Nazwa słowa „transformator” pochodzi od łacińskiego słowa „transformare”, co w tłumaczeniu oznacza „transform”. Jego naukowa definicja jest następująca: transformator jest urządzeniem zdolnym do przekształcania, wykorzystując właściwości indukcji elektromagnetycznej, wartości napięcia jednej wielkości na wartości drugiej bez zmiany częstotliwości.

Urządzenie było szeroko stosowane w różnych dziedzinach energetyki, elektroniki i inżynierii radiowej. Najczęściej transformatory są stosowane w sieciach elektrycznych i zasilaczach różnych urządzeń elektronicznych.

Ogólny układ i zasada działania

Transformator to urządzenie elektryczne, za pomocą którego następuje zmniejszenie lub wzrost przemiennego napięcia elektrycznego. Takie transformatory nazywane są obniżaniem lub podwyższaniem. Należy zauważyć, że istnieją również takie urządzenia, które nie zmieniają wartości napięcia przemiennego, nazywane są galwanicznymi.

Każdy transformator składa się z takich głównych części:

  • obwód magnetyczny (rdzeń);
  • uzwojenia;
  • rama do lokalizacji uzwojeń;
  • izolator;
  • różne elementy konstrukcyjne (wsporniki do mocowania, paski do zakończenia styków itp.).

Transformator ma w swojej konstrukcji dwa lub więcej uzwojeń połączonych indukcyjnie. Mogą być drutowe lub taśmowe i zawsze są pokryte warstwą izolacyjną. Uzwojenia są uzwojone na rdzeniu magnetycznym wykonanym z miękkiego materiału ferromagnetycznego. Uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła napięcia, a wtórne do obciążenia.

Ogólna zasada działania urządzenia, niezależnie od jego rodzaju i przeznaczenia, jest następująca. Napięcie przemienne jest przykładane do uzwojenia pierwotnego urządzenia, co prowadzi do pojawienia się w nim prądu przemiennego. Ten prąd z kolei prowadzi do powstania zmiennego pola magnetycznego w rdzeniu, pod wpływem którego w uzwojeniach pojawia się zmienna siła elektromotoryczna (EMF). Kiedy uzwojenie wtórne jest podłączone do obciążenia, prąd przemienny zaczyna przez niego przepływać. Uzwojenie, do którego doprowadzana jest energia elektryczna, nazywane jest pierwotnym. Drugi, podłączony do obciążenia i prądu pobieranego, nazywa się wtórny.

W zależności od konstrukcji urządzenia istnieją:

  • autotransformator;
  • impuls;
  • separacja;
  • transformatory szczytowe.

Zgodnie z metodą chłodzenia transformatory są chłodzone powietrzem i chłodzone cieczą. Ponadto urządzenia z kombinowanym chłodzeniem, ciecz-powietrze.

Główne parametry techniczne urządzeń obejmują:

  • wartość napięcia: wysokie napięcie, niskie napięcie;
  • rodzaj konwersji: stopniowy, stopniowy;
  • liczba faz: jednofazowa lub trójfazowa;
  • liczba zwojów: uzwojenie podwójne lub uzwojenie wielokrotne;
  • kształt rdzenia: pręt, toroidalny, pancerz.

Głównym wskaźnikiem urządzenia jest moc znamionowa, której jednostką miary jest woltamper (VA). Uważa się, że urządzenia małej mocy przesyłają dziesiątki woltów-amperów, średnie moce - setki i duże - do kilku tysięcy woltów-amperów.

Chciałbym również zastanowić się nad ważnym parametrem, takim jak współczynnik transformacji. Ta wartość pokazuje stosunek napięcia wejściowego do wyjściowego i jest wprost proporcjonalna do stosunku liczby zwojów odpowiednich uzwojeń.

Transformator obniżający napięcie z 220 do 12 woltów

Transformatory tego rodzaju znalazły świetne zastosowanie w życiu codziennym i produkcji. Ich głównym celem jest zasilanie urządzeń niskonapięciowych, takich jak urządzenia oświetleniowe, przeznaczone do zasilania napięciem 12 woltów lub zastosowania w zasilaczach.

Jednocześnie producenci w coraz większym stopniu zwiększają ochronę przed zwarciami i przepięciami podczas produkcji, co ma pozytywny wpływ na żywotność całego urządzenia i podłączonego do niego obciążenia. To prawda, że ​​należy rozumieć, że w tym przypadku pod transformatorem nie jest już rozumiany jeden element elektroniczny, ale pewna kombinacja.

Konieczność korzystania ze źródeł o napięciu 12 woltów

Są miejsca, w których preferowane jest niskie napięcie. Są to obiekty o wysokiej wilgotności, podwyższonych wymaganiach bezpieczeństwa. W obszarach wilgotnych i zagrożonych pożarem stosowanie sieci o napięciu 220 woltów jest zasadniczo zabronione przez zasady instalacji elektrycznej (PUE).

Sieć elektryczna wykorzystująca transformator obniżający napięcie nie wymaga drogich materiałów ochronnych i jest uważana za warunkowo bezpieczną dla życia i zdrowia ludzi. Używanie żarówek 12 V w sieci oświetleniowej jest nie tylko tańsze niż ich odpowiedniki, ale także bardziej opłacalne w tym sensie, że ich żywotność jest kilkakrotnie wyższa, ponieważ są one dodatkowo chronione przez transformator obniżający napięcie i szumy.

Aplikacja na źródła światła

Coraz częściej lampy halogenowe i LED są wykorzystywane jako źródła światła w mieszkaniach i biurach, a także podczas tworzenia oświetlenia wnętrza. Ze względu na swoją konstrukcję mają wysoką jasność i długowieczność.

Małe rozmiary takich źródeł światła umożliwiają ich stosowanie w różnych miejscach, a niewielka waga lamp nie obciąża całej konstrukcji, co daje swobodę działania, gdy są zamontowane zarówno pojedynczo, jak i żyrandol. Żarówki halogenowe są wykonane z różnej wielkości napięcia roboczego, to jest 6, 12, 24 woltów. Do zasilania lamp halogenowych stosuje się dwa rodzaje transformatorów obniżających - toroidalny i impulsowy.

W przetworniku toroidalnym podstawą jest pierścieniowy obwód magnetyczny, który jest geometryczną postacią torusa. Ten rodzaj obwodu magnetycznego jest praktyczny i ma najwyższą wydajność. Ale są też wady. Po pierwsze, to ich wymiary i waga, a po drugie zwiększone ogrzewanie podczas pracy.

Mniejsze rozmiary, możliwość płynnego rozruchu, obecność stabilizacji to transformatory elektroniczne stosowane w zasilaczach cyfrowych. Zasada działania tych urządzeń różni się od modeli toroidalnych, ponieważ oprócz transformatora stosowane są tutaj dodatkowe części elektroniczne. Uczestnicząc w konwersji energii elektrycznej praktycznie się nie nagrzewa. Często takie urządzenie jest wykonane z wbudowanymi zabezpieczeniami, co czyni go wygodniejszym w użyciu i wydłuża żywotność. Jedyną wadą transformatora impulsowego jest jego cena.

Zasilacz do 12-woltowych lamp halogenowych

Aby użyć transformatora elektronicznego jako źródła zasilania, należy do niego podłączyć szereg elementów elektronicznych. Ogólnie rzecz biorąc, obwód takiego zasilacza będzie działał w następujący sposób.

Napięcie sieciowe 220 V przechodzi przez filtry do specjalnej części obwodu zwanej sterownikiem. Prąd przepływający przez kluczowy tranzystor i uzwojenie pierwotne nasyca rdzeń, tworząc EMF na zwrotach sygnału.

Pojawiający się prąd ładuje kondensator obwodu samoscylacyjnego, napięcie na płytkach kondensatora rośnie do momentu zamknięcia tranzystora. Różnica potencjałów na uzwojeniu sygnału znika, a kondensator rozładowuje się, a tranzystor ponownie się otwiera. Cały proces odbywa się od nowa, jego częstotliwość wynosi około dziesiątek tysięcy herców. Aby uzyskać stałe napięcie 12 V, mostek diodowy z wygładzającym kondensatorem elektrolitycznym jest podłączony do wyjścia urządzenia.

Obliczanie i wybór transformatorów

W różnych punktach sprzedaży można kupić urządzenia o różnych pojemnościach i parametrach. Przed przystąpieniem do instalacji należy obliczyć moc podłączonego obciążenia.

Rozważ przykład lamp halogenowych. Załóżmy, że mamy w domu dziesięć reflektorów halogenowych o mocy 30 W i napięciu 12 woltów. Moc wszystkich urządzeń oświetleniowych wyniesie 300 W, aby zapewnić wygodną obsługę, należy dodać 15 procent do tej mocy. Okazuje się, że należy rozważyć zakup urządzenia o parametrze co najmniej 345 watów i napięciu 12 woltów. W ten sposób obliczane jest każde urządzenie, niezależnie od tego, czy jest to reflektor halogenowy, czy pasek LED. Od producentów należy zwrócić uwagę na Philips, Feron, OSRAM.

Podczas łączenia ważne jest, aby wziąć pod uwagę jedną z właściwości konwerterów buck. Polega on na tym, że im niższe napięcie, tym więcej prądu jest pobierane przy stałej mocy, a zatem większy spadek napięcia na drutach. Dlatego podczas montażu niskonapięciowych linii oświetleniowych należy upewnić się, że długość linii od transformatora do każdej żarówki jest w przybliżeniu równa. W takim przypadku blask wszystkich źródeł będzie taki sam.

Aby zastosować obniżoną przetwornicę 12 V dla więcej niż jednej lampy halogenowej, można zastosować dwie metody:

  1. Połączenie równoległe.
  2. Tworzenie oddzielnych grup.

W pierwszej metodzie wszystkie lampy są połączone równolegle ze sobą. W tym celu blok dystrybucyjny jest podłączony do wyjścia transformatora, na którym montowane jest połączenie. W drugim przypadku całe okablowanie jest podzielone na grupy zawierające jednakową liczbę źródeł światła. Przy tego rodzaju połączeniu będziesz musiał użyć własnego transformatora na każdej linii. Wygoda polega na tym, że w przypadku problemów na jednej linii druga grupa nadal działa, a także przy użyciu urządzeń o mniejszej mocy.

W powyższym przykładzie możemy podzielić połączenie na dwie grupy. Każda grupa będzie zawierać pięć źródeł światła. Ponieważ moc linii spadnie, wystarczy nam kupić dwa obniżające konwertery o mocy 170 watów każdy.

Samo przełączanie przewodów z urządzeniem nie powinno powodować trudności. Zazwyczaj na urządzeniach terminale są oznaczone odpowiednio Wejście i Wyjście odpowiednio wejście i wyjście. Jeśli na wyjściu urządzenia występuje stałe napięcie, wówczas znak + jest umieszczany na dodatnim zacisku lub ten zacisk jest czerwony.

Ważne jest również, aby pamiętać, że jeśli chcesz zastąpić żarówki halogenowe w żyrandolu diodami LED, to po prostu odkręcenie niektórych i zainstalowanie innych najprawdopodobniej spowoduje różnego rodzaju migotanie na wyjściu. Faktem jest, że transformatory na 12-woltowe lampy LED muszą być ustabilizowane, podczas gdy w przypadku halogenowych nie ma takich wymagań. I drugi przypadek, który możesz napotkać: żyrandol wcale się nie włącza. Wynika to z faktu, że transformatory impulsowe mają ochronę i są automatycznie wyłączane po podłączeniu do nich obciążenia o niskiej mocy. W takim przypadku istnieje tylko jedno wyjście - wymiana zasilacza na odpowiedni.

Kategoria:

Technologia