Как подключить трансформатор 220 вольт

Тема: как нужно соединять трансформатор с электрической цепью.

Применение силовых понижающих (реже повышающих) трансформаторов имеет большое распространение. Они являются достаточно простым и недорогим решением для функции преобразования электрической энергии, а именно напряжения и тока. Для тех, кто не особо знаком с электротехникой уточню — трансформаторы представляют собой электрическую машину, состоящую из магнитопровода определенной формы, на котором содержаться намотки изолированного провода (медного чаще всего). В зависимости от количества витков на трансформаторе и его сечения зависит напряжение и ток, который преобразуется.

Самый простой вариант трансформатора содержит на себе две обмотки. Входная обмотка называется первичной, а выходная — вторичной. Изначально каждый трансформатор рассчитывается на свою мощность, напряжение, ток, частоту. Чаще всего можно встретить обычный понижающий трансформатор, у которого входная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт, а вторичная на то напряжение, которое используется тем или иным устройством (наиболее ходовыми являются 3, 5, 9, 12, 24 вольта). От количества витков зависит напряжение, а от диаметра провода обмотки — сила тока.

Схема подключения трансформатора достаточно проста. На вход подается питание (переменное напряжение). Если это обычный понижающий транс, рассчитанный на стандартное сетевое напряжение, то подключаем 220 вольт. Полярность тут не имеет значения. Обычно на самом электротехническом устройстве пишется, где у него, какая обмотка, на сколько вольт она рассчитана. Входные провода (или выводы, клеммы) как правило делаются хорошо изолированными, расположенные отдельно от выходных. В принципе легко понять, какие выводы соответствуют входу.

Если вам попался силовой трансформатор, у которого нет четкого указания, надписи, где у него входные клеммы, выводы, провода, а вы точно знаете, что он на 220 вольт, то можно первичную обмотку просто вызвонить тестером, мультиметром. Итак, сначала зрительно определяем, какие выводы наиболее похожи на вход. Далее начинаем измерять сопротивление обмоток. Так как первичная обмотка рассчитана на большее напряжение (220 вольт), значит она будет иметь наибольшее сопротивление относительно всех остальных. Для примера, у большинства понижающих трансформаторов размерами примерно с кулак взрослого человека сопротивление входной, первичной обмотки будет лежать в пределах 10-1000 ом. Чем больше трансформатор, тем меньше сопротивление на его входной обмотки.

Вторичная обмотка силового понижающего трансформатора в простом варианте имеет два вывода (провода, клеммы). Она наматывается проводом большего диаметра, в сравнении с первичной обмоткой. На ее выводах будет пониженное переменное напряжение (когда на вход подадим питание). Для большинства устройств нужно постоянное низковольтное напряжение, а поскольку со вторичной обмотки выходит переменное напряжение, то ее в большинстве случаев подключают к диодному, выпрямительному мосту, который и преобразует переменное напряжение в постоянное.

Для некоторых электротехнических устройств нужно несколько различных низковольтных напряжений. В этом случае ставятся силовые понижающие трансформаторы, у которых имеется одна входная обмотка (первичная), рассчитанная на 220 или 380 вольт, и несколько выходных (вторичные). Либо может быть вторичная обмотка со средней точкой. То есть, у выходной обмотки электрической машины (транса) выходит 3 провода (один провод общий для двух одинаковых обмоток, ну и по проводу, идущие от других концов этих обмоток). У таких понижающих трансформаторов относительно общего провода будет два одинаковых низковольтных напряжения, а общее напряжение будет равно сумме этих двух напряжений.

В промышленности широко используются также напряжения величиной в 380 вольт. Следовательно, те трансформаторы, что там используются могут быть рассчитаны как на входное переменное напряжение 220 вольт, так и на 380 вольт. Если на таких трансах есть надпись (входного и выходного напряжения), значит хорошо. Если же непонятно, на какое входное напряжение рассчитан трансформатор, то — если на транс, рассчитанный на 380 вольт подать 220 вольт, на выходе мы всего лишь получим меньшее напряжение, чем он изначально должен выдавать, если же наоборот, транс рассчитан на 220 вольт, а мы на него подадим 380 вольт, то он быстро начнет греться и в скором времени просто выйдет из строя.

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.

Что такое понижающий трансформатор?

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.

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.

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.

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.

На основании этих данных нужно рассчитать число витков в катушках. Используется следующая формула:

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,

N2 = 60*12/6 = 120 витков.

Далее нужно подготовить следующие материалы:

• 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.

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.

Для подключения проводов заземления не обойтись без клеммы заземления. Смотрите обзор разных вариантов клемм.

Как проверить варистор мультиметром и как установить прибор, читайте тут.

Схема подключения проходного выключателя с 2-х мест представлена в этой статье.

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).

Если на даче есть электричество, значит, должно быть и заземление. Заземление для дачи – эффективный способ защиты от поражения электрическим током.

Как проверить конденсатор мультиметром, расскажем далее.

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.

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.

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

Без этого электротехнического устройства потребители электроэнергии не смогли бы заряжать автомобильные аккумуляторы, подключать энергосберегающие источники света. Электротехническое изделие понижает стационарное напряжение до требуемого уровня. Прибор изготовлен на базе электромагнитной индукции. Продается в специализированных стационарных торговых предприятиях, интернет-магазинах.

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.

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.

Как выбрать понижающий трансформатор

В продаже появились импортные электроприборы, работающие от сети 110 вольт. Отечественные электросети подают ток напряжением в 220 вольт. Использовать иностранный бытовой или другого назначения прибор проблематично. Но есть выход. Можно приобрести трансформатор 220 с понижающими клеммами на 110 вольт.

Выбирая понижающее изделие, важно высчитать максимальную нагрузку, на которую оно рассчитано. Результат получают следующим методом. Умножают вольты на силу тока и получают мощность. Формула выглядит так: V x A=W. Выбирают мощный потребитель электрической энергии, высчитывают пиковую нагрузку по формуле, прибавляют к ее значению 20%.

Приведем пример. Домохозяйка приобрела импортный кухонный комбайн, работающий от сети 110 вольт, рассчитанный на силу тока 3 А. Умножаем показатели. Получим мощность 330 W. Это нормативная мощность, при которой работает комбайн. Но во время приготовления заправки, например для борща, в комбайн попала косточка, которую прибор должен измельчить. За секунду мощность подскочит до 1400 W. Производитель электроприборов в техническом паспорте указывает максимальную мощность.

Устройство, понижающее ток, несложно сделать самому. Алгоритм действий следующий: ассчитывают количество витков металлической проволоки на катушках. Расчет первичной начинают с обмотки на 220 вольт. После вычислений определяют число витков. Получают 2200 витков при сечении провода 0.3 мм и площади стержня в 6 кв. см.

После рассчитывают количество витков для катушки на 12 вольт. Вторая катушка, вырабатывая напряжение в 12 вольт, будет иметь 120 витков при сечении провода в 1 мм. Витки одной обмотки по количеству не должны равняться другой. В идеале могут, если медная проволока разного сечения.

Напряжением в двенадцать вольт питаются светодиодные ленты, лампы, освещение галогенное. Галогенным лампам требуется небольшая мощность. Важным моментом является изготовление сердечника. От его качества зависит мощность трансформатора.

Если под рукой нет специальной электротехнической стали, используют металлические емкости из-под пива, хлебного кваса, других жидких продуктов. Из банок нарезают полосы длиной 3 дм и шириной 0.2 дм. Заготовки подвергают обжигу, после удаляют налет окалины. Лакируют, обворачивают бумагой с одной стороны.

Вторую обмотку заполняют провода сечением 1 мм. Катушечную основу изготавливают из картонного материала повышенной прочности. Обворачивают картонную заготовку бумагой, пропитанной парафином. На приготовленные сердцевины наматывают проволоку, не забывая намотанные витки разделять бумагой. Готовые к использованию обмотки закрепляют на компактном деревянном или металлическом каркасе. Фиксируют скобами или другим крепежом.