой сердечник с двумя обмотками. На них должно быть одинаковое количество витков, а сам сердечник набирается из электротехнической стали.

На входе устройства подаётся напряжение, в обмотке появляется электродвижущая сила, которая создаёт магнитное поле. Через это поле проходят витки одной из катушек, благодаря чему возникает сила самоиндукции. В другой же возникает напряжение, отличающееся от первичного на столько раз, на сколько отличается число витков обеих обмоток.

Действие трансформатора происходит так:

• Ток проходит по первичной катушке, которая создаёт магнитное поле .
• Все силовые линии замыкаются возле проводников катушки. Некоторые из этих силовых линий замыкаются возле проводников другой катушки. Получается, что обе связаны между собой при помощи магнитных линий .
• Чем дальше расположены обмотки друг от друга, тем с меньшей силой возникает между ними магнитная связь, так как меньшее количество силовых линий первой цепляется за силовые линии второй.
• Через первую проходит переменный ток (который меняется во времени и по определённому закону), значит, магнитное поле, которое создаётся, тоже будет переменным, то есть меняться во времени и по закону.
• Из-за изменения тока в первой в обе катушки поступает магнитный поток, который меняет величину и направление .
  Происходит индукция переменной электродвижущей силы. Об этом говорится в законе электромагнитной индукции.
• Если концы второй соединить с приёмниками электроэнергии, то в цепочке приёмников появится ток. К первой от генератора будет поступать энергия которая равная энергии, отдаваемой в цепочку второй. Энергия передаётся посредством переменного магнитного потока .

Понижающий трансформатор необходим для преобразования электроэнергии, а именно для понижения её показателей, чтобы можно было предотвратить сгорание электротехники.

Порядок сборки и подключение

Несмотря на то, что данный прибор кажется на первый взгляд сложным устройством, его можно собрать самостоятельно. Для этого надо выполнить такие шаги:

Пример схемы подключения понижающего трансформатора 220 на 12 В:

Чтобы было легче наматывать катушки (на заводах для этого используют специальное оборудование), можно использовать две деревянные стойки, закреплённые на доске, и ось из металла, продетую между отверстиями в стойках. На одном конце следует металлический прутик изогнуть в виде рукоятки.

Простые советы о том, на работоспособность, читайте в следующем обзоре.

В 1891 г Никола Тесла разработал трансформатор (катушку), при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Как сделать трансформатор Тесла своими руками, узнайте .

Полезная и интересная информация о подключении галогенных ламп через трансформатор — .

Итоги

• Трансформатором называется прибор с сердечником и двумя катушками-обмотками . На входе прибора подаётся электроэнергия, которая понижается до необходимых показателей.
• Принцип работы понижающего трансформатора заключается в создании электродвижущей силы, которая создаёт магнитное поле . Витки одной из катушек проходят через это поле, и появляется сила самоиндукции. Ток изменяется, меняется его величина и направление. Энергия подаётся при помощи переменного магнитного поля.
• Такой прибор нужен для преобразования энергии, благодаря чему предотвращается сгорание электротехники и выход её из строя.
• Порядок сборки подобного устройства очень простой . Сначала следует сделать некоторые расчёты и можно приступать к работе. Чтобы можно было быстро и просто производить намотку катушек, необходимо сделать простое приспособление из доски, стоек и рукоятки.

В заключение предлагаем вашему вниманию ещё один способ сборки и подключения понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт:

Трансформатор — это устройство, которое преобразует напряжение: понижает, повышает, меняет с переменного на постоянное... Есть трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Это распространенные устройства, которые широко используются в быту и на производстве, поэтому правильно подобранная схема подключения трансформатора очень важна для нормальной работы оборудования.

Подключение трансформаторов тока

Наиболее распространенный пример применения трансформаторов тока — подключение через них измерительных приборов, поэтому схема подключения трансформаторов тока также является стабильно востребованной.

Амперметры, вольтметры и прочие измерительные приборы — это высокочувствительные приборы, предназначенные для измерения тока небольшой силы. Чтобы понизить переменный электрический ток большой силы до значений, удобных для измерения этими измерительными приборами, применяется трансформатор тока.

Рисунок 2 Схема соединения обмоток трансформатора со счетчиком на рис. 2 показывает, что первичная обмотка трансформатора Л1-Л2 последовательно включена в линейный провод с повышенным током, а токовая обмотка измерительного прибора подсоединена к вторичной обмотке трансформатора (И1-И2). Обмотка напряжения должна подключаться к фазному и нулевому проводам. Для этого между выводами Л1 и И1 выполнена перемычка, а к третьему зажиму прибора подсоединен нулевой провод. Данная схема подключения трансформатора проста, а потому и широко распространена.

На производстве распространены трехфазные электросети с трехфазными счетчиками. В таком случае используется схема подключения трехфазного трансформатора, точнее — самая популярная ее вариация: схема подключения трех однофазных трансформаторов к трехфазному счетчику (рис. 3).

Подключение понижающих трансформаторов

Самый яркий и распространенный пример, на котором может быть продемонстрирована схема подключения понижающего трансформатора — подключение экономной системы освещения. Такая схема подключения трансформатора напряжения нужна для того, чтобы реализовать схему освещения, использующую гораздо меньшие показатели напряжения, чем традиционные 220 В. Чаще всего применяются низковольтные галогенные лампы в 12 В, которые используются не только в открытых, но и во встроенных светильниках, поскольку небольшие размеры современных понижающих трансформаторов позволяют монтировать их прямо в каркасе потолков.

Общая схема соединения обмоток трансформатора со светильниками довольно проста и приведена на рис. 4. Выключатель устанавливается перед трансформатором, подключенным к нему. Светильники параллельно подключаются к трансформатору и все — схема закончена. Роль трансформатора заключается в понижении напряжения со стандартных 220 В до 12 В, необходимых для питания точечных галогенных светильников.