Для бытовых целей в основном используется напряжение 220, 380 В. Однако, мало электроприборов рассчитано на эту величину. Телевизоры, телефоны, компьютеры имеют свои номиналы. Чтобы обеспечить нормальную работу электроприборов, используются трансформаторы. Промышленность выпускает огромный ассортимент этих устройств. Разберемся, как выбрать нужный.
Устройство трансформатора
Само слово «трансформатор» наводит на мысль трансформировать, видоизменять. Чем он, по сути, и занимается. Он меняет одну величину на другую. Они используются для изменения величин напряжения, токов, согласования сопротивления и гальванической развязки. Это устройство может работать только с переменным током. Если имеется постоянный ток, то он должен быть прерывистым или пульсирующим. По роду напряжения можно выделить следующие группы:
- трансформатор
- импульсный трансформатор
Трансформатор — электрическое устройство, состоит из сердечника, выполненного из магнитомягкого материала. Раньше использовались литые сердечники, сегодня их собирают из пластин. Пластины стягиваются болтами или кожухом. Материал и способ изготовления позволяют бороться с вихревыми токами, что повышает КПД. Современные трансформаторы имеют высокий КПД, что позволяет почти полностью передавать энергию от первичной катушки.
Обмотка — другой компонент. Она представляет собой намотанный на каркас (или без него) провод. Материал провода может быть различным. Первичная намотка тщательно изолируется от вторичных, чтобы не произошла гальваническая передача напряжения. Это когда ток с источника питания сразу попадает на выход. По подключению обмотки бывают двух типов:
- первичная
- вторичная
Если к катушке подводится ток, она первичная, если отводится — вторичная. Например, та, что подключается к сети, будет первичная, а та, с которой идет питание на электроприбор — вторичная. Первичная обмотка всегда одна (речь идет об однофазных, есть еще многофазные, чаще всего 3-х фазные), а вторичных может быть сколько угодно. Все катушки надеваются на сердечник. В зависимости от того, как они надеваются, трансформаторы подразделяются на:
- стержневые
- броневые
Определить тип легко. Если связь между катушками осуществляется через стержень магнитопровода, то это стержневой тип. Допустим, первичная находится на одном сердечнике магнитопровода, а вторичная на другом. Если связь осуществляется непосредственно, все обмотки собраны на одном сердечнике, то это броневой. Однако, если у броневого трансформатора убрать сердечник, тогда снизится КПД, да и называться уже будет не трансформатором, а катушкой.
Концы всех обмоток выводятся на корпус и закрепляются, образуя клеммы под резьбовое соединение или пайку. У малогабаритных такое соединение может отсутствовать. В таком случае у них выходят изолированные провода, с которыми и производится соединение.
Расчет обмоток
Как работает вся эта конструкция? Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что катушка — это электромагнит. Магнитное поле через магнитопровод или непосредственно передается на другую катушку, где и создается электричество. Чем больше витков в катушке, тем большее магнитное поле создается.
По специальной формуле высчитывается, сколько витков наматывается, чтобы получить 1 вольт напряжения. Зная это соотношение, можно высчитать, сколько витков необходимо иметь. Допустим, на 1 вольт приходится 27,567 витков. Тогда, чтобы подключить эту обмотку, к напряжению 220 в необходимо намотать (27,567 витков умножаем на 220 в и получаем) 6064,74 витка. Такая же формула используется и для вторичной. Допустим, на выходе нужно 12 В. Тогда 27,567 витков умножаем на 12 и получаем 330 витков.
Первичная может содержать больше или меньше витков, чем вторичная. В связи с этим их определяют как:
- понижающий
- повышающий
Если на первичную подается большее напряжение, чем на вторичную, то это понижающий, он понижает напряжение, например, с 220 в до 12 в. Если, наоборот, на выходе напряжение выше, чем на входе, то это повышающий. К примеру, в Америке в сети 110 в, поэтому, чтобы подключить электробритву европейского производства, потребуется устройство которое преобразует 110 вольт в привычные 220 в.
Мощность определяется суммой нагрузок на все вторичные обмотки. После чего вычисляется сечение провода первичной и вторичных обмоток. От сечения провода зависит ток, который будет проходить по обмоткам.
Выбор трансформатора
Как правило, на обмотку приклеивается наклейка, где указаны показатели устройства. В нее обычно входят первичные и вторичные напряжения, мощность, может указываться ток, схема подключения. Рекомендуется выбирать трансформатор так, чтобы он был загружен на 50 — 70% по мощности, тогда его КПД будет максимальным.
На маркировке указаны напряжения холостого хода, когда нагрузка равна нулю. При нагрузке напряжение падает на 5−10%, иногда это необходимо учитывать.
