Монтаж системы светодиодного освещения любой сложности требует снижения уровня напряжения до необходимых показателей. Поэтому потребуется купить трансформатор 220 на 12 вольт. Это устройство преобразует 220В из бытовой электросети в 12В, который потребляют большинство светодиодных светильников, ламп, гибких лент. Установка трансформатора обеспечивает защиту LED устройств от перегорания и продлевает их срок службы.
Без трансформатора подключение светодиодов к обычной сети не представляется возможным, поскольку они в основном потребляют напряжение 12В, реже 24 и 36В. Устройство снижает напряжения до заданного показателя, а также преобразовывает переменный ток в постоянный.
Как выбрать трансформатор 220 на 12 вольт для светодиодных светильников?
Следует помнить, что трансформаторы не имеют защиты от влаги и конденсата, поэтому такие устройства не рекомендуется использовать для монтажа освещения в помещениях с повышенным уровнем влажности, например:
- на кухнях;
- в ванных комнатах;
- в банях и саунах;
- в крытых бассейнах.
Кроме того, трансформаторы не предусмотрены для подключения к системе наружного светодиодного освещения. Корпус устройства не предусмотрен для применения на открытом воздухе. Такие явления, как дождь, снег, пыль и грязь негативно отразятся на работе устройства.
Между тем для систем светодиодного освещения внутренних помещений трансформатор 200 на 12 вольт является недорогой альтернативой и успешно справляется с задачей снижения напряжения и выпрямления тока.
С какими системами светодиодов может работать трансформатор?
Сегодня светодиодное освещение широко используется в различных областях. Однако целесообразно использовать трансформаторы для обеспечения освещения внутренних помещений. Многообразие моделей позволяет подобрать устройство нужной мощности для осветительных систем любой сложности −при создании освещения помещений большой квадратуры, например:
- промышленных цехов; офисов;
- частных коттеджей;
- гостиниц;
- ресторанов;
- магазинов;
- общественных зданий.
Популярность трансформаторов обусловлена относительно недорогой стоимостью устройств, эффективностью, высоким КПД, а также возможностью применения с различными типами осветительных приборов, а также подсветок из гибких LED лент.
Покупка трансформаторов 220 на 12 вольт на выгодных условиях
В нашем интернет-магазине представлены к продаже устройства различной мощности, которые можно приобрести недорого. При этом для постоянных клиентов мы предусмотрели существенные скидки. Поскольку мы продаем устройства не только в розницу, но и оптом, то для клиентов, приобретающих большие партии товаров, открывается возможность приобретения трансформаторов по оптовой цене, что обеспечивает значительную экономию. Нужно отметить, что количественных ограничений при оптовой покупке нет, поскольку в наличии всегда имеется большое количество устройств, что дает возможность без задержки выполнять заказы любых объемов.
Среди преимуществ нашего интернет-магазина стоит отметить бесплатные онлайн-консультации, которые позволяют получить исчерпывающую информацию относительно технических характеристик любой модели трансформатора. Кроме того, специалисты помогают подобрать товар под конкретные требования и условия эксплуатации.
Отправим материал вам на e-mail
Среди электротехнических устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии, трансформаторы − наиболее известный и широко распространённый конструктивный элемент. Силовые модели используются в электрических сетях различного напряжения, а маломощные – в цепях управления и коммутации, а также в слаботочных сетях и для подключения различной электронной аппаратуры. Понижающий трансформатор 220 на 12 Вольт – для чего он нужен, и как устроены различные виды, как подключить и проверить, а также изготовить своими руками, − это тема настоящей статьи сайт.
Внешний вид понижающего трансформатора в классическом восприятии подобного оборудования
Основное предназначение понижающего трансформатора – это преобразование первичного напряжения в 220 Вольт во вторичное в 12 Вольт, которое используется для:
- , работающих на напряжении 12 Вольт (светодиодные лампы и ленты, лампы накаливания и галогенные источники света, а также прочие светотехнические устройства);
- создания электрической сети в помещениях, где по правилам безопасности нельзя использовать напряжение бытовой электрической сети (220/380 Вольт);
- подключения слаботочных систем ( , сигнализация и т.д.), работающих на низком напряжении постоянного тока.
Классификация и виды
Понижающие трансформаторы классифицируются по нескольким параметрам:
- по конструкции – электромагнитные и импульсные;
- по техническим характеристикам − электрическая мощность, максимально допустимая для подключения нагрузки;
- по виду исполнения – открытые или помещённые в защитный корпус;
- по типу использования – бытовые и промышленные.
Наиболее заметным отличием, определяющим возможности использования и применения понижающих трансформаторов напряжением 220/12 Вольт, является их конструкция.
Тороидальные (электромагнитные) модели
Трансформатор тороидальный (электромагнитный) 220 на 12 Вольт – это классический вариант подобных устройств. Конструкция электромагнитных моделей представляет собой сердечник, выполненный из специальных видов стали, на который намотаны первичная и вторичная обмотка. Преобразование электрической энергии происходит за счёт электромагнитной силы, образующейся в теле сердечника.
Достоинствами конструкции являются:
- надёжность;
- разнообразие моделей с различными техническими характеристиками и типами исполнения;
- относительно низкая стоимость.
К недостаткам можно отнести:
Основой конструкции данного типа служит ферритовый сердечник с выполненной на нём электрической обмоткой, а также транзисторы, диоды и прочие электронные компоненты.
Устройство и принцип работы
Электронные и электромагнитные модели трансформаторов различаются как по своей конструкции, так и по принципу работы, поэтому следует их рассматривать раздельно:
- Трансформатор электромагнитный.
Как уже было написано выше, основой данной конструкции является тороидальный сердечник, изготовленный из электротехнической стали, на который намотаны первичная и вторичная обмотка. Между обмотками отсутствует электрический контакт, связь между ними осуществляется посредством электромагнитного поля, действие которого обусловлено явлением электромагнитной индукции. Схема понижающего электромагнитного трансформатора приведена на рисунке ниже, где:
- первичная обмотка подключается к сети напряжением 220 Вольт (U 1 на схеме) и в ней протекает электрический ток «i 1» ;
- при подаче напряжения на первичную обмотку в сердечнике образуется электродвижущая сила (ЭДС);
- ЭДС создаёт на вторичной обмотке разность потенциалов (U 2 на схеме) и как следствие − наличие электрического тока «i 2 » при подключённой нагрузке (Z н на схеме).
Заданное значение напряжения на вторичной обмотке создаётся путём намотки определённого количества витков провода на сердечник устройства.
- Трансформатор электронный.
В конструкции подобных моделей предусмотрено наличие электронных компонентов, посредством которых осуществляется преобразование напряжения. На приведённой ниже схеме напряжение электрической сети подаётся на вход устройства (INPUT), после чего посредством диодного моста оно преобразуется в постоянное, на котором работают электронные компоненты прибора.
Управляющий трансформатор намотан на ферритовом кольце (обмотки I, II и III), и именно его обмотки управляют работой транзисторов, а также обеспечивают связь с выводным трансформатором, выдающим преобразованное напряжение на выход устройства (OUTPUT). Кроме этого, в схеме присутствуют конденсаторы, обеспечивающие требующуюся форму выходного сигнала напряжения.
Приведённая схема электронного трансформатора может быть использована для подключения галогеновых ламп и прочих источников света, работающих на напряжении 12 Вольт.
Основные технические характеристики
Технические характеристики определяют возможности использования понижающего трансформатора, а также условия его эксплуатации, что выражается в следующих показателях:
- номинальное первичное напряжение;
- номинальная мощность;
- режим и условия использования;
- степень защиты по ГОСТ 14254-96;
- материал корпуса (если таковой имеется).
Как выбрать трансформатор для люстры
При выборе понижающего трансформатора, предназначенного для подключения галогенных или , следует обратить внимание на:
- номинальное напряжение, на которое рассчитаны устанавливаемые источники света;
- мощность всех установленных ламп, предусмотренных к размещению в одном светильнике, должна соответствовать номинальной мощности трансформатора.
Кроме этого, при выборе преобразователя напряжения необходимо обратить внимание на его вес и габаритные размеры, позволяющие разместить устройство в корпусе светильника (люстры).
Как подключить понижающий трансформатор
С подключением подобного оборудования не должно быть проблем, даже у человека, очень далёкого от электротехники. Причиной тому является маркировка, наносимая на корпусе понижающего трансформатора и указывающая, к каким клеммам следует присоединить провода от сети электроснабжения, а к каким – нагрузку. Фазный провод подключается к клемме «L» или «220», а нулевой – к «N» или «0», что зависит от вида маркировки, выбранного производителем.
Маркировка выводов первичной и вторичной обмотки на понижающем трансформаторе электронного типа, предназначенного для подключения источников света
Как проверить понижающий трансформатор
Для того чтобы проверить исправность и работоспособность понижающего трансформатора, понадобится (тестер) – комбинированный электроизмерительный прибор. Если на трансформаторе отсутствует маркировка, то изначально определяются концы обеих обмоток. Для этого щупы тестера прикладываются к выводным (проводам) проверяемого устройства, при этом мультиметр используется . Когда концы обмоток обозначены, определяется, какая из них первичная, а какая − вторичная. Для этого изучаются значения сопротивлений в обмотках, в первичной оно будет больше, во вторичной – меньше.
При наличии большего количества обмоток работы выполняются аналогично, с той лишь разницей, что появляется необходимость в прозвонке большего количества выводов. Для проверки работоспособности на первичную обмотку подаётся напряжение, а ко вторичной подключается нагрузка в виде источника света соответствующего класса напряжения.
Статья по теме:
В публикации рассмотрим, как устроен прибор, принцип работы, какие существуют разновидности, рекомендации специалистов.
Изготовление понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт своими руками
В настоящее время в продаже можно найти любой понижающий трансформатор, отвечающий всем требованиям, предъявляемым к данному виду технических устройств. Тем не менее, людям, имеющим творческую жилку и желающим изготавливать всё своими руками, вполне доступно собрать понижающий трансформатор своими руками. Все работы по самостоятельному изготовлению подобного изделия можно разбить на несколько этапов: подготовительный, выполнение работ и проверка работоспособности.
Подготовительный этап
На этом этапе следует:
- определиться с типом собираемого аппарата – электромагнитный или электронный;
- определить технические параметры, необходимые для дальнейшего использования, – мощность и место установки, допустимые габаритные размеры и вес;
- рассчитать параметры первичной и вторичной обмотки, в случае изготовления электромагнитной модели;
- приобрести необходимые материалы и комплектующие.
При изготовлении электронного устройства необходимы навыки работы с и начальные знания в области электроники. В этом случае изначально выбирается схема устройства, и, соответственно, под неё готовятся электронные компоненты (транзисторы, конденсаторы и прочие). В случае изготовления электромагнитной модели сначала потребуется рассчитать обмотки собираемого прибора, после чего выполнять все остальные операции.
Для определения числа витков N 1 в первичной обмотке необходимо воспользоваться формулой:
N 1 = (40 – 60) / S , где
- S – сечение магнитопровода (сердечника) трансформатора, измеряется в см 2 ;
- 40–60 – это показатель (константа), определяющий тип и качество сердечника.
Сечение сердечника определяется исходя из геометрических размеров используемых заготовок: окно, ширина и толщина щёк сердечника. Сечение провода в первичной обмотке должно соответствовать току, который будет протекать в ней при эксплуатации, что определяется величиной подключаемой нагрузки, в числовом выражении это определяется как:
I 1 = P / U , где
- I 1 – ток, протекающий в первичной обмотке;
- P – мощность подключаемой нагрузки;
- U – напряжение на первичной обмотке.
Соответственно, зная величину протекающего по проводам тока, можно выбрать их допустимое сечение, в соответствии с требованиями, регламентированными Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Аналогичным образом определяется и для вторичной обмотки.
Количество витков в каждой из обмоток определяется по формуле:
W = U × (V / 10) , где
- W – количество витков в обмотке;
- U – напряжение в обмотке трансформатора;
- V – частота электрического тока – 50 Гц.
Определившись с количеством витков, а значит, и с размерами сердечника, а также необходимой длиной и сечением провода в обеих обмотках, можно готовить необходимые материалы для выполнения работ:
- провод для обеих обмоток;
- сердечник – можно приобрести новый или использовать от бывшей в употреблении техники (телевизор, радиоприёмник и т.д.);
- изоляционные материалы (лента, бумага и прочие).
Кроме этого, можно изготовить намоточный станок, облегчающий изготовление обмоток, в случае варианта, когда обмотки выполняются в виде катушек, размещаемых на сердечнике.
Выполнение работ
Когда все подготовительные мероприятия выполнены, можно приступать к изготовлению и сборке трансформатора, в этом случае работы выполняются следующим образом:
| Иллюстрация | Описание действия |
|---|---|
 | Из электротехнического картона или иного материала изготавливаются каркасы катушек. |
 | При помощи намоточного станка или вручную на катушки наматывается провод, количество витков на каждой катушке должно соответствовать значениям, определённым расчётным путём для каждой из обмоток. |
 | Катушки помещаются на подготовленный сердечник, их концы фиксируются и обозначаются соответствующим образом. |
Проверка работоспособности
Когда трансформатор собран, а все его узлы надёжно закреплены и заизолированы, необходимо проверить его работоспособность. Для этого на первичную обмотку подаётся напряжение 220 Вольт, а к вторичной подключается нагрузка, рассчитанная на работу на напряжении 12 Вольт.
Изготовить самодельный трансформатор – это стоящее дело, чтобы не тратить деньги на покупку трансформаторов.
Подбор материалов
Провод возьмем российский, у него прочнее изоляция. От старых катушек провод используется, если нет повреждения изоляции. Для изоляции подойдет бумага, пленка ФУМ. Для изоляции между обмотками лучше использовать лаковую ткань, несколько слоев изоляции. Для поверхностной наружной изоляции подходит кабельная бумага, лаковая ткань. А также можно мотать трансформатор, применяя изоленту ПВХ.
Каркас делают из стеклотекстолита или ему подобного материала.
Расчеты параметров самодельного трансформатора
На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:
N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см 2 .
Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.
Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.
Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм 2 , стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.
- Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
- Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
- Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.
Количество витков первичной обмотки:
берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.
Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.
Первичная обмотка будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм.
Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 0,1 мм.
Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для накальных обмоток.
Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.
При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.
Изготовление каркаса катушки трансформатора своими руками
Важны углы на деталях, и точность в размерах, что повлияет на сборку простого трансформатора.
На щечках отводим места для крепления выводных контактов обмоток, сверлим отверстия по расчетам. Когда каркас собран, то теперь скругляем острые грани, к которым будет прикасаться провод обмотки. Используем для этой цели надфиль. Провода не должны резко перегибаться, так как эмаль изоляции потрескается. Теперь проверим, вставляется ли в окно каркаса пластина. Она не должна болтаться, или туго входить. Каркас ставим на специальный станок или готовимся мотать трансформатор вручную. Толстые провода всегда мотаются руками.
Намотка трансформатора своими руками
Укладываем изоляцию первого слоя. Вставляем конец провода в отверстие выводной клеммы. Начинаем мотать провод, не забывая о его натяжении. Проверить можно так: намотанная катушка не будет проминаться от пальца. Провод растягивать нельзя, так как нарушится изоляция. Готовую катушку рекомендуется пропитать парафином, чтобы не испортить провод. Если обмотка гудит во время работы трансформатора, то изоляция провода стирается, провод изгибается и разрушается. По этой причине натяжение провода во время намотки имеет большое значение.
Витки во время намотки придвигаем друг к другу, уплотняем. Первый слой самый важный.
На слое не нужно оставлять пустое место. Наибольшее напряжение на последних витках составляет для первичной 60 + 60 / 2, 18 + 55 В. Изоляция из лака выдержит напряжение, если провод будет проваливаться в пустоту слоя, то может нарушиться изоляция. Пропитываем первый слой, затем второй и так далее. К изоляции между обмотками необходимо отнестись добросовестно. Она должна выдерживать до 1000 вольт. Вверху на изоляции рекомендуется подписать количество витков и размер провода, это пригодится при ремонте.
Слои самодельного трансформатора должны иметь правильную форму. По мере намотки катушка будет изгибаться у краев. Для этого слои нужно равнять во время намотки, не повредив изоляцию.
Вынужденные стыки провода лучше на ребре каркаса за сердечником. Соединять провод скруткой с пайкой, внакладку с пайкой. Длина контакта при соединении делается более 12 диаметров провода. Стык нужно изолировать бумагой или лаковой тканью. Пайка должна быть без острых углов.
Выводные концы обмоток делаются по-разному. Главное, чтобы была надежность и качество.
Окончание изготовления трансформатора своими руками
Припаиваем выводные концы обмоток, изолируем поверхность простого трансформатора, подписываем на нем данные характеристики и производим сборку сердечника. После этого надо проверить этот простой трансформатор своими руками.
Замеряем ток самодельного трансформатора вхолостую, он должен быть минимальным. Смотрим на нагрев. Если греется сердечник, то неправильно подобрано железо. Если нагрелись обмотки, значит, есть короткое замыкание. Если нормально, то замыкаем ненадолго вторичную обмотку, треска и сильного гудения не должно быть.
Пример как сделать самодельный трансформатор
Перейдем к изготовлению самого трансформатора. По готовому сердечнику рассчитаем мощность трансформатора, витки и провод, намотаем первичную и вторичную обмотки, соберем трансформатор полностью.
Чтобы мотать трансформатор напряжением 220 на 12 вольт нам необходимо подобрать магнитный сердечник. Подбираем магнитный сердечник Ш-образный, и каркас от старого трансформатора. Чтобы определить мощность, выдаваемую простым трансформатором, необходимо произвести предварительный расчет.
Расчет трансформатора
Рассчитываем диаметр провода первичной обмотки. Мощность трансформатора Р 1 = 108 Вт:
Р 1 = U 1 x I 1
где: I 1 – ток в первичной обмотке;
тогда ток в первичной обмотке:
I 1 = Р 1 / U 1 = 108 Вт / 220 В = 0,49 А.
Возьмем I 1 = 0,5 ампера.
Из таблицы диаметр провода в зависимости от тока выбираем допустимый ток 0,56 А, диаметр 0,6 мм.
Самодельный трансформатор своими руками можно намотать без станка. На это уйдет два-три часа, не больше. Приготовим полоски бумаги для прокладки ее между слоями провода. Полоску вырезаем шириной равной расстоянию между щечками катушки трансформатора плюс еще пару миллиметров, чтобы бумага легла плотно, по краям витки не залезали друг на друга.
Длину полоски делаем с запасом два сантиметра для склеивания. По краям полоску слегка надрезаем ножницами, чтобы при изгибе бумага не рвалась.
Затем приклеиваем полоску бумаги на каркас, плотно пригладив ее.
Намотка первичной обмотки
Теперь берем провод от старой катушки, у которой провод с хорошей не потрескавшейся изоляцией. Конец провода вставляем в гибкую трубочку изоляции от старого использованного провода соответствующего подходящего диаметра. Просовываем конец обмотки в отверстие каркаса катушки (они уже имеются в старом каркасе).
Катушка мотается плотно, виток к витку. Намотав 3-4 витка, нужно прижать витки, друг к другу, чтобы намотка витков была плотной. Чтобы мотать трансформатор после намотки первого слоя, необходимо посчитать количество витков в ряду. У нас получилось 73 витка. Делаем прокладку полоской бумаги. Наматываем второй слой. Во время намотки нужно все время держать провод в натянутом состоянии, чтобы намотка получалась плотной. После второго слоя также делаем прокладку из бумаги. Если не хватает длины провода, то соединяем с ним другой провод путем спайки. Лудим лакированный провод, нагрев конец паяльником на таблетке аспирина. При этом лак хорошо снимается.
Когда намотка первичной обмотки закончена, то конец провода изолируем в трубочку и выводим наружу катушки. Между первичной и вторичной обмотками делаем обмоточную изоляцию. Можно мотать трансформатор дальше.
Вторичная обмотка
Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки самодельного трансформатора. Мощность вторичной обмотки примем:
Р 2 = 100 ватт
Р 2 = U 2 x I 2
U 2 = 18 вольт;
Допустимый ток во вторичной обмотке будет равен:
I 2 = Р 2 / U 2 = 100 Вт / 18 В = 5,55 А.
Из таблицы диаметр в зависимости от тока: диаметр для тока 5,55 А – ближайшее значение в таблице 6,28 ампера. Для такого тока необходим диаметр провода 2 мм.
Берем провод, который мы получили при сматывании старого трансформатора. Наматываем провод вторичной обмотки по такому же принципу, как и первичную обмотку. Провод вторичной обмотки намного жестче, поэтому, чтобы он ровно ложился при намотке, периодически его необходимо осаживать ударами молотка через деревянный брусок, чтобы не повредить изоляцию. У нас получилось 3 слоя вторичной обмотки. Получился готовый намотанный каркас простого трансформатора.
Сборка трансформатора своими руками
Для ускорения сборки берем по две Ш-образные пластины. Вставляем их внутрь каркаса поочередно с двух сторон по две штуки.
Перекрывающие пластины пока не ставим. Они будут установлены позже. Если вставлять все пластины сразу всем пакетом, то между пластинами появляются зазоры и индуктивность всего сердечника падает. После сборки Ш-образных пластин самодельного трансформатора вставляем перекрывающие пластины, также по две штуки.
После сборки сердечника аккуратно обстукиваем его плоскости молотком для выравнивания пластин. При помощи стоек и шпилек будем стягивать сердечник. По правилам на шпильки надеваются бумажные гильзы для снижения потерь в сердечнике.
Концы обмоток зачищаем и лудим. Затем припаиваем к выводным планкам, которые можно прикрепить к каркасу трансформатора. Получился готовый трансформатор своими руками.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.
Автомобильный инвертор напряжения порой бывает невероятно полезен, но большинство изделий в магазинах либо грешат качеством, либо по мощности не устраивают, а стоят при этом недёшево. Но ведь схема инвертора состоит из простейших деталей, потому мы предлагаем инструкцию по сборке преобразователя напряжения своими руками.
Корпус для инвертора
Первое, что нужно учесть — потери преобразования электричества, выделяющиеся в виде тепла на ключах схемы. В среднем эта величина составляет 2-5% от номинальной мощности устройства, но показатель этот имеет свойство расти из-за неправильного подбора или старения комплектующих.
Отвод тепла от полупроводниковых элементов имеет ключевое значение: транзисторы очень чувствительны к перегреву и выражается это в быстрой деградации последних и, вероятно, их полному отказу. По этой причине основанием для корпуса должен служить теплоотвод — алюминиевый радиатор.
Из радиаторных профилей хорошо подойдёт обычная «расчёска» шириной 80-120 мм и длиной около 300-400 мм. к плоской части профиля винтами крепятся экраны полевых транзисторов — металлические пятачки на их задней поверхности. Но и с этим не всё просто: электрического контакта между экранами всех транзисторов схемы быть не должно, поэтому радиатор и крепления изолируются слюдяными плёнками и картонными шайбами, при этом по обе стороны диэлектрической прокладки металлсодержащей пастой наносится термоинтерфейс.
Определяем нагрузку и закупаем компоненты
Крайне важно понимать, почему инвертор — это не просто трансформатор напряжения, а также почему существует столь разнообразный перечень подобных устройств. Прежде всего помните, что подключив трансформатор к источнику постоянного тока, вы ничего не получите на выходе: ток в АКБ не меняет полярности, соответственно, явление электромагнитной индукции в трансформаторе отсутствует как таковое.
Первая часть схемы инвертора — входной мультивибратор, имитирующий колебания сети для совершения трансформации. Собирается он обычно на двух биполярных транзисторах, способных раскачать силовые ключи (например, IRFZ44, IRF1010NPBF или мощнее — IRF1404ZPBF), для которых важнейший параметр — предельно допустимый ток. Он может достигать нескольких сотен ампер, но в целом вам достаточно умножить значение тока на вольтаж аккумуляторной батареи, чтобы получить ориентировочное количество ватт выходной мощности без учёта потерь.
Простой преобразователь на основе мультивибратора и силовых полевых ключей IRFZ44
Частота работы мультивибратора непостоянна, рассчитывать и стабилизировать её — пустая трата времени. Вместо этого ток на выходе трансформатора снова превращается в постоянный с помощью диодного моста. Такой инвертор может быть пригоден для питания чисто активных нагрузок — ламп накаливания или электрических нагревателей , печек.
На основе полученной базы можно собирать и другие схемы, отличающиеся частотой и чистотой выходного сигнала. Подбор компонентов для высоковольтной части схемы сделать проще: токи здесь не такие высокие, в ряде случаев сборку выходного мультивибратора и фильтра можно заменить парой микросхем с соответствующей обвязкой. Конденсаторы для нагрузочной сети следует использовать электролитические, а для цепей с низким уровнем сигнала — слюдяные.
Вариант преобразователя с генератором частоты на микросхемах К561ТМ2 в первичном контуре
Стоит также заметить, что для увеличения итоговой мощности вовсе не обязательно закупать более мощные и стойкие к нагреву компоненты первичного мультивибратора. Задачу можно решить увеличением числа преобразовательных контуров, включенных параллельно, но для каждого из них потребуется собственный трансформатор.
Вариант с пареллельным подключением контуров
Борьба за синусоиду — разбираем типовые схемы
Инверторы напряжения сегодня используются повсеместно как автолюбителями, желающими пользоваться бытовой техникой вдалеке от дома, так и обитателями автономных жилищ, питающихся солнечной энергией . И в целом можно сказать, что от сложности устройства преобразователя напрямую зависит ширина спектра токоприёмников, которые можно к нему подключить.
К сожалению, чистый «синус» присутствует только в магистральной электросети, добиться преобразования постоянного тока в него очень и очень сложно. Но в большинстве случаев этого и не требуется. Чтобы подключать электрические двигатели (от дрели до кофемолки), достаточно пульсирующего тока с частотой от 50 до 100 герц без сглаживания.
ЭСЛ, светодиодные лампы и всевозможные генераторы тока (блоки питания, зарядные устройства)более критичны к выбору частоты, поскольку именно на 50 Гц основана схема их работы. В таких случаях следует включать во вторичный вибратор микросхемы, зовущиеся генератором импульсов. Они могут коммутировать небольшую нагрузку непосредственно, либо исполнять роль «дирижёра» для серии силовых ключей выходной цепи инвертора.
Но даже такой хитрый план не сработает, если вы планируете использовать инвертор для стабильного питания сетей с массой разнородных потребителей, включая асинхронные электрические машины. Здесь чистый «синус» очень важен и реализовать такое под силу лишь преобразователям частоты с цифровым управлением сигналом.
Трансформатор: подберём или сами
Для сборки инвертора нам не хватает всего одного элемента схемы, выполняющего трансформацию низкого напряжения в высокое. Вы можете использовать трансформаторы из блоков питания персональных компьютеров и старых ИБП, их обмотки как раз рассчитаны на трансформацию 12/24-250 В и обратно, остаётся лишь правильно определить выводы.
И всё же лучше намотать трансформатор своими руками, благо что ферритовые кольца дают возможность сделать это самому и с любыми параметрами. Феррит обладает отличной электромагнитной проводимостью, а значит, потери при трансформации будут минимальными даже если провод намотан вручную и не плотно. К тому же вы легко рассчитаете необходимое количество витков и толщину провода по имеющимся в сети калькуляторам.
Перед намоткой кольцо сердечника нужно подготовить — снять надфилем острые кромки и плотно обмотать изолятором — стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. Далее следует намотка первичной обмотки из толстого медного провода расчётного сечения. После набора нужного количества витков их необходимо равномерно распределить по поверхности кольца с равным интервалом. Выводы обмотки соединяются согласно схеме и изолируются термоусадкой.
Первичная обмотка покрывается двумя слоями лавсановой изоленты, затем наматывается высоковольтная вторичная обмотка и ещё один слой изоляции. Важный момент — мотать «вторичку» нужно в обратном направлении, иначе трансформатор работать не будет. В завершение к одному из отводов нужно припаять в разрыв полупроводниковый термопредохранитель, ток и температура срабатывания которого определяются параметрами провода вторичной обмотки (корпус предохранителя нужно плотно примотать к трансформатору). Сверху трансформатор обматывается двумя слоями виниловой изоляции без клейкой основы, конец закрепляется стяжкой или цианакрилатным клеем.
Монтаж радиоэлементов
Осталось собрать устройство. Поскольку компонентов в схеме не так много, можно размещать их не на печатной плате, а навесным монтажом с креплением к радиатору, то есть к корпусу устройства. К штыревым ножкам подпаиваемся моножильным медным проводом достаточно большого сечения, затем место соединения укрепляется 5-7 витками тонкой трансформаторной проволоки и небольшим количеством припоя ПОС-61. После остывания соединения оно изолируется тонкой термоусадочной трубкой.
Схемы высокой мощности и со сложным вторичным контуром могут потребовать изготовления печатной платы, на краю которой в ряд размещены транзисторы для свободного крепления к теплоотводу. Для изготовления печатки пригоден стеклотекстолит с толщиной фольги не менее 50 мкм, если же покрытие более тонкое — усиливайте цепи низкого напряжения перемычками из медного провода.
Изготовить печатную плату в домашних условиях сегодня просто — программа Sprint-Layout позволяет рисовать обтравочные трафареты для схем любой сложности, в том числе и для двухсторонних плат. Полученное изображение распечатывается лазерным принтером на качественной фотобумаге. Затем трафарет прикладывается к очищенной и обезжиренной меди, проглаживается утюгом, бумага размывается водой. Технология получила название «лазерно-утюжной» (ЛУТ) и описана в сети достаточно подробно.
Вытравливать остатки меди можно хлорным железом, электролитом или даже поваренной солью, способов предостаточно. После вытравливания припекшийся тонер нужно смыть, просверлить монтажные отверстия сверлом в 1 мм и пройтись по всем дорожкам паяльником (под флюсом), чтобы залудить медь контактных площадок и улучшить проводимость каналов.
В частном доме или же в квартире большая часть электрических приборов имеет напряжение питания 220 Вольт, соответственно и электрическая сеть также имеет 220В. Но бывают случаи, когда нужно понизить напряжение до безопасных 12В для подключения светодиодных лент/ламп, галогенных ламп и других устройств, работающих от переменного тока.
Трансформатор – статичное электромагнитное устройство для преобразования переменного тока напряжения U 1 в переменный ток напряжения U 2 , той же частоты.
Основными элементами конструкции являются:
- Магнитопровод, собранный из тонких листов электротехнической стали;
- Обмотки, выполненные медными или алюминиевыми проводами;
- Каркас для обмоток;
- Изоляция;
- Контактные вывода высокого и низкого напряжения (ВН и НН);
- Каркас для монтажа.
На сегодняшний день обширно используют понижающие трансформаторы электронного типа, выполненные на основе полупроводников, работу которых дополняет интегральная схема. Они обладают конкретным превосходством в виде небольших размеров, большего КПД, незначительного веса, отсутствия нагрева и шума, способности регулировать ток и защиты от токов короткого замыкания. Однако классические продолжают активно использоваться из-за надежности и простоты конструкции.
На так называемую первичную обмотку, подается напряжение от внешнего источника. Переменный ток, протекая по ней, создает переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в магнитопроводе создает во всех обмотках, в том числе и первичной, электродвижущую силу. При подсоединении нагрузки на вторичную обмотку, магнитная индукция создает в витках вторичной обмотки напряжение, а от первичной обмотки будет поступать энергия, отдаваемая в цепь вторичной.
Как выбрать понижающий трансформатор
В первую очередь необходимо смотреть на его мощность и исполнение. Мощность обязана быть с запасом, то есть больше суммарной потребляемой мощности подключаемых светильников.
Чтобы определить суммарную мощность, достаточно сложить все мощности ламп и/или иных приборов, которые планируется подключить. К полученному результату накиньте еще 20% для запаса.
Пример. Допустим, имеется 5 лампочек мощностью по 10Вт и 5 лампочек по 15Вт. Суммарная мощность все сети освещения будет 125Вт, прибавим еще 20% и получим 150Вт. Таким образом, нам необходимо купить понижающий трансформатор 220/12В мощностью не менее 150Вт. Посещаем магазин, находим наиболее близкую мощность более 150 и покупаем.
При его монтаже на улице, потребуется устройство пылевлагозащищенного исполнения (лучше в корпусе из нержавеющей стали). Между тем, при большом расстоянии до светильников необходимо располагать трансформатор на улице. Это связано с падением напряжения на кабеле большей длинны.
Протяженность кабельной линии от источника до ламп обязана быть не более 3-5 метра. В случае если это расстояние увеличить, то в кабеле появятся большие потери (провод начнет греться).
Для количественной оценки падения напряжения в кабеле можно воспользоваться простой формулой:
W – суммарная мощность всех потребителей, подключенная к данному проводу, Вт;
V – напряжение источника тока, как правило, 12В или 24В;
L – длина провода, м;
S – площадь сечения провода, мм²;
ρ – значение удельного электрического сопротивление, для меди это примерно 0,018 Ом·мм²/м, для алюминия – 0,0295 Ом·мм²/м;
Для количественной оценки падения мощности на проводах можно воспользоваться следующей формулой:
Если эта мощность получится слишком большой, то, единственное верное решение для уменьшения потерь – это увеличить сечение проводника, иначе останется только гадать, что случится раньше – возгорание проводов или выход из строя светильников.
Но в том случае, когда удаленность потребителей до источника питания небольшое, трансформатор целесообразнее поставить в помещении, в непосредственной близости от источника питания 220 В – например, около щитка или в щите (на сегодняшний день производители изготавливают понижающие трансформаторы с креплением на DIN-рейку).
Понижающие трансформаторы на дин рейку легко устанавливаются в распределительные щиты и при этом в зависимости от модели занимают места всего от 2 до 6 модулей. Первичная обмотка у них электрически отделена от вторичной, что обеспечивает дополнительную защиту для людей. Имеется защита от перегрузок, выполненная на тепловое реле.
Наиболее замечательный и популярный пример, для наглядной схемы подключения - это подключение экономной системы освещения. Она необходима для реализации схемы освещения с меньшими показателями напряжения, чем классические 220 В. Чаще всего используются 12-вольтные галогенные лампы, которые применяют как в открытых, так и во встроенных светильниках.
Общая схема подключения со светильниками достаточно легка в исполнении и изображена на рисунке.
Понижающий трансформатор подключается через выключатель. Далее к нему параллельно подключаются светильники, при этом его роль заключается в снижении напряжения со стандартных 220 Вольт до 12 Вольт, требуемых для питания точечных галогеновых светильников.
Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт купить
На сегодняшний день в продаже имеются устройства различного исполнения и конструкции. Заказать или купить Вы можете как в розничных магазинах, так и в интернет магазинах. В последних, кстати, более выгодные цены.
Ниже Мы предлагаем Вам ознакомиться и сравнить несколько вариантов:
| Модель | ОСЗ- 1,0 | ОСОВ-0,25 | ТП1-0,25 | ОСВМ-0,25 | ЯТП-0,25 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ориентировочная цена, руб | от 6500 | от 2200 | от 5300 | от 5300 | от 1500 |
| Внешний вид |  |  |  |  |  |
| Мощность, кВА | 1 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Первичное напряжение, В | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 |
| Вторичное напряжение, В | 12, 24, 36, 42 | 12, 24, 36, 42, 110, 127 | 12, 24, 36, 42, 110 | 12, 24, 36, 42, 110, 127 | 12 |
| Степень защиты | IP20 | IP65 | IP20 | IP55 | IP31 |
| Климатическое исполнение | У2 | У5 | У2 | ОМ5 | УХЛ 4 |
| Габариты, мм | Д - 275 Ш - 155 В - 270 | Д - 200 Ш - 200 В - 225 | Д - 320 Ш - 160 В - 302 | Д - 200 Ш - 200 В - 225 | Д - 210 Ш - 145 В - 145 |
| Вес, кг | 16 | 5.9 | 13 | 5.9 | 6.5 |
Как видите, отличительной особенностью всех трансформаторов является конструктивное исполнение. Для наружной установки Мы рекомендуем выбрать типа ОСОВ или ОСВМ , так как они имеют водозащищенное исполнение.
