Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

Как работает трансформатор?

Уже сегодня создано огромное количество преобразователей тока, существуют модели низковольтные и высоковольтные. Принцип работы трансформатора достаточно прост — понижающий трансформатор отвечает за снижение поступающего тока, повышающий наоборот — увеличивает напряжение до высшего значения.

В бытовых целях это очень важное устройство, обеспечивает стабильную работу и полную безопасность домашних электрических приборов

Приведем простой пример. Во многих домах от сети поступает ток 385 Вольт, а стандартные бытовые приборы работают только от 220В. В таком случае без понижающего трансформатора не обойтись, поэтому придется купить однофазный или трехфазный преобразователь.

Преобразователь 380 Вольт — промышленного типа, трехфазный. Преобразователь 220 Вольт — стандартный бытовой, однофазный.

При использовании стандартного бытового трансформатора, его задача будет более простая, ведь в зависимости от модели он меняет ток на показатель 12, 36, 42 Вольта (зависит от требования бытовых приборов).

Принцип действия конструкции прост — большее значение тока проходит через одну обмотку, после этого со второй обмотки выдается меньший ток. Это стало возможно благодаря тому, что на одной обмотке расположено больше витков, а на второй меньшее количество. Если говорить на научном языке, то такой процесс называется электромагнитная индукция.

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.

Выбор конструкции и собираемой схемы зависит от умения и возможностей исполнителя

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 паяльником 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.

Конструкция простейшего электромагнитного трансформатора

Для определения числа витков N1 в первичной обмотке необходимо воспользоваться формулой:

N1 = (40 – 60) / S, где

• S – сечение магнитопровода (сердечника) трансформатора, измеряется в см2;
• 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:

I1 = P / U, где

• I1 – 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 сечение провода для вторичной обмотки.

При самостоятельном изготовлении сердечник может быть выбран различной формы и конструкции

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:

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.

В случае успешного испытания, собранное изделие помещается в подготовленный корпус или устанавливается в предназначенном для размещения место.

Типы трансформаторов

Есть разные виды понижающих ТН. Привычный и наиболее распространенный — однофазный для сети 220 В. Есть также двух- и трехфазные для 380 В. Самый стандартный состав: две обмотки и шихтованная сердцевина с электротехнической стали.

Отдельные типы ТН снабжены 1 обмоткой — это автотрансформаторы, они также могут понижать/повышать. В таком случае есть как минимум 3 вывода. К одной паре контактов делают подключение 220 В, съем выходного значения — с одной из входных пар клемм и из другой оставшейся свободной. Но во влажных помещениях автотрансформаторы применять нельзя, так как катушки в них соединенные, то есть потребитель также подключен к 220 В.

Подключение ламп к трансформатору

Для создания простой системы освещения ламп на 12В потребуются следующие элементы:

1. Одноклавишный выключатель. Для установки выключателя внутри ванной следует выбирать модель устройства с защитой от влаги не ниже IP X3, а лучше — IP X4, где Х — степень защиты от пыли (в данном случае может быть любой), а цифра — степень защиты от влаги. Показатель 3 означает защиту от брызг, которые летят под углом до 60°, 4 — стойкость к всесторонним брызгам и каплям.
2. При вынесении выключателя за границы помещения с повышенной влажностью тип выключателя не имеет значения, но проводку следует осуществлять скрытым способом согласно требованиям правил устройства электроустановок (ПУЭ).
3. Распределительная коробка. Используется для упрощения последующего ремонта или переоборудования системы освещения. В условиях ванной комнаты лучше всего использовать модели с защитой от пыли и влаги не ниже IP55.
4. Импульсный трансформатор 220 12 вольт. Как уже упоминалось ранее, данное устройство используется для преобразования напряжения сети с 220 до 12В.
5. Система освещения с галогенными лампами. Все лампы подключаются к трансформатору параллельно клеммам устройства с маркировкой Output («Выход»). Подсоединение производится при помощи отдельных медных проводов, сечение которых составляет не менее 1,5 мм 2 . Чтобы добиться равномерного свечения всех ламп, следует выбирать провода со строго одинаковыми сечением и длиной.

Электрические провода, подключенные к выключателю, подводят к распределительной коробке, где их соединяют с кабелями, подключенными к входным клеммам трансформатора

При этом важно соблюдать цветовую маркировку кабелей, так как это облегчит будущий возможный ремонт или переоборудование системы освещения. От трансформатора посредством клемм выхода провода параллельно подключают к галогенным лампам, соблюдая одинаковую длину и сечение отдельных проводов

Существуют и другие, более сложные схемы подключения системы освещения. Например, при парном количестве ламп их разбивают на две группы, каждую из которых подключают к отдельному трансформатору. В результате получаем две относительно независимые группы светильников. При выходе из строя трансформатора в одной части системы вторая продолжает полноценно функционировать. Еще одно преимущество такого способа подключения состоит в том, что стоимость двух отдельных трансформаторов невысокой мощности может оказаться даже ниже, чем цена одного мощного устройства.

Похожим образом, имея два трансформатора, легко осуществить подключение к двухклавишному выключателю, что позволит управлять двумя независимыми друг от друга половинами системы освещения.

Особенности выбора трансформатора

В процессе выбора трансформатора для галогенных светильников на 12 вольт обязательно учесть определённые факторы. В первую очередь определяют тип устройства: электронный или электромагнитный адаптер

. В последнее время предпочтение отдают электронным преобразователям для галогенных источников света, которые благодаря своей незначительной массе и габаритам могут использоваться в любой сфере электротехники.

Как это достигается через понижающий трансформатор. И этот тип схемы очень распространен. Вот почему понижающие трансформаторы еще более распространены и используются, чем повышающие трансформаторы. И, конечно же, понижающие трансформаторы также используются, когда вам нужно преобразовать энергию из страны, которая использует меньшую мощность для страны, которая использует большую мощность.

Таким образом, зная все это использование трансформаторов, будь то повышение или понижение, показывает, насколько важны трансформаторы. Они жизненно важны для многих, многих схем, практически всех схем, имеющих вилку. Таким образом, в этой схеме очень просто, мы демонстрируем, как подключить силовой трансформатор, чтобы мы могли работать в цепи.

Главным параметром понижающего трансформатора вне зависимости от типа устройства является мощность прибора

. Из-за того, что в большинстве случаев используется параллельная схема подключения галогенных ламп, то мощностные показатели трансформатора должны приравниваться к суммарной мощности всех осветительных приборов. Например, если подключается две лампы по 40 Вт, то мощность преобразователя составляет 80 Вт плюс запас 10-15%.

В этой схеме мы будем использовать понижающий трансформатор. Поэтому трансформаторы жизненно важны. Схема, которая демонстрирует, как включить трансформатор в схему, показана ниже. Ниже представлен макет схемы выше. Это низкочастотное устройство с огромной эффективностью преобразования. Преобразование постоянного тока в переменный ток достигается с помощью мощного тороидального трансформатора. Энергосберегающий режим с приоритетом потребления батареи.

Контроллер защищает перезаряжаемую батарею и используется для всех типов батарей. Если электрическая мощность 220 В больше не доступна, инвертор автоматически переключается на аккумулятор. Приоритет батареи — работа панели солнечных батарей Если приоритет установлен на батареях, инвертор сначала потребляет батарею, хранящуюся в батареях, до тех пор, пока минимальное напряжение батареи не достигнет 5 В, а затем автоматически переключится на сеть или генератор. Аккумулятор автоматически заряжает до 13, 3 В выпрямитель, а затем переключается обратно в режим работы от батареи.

Естественно, приобретение трансформатора с чрезмерным мощностным запасом нецелесообразно по той простой причине, что в значительной степени возрастает стоимость прибора. Помимо этого, такое несоответствие приводит к поломке преобразователя, а часто и галогенных ламп. Каждый адаптер имеет минимальные показатели нагрузки

, необходимые для стабильной работы прибора.

Выходные параметры напряжения трансформатора должны соответствовать номинальным показателям галогенных ламп. Стандартные источники света выпускаются с номинальными параметрами напряжения 6, 12 и 24 В. Но самую большую популярность получили 12 вольтовые источники света

. Если галогенное освещение монтируется в помещениях с высокой влажностью, то нужно приобретать преобразователь, имеющий гальваническую развязку.

Для подключения к адаптеру большого числа осветительных приборов на 12 вольт не всегда целесообразно использовать один дорогой прибор

с большими мощностными показателями. Зачастую лучше приобрести несколько бюджетных устройств с меньшей мощностью и использовать их для подключения отдельных групп галогенных источников света.

Такой вариант более практичен, так как в случае выхода из строя одного из нескольких адаптеров гореть не будет только одна группа светильников, в то время как все остальные лампы будут и дальше освещать квартиру. При этом замена одного маломощного прибора для ламп будет значительно дешевле

, чем покупка дорогостоящего мощного понижающего трансформатора, так как его цена пропорциональна его мощностным показателям.

Расчёт и выбор трансформаторов

В различных точках продажи можно приобрести устройства с различной мощностью и параметрами. Перед тем как приступить к монтажу, необходимо рассчитать мощность подключаемой нагрузки.

Рассмотрим пример для галогенных ламп. Предположим, что у нас дома установлено десять точечных галогенных лампочек с мощностью 30 W и напряжением 12 вольт. Мощность всех осветительных приборов составит 300 W, для комфортной работы необходимо к этой мощности добавить 15 процентов. Получается, что необходимо рассматривать покупку устройства с параметром не меньше 345 ватт напряжением 12 вольт. Таким способом ведётся расчёт для любого устройства, будь то галогеновый прожектор или светодиодная лента

Из производителей следует обратить внимание на Philips, Feron, OSRAM

При подключении важно учесть одно из свойств понижающих преобразователей. Оно заключается в том, что чем ниже напряжение, тем больше потребляется ток при неизменной мощности, а значит, и большее падение напряжения на проводах

Поэтому при монтировании низковольтных линий освещения необходимо следить за тем, чтобы длина линий от трансформатора до каждой лампочки примерно была равной. В таком случае свечение всех источников будет одинаково.

Для того чтобы использовать понижающий 12-вольтовый преобразователь для более чем одной галогенной лампы, возможно применить два способа:

1. Параллельное соединение.
2. Создание отдельных групп.

При первом способе все лампы подключаются параллельно друг другу. Для этого к выходу трансформатора подключается распределительная колодка, на которой и монтируется соединение. Для второго случая вся проводка разделяется на группы, содержащие равное количество источников освещения. При таком виде подключения придётся использовать на каждую линию свой трансформатор. Удобство в том, что при неполадках на одной линии вторая группа продолжает работать, а также в использовании устройств с меньшей мощностью.

Для нашего вышеприведённого примера мы можем разделить подключение на две группы. В каждую группу войдёт по пять источников света. Так как мощность линий уменьшится, то нам хватит приобрести два понижающих преобразователя по 170 ватт каждый.

Сама коммутация проводов с прибором не должна вызвать затруднения. Обычно на устройствах клеммы отмечаются надписями Input и Output, соответственно вход и выход. Если на выходе устройства присутствует постоянное напряжение, то на положительном выводе ставится знак + или эта клемма выполняется красным цветом.

Важно также отметить, что если вы захотите заменить галогенные лампочки в люстре на светодиодные, то, просто выкрутив одни и установив другие, на выходе, скорее всего, получите всевозможные мерцания. Дело в том, что трансформаторы для светодиодных ламп 12 вольт должны быть стабилизированные, в то время как для галогенных такого требования нет

И второй случай, с которым можно столкнуться: люстра совсем не включится. Это из-за того, что импульсные трансформаторы имеют защиту и автоматически отключаются при подключении к ним нагрузки с малой мощностью. Выход в таком случае только один — замена блока питания на подходящий.

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:

Где

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.

Схема подключения понижающего трансформатора

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.

Что представляет собой электронный трансформатор

Электронный трансформатор для галогенных лам не используется для светодиодов

Электронный трансформатор – это схема импульсного источника питания, в основу которой входит высокочастотный генератор, работающий на полупроводниковых ключах, и непосредственно сам трансформатор. Питание такой схемы обеспечивается стандартной сетью переменного тока с напряжением 220В, но на выходе действующее значение находится в области 12В. Сначала питание из электросетей подается на выпрямитель, а затем уже выпрямленное напряжение отправляется в узел генератора и силовых ключей.

Стандартный вариант реализации такой схемы – использование автогенераторного двухтактного типа, ключевой особенностью которого является отсутствие необходимости в использовании каких-либо специальных импульсных источников питания наподобие ШИМ-контроллеров. Автоматический генератор в данном случае переключает транзистор под воздействием напряжений, которые наводятся на обмотки трансформатора, а также обеспечивает положительную обратную связь.

Чтобы обеспечить нормальную работу светодиодных ламп, потребуется любой источник, обеспечивающий стабильное напряжение 12В на постоянной основе и минимизирующий пульсации. Для этого чаще всего используются именно упомянутые выше ИМС.

Обе схемы предусматривают использование интегрального ШИМ-контроллера, которым обеспечивается регулировка работы биполярных или полевых транзисторов. Помимо этого, выходной каскад схемы включает в себя выпрямитель, а также конденсаторы, которыми обеспечивается сглаживание пульсаций – они выступают в роли своеобразного фильтра.

В конечном итоге получается стабилизированный источник питания, пульсации которого соответствуют текущей нагрузке, а также емкости фильтрующих конденсаторов. При необходимости можно обеспечить его реализацию на автогенераторной схеме по аналогии с электронным трансформатором, используя дополнительно цепи обратной связи, чтобы обеспечить необходимую стабилизацию выходного напряжения.

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

Трансформаторы такого вида нашли большое применение в быту и на производстве. Основное их назначение — это запитывание низковольтных устройств, таких, как приборы освещения, рассчитанные на питание 12 вольт, или применение в блоках питания.

Вместе с тем изготовители при производстве всё чаще добавляют защиту от короткого замыкания и превышения напряжения, что оказывает положительное воздействие на срок службы как всего устройства, так и подключаемой к нему нагрузки. Правда, при этом следует понимать, что в таком случае под трансформатором понимается уже не один электронный элемент, а некоторая совокупность.

Необходимость применения источников с напряжением 12 вольт

Существуют такие места, в которых низковольтное напряжение предпочтительнее. Это объекты с повышенной влажностью, повышенным требованием к безопасности. А в сырых и пожароопасных помещениях применение сети 220 вольт вообще запрещено нормами правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Электросеть с применением понижающего трансформатора не требует дорогостоящих защитных материалов и считается условно безопасной для жизни и здоровья человека. Использовать лампочки 12 вольт в осветительной сети не только дешевле их аналогов, но и выгоднее в том плане, что срок их службы в несколько раз выше, так как они дополнительно защищены понижающим трансформатором от бросков напряжения и шумов.

Применение для источников света

Всё чаще в качестве источников света в квартирах и офисах, а также при создании интерьерных подсветок применяются галогенные и светодиодные лампы. Благодаря своей конструкции они обладают большой яркостью свечения и сроком службы.

Маленькие размеры таких источников освещения позволяют использовать их в разноплановых местах, а малый вес светильников не утяжеляет всю конструкцию, что даёт свободу действия при их монтировании как одиночных, так и в люстре. Изготавливаются галогенные светильники с разной величиной рабочего напряжения, оно составляет 6, 12, 24 вольт. Для питания галогенных ламп применяют понижающие трансформаторы двух видов — тороидальные и импульсные.

В тороидальном преобразователе в качестве основы используется магнитопровод кольцевого типа, представляющий собой геометрическую фигуру тор. Такой вид магнитопровода является практичным и обладает наибольшим КПД. Но есть и недостатки. В первую очередь — это их габариты и вес, во вторую — повышенный нагрев при работе.

Меньшими размерами, возможностью плавного запуска, наличием стабилизации обладают электронные трансформаторы, которые применяются в цифровых блоках питания. Принцип работы этих устройств отличается от тороидальных моделей, так как, кроме трансформатора, здесь применяются дополнительные электронные детали. Участвуя в преобразовании электроэнергии, он практически не нагревается. Часто такое устройство производится со встроенными защитами, что вносит дополнительные удобства при использовании и продлевает срок службы. Единственный недостаток импульсного трансформатора — его цена.