Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

Автомобильный инвертор напряжения порой бывает невероятно полезен, но большинство изделий в магазинах либо грешат качеством, либо по мощности не устраивают, а стоят при этом недёшево. Но ведь схема инвертора состоит из простейших деталей, потому мы предлагаем инструкцию по сборке преобразователя напряжения своими руками.

Корпус для инвертора

Первое, что нужно учесть — потери преобразования электричества, выделяющиеся в виде тепла на ключах схемы. В среднем эта величина составляет 2-5% от номинальной мощности устройства, но показатель этот имеет свойство расти из-за неправильного подбора или старения комплектующих.

Отвод тепла от полупроводниковых элементов имеет ключевое значение: транзисторы очень чувствительны к перегреву и выражается это в быстрой деградации последних и, вероятно, их полному отказу. По этой причине основанием для корпуса должен служить теплоотвод — алюминиевый радиатор.

Из радиаторных профилей хорошо подойдёт обычная «расчёска» шириной 80-120 мм и длиной около 300-400 мм. к плоской части профиля винтами крепятся экраны полевых транзисторов — металлические пятачки на их задней поверхности. Но и с этим не всё просто: электрического контакта между экранами всех транзисторов схемы быть не должно, поэтому радиатор и крепления изолируются слюдяными плёнками и картонными шайбами, при этом по обе стороны диэлектрической прокладки металлсодержащей пастой наносится термоинтерфейс.

Определяем нагрузку и закупаем компоненты

Крайне важно понимать, почему инвертор — это не просто трансформатор напряжения, а также почему существует столь разнообразный перечень подобных устройств. Прежде всего помните, что подключив трансформатор к источнику постоянного тока, вы ничего не получите на выходе: ток в АКБ не меняет полярности, соответственно, явление электромагнитной индукции в трансформаторе отсутствует как таковое.

Первая часть схемы инвертора — входной мультивибратор, имитирующий колебания сети для совершения трансформации. Собирается он обычно на двух биполярных транзисторах, способных раскачать силовые ключи (например, IRFZ44, IRF1010NPBF или мощнее — IRF1404ZPBF), для которых важнейший параметр — предельно допустимый ток. Он может достигать нескольких сотен ампер, но в целом вам достаточно умножить значение тока на вольтаж аккумуляторной батареи, чтобы получить ориентировочное количество ватт выходной мощности без учёта потерь.

Простой преобразователь на основе мультивибратора и силовых полевых ключей IRFZ44

Частота работы мультивибратора непостоянна, рассчитывать и стабилизировать её — пустая трата времени. Вместо этого ток на выходе трансформатора снова превращается в постоянный с помощью диодного моста. Такой инвертор может быть пригоден для питания чисто активных нагрузок — ламп накаливания или электрических нагревателей , печек.

На основе полученной базы можно собирать и другие схемы, отличающиеся частотой и чистотой выходного сигнала. Подбор компонентов для высоковольтной части схемы сделать проще: токи здесь не такие высокие, в ряде случаев сборку выходного мультивибратора и фильтра можно заменить парой микросхем с соответствующей обвязкой. Конденсаторы для нагрузочной сети следует использовать электролитические, а для цепей с низким уровнем сигнала — слюдяные.

Вариант преобразователя с генератором частоты на микросхемах К561ТМ2 в первичном контуре

Стоит также заметить, что для увеличения итоговой мощности вовсе не обязательно закупать более мощные и стойкие к нагреву компоненты первичного мультивибратора. Задачу можно решить увеличением числа преобразовательных контуров, включенных параллельно, но для каждого из них потребуется собственный трансформатор.

Вариант с пареллельным подключением контуров

Борьба за синусоиду — разбираем типовые схемы

Инверторы напряжения сегодня используются повсеместно как автолюбителями, желающими пользоваться бытовой техникой вдалеке от дома, так и обитателями автономных жилищ, питающихся солнечной энергией . И в целом можно сказать, что от сложности устройства преобразователя напрямую зависит ширина спектра токоприёмников, которые можно к нему подключить.

К сожалению, чистый «синус» присутствует только в магистральной электросети, добиться преобразования постоянного тока в него очень и очень сложно. Но в большинстве случаев этого и не требуется. Чтобы подключать электрические двигатели (от дрели до кофемолки), достаточно пульсирующего тока с частотой от 50 до 100 герц без сглаживания.

ЭСЛ, светодиодные лампы и всевозможные генераторы тока (блоки питания, зарядные устройства)более критичны к выбору частоты, поскольку именно на 50 Гц основана схема их работы. В таких случаях следует включать во вторичный вибратор микросхемы, зовущиеся генератором импульсов. Они могут коммутировать небольшую нагрузку непосредственно, либо исполнять роль «дирижёра» для серии силовых ключей выходной цепи инвертора.

Но даже такой хитрый план не сработает, если вы планируете использовать инвертор для стабильного питания сетей с массой разнородных потребителей, включая асинхронные электрические машины. Здесь чистый «синус» очень важен и реализовать такое под силу лишь преобразователям частоты с цифровым управлением сигналом.

Трансформатор: подберём или сами

Для сборки инвертора нам не хватает всего одного элемента схемы, выполняющего трансформацию низкого напряжения в высокое. Вы можете использовать трансформаторы из блоков питания персональных компьютеров и старых ИБП, их обмотки как раз рассчитаны на трансформацию 12/24-250 В и обратно, остаётся лишь правильно определить выводы.

И всё же лучше намотать трансформатор своими руками, благо что ферритовые кольца дают возможность сделать это самому и с любыми параметрами. Феррит обладает отличной электромагнитной проводимостью, а значит, потери при трансформации будут минимальными даже если провод намотан вручную и не плотно. К тому же вы легко рассчитаете необходимое количество витков и толщину провода по имеющимся в сети калькуляторам.

Перед намоткой кольцо сердечника нужно подготовить — снять надфилем острые кромки и плотно обмотать изолятором — стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. Далее следует намотка первичной обмотки из толстого медного провода расчётного сечения. После набора нужного количества витков их необходимо равномерно распределить по поверхности кольца с равным интервалом. Выводы обмотки соединяются согласно схеме и изолируются термоусадкой.

Первичная обмотка покрывается двумя слоями лавсановой изоленты, затем наматывается высоковольтная вторичная обмотка и ещё один слой изоляции. Важный момент — мотать «вторичку» нужно в обратном направлении, иначе трансформатор работать не будет. В завершение к одному из отводов нужно припаять в разрыв полупроводниковый термопредохранитель, ток и температура срабатывания которого определяются параметрами провода вторичной обмотки (корпус предохранителя нужно плотно примотать к трансформатору). Сверху трансформатор обматывается двумя слоями виниловой изоляции без клейкой основы, конец закрепляется стяжкой или цианакрилатным клеем.

Монтаж радиоэлементов

Осталось собрать устройство. Поскольку компонентов в схеме не так много, можно размещать их не на печатной плате, а навесным монтажом с креплением к радиатору, то есть к корпусу устройства. К штыревым ножкам подпаиваемся моножильным медным проводом достаточно большого сечения, затем место соединения укрепляется 5-7 витками тонкой трансформаторной проволоки и небольшим количеством припоя ПОС-61. После остывания соединения оно изолируется тонкой термоусадочной трубкой.

Схемы высокой мощности и со сложным вторичным контуром могут потребовать изготовления печатной платы, на краю которой в ряд размещены транзисторы для свободного крепления к теплоотводу. Для изготовления печатки пригоден стеклотекстолит с толщиной фольги не менее 50 мкм, если же покрытие более тонкое — усиливайте цепи низкого напряжения перемычками из медного провода.

Изготовить печатную плату в домашних условиях сегодня просто — программа Sprint-Layout позволяет рисовать обтравочные трафареты для схем любой сложности, в том числе и для двухсторонних плат. Полученное изображение распечатывается лазерным принтером на качественной фотобумаге. Затем трафарет прикладывается к очищенной и обезжиренной меди, проглаживается утюгом, бумага размывается водой. Технология получила название «лазерно-утюжной» (ЛУТ) и описана в сети достаточно подробно.

Вытравливать остатки меди можно хлорным железом, электролитом или даже поваренной солью, способов предостаточно. После вытравливания припекшийся тонер нужно смыть, просверлить монтажные отверстия сверлом в 1 мм и пройтись по всем дорожкам паяльником (под флюсом), чтобы залудить медь контактных площадок и улучшить проводимость каналов.

В данной статье поговорим про бестрансформаторное электропитание.

В радиолюбительской практике, да и в промышленной аппаратуре источником электрического тока обычно являются гальванические элементы, аккумуляторы, или промышленная сеть 220 вольт. Если радиоприбор переносной (мобильный), то использование батарей питания себя оправдывает такой необходимостью. Но если радиоприбор используется стационарно, имеет большой ток потребления, эксплуатируется в условиях наличия бытовой электрической сети, то питание его от батарей практически и экономически не выгодно. Для питания различных устройств низковольтным напряжением от бытовой сети 220 вольт существуют различные виды и типы преобразователей напряжения бытовой сети 220 вольт в пониженное. Как правило, это схемы трансформаторного преобразования.

Схемы трансформаторного питания строятся по двум вариантам

1. «Трансформатор – выпрямитель — стабилизатор» — классическая схема питания, обладающая простотой построения, но большими габаритными размерами;

2. «Выпрямитель — импульсный генератор – трансформатор – выпрямитель – стабилизатор» — схема импульсного источника питания, обладающая малыми габаритными размерами, но имеющая более сложную схему построения.

Самое главное достоинство указанных схем питания – наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепи питания. Это снижает опасность поражения человека электрическим током, и предотвращает выход аппаратуры из строя по причине возможного замыкания токоведущих частей устройства на «ноль». Но иногда, возникает потребность в простой, малогабаритной схеме питания, в которой наличие гальванической развязки не важно. И тогда мы можем собрать простую конденсаторную схему питания . Принцип её работы заключается в «поглощении лишнего напряжения» на конденсаторе. Для того, чтобы разобраться в том, как это поглощение происходит, рассмотрим работу простейшего делителя напряжения на резисторах .

Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2 . Резистор R1 – ограничительный, или по другому называется добавочный. Резистор R2 – нагрузочный (Rн ), он же является внутренним сопротивлением нагрузки.

Предположим, что нам необходимо из напряжения 220 вольт получить напряжение 12 вольт. Указанные U2 = 12 вольт должны падать на сопротивлении нагрузки R2 . Это означает, что остальное напряжение U1 = 220 – 12 = 208 вольт должно падать на сопротивлении R1 .

Допустим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем обмотку электромагнитного реле, а активное сопротивление обмотки реле R2 = 80 Ом . Тогда по закону Ома, ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцепи = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер . Указанный ток должен течь и через резистор R1 . Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт , по закону Ома определяем его сопротивление:

R1 = UR1 / Iцепи = 208/0,15 = 1 387 Ом .

Определим мощность резистора R1: Р = UR1 * Iцепи = 208 * 0,15 = 31,2 Вт .

Для того, чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нём мощности, реальное значение его мощности необходимо увеличить в раза два, это приблизительно составит 60 Вт . Размеры такого резистора довольно внушительны. И вот здесь нам пригодится конденсатор!

Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента изменяющееся в зависимости от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:

где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).

Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор С , мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.

Реактивное сопротивление конденсатора С должно приблизительно равняться ранее рассчитанному значению R1 = Хс = 1 387 Ом .

Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс , мы определим значение ёмкости конденсатора:

С1 = 1 / (2*3,14*50*1387) = 2,3*10 -6 Ф = 2,3 мкФ

Это может быть несколько конденсаторов с требуемой общей ёмкостью, включенных параллельно, или последовательно.

Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Но изображённая схема работать будет, но не так как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один, или два малогабаритных конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одно — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле – в цепи постоянного тока. На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его необходимо преобразовать в постоянное. Это достигается вводом в схему диодного выпрямителя разделяющего входную и выходную цепь, а так же элементов сглаживающих пульсацию переменного напряжения в выходной цепи.

Окончательно, схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Конденсатор С2 — сглаживающий пульсации. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1 , в схему введен резистор R1 , который шунтирует конденсатор своим сопротивлением. При работе схемы он своим большим сопротивлением не мешает, а после отключения схемы от сети, в течение времени, определяемого секундами, через резистор R1 происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется обыкновенной формулой:

Для того, чтобы следующий раз не делать все вышеперечисленные расчёты, выведем окончательную формулу расчёта ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного (конденсаторного) питания. При известных значениях входного и выходного напряжения, а также сопротивления R2 (оно же — сопротивление нагрузки Rн ), значение сопротивления R1 находится в соответствии с пунктом 3 статьи «Делитель напряжения «:

Объединив две формулы, находим конечную формулу расчета ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного питания:

где Rн Р1 .

Учитывая, что при работе в переменном напряжении в конденсаторе происходят перезарядные процессы, а также сдвиг фазы тока по отношению к фазе напряжения, необходимо брать конденсатор на напряжение в 1,5…2 раза больше того напряжения, которое подаётся в цепь питания. При сети 220 вольт, конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт .

По указанной выше формуле можно рассчитать значение ёмкости схемы бестрансформаторного питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки. Для работы в условиях переменной нагрузки, меняется также ток и напряжение выходной цепи. Для стабилизации выходного напряжения обычно применяют стабилитроны, или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение на необходимом уровне. Одна из таких схем показана на рисунке ниже.

Вся схема включена в сеть 220 вольт постоянно, а реле Р1 включается в цепь и выключается с помощью выключателя S1 . В качестве выключателя может быть и полупроводниковый прибор, например транзистор. Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, он исключает увеличение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток течёт через транзисторный каскад. Если бы этого каскада не было, то при отключении S1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигнуть максимального сетевого – 315 вольт.

Стоит отметить, что при расчёте схем автоматики с реле, необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле во включенном состоянии приблизительно в 1,5 раза меньше номинального. Поэтому, рассчитывая схему, изображённую выше, оптимально вести расчёт конденсатора для режима удержания, а напряжение стабилизации сделать равным номинальному (или чуть выше номинального). Это позволит работать всей схеме в режиме меньших токов, что повышает надёжность. Таким образом, для расчета емкости конденсатора С1 в схеме с коммутируемой нагрузкой, параметр Uвх мы берём равным не 12 вольт, а в полтора раза меньше – 8 вольт, а для расчёта ограничительного (стабилизирующего) транзисторного каскада – номинальное 12 вольт.

С1 = 1 / (2 * 3,14 * 50 * ((220 * 80) / 8 – 80)) = 1,5 мкФ
В качестве стабилизирующего элемента при малых токах можно использовать стабилитрон. При больших токах стабилитрон не годится – слишком малая у него рассеиваемая мощность. Поэтому в таком случае оптимально использовать транзисторную схему стабилизации напряжения. Расчёт стабилизирующего транзисторного каскада основан на использовании порога открытия биполярного транзистора, при достижении напряжения база-эмиттер 0,65 вольта (на кристалле кремния). Но учтите, что для разных транзисторов это напряжение колеблется в пределах 0,1 вольта, не только по типам, но и по экземплярам транзисторов. Поэтому напряжение стабилизации на практике может немного отличаться от рассчитанного значения.
Расчёт делителя смещения каскада стабилизации проводится всё по тем же формулам делителя напряжения, при известных Uвх.дел. = 12 вольт , Uвых.дел. = 0,65 вольт и токе транзисторного делителя, который должен быть приблизительно в двадцать раз меньше тока протекающего через ёмкость С1 . Этот ток легко найти:

Iдел. = Uвх.дел. / (20*Rн) = 12 / (20 * 80) = 0,0075 ампер ,
где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1 , равное 80 Ом .

Номиналы резисторов R1 и R2 определяются по формулам, ранее опубликованным в статье «Делитель напряжения «:

где Rобщ – общее сопротивление резисторов делителя смещения транзистора VT1 , которое находится по закону Ома:

Итак: Rобщ = 12 / 0,0075 = 1600 Ом ;

R3 = 0,65 * 1600 / 12 = 86,6 Ом 82 Ом ;

R2 = 1600 – 86,6 = 1513,4 Ом , по номинальному ряду, ближайший номинал – 1,5 кОм .

Зная падение напряжения на резисторах и ток делителя, не забудьте рассчитать их габаритную мощность. С запасом, габаритную мощность R2 выбираем в 0,25 Вт, а R3 – в 0,125 Вт. Вообще, вместо резистора R2 лучше поставить стабилитрон, в данном случае это может быть Д814Г, КС211(с любым индексом), Д815Д, или КС212(с любым индексом). Я научил вас рассчитывать резистор намеренно.

Транзистор выбирается также с запасом падающей на его переходе мощности. Как выбирать транзистор в подобных стабилизирующих каскадах, хорошо описано в статье «Компенсационный стабилизатор напряжения «. Для лучшей стабилизации, возможно использование схемы «составного транзистора».

Думаю, что статья своей цели достигла, «разжёвано» всё до каждой мелочи.

Большинство домашних электрических приборов работают от бытовой сети напряжением 220 вольт. Однако встречаются отдельные потребители, требующие пониженного напряжения. Низковольтным нагревателям, галогенным лампам и другим аналогичным устройствам необходим понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт, обеспечивающий их нормальную работу. Данные приборы пользуются широкой популярностью, отличаются небольшими размерами и цельным корпусом. Они безопасны в эксплуатации и позволяют сэкономить электроэнергию.

Общее устройство и принцип работы

Конструктивно трансформатор представляет собой устройство в виде сердечника и двух обмоток с различным количеством витков. Для изготовления сердечника используется специальная электротехническая сталь.

Подача напряжения осуществляется на вход трансформатора. Это вызывает появление в обмотке электродвижущей силы, создающей магнитное поле.

Весь рабочий процесс можно разбить на несколько этапов:

Электрический ток попадает в первичную катушку, которая создает .
Возле катушечных проводников происходит замыкание всех силовых линий. Некоторые из них могут захватывать проводники, относящиеся к другой катушке. В результате, образуется взаимосвязь обеих катушек через магнитные линии.
Сила взаимодействия напрямую зависит от расстояния между обмотками. Чем дальше они находятся друг от друга, тем меньше сила магнитных связей.
Переменный ток, проходящий через первую катушку, изменяется во времени в соответствии с определенными законами. Следовательно, созданное им магнитное поле, также будет переменным.
с измененной величиной и направлением поступает в другую катушку, индуцируя тем самым переменную электродвижущую силу. На выходе второй катушки появляется электрический ток. Его величина регулируется соотношением количества витков в первой и второй катушках. В итоге может получиться понижающий трансформатор или, наоборот, устройство, повышающее ток.

Выбор необходимого устройства

При покупке понижающего трансформатора необходимо учитывать его основные параметры и технические характеристики:

Величина входного напряжения. Она имеется в маркировке и наносится на корпус в виде надписи «220В» или «380В». Для использования в быту нужно выбирать первый вариант.
Выходное напряжение. Выбирается в зависимости от параметров потребителей, с которыми будет работать трансформатор. Например, если планируется использование светодиодных ламп на двенадцать вольт, то и устройство должно понижать напряжение с 220 до 12 В.
Мощность. Этот постоянный параметр у трансформатора должен на 20% превышать такой же показатель потребляющих устройств. Причем в расчет следует принимать суммарную мощность потребителей. Это значение указывается на маркировке практически каждого изделия и измеряется в ваттах (Вт).

Не рекомендуется покупать трансформаторы со слишком высоким запасом мощности. Такой прибор может оказаться слишком дорогим, а несоответствие технических характеристик приведет к выходу из строя не только галогенных ламп, но и преобразователей, использующихся вместе с ними.

Пониженное напряжение на выходе трансформатора должно совпадать с номинальными показателями потребителей. Чаще всего, это 12В, но могут попадаться приборы, работающие от 6 или 24В. Для системы освещения, устанавливаемой в помещении с повышенной влажностью, рекомендуется использовать преобразователь с .

Во многих случаях вместо одного дорогого прибора целесообразно приобрести несколько отдельных устройств пониженной мощности, к которым подсоединяют несколько групп потребителей. При выходе из строя одного из них, перестанет работать лишь часть светильников или других приборов. Замена маломощного устройства обойдется значительно дешевле, по сравнению с дорогим мощным понижающим трансформатором.

Подключение понижающего трансформатора

Подключить понижающий трансформатор 220 на 12 вольт совсем несложно. В качестве примера можно рассмотреть галогенные источники освещения. Их подключение возможно сразу всех вместе в разрыве фазы одноклавишного выключателя, или путем разбивки на отдельные группы.

Все устройства заводского изготовления выпускаются с промаркированными клеммами, к которым и выполняется подключение. Фазный провод подключается к клемме «L» или «220», а нулевой - к «N» или «0». Маркировка фазной клеммы на выходе зависит от напряжения, выдаваемого устройством. К ним будут подключатся галогенные лампы с помощью медного провода небольшого сечения, позволяющего избежать .

Для того чтобы их свечение было равномерным, должны использоваться одинаковые провода, соединяемые параллельно с сечением не менее 1,5 мм2. Если требуется подключение дополнительных групп, а выходных клемм для этого недостаточно, их можно добавить в соответствии с максимальной мощностью устройства.

Следует обратить особое внимание на длину проводов. Идеальная сборка предполагает использование проводника, длиной, не превышающей 3 м. За счет этого, предотвращается нагрев и снижаются энергетические потери. Более длинный провод сильно нагревается и частично отдает тепловую энергию светильникам. Из-за этого они быстро выходят из строя или начинают светить неравномерно. Если по техническим причинам невозможно уменьшить длину провода, следует увеличить его сечение.

Иногда при покупке попадаются не новые или самодельные трансформаторы со стертой маркировкой на клеммах. Такая сборка определяется по первичной или вторичной обмотке, а именно, по сечению намотанных медных проводов. Как правило, в понижающем трансформаторе в первичной обмотке используется проводник с меньшим сечением, нежели во вторичной. Этот фактор нужно учитывать при изготовлении понижающего устройства своими руками.

Самостоятельное изготовление устройства

Конструкция трансформатора кажется сложной лишь на первый взгляд. Многие домашние мастера могут достаточно легко собрать понижающее устройство своими руками.

Для того чтобы получить работоспособный прибор, нужно соблюдать рекомендации специалистов и определенный порядок действий:

В первую очередь выполняются параметров и числа витков на каждой обмотке. Это поможет в дальнейшем выполнить правильное подключение. Для этого используются такие исходные данные, как входное и выходное напряжение (200 и 12В), сечение 6 см2, постоянная величина трансформаторного железа, равная 60. Эта величина делится на площадь сечения, в итоге получается 10. Данный показатель соответствует количеству витков, приходящихся на 1В. 220 х 10 = 2200 - количество витков первичной обмотки, 12 х 10 = 120 - количество витков вторичной обмотки.
Для изготовления сердечника своими руками можно использовать жестяные банки. Они нарезаются полосками, длина которых составляет 30 см, ширина - 2 см. Заготовки нужно обжечь на огне, дать остыть и очистить от окалины. Они покрываются лаком, а с одной стороны к ним приклеиваются бумажные полоски. Такая сборка потребует провода, сечением 0,3 мм2, заключенного в бумажную изоляцию. Для вторичной обмотки будет нужен провод сечением 1 мм2.
Основой катушки служит толстый картон. На него наматывается бумага, покрытая парафином. Далее на нее уже наматывается проволока. Через каждые два ряда укладывается слой пропарафиненной бумаги.
Сборка и намотка вторичной обмотки производится в том же направлении, что и первичной. В готовую катушку вставляются железные полоски примерно на половину длины. Они обтягивают основу, а их концы соединяются в нижней части. Возле каркаса и сердечника остается небольшой зазор.
Для основания понижающего трансформатора используется обычная 50-миллиметровая доска. Окончательная сборка всех деталей и их крепление на своих местах выполняется металлическими скобками. Они должны огибать нижнюю часть сердечника и надежно притягивать конструкцию к основанию.
На завершающем этапе концы обмоток выводятся наружу, где выполняется их подключение к контактам.

При отсутствии специального оборудования намотку катушек можно значительно облегчить за счет простого приспособления. Его конструкция состоит из двух деревянных стоек, закрепленных на доске и металлической оси, продетой в отверстия в стойках. Один конец для удобства вращения изгибается в виде обычной рукоятки.

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:

Напряжение на входе: 220 В.
Напряжение на выходе: 12 В.
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:

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.
Далее пластины нужно очистить от копоти и покрыть лаком, после чего каждая из них с одной стороны оклеивается тонкой бумагой - папиросной или пропарафиненной.
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.
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.
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.

Закрепив на второй щечке каркаса выводы вторичной катушки, ее (катушку) также обматывают бумагой.
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.
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:

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.
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.
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:

Открытыми: снабжены негерметичным кожухом, внутрь которого могут попадать влага и пыль. Но зато имеется возможность принудительного охлаждения при помощи вентилятора.
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:

ЯТП-0,25. Прибор с номинальной мощностью 250 Вт, оснащенный корпусом. Стоимость составляет 1700 руб.
ОСМ-1-04. Может работать с входным напряжением 220 В или 100 – 127 В, выходное составляет 12 В. Корпус отсутствует. Стоимость - 2600 руб.
ОСЗ-1 У2 220/12. Трансформатор на 1 кВт. Стоит 5300 руб.
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

В квартире имеется бытовая розетка. Требуется запитать маломощную низковольтную галогенную лампу. Как это сделать? Да никак, если под рукой нет специального устройства, которое понижает сетевое напряжение до необходимого уровня. Один из таких приборов - понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт.

Принцип работы

В переводе с латинского языка слово transformare означает «преобразовать». Трансформатор предназначен для изменения подаваемого напряжения. Если входное напряжение больше, чем величина выходного, трансформатор называют понижающим. Если значение электрического питания на входе устройства меньше, чем на выходе, значит, это повышающий трансформатор.

Принцип работы прибора основан на эффекте электромагнитной индукции. Смысл физического явления состоит в том, что электрический ток возникает в проводнике , который помещён в изменяемое с течением времени магнитное поле. Природный феномен был открыт Майклом Фарадеем в 1831 году.

К первичному индуктору трансформаторного устройства подводится переменный ток. В металлическом сердечнике возбуждается магнитное поле, которое меняется с частотой подаваемого напряжения. Во вторичной обмотке появляется индукционный ток, сила которого зависит от соотношения количества витков входящей и выходящей катушек.

Основными параметрами, характеризующими функциональность трансформатора, принято считать входное и выходное напряжение, а также мощность аппарата. Последний показатель, который является главным критерием при выборе устройства, определяет величину подключаемой нагрузки. Подсоединяемый прибор должен иметь мощность на 20% меньше нормы, указанной в техническом паспорте трансформатора.

Сердечник аппарата изготовляется из феррита, электротехнической стали или пермаллоя. Для обмотки используется медный проводник в лаковой или бумажной изоляции. Приборы большой мощности снабжаются системой масляного охлаждения.

В электротехнике различают три вида трансформаторов:

Стержневой. Сердечник расположен внутри обмоток.
Броневой. Бо́льшая часть обмотки накрывается магнитопроводом.
Тороидальный. Магнитная система выполнена в форме кольца.

Все варианты трансформаторов 220 на 12 работают по одному принципу. Однако тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт имеет больший КПД, компактней по объёму и требует меньше материалов для производства.

При эксплуатации трансформатор подключают к заземляющей шине во избежание поражения человека током в аварийной ситуации. Обслуживание агрегата заключается в периодическом осмотре и очищении от грязи и пыли. При обрыве обмотки и коротком замыкании прибор демонтируется и производится перемотка повреждённой цепи.

Изготовление своими руками

Для понижения выходного напряжения в электрических системах применяются трансформаторы электронного типа. Устройство собирается из полупроводников и интегральных схем. При высоком КПД прибор малого размера и веса не нагревается и не шумит.

Однако устройства традиционной конструкции по-прежнему востребованы из-за надёжности и простоты изготовления. Приборы промышленного производства стоят примерно 600 рублей. Но человек с умелыми руками в состоянии смастерить понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт самостоятельно.

Расчёт параметров

Перед началом работ производится расчёт технических характеристик трансформатора. Прежде всего мастер определяется с мощностью нагрузки, которая подключится к прибору. При этом необходимо учитывать тепловые потери, которые понижают КПД устройства до 80%.

Чтобы получить истинное значение требуемой мощности, следует разделить мощность нагрузки на коэффициент 0,8. От этой величины рассчитываются остальные параметры трансформатора:

Например, требуется подключить шестидесятиваттный радиоприёмник, работающий на двенадцативольтовом напряжении. Необходимо рассчитать и собрать понижающий трансформатор на 12 вольт. Расчёты ведутся в соответствии с вышеизложенными этапами.

С учётом тепловых потерь выходная мощность трансформатора определяется на уровне 75 Вт. Площадь магнитопровода составит 10,4 квадратного сантиметра.

Один вольт напряжения требует 4,8 оборота. Для первичной обмотки наматывают 1056 витков, для выходной катушки - 58. При подключённой нагрузке во вторичном индукторе теряется часть напряжения за счёт сопротивления проводника, поэтому следует добавить 10% к полученному числу. Итого 65 витков.

Чтобы выбрать сечение проводника, нужно знать силу проходящего тока . По входящей цепи протекает ток 0,34 ампера, по выходящей цепи идёт ток 5 ампер. Соответственно диаметр провода первичного индуктора равен 0,46 мм, толщина проводника вторичной обмотки 1,78 мм. Полученные значения округляются в бо́льшую сторону.

Сборка трансформатора

Для сборки понижающего трансформатора 220 в на 12 в требуются металлический сердечник, картонный каркас и медный провод. Если имеется вышедший из строя прибор с аналогичными параметрами, то необходимые компоненты заимствуются из этой конструкции. Можно подобрать детали от неработающих трансформаторов с другими техническими характеристиками. В этом случае придётся корректировать расчёты.

При невозможности подобрать комплектующие промышленного производства детали изготавливаются из подручных материалов. Это процесс трудоёмкий и потребует от мастера терпения.

Пластины для сердечника вырезаются из использованных консервных банок. Перед сборкой магнитопровода жестяные компоненты прокаливаются в огне, а затем копоть, окалины и нагар удаляются с поверхности мелкозернистой наждачной бумагой.

Каркас вырезается из плотного картона. Сначала приготавливается вертикальная часть. После склейки и просушки на торцах каркаса закрепляются щёчки, в которых проделаны отверстия для вывода проводов подключения.

Провод требуемого сечения приобретается в магазине электрических товаров. Материал для обмотки можно поискать на «блошином рынке». Здесь проводник хорошего качества, а иногда и в заводской упаковке, стоит дешевле.

Подобрав компоненты требуемых параметров, приступают к накручиванию проводников на каркас. Операция производится вручную или с помощью намоточной машинки, а укладывание провода рекомендуется по схеме «виток к витку». Через каждые два слоя обмотки прокладывается полоска специальной конденсаторной бумаги. Концы проводников выпускают наружу через отверстия в щёчках.

Закончив работу с обмотками, приступают к заполнению каркаса пластинами сердечника. После сборки трансформатора необходимо прозвонить электрические цепи мультиметром. Если проверка прошла успешно, изделие готово к работе.

Подключение устройств, работающих от напряжения 12 вольт, при помощи понижающего трансформатора приносит экономию электрической энергии и, соответственно, денежных средств. Кроме того, такие приборы при эксплуатации абсолютно безопасны.