Що таке трансформатор: будову та принцип роботи, призначення, схеми, фото і відео-інструкція як зробити і підключити трансформатор своїми руками

Питання, що таке трансформатор, для досвідчених і навіть початківців електриків абсолютно простий. Але звичайні обивателі, які з електрикою не дружать, навіть і не уявляють, як виглядає трансформатор, для чого він потрібен, а тим більше, не обізнані про його конструкції і принцип роботи. Тому в цій статті будемо розбиратися з цим приладом, розглянемо питання, а чи можна зробити трансформатор своїми руками, і так далі. Отже, трансформатор — це електромагнітне пристрій, який може змінювати напругу змінного струму (збільшувати або зменшувати).

Трансформатори струму

Пристрій і принцип роботи

Отже, конструкція трансформатора досить проста і складається з сердечника і двох котушок з мідного дроту. В основі принципу роботи лежить електромагнітна індукція. Щоб ви зрозуміли, як працює цей прилад, розглянемо, як магнітне поле, утворене в котушках (обмотках) пристрої, змінює показник напруги.

Подається на першу обмотку електричний струм (він змінний, тому змінюється за напрямком і величиною) утворює в котушці магнітне поле (воно також змінне). У свою чергу магнітне поле утворює в другій котушці електричний струм. Такий своєрідний обмін параметрами. Але просто так зміна напруги не відбудеться, воно залежить від того, скільки витків мідного дроту в кожній обмотці. Звичайно, величина зміни магнітного поля (швидкість) також впливає на величину напруги.

Що стосується кількості витків, то виходить так:

  • якщо число витків в первинній котушці більше, ніж у вторинній, то це понижуючий трансформатор;
  • і, навпаки, якщо кількість витків у вторинній обмотці більше, ніж в первинній, то це підвищує трансформаторний прилад.

Тому існує формула, яка визначає так званий коефіцієнт трансформації. Ось вона:

k = w1 / w2, де w — це число витків в котушці з відповідним номером.

Увага! Будь-трансформатор може бути і знижуючим, і підвищує, все залежить від того, до якої обмотці (котушці) під’єднується кабель живлення мережі змінного струму.

І ще один момент, що стосується пристрою. Це сердечник трансформатора. Вся справа в тому, що існують різні види цього пристрою, в яких сердечник присутній або відсутній.

  • Так ось, в тих видах, де сердечник трансформатора відсутня або виготовлений з фериту або альсифера називаються високочастотними (вище 100 кГц).
  • Прилади з сердечником зі сталі, фериту або пермаллои — низькочастотні (нижче 100 кГц).

Перші використовуються в радіо-і електрозв’язку. Другі в для посилення звукових частот, наприклад, в телефонії. Зі сталевим сердечником використовується в електротехніці (в побутових приладах в тому числі).

Умовні позначення і параметри

Купуючи трансформатор, необхідно розуміти, що написано на його корпусі або в супровідних документах. Адже існує певна маркування трансформаторів, які визначають його призначення. Основне, на що необхідно звернути увагу, до якого показника цей прилад може знизити напругу. Наприклад, 220/24 говорить про те, що на виході вийде струм напругою 24 вольта.

А ось буквені позначення найчастіше говорять про тип пристрою. До речі, мається на увазі літери, які стоять після цифр. Наприклад, Про або Т — одно- або трифазний відповідно. Те ж саме можна сказати про кількість обмоток, про тип охолодження, про спосіб і місце установки (внутрішні, зовнішні та інше).

Розшифровка маркування трансформатора

Що стосується параметрів трансформатора, то існує певний стандартний ряд, який і визначає характеристики приладу. Їх декілька:

  • Напруга в первинній котушці.
  • Напруга у вторинній котушці.
  • Первинна сила струму.
  • Вторинна сила струму.
  • Загальна потужність апарату.
  • Коефіцієнт трансформації.
  • ККД.
  • Коефіцієнт потужності і навантаження.

Є так звана зовнішня характеристика трансформатора. Це залежність вторинного напруги від вторинної сили струму, за умови, що сила струму первинної обмотки буде номінальною, а cos φ = const. По-простому — чим вище сила струму, тим нижче напруга. Правда, другий параметр змінюється всього лише на кілька відсотків. При цьому зовнішня характеристика трансформатора визначається відносними характеристиками, а саме коефіцієнтом завантаження, який визначається за формулою:

Позначення на схемах

K = I2 / I2н, де другий показник сили — це сила струму при номінальній напрузі.

Звичайно, характеристики трансформатора — це досить великий ряд всіляких показників, від яких залежить сама робота приладу. Тут і потужність втрат, і внутрішній опір в обмотці.

Як зробити самостійно

Отже, як зробити трансформатор самому? Знаючи, принцип роботи установки і його конструктивні особливості, можна зібрати своїми руками найпростіший апарат. Для цього вам знадобиться будь-металеве кільце, на якому треба накрутити дві ділянки обмотки. Найважливіше — обмотки не повинні торкатися один одного, а місце їх намотування не залежить конкретно від їх розташування. Тобто, вони можуть бути розміщена навпроти один одного або поруч. Важливо — навіть невелику відстань між ними.

Увага! Трансформатор працює тільки від мережі змінного струму. Так що не варто підключати до вашого пристрою батарейку або акумулятор, де присутній струм постійний. Працювати від цих джерел електроенергії він не буде.

Як вже було сказано вище, кількість витків в обмотках визначає, який прилад ви збираєте — понижуючий або підвищуючий. Наприклад, якщо ви на первинній обмотці зберете 1200 витків, а на вторинній всього лише 10, то на виході ви отримаєте напруга 2 вольта. Звичайно, при підключенні первинної котушки до напруги 220-240 вольт. Якщо фазировка трансформатора буде замінена, тобто, провести підключення 220 вольт до вторинної обмотці, то на виході первинної вийде струм напругою 2000 вольт. Тобто, до призначення трансформатора треба підходити обережно, з огляду на той самий коефіцієнт трансформації.

Як правильно підключити

Що стосується монтажу трансформатора, особливо його понижуючого типу в побуті будинку, то необхідно знати деякі нюанси проведеного процесу.

  • По-перше, це стосується самого пристрою. При монтажі трансформатора іноді з’являється необхідність підключення не одного споживача, а відразу декількох. Тому звертайте увагу на кількість вихідних клем. Звичайно, необхідно знати, що сумарна споживана потужність споживачів не повинна бути більше потужності самого трансформаторного пристрою. У всякому разі, фахівці рекомендують, щоб другий показник був завжди більше першого на 15-20%.
  • По-друге, підключення трансформатора проводиться електричною проводкою. Так ось її довжина і до приладу, і після не повинна бути дуже великою. Наприклад, понижуючий апарат для світлодіодного освітлення передбачає наявність проводки від нього до світильників не більше двох метрів. Це дозволить уникнути великих втрат потужності.

Схема підключення понижувального трансформатора

Увага! Не можна процес монтажу трансформатора проводити і в тому випадку, якщо споживана потужність споживачів буде менше потужності самого агрегату.

  • По-третє, місце установки електричного понижуючого приладу повинно бути вибрано правильно. Найважливіше, щоб до нього завжди можна було б дістатися просто, особливо коли є необхідність провести демонтаж з наступною заміною і монтажем трансформатора. Тому перед тим як підключити трансформатор, необхідно визначитися з його місцем установки.

схема заміщення

Буквально кілька слів про те, що таке схема заміщення трансформатора. Почнемо з того, що дві котушки з’єднані між собою магнітним полем, тому проаналізувати роботи трансформатора, а тим більше його характеристики, дуже складно. Тому для цих цілей сам прилад замінюють моделлю, яка і називається схема заміщення трансформатора.

По суті, все перекладається на математичний рівень, а точніше, в рівняння (струмів і електричного стану). Тут важливо, щоб всі рівняння, що стосуються приладу і його моделі, збігалися. До речі, для багатьох схема заміщення трансформатора досить складна, тому існує спрощений варіант, в якому немає струму холостого ходу, адже на нього припадає незначна частина.

Фазировка

Фазировка трансформатора — це випробування його виходів, коли в один ланцюг підключені декілька приладів паралельно. Адже обов’язкова умова ефективної роботи ланцюга з відсутністю великих втрат потужності — це правильне з’єднання фаз між собою, щоб утворився замкнутий контур.

Якщо фази не співпадуть, то падає потужності і зростає навантаження. Якщо не збігається чергування фаз, то станеться коротке замикання.

Висновок по темі

Отже, був зроблений невеликий огляд всього, що стосується трансформаторних установок, тому будемо вважати, що питання, навіщо потрібні трансформатори, вичерпаний, хоча і не повністю. Про це приладі можна говорити довго. Наприклад, найпростіші варіанти: як розібрати трансформатор, як продзвонити його, як підключити або демонтувати самому будинку.

Ссылка на основную публикацию