Zawartość
- Transformatory wykorzystują uzwojenia
- Konstrukcja transformatora obniżającego napięcie
- Przykładowe obliczenia
- Ostrzeżenia
Transformatory są prostymi, ale niezwykle użytecznymi urządzeniami elektrycznymi i działają z powodu zjawiska zwanego indukcją elektromagnetyczną. Jeśli umieścisz przewód przewodzący w zmieniającym się polu magnetycznym, pole indukuje prąd elektryczny w przewodzie, a tam gdzie jest prąd, istnieje różnica potencjałów lub napięcie. Odwrotna jest również prawda. Zmieniający się prąd w przewodniku wytwarza pole magnetyczne. Ponieważ prąd musi się zmieniać (w strumieniu), transformatory pracują tylko z prądem przemiennym, co stanowi przewagę prądu przemiennego nad prądem stałym.
Napięcie zależy od tego, ile razy przewodnik przechodzi przez pole magnetyczne. Możesz przekształcić napięcie w jednym obwodzie - obwodzie pierwotnym - w inne napięcie w obwodzie wtórnym, dostosowując liczbę przejść przewodów przez każdy obwód przez pole magnetyczne. Urządzeniem, które to robi, jest transformator, a gdy zmniejsza napięcie w obwodzie wtórnym, jest to transformator obniżający napięcie. Właśnie to robi transformator na linii zasilającej na zewnątrz domu. Łatwo jest stworzyć własny transformator obniżający napięcie, ale nie będzie on tak duży i mocny jak ten na linii zasilającej. Działa to jednak dokładnie w ten sam sposób.
Transformatory wykorzystują uzwojenia
Transformator wykorzystuje pojedynczy przewód wielokrotnie nawinięty wokół rdzenia centralnego dla obwodu pierwotnego, a inny przewodnik również wielokrotnie nawinięty wokół tego samego lub innego rdzenia dla obwodu wtórnego. Stosunek liczby zwojów w tych cewkach określa napięcie w cewce wtórnej. Formuła transformatora, wynikająca z prawa Faradaysa, jest następująca:
N.s/ Np = V.s/ Vp
gdzie Ns oraz np oznaczają liczbę zwojów odpowiednio w cewce wtórnej i pierwotnej oraz Vs i Vp są napięcia.
W transformatorze obniżającym napięcie wtórne jest niższe niż napięcie pierwotne, więc liczba zwojów w cewce wtórnej musi być mniejsza niż liczba w cewce pierwotnej. Jeśli znasz napięcie w obwodzie pierwotnym i masz cel dla cewki wtórnej, osiągniesz swój cel, dostosowując liczbę zwojów na obu cewkach.
Konstrukcja transformatora obniżającego napięcie
Najbardziej wydajne transformatory mają rdzenie ferromagnetyczne, ponieważ materiał ten zostaje namagnesowany przez cewkę pierwotną i przekazuje energię do cewki wtórnej bardziej wydajnie niż cewki samodzielnie. Łatwym sposobem na uzyskanie cewki ferromagnetycznej jest znalezienie dużej stalowej podkładki ze sklepu z narzędziami lub wraku. Średnica powinna wynosić od 2 do 3 cali.
Do wykonania cewek można użyć dowolnego drutu przewodzącego, ale najlepszy jest drut magnetyczny o grubości 28, który jest bardzo cienkim drutem miedzianym pokrytym izolacją. Aby utworzyć cewkę pierwotną, owiń drut blisko podkładki co najmniej 500 razy, trzymając drut szczelnie razem. W razie potrzeby zwiń go warstwami. Dokładnie policz liczbę uzwojeń i zanotuj liczbę. Po zakończeniu uzwojenia pozostaw dwa końce wolne w celu podłączenia do źródła zasilania i owiń taśmę maskującą wokół przewodów, aby utrzymać je na miejscu.
Ponieważ budujesz transformator obniżający napięcie, liczba uzwojeń w cewce wtórnej będzie mniejsza. Rzeczywista liczba zależy od napięcia, które chcesz, i możesz to obliczyć za pomocą formuły transformatora. Nawiń cewkę wtórną na górną, pozostawiając wolne końce na podłączeniu do miernika. Owinąć cewkę taśmą maskującą, a następnie owinąć cały transformator taśmą elektryczną, aby go zaizolować. Transformator jest teraz gotowy do testowania.
Przykładowe obliczenia
Załóżmy, że chcesz obniżyć moc 120 woltów z gniazda elektrycznego w domu do 12 woltów. Stosunek napięcia wynosi 12/120 = 1/10, więc jeśli cewka pierwotna ma 500 zwojów, cewka wtórna powinna mieć 50.
Zauważ, że użycie napięcia domowego w tych obliczeniach jest tylko przykładem, a prąd przepływający pod tak dużym napięciem szybko nagrzeje przewody i byłoby niebezpieczne, aby faktycznie próbować je zmniejszyć. Bezpieczniej jest stosować ten podstawowy transformator do znacznie mniejszych napięć wejściowych z bezpieczniejszych źródeł. Nie pozostawiaj transformatora podłączonego przez dłuższy czas.