Как сделать и намотать высоковольтный трансформатор своими руками

Понижающие трансформаторы и их принцип работы

Чтобы понизить напряжение поступающего тока используют понижающие автотрансформаторы, а, чтобы повысить – повышающие. Это абсолютно безопасные бытовые устройства, которые нужны, если у вас на производстве или дома высокое напряжение в основной сети. А также, чтобы сохранить работу домашних электроприборов. Если же у вас в сети 385 вольт, а домашняя автоматика работает на 220, то вам нужен однофазовый или трёхфазовый понижающий трансформатор. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про импульсный трансформатор.

Трехфазовые и двухфазовые устройства выполняют такие функции:

1. Электрическую изоляцию. Это является обязательным условием, если у вас повышенный уровень опасности и поражения током.
2. Распределение тока между потребителями.
3. Могут использоваться для измерения ампер т вольт.

Обязательно нужно помнить, что для трехфазной сети нужно подбирать двух фазный преобразователь, а для двухфазной – однофазный.

Что такое трансформатор

Трансформатор — устройство, в котором переменный ток одного напряжения преобразовывается в переменный ток другого напряжения. При этом преобразовании напряжений одновременно всегда происходит также преобразование силы тока: если трансформатор повышает напряжение, то сила тока при этом уменьшается.

Трансформатор представляет собой стальной сердечник с двумя катушками, имеющими обмотки. Одна из обмоток называется первичной, другая – вторичной. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Сила тока во вторичной обмотке, не присоединенной к цепи, потребляющей энергию, равна нулю. Если цепь подсоединена и происходит потребление электроэнергии, то в соответствии с законом сохранения энергии сила тока в первичной обмотке пропорционально возрастает. Таким образом, и происходит преобразование и распределение электрической энергии.

Схематическое устройство трансформатора показано на рисунке.

На общем сердечнике (обычно из трансформаторной стали) расположены две обмотки. По одной из обмоток I, называемой первичной, под действием переменного напряжения U₁ проходит переменный ток I₁. Этот ток создает в сердечнике переменный магнитный поток, изменяющийся по своей величине и направлению в соответствии с изменениями тока I₁. Переменный магнитный поток пронизывает витки второй обмотки II, называемой вторичной обмоткой, и индуктирует в каждом из ее витков определенную переменную ЭДС. Так как все витки обмотки II соединены последовательно, то отдельные ЭДС каждого витка складываются, а на концах вторичной обмотки получается суммарная ЭДС, также переменная по величине и направлению.

Обычно трансформаторы конструируются так, что падение напряжения во вторичной обмотке невелико (порядка 2 — 5%); поэтому с известным допущением можно принять, что на концах вторичной обмотки напряжение U₂ равно её ЭДС. Это напряжение U₂ будет во столько раз больше (или меньше) напряжения первичной обмотки U₁, во сколько раз число витков n₂ вторичной обмотки больше или меньше) числа витков n₁ первичной.

Ток во вторичной обмотке I₂ наоборот, будет во столько раз меньше (или больше) тока первичной обмотки I₁, во сколько раз число витков n₂ вторичной обмотки больше или меньше) числа витков n₁ первичной.

Отношение числа витков питаемой от сети обмотки к числу витков другой обмотки или одного напряжения (первичного) к другому (вторичному) называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой К:

Часто коэффициент трансформации выражается соотношением двух чисел, например 1:55, показывающим, что число витков первичной обмотки в 55 раз меньше числа витков вторичной.

Как выбрать?

Критериев выбора может быть несколько, исходя из условий эксплуатации и назначения прибора. Главные же критерии – это параметры выходного тока. Именно от этих параметров зависит стабильность и корректность работы подключаемых электротехнических устройств.

Если мы выбираем понижающий трансформатор для бытовой техники – первичная катушка должна быть рассчитана на сетевое напряжение дома. Для однофазных конструкций это, как правило, 220 В. Трехфазные модели подключаются к сети, напряжением 380 В.

Тип сердечника, его конфигурация не имеет особого значения. Выбор по этому параметру осуществляйте исходя из требований по размеру или предпочтений к форме устройства.

Важно правильно подобрать выходную мощность

Особенное внимание обращайте на то, чтобы мощность нагрузки не превышала возможностей трансформатора. Иначе обмотки будут перегреваться, а если мощности не хватит, то подключаемый электроприбор вообще не будет работать

Превышать запас мощности также не желательно из-за перерасхода электроэнергии. К тому же, изделие будет иметь большие габариты, соответственно больший вес, а значит и стоимость его будет выше. Однако, если вы планируете подключать к одному трансформатору несколько устройств, тогда запас мощности оправдан.

Если вы планируете использовать трансформатор в качестве переносного источника тока – обратите внимание на модели с защитным кожухом (рис. 7)

Среди этих моделей можно встретить изделия с регулируемым выходным напряжением.

Переносные трансформаторы

Для оборудования светодиодного освещения приобретите экономичный электронный трансформатор. Существуют изделия, выдающие на выходе постоянный ток, необходимый для питания светодиодов.

Правильный выбор понижающих устройств обеспечит вам бесперебойную и безопасную эксплуатацию бытовой техники.

Какие трансформаторы лучше использовать для светодиодов

Для питания светодиодов нужны трансформаторы, преобразующие переменное напряжение 220 В (стандартное сетевое значение) в постоянный ток (в нашем случае —12 В). При этом, надо, чтобы никаких пульсаций напряжения после диодного моста не возникало, для чего используются сглаживающие конденсаторы. Это ограничивает возможности обычных блоков питания, которые не могут обеспечить достаточного качества и мощности выдаваемого напряжения.

Рассчитывать на то, что можно подключить лампу к стандартному выпрямителю, не следует — можно испортить светильник или получить неравномерное свечение, с пульсациями или мигающим режимом. Стандартный электронный драйвер, установленный в LED лампу на 220 В, тоже не подойдет — его мощность рассчитана только на единственный прибор и не позволит присоединить дополнительную нагрузку.

Необходимо учитывать недостатки:

• большие габариты;
• во время работы он издает гул, который со
  временем усиливается;
• потребление энергии довольно высокое, поскольку
  КПД устройства составляет 50-70%, все остальное — потери на нагрев и гул;
• сложность скрытого монтажа — объемный блок
  непросто куда-то спрятать.

Эти минусы ограничивают
применение трансформаторов в пользу импульсных источников. Однако, среди
любителей и домашних мастеров они получили широкое распространение из-за
надежности, дешевизны и простоты применения.

Понижающие ток трансформаторы для светодиодных ламп и лент с 220 вольт до
12

Для подключения светодиодных лент или ламп используются специальное устройство (драйвер электронный), преобразующее 220 В в постоянное напряжение 12 В с заданной мощностью. Приобрести такой драйвер отдельно возможно не всегда, и обходится он не дешево. Это стало причиной изготовления альтернативных источников питания на базе трансформатора.

Здесь необходимо сразу учесть, что одним только подключением устройства вопрос решить не удастся. Дело в том, что на выходе трансформатора будут необходимые 12 В, но переменного тока. Поэтому после трансформатора понадобится установить диодный мост, который выдает пульсирующее напряжение. Это уже не переменка, но и от постоянной осциллограммы еще очень далеко.

Для того, чтобы получить качественную прямую на осциллограмме, надо параллельно выходу диодного моста поставить конденсатор такого номинала, чтобы полностью исключить пульсации тока. Чем больше его емкость, тем ровнее будет график, но слишком большие значения емкости также вредны. Возникает большой пусковой ток, который может быть опасным для осветительных приборов. Поэтому надо подбирать номинал так, чтобы график получался максимально ровным, но не более того.

Основным преимуществом
трансформаторного источника является полная гальваническая развязка с сетью
питания 220 В

Это важно именно для домашних мастеров и любителей украшать свои
комнаты светодиодными лампами. Если при выполнении каких-либо работ человек
прикоснется рукой к оголенным контактам, ничего страшного не произойдет

Принцип действия

Принцип действия понижающего трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции, которая действует через магнитное поле, и обеспечивает передачу электроэнергии из одного контура устройства в другой. Действие трансформатора происходит так:

1. Ток проходит по первичной катушке, которая создаёт магнитное поле.
2. Все силовые линии замыкаются возле проводников катушки.
3. Некоторые из этих силовых линий замыкаются возле проводников другой катушки. Получается, что обе связаны между собой при помощи магнитных линий.
4. 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.
5. 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.

Схема простейшего тороидального понижающего трансформатора.

Понижающий трансформатор (220B 110В) обеспечивает нормальную работу оборудования и электроприборов, которые изготовлены в странах, где нормы сетей электропитания отличаются от российского стандарта.

Понижающие трансформаторы напряжения имеют широкую область применения, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять с учетом определенных запросов для каждого отдельного случая.

Любой из рассмотренных типов трансформаторов можно использовать по противоположному назначению (подключить вторичную обмотку к источнику переменного напряжения, а первичную обмотку – к нагрузке).

В этом случае трансформатор будет выполнять противоположную функцию: понижающий трансформатор будет функционировать как повышающий, и наоборот. Однако, для эффективной работы трансформатора индуктивности каждой из его обмоток должны быть спроектированы под конкретные рабочие диапазоны напряжения и тока.

Поэтому, при использовании трансформатора по “противоположному” назначению, напряжения и токи его обмоток должны оставаться в исходных конструктивных параметрах. Только в этом случае трансформатор будет эффективен (и не будет поврежден чрезмерным напряжением или током!).

Трансформаторы часто имеют такую конструкцию, что не очевидно, какие провода принадлежат к первичной обмотке, а какие к вторичной. Во избежание путаницы, на многих трансформаторах (в основном импортного производства) используется обозначение “Н” для высоковольтной обмотки (первичная обмотка в понижающем трансформаторе, вторичная обмотка в повышающем трансформаторе), и обозначение “X” для низковольтной обмотки. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с надписью «H1», «H2», «X1» и «X2».

Что можно сделать из строчного трансформатора

«Аудио & Видео» — информация по новинкам аудио-, видео-техники и аксессуаров: обзоры аппаратуры (видеокамеры, телевизоры, магнитолы, DVD и др.), тесты, отзывы, советы, все, что поможет Вам сориентироваться и правильно сделать выбор той или иной аудио- или видео-техники.

Сегодня уже практически во всех домах появляются плоские ЖК (LDC, TFT) или плазменные цифровые телевизоры. А старые добрые ламповые уезжают на ссылку в дачные дома, перемещаются на балконы, в сараи или просто на свалку.

И только радиолюбители рассматривают ставший ненужным старый телевизор в качестве источника радиодеталей.

Один из ключевых элементов, без которого невозможна работа кинескопа – строчный трансформатор.

Это основная деталь блока развертки строк, которая позволяет формировать очень высокое напряжение (порядка 25-30 тысяч вольт) на аноде кинескопа.

Выглядит этот элемент следующим образом (изображение приведено в качестве примера, бывают различные типы и виды этих трансформаторов).

Рис.

1. Строчный трансформатор

Не выбрасывать же его? При правильном подходе и он сможет найти свое место в быту. На крайний случай он отлично подойдет для опытов с большими напряжениями.

Что можно сделать из строчника

Первое, что приходит в голову на роль приборов с большими напряжениями – плазменные шары (катушки Теслы) и «лестницы Иакова».

Первые выглядят так.

Рис. 2. Плазменный шар

Здесь в качестве шара выступила бюджетная лампа накаливания.

А вторые так.

Рис. 3. «Лестницы Иакова»

Однако, помимо «игрушек» на основе строчника можно сделать и более полезные вещи:

1.Зажигалки (для бытовых газовых плит);

2.Ионизаторы воздуха;

3.Генераторы для поджига газонаполненных ламп;

4.Сварочные аппараты (только с полной перемоткой трансформаторов).

Но так как последние изделия не так «эффектны», как первые, то рассмотрим пару примеров с красивыми дугами тока.

Катушка Тесла / плазменный шар из обычной лампы накаливания

Так как вторичная обмотка будет доделываться под свои нужды, то для опытов подойдет только такой строчный трансформатор, у которого есть доступ к обмоткам, например, ТВС90, ТВС-110 и т.п.

(из старых советских телевизоров).

Принципиальная схема представлена ниже.

Рис. 4. Принципиальная схема

Вторичную обмотку строчника оставляют «как есть», а первичную перематывают (или наматывают поверх имеющейся, если позволяет конструкция трансформатора). Делают 5 витков толстым проводом диаметром около 2 мм (или несколькими, но так, чтоб общая площадь сечения была не меньше указанной). Лучше всего использовать провод в изоляции.

Обратите внимание, лампа может быть даже нерабочей (со сломанной или перегоревшей спиралью). Так что она фактически может получить вторую жизнь

Резистор из LC-фильтра может изрядно нагреваться, это нормально. Этот элемент должен быть рассчитан на рассеивание мощности приблизительно в 1-2 Вт.

Еще один слабый элемент схемы – полевой транзистор. Он обязательно должен устанавливаться на теплоотвод причем с использованием термопасты (для лучше проводимости температуры).

Галогенная лампа схема подключения через трансформатор

Обычные лампы накаливания существенно уступают галогенным лампам в плане разнообразия ассортимента. Галогенные лампы находят свое применение в самых разных областях деятельности человека.

Они одинаково широко используются как для обеспечения освещения в общественных зданиях, так и для работы в домашних условиях. Продукция отдельных компаний даже подразделяется на категории в зависимости от того или иного ее назначения.

К примеру, стоимость профессиональной аппаратуры оказывается существенно дороже бытовой. Кроме того, наличие конструктивных особенностей различных галогенных ламп определяет их принадлежность к тому или иному виду:

1. — линейным;
2. — капсульным;
3. — лампы с рефлектором;
4. — лампы с бытовым патроном.

В целях экономии и повышения безопасности эксплуатации электроэнергии нередко обращаются к задействованию схем освещения, использующих намного меньшие показатели напряжения в сравнении с традиционными 220В.

Схема подключения галогенных ламп

Подключение галогенных ламп малого напряжения осуществляется через специальные источники питания на 6, 12 и 24В.

Примечательно, что низковольтные галогенные лампы на практике оказываются столь же яркими, как и обычные, в то время как потребление энергии сокращается на порядок.

Кроме того, невысокое напряжение выступает дополнительной гарантией безопасности человека.

Часто такие лампы из соображений безопасности устанавливаются в ванных комнатах. Впрочем, низковольтные галогенные лампы также используются и во встроенных светильниках подвесных потолков, ввиду того, что небольшие размеры современных электронных трансформаторов позволяют осуществлять их монтаж прямо на каркас таких потолков.

Единственным ограничением для работы таких ламп является необходимость установки специального понижающего трансформатора.

Рис 1. Подключение галогенных светильников через трансформатора

Таким образом, когда для освещения используется низковольтная галогенная лампа. схема подключения к сети подразумевает наличие понижающего трансформатора на 12В.

Как подключаются галогенные лампы на схеме

Само подключение светильников оказывается чрезвычайно простым: для этого достаточно подключить галогенные лампы параллельно между собой и подсоединить их к трансформатору.

Рассмотрим более детально как подключаются между собой все элементы (трансформатор, галогенная лампа схема подключения и управления).

На рисунке ниже представлена блок схема, состоящая из двух понижающих трансформаторов и шести галогенных светильников. Синим цветом обозначен нулевой провод, коричневым – фазный.

Подключение на стороне 220 В. Подключение проводов в распределительной коробке осуществляется таким образом, что фаза питающего провода (тот который приходит в коробку) идет на выключатель.

Управление освещением (включение / отключение) осуществляется обычным выключателем. Его подключают до трансформаторов на стороне 220 В.

Нулевую жилу можно сразу соединять с нулевыми жилами проводов, которые идут к трансформаторам. После фазный провод который «пришел» с выключателя подключается к фазным проводам трансформаторов.

Для подключения проводов в трансформаторе предусмотрены специальные клеммы L и N.

Рис 2. Блок схема подключения галогенных светильников

Не имеет значения сколько будет подключатся трансформаторов в схеме

Важно чтобы каждый трансформатор подключался отдельным проводом и все они соединялись только в распределительной коробке. Если соединять провода не в коробке, а где-нибудь под потолком, то при потере контакта к месту соединения невозможно будет добраться

Подключение на стороне 12 В. Основная часть работы выполнена, осталось самая малость, подключить галогенную лампу в схему питания. Единственное что нужно учитывать что галогенные лампы в схеме подключаются параллельно между собой.

Для одновременного подключения большого количества ламп стоит использовать специальные клеммные соединители. (На рисунке используются клеммные колодки на шесть дорожек.)

Комментариев пока нет!

Выбор инструментов

Чтобы сделать намотку для трансформатора максимально правильно, следует приобрести нужные для работы приспособления:

Часто для подобных целей применяют колодку из натурального массива, в которой делают отверстие для необходимой оси, а также подгоняют под требуемые каркасные размеры. Легче сделать всё это посредством дрели.

Её следует укрепить таким образом, чтобы размещение было параллельно настольной поверхности, в патрон вставляется непосредственно прут, на который заблаговременно нужно надеть колодку с трансформаторным каркасом. Желательно выбрать прут, который имеет резьбу. В данном варианте колодка просто фиксируется посредством гаек.

Также к элементу, без которого невозможно составить схему для собственноручного создания трансформатора, считается приспособление для размотки. Как правило, подобного типа устройства функционируют, как и приспособления для размотки, разница состоит в том, что в этом варианте можно не использовать ручку вращения.

Чтобы определиться с количеством требуемых витков, потребуется специальный прибор, к примеру, водяной счётчик. Для бесперебойной работы прибора необходимо соединить его со станком наматывающего типа посредством гибкого валика. При отсутствии данного приспособления можно подсчитать витки в уме.