Многие из нас сталкивались с такой проблемой, как необходимость снижения напряжения в сети переменного тока 220 В до каких-то конкретных размеров. Безусловно, нужный прибор можно найти в каждом специализированном магазине, однако проще будет собрать его собственноручно. Но для этого необходимо разобраться с формулами проводимых расчетов и учесть все тонкости и нюансы.
Конструкция трансформатора
Трансформатор – это Ш-образное устройство, в состав которого входят сердечник из металла, пластмассовый каркас и две обмотки из медной проволоки.
Сердечник состоит из нескольких стальных соединенных пластин, обработанных специальным лаком. Лак необходим для того, чтобы между пластинами не проходило напряжение и избежать ненужных потерь.
Трансформаторное железо для изготовления пластин состоит из кристаллов, изолированных окисной пленкой.
Назначение и функциональность
Главной функцией является снижением напряжения до необходимых значений. Также с их помощью снижается гальваническая развязка сети, то есть, обе обмотки трансформатора не соединяются друг с другом, а это означает, что сопротивление прибора должно быть бесконечным.
Расчет
В кругу профессионалов есть несколько видов расчетов, конечно, для "чайников" они слишком сложные. Поэтому представляем вам более простой вариант, в основе которого лежат четыре формулы.
Формула закона трансформации
Нижеперечисленные формулы определяют закон трансформации:
U1/U2=n1/n2, где
U1 – напряжение на первичной обмотке,
U2 – на вторичной,
n1 – количество витков на первичной обмотке,
n2 – на вторичной.
Напряжение на первичной обмотке равно 220 В, на вторичной – значение необходимое вам. Чтобы было удобно считать возьмем его равным 22В, тогда коэффициент трансформации будет равен 10. Таким образом находим количеств витков.
Так как напряжение и сила тока обратнопропорциональны, то прибор, подсоединенный через трансформатор и потребляющий 1 А (этот параметр действует на вторичную обмотку), будет действовать на первичную обмотку нагрузкой 0,1 А.
Однако мощность, наоборот, находится в прямой зависимости. Поэтому можно с уверенностью сказать, что на двух обмотках она одинаковая.
Внимание! Если вы собираете трансформатор, в котором не одна вторичная обмотка, то для вычисления мощности первичной обмотки необходимо найти сумму мощностей вторичных обмоток.
Если говорить о количеств витков, то рассчитать их на один вольт совсем не сложно. Конечно, это можно сделать и методом «тыка». Например, намотать на первичную обмотку десять витков и проверить напряжение, а полученный результат делить на десять. При совпадении полеченного результата с тем, что необходимым вам, можете быть уверены, что попали прямо в яблочко. Придется увеличить или уменьшить количество мотков, в зависимости от того, снизилось напряжение или повысилось.
Также специалисты рекомендуют использовать такую хитрость, наматывать витки проволоки с небольшим запасом. А все потому, что на обмотках присутствует потеря напряжения, которую нужно компенсировать. Допустим, что вам нужно напряжение на выходе в двенадцать вольт, тогда расчет витков нужно проводить из расчета напряжения восемнадцать Вольт, для компенсации потерь.
Как мы сказали ранее, мощностью блока питания является сумма мощностей всех обмоток (вторичных). Это то, от чего мы будем отталкиваться, выбирая сердечник и его размеры. Вот формула:
S=1,15 * √P
По формуле мы получаем, что мощностью измеряется в Ваттах, а площадь в сантиметрах квадратных.
Обратите внимание! Все значения, полученные расчётным путем, имеют неокругленную цифру. Учтите, что округлять надо обязательно и всегда только к большему значению. Например, если расчетная мощность равна 35,8 Вт, то значит, что округлить нужно до 40 Вт.
Количество витков в первичной обмотке
Здесь используется следующая формула:
n=50*U1/S, понятно, что U1 равно 220 В.
Но не стоит забывать, что эмпирический коэффициент «50» можно изменять. Допустим, блок питания не входит в насыщение и не создает лишних помех, значит в расчётах использовался коэффициент «60». Однако есть и минусы, с увеличением коэффициента увеличивается число витков и размер самого трансформатора. Но преимущество здесь на много больше, так как снижаются потери и режим работы блока питания становится легче.
Сечение провода
Для расчета сечения используемого медного провода в обмотка нам понадобится последняя формула.
d=0,8*√I, где d – это диаметр провода, а I — сила тока в обмотке.
Как говорилось выше, все цифры неоходимо округлить, и рсчетный диаметр не исключение.
Итак, мы представили вам четыри формулы для проведения подбора трансформатора тока. Не стоит забавть такой момент, что неважно покупаете ли вы готовый прибор или собираете его собственноручно, все равно важно учитывать, что данный тип рассчета подходит только сетевым трансформаторам, работающим от сети 220 Вольт 50 Герц.
Если вы хотите использовать высокочастотные устройства, то нужно пользоваться другими формулами.
Заключение по теме
Описанный метод прост в исполнении и подходит абсолютно всем, будьте вы профессионалом своего дела или новичком, впервые взявшим инструменты в руки. Вам не придется лезть в дебри математических расчетов. Пусть пользуясь этим методом вы не учтете всех потерь, но округленные показатели компенсируют их.