Проекты каминов и печей, самостоятельный расчет и готовые варианты

Проекты печей и каминов из кирпича, как рассчитать самостоятельно, где взять готовое решение

Из разных источников мы узнаем, что самостоятельное обустройство печи или камина не составит труда, главное, что должно присутствовать – это желание, тогда возвести камин своими руками вполне возможно. Но дальше общих фраз обычно дело не заходит. С чего начать, если за плечами нет никакого опыта печной кладки. Понятно, что руки находятся на своем месте, но этого недостаточно. Оказывается, что на начальном этапе главным инструментом является вовсе не мастерок, а карандаш и лист бумаги для создания проекта камина, либо печки.

Назначение проекта

Даже если и удалось раздобыть порядовку печи, то это довольно мизерная часть от всей работы, которую предстоит выполнить. Без комментариев вряд ли удастся разобраться в назначении некоторых функциональных элементов, а полностью копировать схему без понимания собственных действий не очень хочется.

При закупке материала требуется хотя бы предварительно знать его количество. Значит, придется проводить грамотный расчет.

Выбранная модель камина или печи может не удовлетворять нашим функциональным требованиям и не справляться с поставленной основной задачей.Перед тем как приступить к конструированию любого устройства своими руками, необходимо рассмотреть все проекты каминов из кирпича, предложенные мастерами и прошедшие испытания на практике. Самостоятельно составить такой проект без должного опыта вряд ли получится.

Готовые модели

Итак, приступим к поиску подходящего проекта для самостоятельного строительства. Изначально придется определиться с назначением устройства.

Установка печи исключительно в отопительных целях значительно облегчит задачу мастеру, так как такие модели довольно просты в своем строении. Они могут оборудоваться духовыми контейнерами или шкафами для сушки фруктов, тогда приходится конструкцию несколько усложнять.
Более функциональным вариантом является отопительно-варочная печь. Ее назначение расширено за счет установки варочной панели. Она позволяет полноценно готовить еду, одновременно отапливая помещение. Схематично такая модель представлена в виде корпуса, внутри которого лабиринтом выполнен дымовой канал. Варочная панель имеет две конфорки, которые станут настоящим открытием для любителей пищи, приготовленной на печи. Не исключены и дополнения в виде отсеков для обустройства сушильных шкафов. Наиболее популярным готовым проектом отопительно-варочных печей и каминов является разработка под названием «Шведка». Она приобрела популярность, благодаря своей безотказной работе и простоте конструкции.
Существуют универсальные проекты печей и каминов из кирпича, которые могут учитывать все интересы нескольких жильцов. Объединение отопительной печи и камина дает возможность быстро согреться, придя с улицы, и параллельно постепенно нагревать остальные комнаты дома. Построить такую конструкцию, опираясь на одну лишь интуицию, невозможно. Среди всех готовых схем часто применяется проект В. Филипьева. Однако мастера не рискуют браться реализовывать даже готовую задумку, так как велика вероятность ошибки в строении.

Если нет особых требований к отоплению по причине наличия основной системы, способной поддерживать тепло в любую погоду, то для дома подойдет отдельно стоящий камин. Из всех схем его порядовка самая простая. Дымоход представляет собой прямоточный канал, а единственное условие, которое придется соблюдать, заключается в соблюдении габаритов топки.

Не стоит забывать про камин, который устанавливается в парилках бани. Он обладает отличительными особенностями в области конструкции и тоже должен быть предварительно разработан на листе бумаги. Его основная задача состоит в получении локального тепла в больших количествах. Он не протапливает всю баню, а нагревает только небольшую комнату, зато до высокой температуры.

Любители активного отдыха на природе не смогут обойтись без печей-барбекю, которые актуальны для загородного дома и конструируются под открытым небом.

Выбираем подходящий вариант

Как видите, круг поиска наиболее подходящего варианта значительно сузился. Теперь придется ответить на вопросы о площади отапливаемого помещения. Если взять определенный проект и воспользоваться теми материалами, которые рекомендованы, то мощность и энергетические качества такого устройства вполне определены. Нам остается только лишь правильно воспользоваться предоставленными данными.

Здесь необходимо отметить такой нюанс, как погрешность показателей. Дело в том, что точно подбирать характеристики камина или печи не рекомендуется. В зависимости от типа установки, внешних факторов, частоты использования и многих других факторов данное устройство может показывать несколько различные результаты.

Поэтому подбор нужно осуществлять с определенным запасом мощности. Показатели, на которые полезно будет ориентироваться варьируются в пределах 0,1 кВт/м 2 . Это мощность, которой должно обладать устройство с камином, чтобы нагреть квадратный метр площади помещения.

Предоставленные готовые схемы строительства каминов в некоторых вопросах предоставляют читателю определенную свободу действий, связанную с особенностями помещения, отделки, использования. Но форму каркаса конструктивно менять нельзя. Изменения могут негативно сказаться на функционировании камина или привести к его полной непригодности.

Поэтому следующим этапом станет определения способа установки, от которого зависят рассматриваемые проекты печей. Угловые или пристенные устройства могут иметь один и тот же принцип действия, даже топки у них бывают одинаковыми. Но нельзя транспонировать один вид в другой без предварительного согласования с мастером, лучше всего воспользоваться готовым проектом.

Как готовится проект

Некоторые габариты печи напрямую зависят от объема комнаты, которую придется отапливать. Поэтому элементарные знания по геометрии составят основу инструментария при подготовке проекта. Вычисляется объем комнаты, как произведение его линейных размеров. Ниша для установки топки в печи должна иметь площадь, для нахождения которой придется площадь комнаты поделить на 50. Затем моделируется ниша с учетом пропорции длина/ширина = 3/2.

Если площадь топочного отверстия позволяет допустить определенные погрешности, то ее глубина рассчитывается как можно точнее. Ведь чрезмерно большие параметры приведут к потере тепла и выбросу его в дымоход, а маленькие – к отсутствию должной тяги. Глубина ниши для топки составит 2/3 от высоты очага. Как видите, все параметры вычисляются последовательно и друг от друга зависят. Ошибка в вычислении одного размера приведет к фатальной ошибке всего проекта.

Сегодня созданы все условия для начинающих разработчиков. На некоторых ресурсах можно отыскать готовые таблицы, в которых указаны параметры топок, в зависимости от площади комнаты или суммарной площади дома.

Отдельного внимания заслуживает площадь дымового канала, которая определит параметры будущего дымохода. Даже если вы осуществляете собственную разработку, то все равно рекомендуется за этими вычислениями обратиться к профессионалу. От корректности возведения дымохода зависит наличие обратной тяги или ее опрокидывания. Исправлять эти недостатки, когда готовый камин уже дымит, гораздо сложнее, чем их предотвратить.

Следующий этап снова порадует начинающего мастера вычислениями. Верно рассчитанное количество строительного материала ведет к рациональному использованию денег. Но для подобных арифметических действий необходимо перед глазами иметь уже готовый чертеж, из которого можно наглядно оценить количество используемых кирпичей. Важно не забыть, что для кладки стенок зачастую используется два слоя кирпича. Приобретая материал, его количество нужно увеличить на 10% от теоретических показателей. Так, мы сможем перекрыть различного рода выбраковки.

Приобретение готовых схем

Приведенные примеры наглядно показывают, что без проекта приступать к самостоятельной работе бессмысленно. Если уж делать проект, то необходимо выполнить подробное описание конструкции с обязательным набором чертежей. Это может занять довольно продолжительное время, а если в промежуточном звене закралась ошибка, то вся работа пойдет насмарку. Вот тогда и настанет самая пора вспомнить об экономии.

Ведущие специалисты с богатым опытом готовы предложить не только стандартные проекты, но и выполнить их с учетом особенностей вашего жилища. Для этого придется обратиться в специализированные компании, которые образованы практически в каждом городе.

Естественно, для начала следует ознакомиться с некоторыми моделями, но сегодня потребителю создаются все условия для работы. Разработчики предоставят трехмерные модели, проекты каминов и печей с необходимыми расчетами, о которых упоминалось выше. За такую работу придется отблагодарить мастера, но эта плата станет символической по сравнению с наймом мастеров для кладки или с потерей денег при обнаружении ошибки в самостоятельной разработке. Все проекты ориентированы на мастера, который имеет минимальный набор навыков кладки кирпичей.

Чтобы найти подходящий проект и ознакомиться с возможными вариантами, достаточно посетить один из множества доступных ресурсов, где в режиме онлайн можно получить консультацию и приобрести чертежи с пояснениями.

Понижающий трансформатор: устройство, принцип действия, разновидности

В силу ряда причин электрический ток, транспортируемый по проводам высоковольтных ЛЭП, не может быть использован напрямую. Главная из этих причин – высокое напряжение, достигающее десятков, а то и сотен киловольт. Поэтому перед подачей электроэнергии потребителям используют понижающий трансформатор, преобразующий напряжение 380 вольт в привычные нам 220 вольт.

Во многих случаях даже это напряжение слишком высокое для питания современной электротехники. Данную проблему решают путем повторного понижения напряжения, часто с выпрямлением тока. До недавнего времени каждый бытовой прибор был оборудован собственным понижающим трансформатором. Сегодня уже существуют бестрансформаторные блоки питания, но они не могут в полной мере заменить трансформаторы из-за малой выходной мощности. В электротехнике понижающий трансформатор еще долго будет востребован.

Конструкция и принцип действия

Устройство всех типов (за исключением электронных трансформаторов) мало чем отличается. Главными рабочими элементами понижающих аппаратов являются магнитопроводы и катушки. Различия наблюдаются в конфигурации сердечников и в способах соединения обмоток.

Рис. 1. Схематичное изображение понижающего устройства

Геометрические формы ферромагнетиков производитель выбирает исходя из целесообразности производства. Тип остова существенно не влияет на трансформацию. Критерии преобразования тока больше зависят от состава ферромагнетика и параметров обмоток.

Магнитная система понижающего трансформатора может иметь разные формы, определяемые способом расположения стержней:

плоскую;
пространственную;
симметрическую форму;
несимметрическую.

Напомним вкратце принцип действия понижающих трансформаторов.

Переменным током, попадающим на первичную катушку, возбуждается электромагнитная индукция. Переменное электромагнитное поле распространяется по всему магнитопроводу. Во вторичной катушке силами переменных магнитных полей возбуждается ЭДС.

Величина электродвижущей силы (а значит и разница потенциалов между катушками) определяется соотношением: U₂/U₁ = W₂/W₁ = k , где U – напряжение, аW – количество витков. Коэффициент трансформации k находится в пределах от 0 до 1. Чем ближе к нулю находится значение k, тем меньшее значение выходных напряжений. Конфигурация сердечника не влияет на работу трансформатора.

Читайте также:

Нанесения трафарета

Напоследок заметим, что понижающий прибор легко превратить в повышающий трансформатор. Для этого достаточно изменить способ подключения понижающего аппарата: поменять местами первичную и вторичную катушки.Разумеется, нельзя вторичную катушку рассчитанную на 12 В подключать к сети на 220 В.

Назначение

Основное применение понижающего трансформатора – получение низкого напряжения для питания электрического прибора. Очень часто эти устройства являются главным элементом схем блоков питания бытовых электрических приборов. Так как большинство бытовой электроники потребляет постоянный ток, то после понижения напряжения до приемлемого уровня, полученную электрическую синусоиду еще и выпрямляют.

С целью повышения качества электрического питания применяют стабилизирующие и фильтрующие схемы, отсекающие нежелательные искажения. В ряде случаев в бытовой технике используется переменное напряжение, преобразованное понижающим трансформатором, без выпрямления тока.

Для получения пониженного импульсного напряжения существуют модели импульсных трансформаторов. На выходе этих устройств изменяется не только амплитуда колебаний, но и форма кривой.

Разновидности

Производители поставляют на рынок множество различных моделей. Среди них различают конструкции однофазных трансформаторов броневого типа (рис. 2), модели с сердечниками стержневого или тороидального типа (рис. 3).

Рис. 2. Конструкция броневого типа Рис. 3. Тороидальный понижающий трансформатор

В трехфазных конструкциях (рис. 4) один из выводов первичной обмотки подключается к фазе, а другие соединены звездой или треугольником. Аналогичным образом соединяются выводы вторичных обмоток. Такие же схемы применяются для соединения обмоток промышленных силовых трансформаторов.

Рис. 4. Трехфазный понижающий трансформатор

Существуют многообмоточные конструкции, имеющие боле двух вторичных обмоток, с которых можно снимать напряжения различной величины. Это удобно для питания устройств, цепи которых требуют нескольких, различающихся по величине напряжений.

Отдельно упомянем конструкции электронных понижающих моделей, набирающие популярность сегодня (см. рис. 5). К классу трансформаторных устройств их можно отнести весьма условно, так как принцип преобразования переменных напряжений кардинально отличается от классической трансформации. В этих электронных устройствах ток сначала выпрямляется, проходя через диодный мост, потом снова преобразуется в переменное напряжение, но уже с другой частотой.

Рис. 5. Электронный понижающий трансформатор

Зависимость частоты от нагрузки и ограниченная мощность являются недостатком трансформаторов электронного типа. Главное их достоинство – экономичность. Они работают только при подключении нагрузки, все остальное время находятся в режиме ожидания. Данное свойство полезно, например, для питания систем светодиодного освещения.

Разновидности по признакам применения:

ТСЗИ – трехфазные конструкции в специальном защитном кожухе;
OCM – конструкции для систем сигнализации и освещения. Монтируются на дин-рейку;
TTп, TC-180, ЯTП – применяются для бытовых нужд. Рассчитаны на небольшие нагрузки;
OCOB, OCO – модели, применяемые для работы в бытовых сетях.

Технические характеристики

Понижающие трансформаторы характеризуются следующими важными показателями:

величиной входного напряжения;
коэффициентом трансформации;
параметрами выходного тока;
мощностью устройства;
частотой.

Такие технические характеристики как габариты, тип системы охлаждения, вес устройств учитываются исходя из конкретных условий применения. Основные данные о трансформаторе указываются на корпусе или в паспорте изделия.

Как выбрать?

Критериев выбора может быть несколько, исходя из условий эксплуатации и назначения прибора. Главные же критерии – это параметры выходного тока. Именно от этих параметров зависит стабильность и корректность работы подключаемых электротехнических устройств.

Если мы выбираем понижающий трансформатор для бытовой техники – первичная катушка должна быть рассчитана на сетевое напряжение дома. Для однофазных конструкций это, как правило, 220 В. Трехфазные модели подключаются к сети, напряжением 380 В.

Тип сердечника, его конфигурация не имеет особого значения. Выбор по этому параметру осуществляйте исходя из требований по размеру или предпочтений к форме устройства.

Важно правильно подобрать выходную мощность. Особенное внимание обращайте на то, чтобы мощность нагрузки не превышала возможностей трансформатора. Иначе обмотки будут перегреваться, а если мощности не хватит, то подключаемый электроприбор вообще не будет работать.

Превышать запас мощности также не желательно из-за перерасхода электроэнергии. К тому же, изделие будет иметь большие габариты, соответственно больший вес, а значит и стоимость его будет выше. Однако, если вы планируете подключать к одному трансформатору несколько устройств, тогда запас мощности оправдан.

Если вы планируете использовать трансформатор в качестве переносного источника тока – обратите внимание на модели с защитным кожухом (рис. 7). Среди этих моделей можно встретить изделия с регулируемым выходным напряжением.

Переносные трансформаторы

Для оборудования светодиодного освещения приобретите экономичный электронный трансформатор. Существуют изделия, выдающие на выходе постоянный ток, необходимый для питания светодиодов.

Правильный выбор понижающих устройств обеспечит вам бесперебойную и безопасную эксплуатацию бытовой техники.

Что такое понижающий трансформатор и принцип его работы

Понижающие трансформаторы относятся к категории преобразователей значения электрического тока. Причем их входящее напряжение будет выше, чем исходящее. Представленные установки применяются в линиях электропередач и быту. Принцип работы понижающих приборов, особенности и применение будут рассмотрены далее.

1 Конструкция
- 1.1 Интересное видео: Понижающий трансформатор
2 Назначение
3 Расчет характеристик оборудования
4 Разновидности
5 Распространенные модели
- 5.1 Интересное видео: Сетевой понижающий трансформатор
6 Как выбрать?
7 Установка и эксплуатация

Читайте также:

Предпусковой подогреватель двигателя

Конструкция

В принципе работы трансформаторов используется физический закон электромагнитной индукции. Стандартные устройства имеют сердечник и две обмотки. Первичная обмотка понижающего трансформатора подключается к электрической сети. Вокруг сердечника магнитопривода генерируется магнитное поле. Во вторичной обмотке появляется электричество с определенным показателем напряжения.

Мощность на выходе определяется соотношением количества витков в обеих катушках. Соотношением витков, составляющих обмотку первичной и вторичной катушек, можно выбирать характеристики выходного напряжения. Устройство трансформаторов позволяет получить требуемое значение тока для питания промышленных и бытовых электроприборов.

Трансформаторы напряжения не меняют частоту тока. Для этого понижающему агрегату потребуется иметь в конструкции выпрямитель. Он будет менять частоту тока с переменного до постоянного значения, и наоборот.

В понижающих трансформаторах сегодня применяются полупроводники. Их работу дополняет схема интегрального типа. В цепь включаются конденсаторы, микросхемы, пьезоэлементы, резисторы и т. д. Такой понижающий бытовой трансформатор имеет небольшие габариты, высокий уровень КПД, малый вес. Он не шумит, не нагревается. В трансформаторах представленных типов допускается выбрать мощность исходящего тока. Устройство включает в схему защиту против короткого замыкания. Традиционные конструкции также пользуются спросом. Подобные схемы просты, надежны.

Интересное видео: Понижающий трансформатор

Назначение

Трансформаторы понижающие применяются в различных сферах человеческой деятельности. Силовые конструкции устанавливаются на подстанциях на пути следования линий электропередач. Представленные типы аппаратов понижают при работе показатель тока в сети от 380 до 220 В. При такой мощности работают бытовые электроприборы. Представленная установка называется промышленным трансформатором понижения тока.

К бытовым понижающим разновидностям относят приборы, которые работают на более низких мощностях. Они принимают 220 В на первичный контур, а выдают 42, 36, 12 В, учитывая требования потребителя.

Расчет характеристик оборудования

Трансформатор понижающий может относиться к различным категориям, что зависит от ряда параметров. Помимо конструкционных отличий (наличие пьезоэлементов, конденсаторов и т. д.) оборудование отличается мощностью, назначением, строением. Общим для них является коэффициент трансформации. Он всегда будет меньше 1. Не существует понижающий трансформатор с коэффициентом больше 1. Такие приборы относятся к категории повышающих агрегатов.

Чтобы подобрать правильное количество витков в контурах, производится расчет. Известно, что коэффициент трансформации, равен 0,2. Прибор понижает напряжение в сети. В первичной обмотке 120 витков. Определим количество витков во вторичной катушке:

ВО = 120*0,2 = 24 витка.

Используя коэффициент трансформации, определяем выходное напряжение. Если на первичную обмотку поступает ток 220 В, расчет будет таким:

НВ = 220*0,2 = 44 В.

Зная коэффициент трансформации, как определить мощность оборудования, не составит труда. Когда мы выбираем прибор для изменения параметров тока в цепи, требуется определение потребностей стандартных потребителей. При пониженной нагрузке в сети бытовая техника не будет работать правильно. Чтобы в трансформаторе не вырабатывалось слишком низкое значение тока, обязательно учитывают коэффициент трансформации.

Разновидности

Когда потребность промышленного или бытового оборудования в вопросе уровня напряжения определена, нужно обратить внимание на выбор разновидности аппарата. Различают следующие виды:

Тороидальный. Сердечник получил форму тора. Прибор характеризуется малым весом, незначительными габаритами. Широко применяется в радиоэлектронике.
Стержневый. Применяются для оборудования высокой или средней мощности. Простота конструкции отличает устройство сердечника.
Броневой. Относятся к категории маломощных конструкций. Магнитопривод как броня охватывает контуры.
Многообмоточный. Имеет две и более обмотки.
Трехфазный. Применяется в промышленной сети. Прибор призван понижать напряжение с 380 В до приемлемого потребителем уровня. В некоторых случаях применяется в бытовых целях.
Однофазный. Подключаются к однофазной сети. Это одна из наиболее востребованных разновидностей.

Многообразие представленных конструкций позволяет применять их в различных сферах деятельности человека. Стоимость оборудования зависит от мощности аппаратуры, сложности конструкции, области применения. Про понижающие трансформаторы 380/220 мы уже писали на этой странице.

Видео: Силовой понижающий трансформатор с несколькими вторичными обмотками.

Распространенные модели

Покупатели отдают предпочтение в большинстве случаев всего нескольким моделям. Чтобы правильно выбрать аппаратуру, потребуется знать их маркировку, ее расшифровку. Большим спросом пользуются такие модели:

ТСЗИ. Трехфазная разновидность, внутренняя конструкция которой защищена специальным кожухом.
ОСМ. Применяются в системах сигнализации, освещения. Их устанавливают в специальный ящик. Внутрь корпуса не должна попадать грязь, пыль, влага. Монтируются на дин-рейку.
ТТп, ТС-180, ЯТП применяются в бытовых сетях. Монтируются просто. Используются для напряжения невысокого уровня.
ОСОВ, ОСО. Обладает сухой системой охлаждения. Применяют в бытовых сетях.

Информация о разновидности прибора приведена в маркировке. Она указывается на корпусе трансформатора. Маркировка находится в открытом доступе для обслуживающего персонала.

Интересное видео: Сетевой понижающий трансформатор

Как выбрать?

Выбрать трансформаторное устройство представленного типа может профессионал. Существует несколько правил в проведении этого процесса. В первую очередь следует обратить внимание на показатель входного напряжения. Оборудование должно быть рассчитано на прием определенного напряжения.

Затем нужно установить, какой уровень тока требуется потребителю. В соответствии с этой характеристикой выбирают параметры выходного напряжения. Мощность приборов, подведенных к трансформатору, должна быть немного ниже, чем его выходное напряжение.

Читайте также:

Свайный фундамент под дом из пеноблоков

Качественные изделия выдерживают аварийные ситуации. В них предусмотрена особая защита от короткого замыкания, перенапряжения, резких скачков электричества, перегрузок. В этом случае система работает стабильно даже в неблагоприятных условиях.

Установка и эксплуатация

Внутреннюю часть представленного агрегата нужно тщательно защищать от неблагоприятных внешних воздействий. В корпус не должны попадать пыль, влага, грязь и прочие посторонние вещества. Поэтому оборудование устанавливается в защитный корпус, кожух или ящик. В него должен быть обеспечен легкий доступ. Обслуживающий персонал при необходимости быстро произведет осмотр системы в случае необходимости.

Монтаж нужно проводить таким образом, чтобы исключить вероятность случайного соприкосновения человека к неизолированным проводникам тока. Агрегат подключается к заземлению при помощи медного провода. Сечение должно составлять от 2,5 мм и более.

Периодически производится осмотр, обслуживание и ремонт трансформаторов. Неисправности должны вовремя устраняться.

Интересное видео: Как намотать своими руками сетевой понижающий трансформатор 220 на 12 вольт?

При выборе места установки, условий эксплуатации обязательно учитывают требования производителя. ГОСТ устанавливает климатическое исполнение, которое должно учитываться при установке.

Рассмотрев особенности, применение и условия эксплуатации понижающих трансформаторов, можно выбрать оптимальную разновидность приборов.

Понижающий трансформатор в электротехнике

Многие бытовые электроприборы и оборудование функционируют от сети со стандартными 220 В. Однако для низковольтных устройств требуется понизить напряжение. В качестве примера таких потребителей можно назвать различные конструкции светодиодных лент, разновидности галогенных светильников и другие приборы с аналогичными свойствами. Данную проблему успешно разрешает понижающий трансформатор, приобретенный на рынке электротоваров или изготовленный самостоятельно.

Конструкция и принцип работы
Классификация трансформаторов
Преимущества и особенности электронных трансформаторов
Подключение и проверка мультиметром
Самостоятельное изготовление понижающего трансформатора

Конструкция и принцип работы

Какой трансформатор называется понижающим? Основа трансформаторного устройства понижения состоит из ферромагнитного сердечника с расположенными на нем двумя обмотками. Они наматываются медным проводом и разделяются между собой, как первичная и вторичная. Первичная обмотка подключается к сетевому напряжению, а к выходам вторичной подключаются потребители, рассчитанные на низкий ток.

Связь между обмотками осуществляется посредством переменного магнитного потока, наведенного в сердечнике, поскольку прямая электрическая связь отсутствует. В первичной обмотке количество витков гораздо больше, чем во вторичной, что и обеспечивает необходимое снижение напряжения. У большинства моделей все компоненты размещаются в общем корпусе, но существуют и конструкции открытого типа с ограниченной областью применения.

В классическом варианте понижающий трансформатор использует электромагнитную индукцию. Напряжение, подаваемое к первичной обмотке, дает толчок образованию магнитного поля, пересекающего витки во вторичной обмотке. Это приводит к образованию ЭДС, под влиянием которой и возникает пониженное напряжение. Разница между входным и выходным напряжением определяется количеством витков в каждой из обмоток. Во время работы теряется некоторое количество электроэнергии, в пределах 3% от общей мощности. Таков в целом принцип работы подобной аппаратуры.

Точные параметры устройства определяются расчетными данными его конструктивных элементов. Возникновение электродвижущей силы возможно лишь под влиянием переменного тока, поэтому и многие бытовые устройства рассчитаны именно на такой ток. Понижающий трансформатор очень часто функционирует совместно с блоками питания, стабилизаторами и другими аналогичными устройствами.

Современные модели оборудуются несколькими выводами от вторичной обмотки, предназначенными для различных видов соединений. В результате, каждый такой прибор приобретает многофункциональность, универсальность и называется понижающим. При изменении схемы подключения, он становится повышающим.

Классификация трансформаторов

Все известные типы трансформаторных устройств бывают различного исполнения и выпускаются в соответствии с их конструкцией и принципами работы.

Среди трансформаторов наиболее известными являются:

Тороидальная конструкция (рис. а). Отличается сердечником, изготовленным в форме тора, используется для устройств с небольшими мощностями. В отличие от других моделей, данный трансформатор напряжения имеет малые габариты и массу. Хорошо зарекомендовали себя в радио-электронных схемах. Качественное охлаждение обмотки на протяжении всего сердечника дает возможность получить высокую плотность тока, а показатели токов намагничивания – наиболее низкие.
Стержневая конструкция, которая эффективно понижает напряжение (рис. б). Здесь сердечники магнитопровода полностью охвачены обмотками. Эти устройства рассчитаны на среднюю и большую мощность подключаемых приборов. Простота устройства облегчает изоляцию и ремонт обмоток, а при изменении подключения позволяет повысить напряжение. Существенным плюсом считается качественное охлаждение, что позволяет снизить количество проводников в обмотках.
Броневая конструкция (рис. в). В ней броней является сам магнитопровод, охватывающий обмотки. Все остальные показатели аналогичны предыдущему стержневому варианту, за исключением их малой мощности. Они проще и дешевле, отличаются меньшим количеством катушек.

Кроме основных конструкций, существуют и другие устройства, например, разные типы многообмоточных трансформаторов. Эти устройства могут выдавать разное выходное напряжение за счет нескольких вторичных обмоток, установленных на сердечнике. Они отличаются количеством витков, которые и регулируют величину напряжения в конкретной обмотке. Наибольшей популярностью пользуются 1-фазные приборы с двумя обмотками понижающего типа.

Каждый понижающий трансформатор отличается количеством фаз, с которыми им приходится работать. Для трехфазных сетей, чаще всего, используются три однофазных устройства, помещенные на общий сердечник. Сумма магнитных потоков всех трех фаз равняется нулю. Соединение приборов осуществляется по схеме звезды или треугольника. Таким образом, получается силовой трансформатор. Для одной фазы предусмотрен простейший однофазный прибор, где фаза и ноль от сети замыкаются на первичной обмотке.

Преимущества и особенности электронных трансформаторов

Традиционные электромагнитные устройства постепенно заменяются электронными понижающими трансформаторами. В их конструкции отсутствуют привычные сердечники и катушки, замененные точными микросхемами, резисторами, конденсаторами и другими компонентами. Эти приборы практически сразу же завоевали широкую популярность среди пользователей электрооборудования, бытовой техники и радиоэлектроники.

Одна из причин такой популярности заключается в компактных размерах электронных трансформаторов, которым уже не требуется слишком много свободного места. Новое оборудование отличается повышенной мобильностью и незначительным весом, что существенно облегчает его установку и дальнейшую эксплуатацию.

Другое преимущество состоит в высоком КПД устройства, не снижающегося из-за его малых размеров. Электронный понижающий трансформатор работает бесшумно, без привычного гула. Он отличается высокой работоспособностью, отсутствием сбоев и проблем во время наладки, обслуживания и ремонта. При работе с повышенной интенсивностью устройство почти не нагревается, температура корпуса находится в пределах нормы и не опасна для окружающих. Среди электротехников очень популярны понижающие устройства на 36В, позволяющие эффективно регулировать выходное напряжение.

Каждый понижающий трансформатор, функционирующий на электронной схеме, участвует в обеспечении безопасной эксплуатации электрических сетей. Как правило, это сложные магистрали, с большим количеством сигналов, подаваемых на все участки. Чтобы не допустить сбоев в работе, схема устройства дополняется встроенной системой, защищающей от коротких замыканий.

Подключение и проверка мультиметром

Подключение понижающего трансформатора совсем не сложно (рис. 1). На корпус устройства нанесена маркировка, указывающая клеммы, куда подключается ток сетевых проводов и нагрузки. Провод фазы подключается к выходу, обозначенному L или 220, провод нуля подключается к клемме N или 0, после чего задача, как подключить понижающий трансформатор 220, считается решенной. У разных производителей эта маркировка может отличаться.

Проверить понижающие трансформаторы на исправность и работоспособность возможно с помощью мультиметра, предназначенного для замеров электрических параметров (рис. 2). При отсутствии маркировки, необходимо установить расположение концов каждой из обмоток. С этой целью мультиметр переводится в режим замера сопротивления, а щупы поочередно прикладываются к выходам устройства. После того как обмотки определены, необходимо установить среди них первичную и вторичную. В первичной обмотке сопротивление будет выше, а во вторичной – ниже.

Самостоятельное изготовление понижающего трансформатора

Несмотря на большое количество моделей, представленных на рынке электротоваров, некоторые домашние мастера предпочитают изготовить понижающий трансформатор своими руками, чтобы он обладал всеми параметрами и характеристиками, отвечающими конкретным условиям эксплуатации.

Как сделать прибор самому? В период подготовки необходимо выполнить следующее:

Определить тип будущей конструкции – электронная или электромагнитная.
Установить эксплуатационные параметры и характеристики: вес, размеры, значение пониженного напряжения, мощность, тип подключения и место монтажа.
При изготовлении электромагнитного устройства рассчитываются первичная и вторичная обмотки на основании исходных данных и специальных формул. По итогам расчетов количество витков нужно увеличить или уменьшить.
Выбирать наиболее подходящую схему понижающего трансформатора и рассчитать количество электронных комплектующих.
После расчетов приобретаются все детали и компоненты.

После подготовки и расчетов можно собирать трансформаторное устройство. Классический вариант сборки осуществляется в следующем порядке:

Изготовление каркаса катушек. Для этого используется электротехнический или другой плотный картон.
Намотка провода на катушки вручную или специальным приспособлением, с точным соблюдением расчетного количества витков.
Размещение катушек на заранее подготовленном сердечнике. Их выводы нужно зафиксировать и промаркировать.
Все узлы и детали подключаются и надежно закрепляются на своих местах, после чего – изолируются.

После сборки трансформатора 220 на 12 остается проверить, как работает готовое устройство. Первичная обмотка подключается к сети 220В, а вторичная соединяется с нагрузкой, рассчитанной на 12В. После успешных испытаний прибор устанавливается в корпус или размещается в открытом виде в подготовленном месте. При изменении подключения трансформатор меняет свою функцию и повышает ток.

Трансформатор

Слово «трансформатор» образуется от английского слова «transform» — преобразовывать, изменяться. Но дело в том, что сам трансформатор не может как-либо измениться либо поменять форму и так далее. Он обладает еще более удивительный свойством — преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Ну разве это не чудо? В этой статье мы будем рассматривать именно трансформаторы напряжения.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения можно отнести больше к электротехнике, чем к электронике. Самый обыкновенный однофазный трансформатор напряжения выглядит вот так.

Если откинуть верхнюю защиту трансформатора, то мы можем четко увидеть, то он состоит из какого-то железного каркаса, который собран из металлических пластин, а также из двух катушек, которые намотаны на этот железный каркас. Здесь мы видим, что из одной катушки выходит два черных провода

а с другой катушки два красных провода

Эти обе катушки одеваются на сердечник трансформатора. То есть в результате мы получаем что-то типа этого

Ничего сложного, правда ведь?

Но дальше самое интересное. Если подать на одну из этих катушек переменное напряжение, то в другой катушке тоже появляется переменное напряжение. Но как же так возможно? Ведь эти обмотки абсолютно не касаются друг друга и они изолированы друг от друга. Во чудеса! Все дело, в так называемой электромагнитной индукции.

Если объяснить простым языком, то когда на первичную обмотку подают переменное напряжение, то в сердечнике возникнет переменное магнитное поле с такой же частой. Вторая катушка улавливает это переменное магнитное поле и уже выдает переменное напряжение на своих концах.

Обмотки трансформатора

Эти самые катушки с проводом в трансформаторе называются обмотками. В основном обмотки состоят из медного лакированного провода. Такой провод находится в лаковой изоляции, поэтому, провод в обмотке не коротит друг с другом. Выглядит такой обмоточный трансформаторный провод примерно вот так.

Он может быть разного диаметра. Все зависит от того, на какую нагрузку рассчитан тот или иной трансформатор.

У самого простого однофазного трансформатора можно увидеть две такие обмотки.

Обмотка, на которую подают напряжение называется первичной. В народе ее еще называют «первичка». Обмотка, с которой уже снимают напряжение называется вторичной или «вторичка».

Для того, чтобы узнать, где первичная обмотка, а где вторичная, достаточно посмотреть на шильдик трансформатора.

I/P: 220М50Hz (RED-RED) — это говорит нам о том, что два красных провода — это первичная обмотка трансформатора, на которую мы подаем сетевое напряжение 220 Вольт. Почему я думаю, что это первичка? I/P — значит InPut, что в переводе «входной».

O/P: 12V 0,4A (BLACK, BLACK) — вторичная обмотка трансформатора с выходным напряжением в 12 Вольт (OutPut). Максимальная сила тока, которую может выдать в нагрузку этот трансформатор — это 0,4 Ампера или 400 мА.

Как работает трансформатор

Чтобы разобраться с принципом работы, давайте рассмотрим рисунок.

Здесь мы видим простую модель трансформатора. Подавая на вход переменное напряжение U₁ в первичной обмотке возникает ток I₁ . Так как первичная обмотка намотана на замкнутый магнитопровод, то в нем начинает возникать магнитный поток, который возбуждает во вторичной обмотке напряжение U₂ и ток I₂ . Как вы можете заметить, между первичной и вторичной обмотками трансформатора нет электрического контакта. В электронике это называется гальванически развязаны.

Формула трансформатора

Главная формула трансформатора выглядит так.

U₂ — напряжение на вторичной обмотке

U₁ — напряжение на первичной обмотке

N₁ — количество витков первичной обмотки

N₂ — количество витков вторичной обмотки

k — коэффициент трансформации

В трансформаторе соблюдается также закон сохранения энергии, то есть какая мощность заходит в трансформатор, такая мощность выходит из трансформатора:

Эта формула справедлива для идеального трансформатора. Реальный же трансформатор будет выдавать на выходе чуть меньше мощности, чем на его входе. КПД трансформаторов очень высок и порой составляет даже 98%.

Типы трансформаторов по конструкции

Однофазные трансформаторы

Это трансформаторы, которые преобразуют однофазное переменное напряжение одного значения в однофазное переменное напряжение другого значения.

В основном однофазные трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. На первичную обмотку подают одно значение напряжения, а со вторичной снимают нужное нам напряжение. Чаще всего в повседневной жизни можно увидеть так называемые сетевые трансформаторы, у которых первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение, то есть 220 В.

На схемах однофазный трансформатор обозначается так:

Первичная обмотка слева, а вторичная — справа.

Иногда требуется множество различных напряжений для питания различных приборов. Зачем ставить на каждый прибор свой трансформатор, если можно с одного трансформатора получить сразу несколько напряжений? Поэтому, иногда вторичных обмоток бывает несколько пар, а иногда даже некоторые обмотки выводят прямо из имеющихся вторичных обмоток. Такой трансформатор называется трансформатором со множеством вторичных обмоток. На схемах можно увидеть что-то подобное:

Трехфазные трансформаторы

Эти трансформаторы в основном используются в промышленности и чаще всего превосходят по габаритам простые однофазные трансформаторы. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки — маленькими буквами.

Здесь мы видим три типа соединения обмоток (слева-направо)

звезда-звезда
звезда-треугольник
треугольник-звезда

В 90% случаев используется именно звезда-звезда.

Типы трансформаторов по напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 220 Вольт, а снимаем 12 Вольт. В этом случае коэффициент трансформации (k) будет больше 1.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который повышает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение 11 раз. У повышающих трансформаторов коэффициент трансформации меньше 1.

Разделительный или развязывающий трансформатор

Такой трансформатор используется в целях электробезопасности. В основном это трансформатор с одинаковым числом обмоток на входе и выходе, то есть его напряжение на первичной обмотке будет равняться напряжению на вторичной обмотке. Нулевой вывод вторичной обмотки такого трансформатора не заземлен. Поэтому, при касании фазы на таком трансформаторе вас не ударит электрическим током. Про его использование можете прочесть в статье про ЛАТР. У развязывающих трансформаторов коэффициент трансформации равен 1.

Согласующий трансформатор

Такой трансформатор используется для согласования входного и выходного сопротивления между каскадами схем.

Работа понижающего трансформатора на практике

Понижающий трансформатор — это такой трансформатор, который выдает на выходе напряжение меньше, чем на входе. Коэффициент трансформации (k) у таких трансформаторов больше 1 . Понижающие трансформаторы — это самый распространенный класс трансформаторов в электротехнике и электронике. Давайте же рассмотрим, как он работает на примере трансформатора 220 В —> 12 В .

Итак, имеем простой однофазный понижающий трансформатор.

Именно на нем мы будем проводить различные опыты.

Подключаем красную первичную обмотку к сети 220 Вольт и замеряем напряжение на вторичной обмотке трансформатора без нагрузки. 13, 21 Вольт, хотя на трансформаторе написано, что он должен выдавать 12 Вольт.

Теперь подключаем нагрузку на вторичную обмотку и видим, что напряжение просело.

Интересно, какую силу тока кушает наша лампа накаливания? Вставляем мультиметр в разрыв цепи и замеряем.

Если судить по шильдику, то на нем написано, что он может выдать в нагрузку 400 мА и напряжение будет 12 Вольт, но как вы видите, при нагрузку близкой к 400 мА у нас напряжение просело почти до 11 Вольт. Вот тебе и китайский трансформатор. Нагружать более, чем 400 мА его не следует. В этом случае напряжение просядет еще больше, и трансформатор будет греться, как утюг.

Как проверить трансформатор

Как проверить на короткое замыкание обмоток

Хотя обмотки прилегают очень плотно к друг другу, их разделяет лаковый диэлектрик, которым покрываются и первичная и вторичная обмотка. Если где-то возникло короткое замыкание между проводами, то трансформатор будет сильно греться или издавать сильный гул при работе. Также он будет пахнуть горелым лаком. В этом случае стоит замерить напряжение на вторичной обмотке и сравнить, чтобы оно совпадало с паспортным значением.

Проверка на обрыв обмоток

При обрыве все намного проще. Для этого с помощью мультиметра мы проверяем целостность первичной и вторичной обмотки. Итак, сопротивление первичной обмотки нашего трансформатора чуть более 1 КОм. Значит обмотка целая.

Таким же образом проверяем и вторичную обмотку.

Отсюда делаем вывод, что наш трансформатор жив и здоров.

Похожие статьи по теме «трансформатор»

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — это обычный трансформатор который работает по тем же принципам и только нужен для преобразования определенное переменного напряжения с большого значения в меньшее. То есть если определенному устройству необходимо напряжение 12 Вольт, а с розетки подается стандартно 220 Вольт, нужно использовать понижающий трансформатор. Используется понижающий трансформатор так же в различных отраслях энергетики, электротехники.

схема понижающего трансформатора с 220 В на 12 В

ТН включается параллельно нагрузке. Его задача состоит в изменении входного напряжения с заданным коэффициентом.

Как определить этот коэффициент?

В простейшем случае он численно равен отношению количества витков в обмотках.

Говорят о понижающем трансформаторе, когда количество витков первичной (сетевой) обмотки меньше, чем у вторичной. Тогда на выходе напряжение также будет меньше. У повышающего, наоборот, количество витков вторичной (нагрузочной) обмотки превосходит количество первичной.

В более общем случае устройство может иметь не две, а более обмоток. Для каждой из обмоток будет иметься свой коэффициент трансформации, причем часть обмоток будут понижающими, а часть –повышающими.

Любой трансформатор напряжения обратим, то есть, подав на любую из вторичных обмоток переменное напряжение, получим его и на выходе первичной, с тем же коэффициентом преобразования (трансформации).

Определение коэффициента трансформации производится по формуле: N=U1/U2.

Как уже говорилось, коэффициент трансформации определяется отношением количества витков. Это справедливо только для режимов холостого хода, когда сопротивления проводов обмоток не вносят потерь. Ток, который протекает в обмотках, создает на их сопротивлении падение напряжения, которое вычитается из ЭДС ненагруженного преобразователя. Таким образом, при увеличении нагрузки коэффициент трансформации падает. Аналогичная ситуация возникает для обмоток, выполненных проводами различного сечения.

Имеем понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, на двух вторичных обмотках, но одна из которых выполнена проводом, сечением в два раза меньше. При одинаковых нагрузках напряжение на той обмотке, где использовался более тонкий провод, будет ниже на величину падения напряжения на сопротивлении обмоточного провода.

Существуют различные типы понижающих трансформаторов. Они могут быть одно-, двух- или трехфазными, что позволяет использовать их в различных областях энергетики. Конструкция этих устройств включает в себя две обмотки и шихтованный сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь.

У трансформатора может быть и одна обмотка. В таком случае он называется автотрансформатором. Обмотка в таком случае имеет как минимум три вывода. К одной из пары выводов подключается входное напряжение. Выходное напряжение снимается с одного из входных и оставшегося свободным. Автотрансформатор также может быть повышающим и понижающим.

автотрансформатор

В чем различие между повышающим и понижающим трансформатором

При наличии огромного количества электроприборов и электроники нередко возникает необходимость использования электрического трансформатора.

Это электромагнитное устройство позволяет изменить значение тока благодаря явлению самоиндукции. Корень «трансформ», собственно, и означает «изменение».

Использование трансформаторов в быту и в производстве связано с особенностями оборудования. Обычно это устройства иностранного производства, например, произведенные в Азии и Америке, где стандартная электросеть выдает отличные от российских стандартов значения тока. Трансформатор позволяет защитить электрооборудования от выхода из строя или просто обеспечить необходимое питание для его эффективной работы.

Понижающими называются трансформаторы, преобразующие ток с больших значений на меньшие – например, с 220 до 110 В.

Повышающими трансформаторами называют устройства с обратным эффектом: протекающий по ним ток за счет индукции в катушках изменяется с меньших на большие значения. Например, повысить напряжение с 35 кВольт на 110 кВ для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Таким образом, становится понятно, какой трансформатор нужно выбирать для тех или иных целей. Отдельно можно рассматривать регулируемые модели, в которых доступна функция быстрого переключения с повышения на повышение вольтажа. Универсальные трансформирующие приборы несколько дороже по цене, но и удобнее.

Понижающий трансформаторы часто применяют трехфазные трансформаторы для снабжения электроэнергией промышленные предприятия и жилые дома.

Маркировка понижающих трансформаторов зависит от его свойств

Основными свойствами понижающих трансформаторов являются:

Мощность.
Напряжение выхода.
Частота.
Габаритные размеры.
Масса.

Частота тока для разных моделей трансформаторов будет одинаковой, в отличие от других перечисленных характеристик. Габаритные размеры и масса будут больше при повышении мощности модели. Максимальная величина мощности у промышленных образцов понижающих трансформаторов, так же как габаритные размеры и масса.

Напряжение на выходе вторичных обмоток может быть различным, и зависит от назначения прибора. Модели трансформаторов для бытовых нужд имеют малые габариты и вес. Их легко устанавливать и перевозить.

Обмотки трансформатора

Обмотки находятся на магнитопроводе прибора. Ближе к сердечнику как правило, располагают низковольтную обмотку, так как ее легче изолировать. Между обмотками укладывают изоляционные прокладки и другие диэлектрики, например электротехнический картон.

Первичная обмотка соединяется с сетью питания переменного напряжения. Вторичная обмотка выдает низкое напряжение и подключается к потребителям электроэнергии. К одному трансформатору можно подключать сразу несколько бытовых устройств.

Для намотки катушек применяют изолированные провода, с изоляцией каждого слоя кабельной бумагой

Проводники бывают различных форм сечения:

Круглая.
Прямоугольная (шина).

По способу намотки обмотки делят:

Концентрические, на стержне.
Дисковые, намотанные чередованием.

Применение понижающих трансформаторов заключается в их достоинствах:

необходимостью уменьшения рабочего напряжения до 12 вольт для создания безопасности человека.
Другой причиной применения низкого напряжения является нетребовательность трансформаторов к значению входного напряжения, так как они могут функционировать, например, при 110 В, при этом обеспечивая стабильное напряжение на выходе.
Компактные размеры.
Малая масса.
Удобство транспортировки и монтажа.
Отсутствие помех.
Плавная регулировка напряжения.
Незначительный нагрев.

Недостатки

Недолгий срок службы.
Незначительная мощность.
Высокая цена.

Как выбрать понижающие трансформаторы

Торговая сеть электротехнических изделий предлагает модели бытовых понижающих трансформаторов на все случаи жизни. При выборе конкретного устройства, рекомендуется воспользоваться следующими критериями выбора:

Величина напряжения на входе. На корпусе устройства обычно есть маркировка входного напряжения 220, либо 380 вольт. Для бытовой сети подходит модель на 220 В.
Величина напряжения выхода. Зависит от назначения и применения устройства. Обычно это 12 или 36 вольт, о чем также должна быть маркировка.
Мощность устройства. Чтобы правильно подобрать стабилизатор по мощности, нужно сложить мощности всех планируемых к подключению потребителей, и добавить резервное значение 20%.

Эксплуатация и ремонт

Основным условием правильной и надежной эксплуатации понижающего трансформатора является специально оборудованное место для его монтажа и функционирования.

Понижающие трансформаторы необходимо содержать в чистоте, сухом виде, защищать от пыли и влаги. В домашних бытовых условиях для трансформатора используют специальный шкаф или металлический корпус.

Заземление для понижающего трансформатора является обязательным условием.

Трансформатор требует периодического обслуживания и ухода, в зависимости от выполняемых им задач и условий эксплуатации.

Чаще всего обслуживание включает в себя следующие работы:

Наружный осмотр, очистка от пыли и грязи.
Осмотр деталей уплотнения, колец, прокладок, подтяжка клемм.
Проверка изоляции на пробой.

В трансформаторе могут появиться неисправности и повреждения обмоток в виде трещин секций катушек. При этом не требуется демонтировать трансформатор. На поврежденную изоляцию накладывают лакоткань. При серьезных неисправностях, связанных с обрывом или коротким замыканием, осуществляют снятие трансформатора и его ремонт в электромастерской.

Видео: Понижающий трансформатор 220-110В 1500Вт . Как выбрать понижающий трансформатор

Виды понижающих трансформаторов напряжения

Трансформаторы — это статические электрические устройства без движущихся частей, преобразующие электрическую энергию из одного значения напряжения и тока в другое. Частота электрического тока при этом остается постоянной.

Трансформаторы классифицируются по функциям: повышающие или понижающие. Повышающие трансформаторы увеличивают входящее напряжение, а понижающие трансформаторы уменьшают значение выходящего напряжение. Входящее напряжение называется первичным напряжением, а выходящее- вторичным. Также трансформатор может использоваться для гальванической развязки.

Как правило, повышающие трансформаторы располагаются на электростанциях, повышая напряжение, поступающее от электростанции в распределительные сети на большие расстояния. Понижающие трансформаторы, с другой стороны, уменьшают напряжение распределительных сетей, получаемых на уровне местного распределения. Поток на большие расстояния сначала понижается до уровня, приемлемого для местного распределения, а затем снова понижается в каждом потребительском узле (жилых домах и офисах).

Необходимость трансформаторов

При передаче электрической энергии, как на большие, так и на малые расстояния в системе энергоснабжения возникают собственные потери. Чем выше ток в линии, тем больше потери (при более низком напряжении, так как мощность передается одинакова). По этой причине для передачи электроэнергии на большие расстояния необходимо, чтобы у электричества было максимально высокое напряжение и максимально малый ток. Однако высокое напряжение небезопасно для потребителей и не подходит для большинства электроприборов. Бытовые электроприборы обычно рассчитаны на 220 В (110 В в США).

Трансформаторы преобразуют электроэнергию между высоким напряжением, малым током, необходимым для передачи на большие расстояния, и низким напряжением, большим током, необходимым для использования потребителями.

Кроме того, линии электропередачи обычно изготавливаются из меди, чтобы минимизировать потери, связанные с передачей. Медь имеет самое низкое электрическое сопротивление из всех проводящих материалов.

Понижающий трансформатор: устройство, принцип действия, разновидности

Применение понижающего трансформатора

Электростанции вырабатывают электроэнергию с напряжением 20 кВ, которое затем повышается до 330 кВ (а иногда и выше) для распределения на большие расстояния. При получении на местной распределительной станции напряжение снижается до 6, 10 кВ с помощью понижающего трансформатора. После чего, для распределения отдельным потребителям, используют другой понижающий трансформатор, который снижает напряжение до стандартных 380 В (220 В), пригодных для использования потребителями.

Бытовое напряжение в большинстве районов составляет 220 В. Однако не во всем мире используется напряжение 220 В в бытовых розетках. Например, в США напряжение в бытовой сети составляет от 110 В. Подключение устройства 220 В к розетке 110 В может привести к повреждению устройства. К счастью, есть недорогие трансформаторы-адаптеры (рисунок ниже), которые полностью решают эту проблему.

Подключение понижающего трансформатора

Подключить понижающий трансформатор 220 на 12 вольт совсем несложно. В качестве примера можно рассмотреть галогенные источники освещения. Их подключение возможно сразу всех вместе в разрыве фазы одноклавишного выключателя, или путем разбивки на отдельные группы.

Все устройства заводского изготовления выпускаются с промаркированными клеммами, к которым и выполняется подключение. Фазный провод подключается к клемме «L» или «220», а нулевой – к «N» или «0». Маркировка фазной клеммы на выходе зависит от напряжения, выдаваемого устройством. К ним будут подключатся галогенные лампы с помощью медного провода небольшого сечения, позволяющего избежать потерь электроэнергии.

Для того чтобы их свечение было равномерным, должны использоваться одинаковые провода, соединяемые параллельно с сечением не менее 1,5 мм2. Если требуется подключение дополнительных групп, а выходных клемм для этого недостаточно, их можно добавить в соответствии с максимальной мощностью устройства.

Следует обратить особое внимание на длину проводов. Идеальная сборка предполагает использование проводника, длиной, не превышающей 3 м. За счет этого, предотвращается нагрев и снижаются энергетические потери. Более длинный провод сильно нагревается и частично отдает тепловую энергию светильникам. Из-за этого они быстро выходят из строя или начинают светить неравномерно. Если по техническим причинам невозможно уменьшить длину провода, следует увеличить его сечение.

Работа трансформатора

Трансформаторы работают по принципу взаимной индукции. Изменяющееся магнитное поле в одном витке провода индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседнем витке провода, индуктивно связанном с первым. Проще говоря, трансформатор состоит из двух катушек из медной проволоки с высокой взаимной индуктивностью. Эти катушки электрически разделены, в то же время они имеют общую магнитную цепь (рисунок ниже).

В понижающем трансформаторе вторичная обмотка имеет меньшее количество витков, чем первичная, что позволяет снизить напряжение на выходе устройства.

Первичная обмотка, которая представляет собой первый набор катушек, подключается к источнику переменного напряжения. Вторичная обмотка подключается к нагрузке, распределяя электроэнергию от трансформатора.

Переменный ток, протекающий при первичном напряжении, создает переменный магнитный поток. Он индуцирует аналогичный ток во вторичной катушке, создавая вторичное напряжение. Здесь уменьшенное количество обмоток вторичной катушки эффективно снижает результирующее напряжение, следовательно, «понижая» напряжение до более низкого значения при сохранении постоянной частоты.

Обратите внимание, что при уменьшении напряжения ток увеличивается для поддержки одинаковой частоты между первичной и вторичной обмотками. По этой причине вторичная обмотка в понижающих трансформаторах обычно имеет провод большего сечения, чем первичная. Поскольку ток в первичной обмотке низкий, для подключения первичной обмотки не требуется провод большого сечения. И наоборот, повышенный ток, протекающий через вторичную обмотку, требует увеличения сечения проводника. Если провод во вторичной катушке слишком тонкий, он плавится из-за перегрева, вызывая выход из строя трансформатора.

Что такое понижающий трансформатор: точное и развернутое определение агрегата

Современное оборудование, нацеленное на понижение напряжения в сети до заданных параметров, называется понижающим трансформатором. При этом устройство данного агрегата очень простое, достаточно для его бесперебойного функционирования специальный сердечник с двумя катушками или обмотками. При этом одна из обмоток по схеме подключается к сети переменного тока. И данное «гнездо» считается нормальным источником питания энергетического оборудования, а используемая обмотка за свой функционал получает точное название – «первичная обмотка». В устройстве, как вы помните, имеется и вторая обмотка, которая подключается непосредственно к электроприбору, получая при этом название – вторичная.

Важно знать! В устройстве понижающего трансформатора предусматривается две катушки, имеющие разность в напряжении. Обеспечивается разность показателей напряжения числом витков внутри системы.

Производственные соображения

Трансформаторы — дорогой, но важный элемент системы электроснабжения. На приобретение трансформаторов требуются большие капитальные затраты, и ожидается, что они будут работать в течение всего прогнозируемого срока службы. В действительности, однако, трансформаторы обычно выходят из строя примерно на половине ожидаемого срока службы. Неправильно отремонтированные обмотки, устройства РПН и вводы часто являются первопричиной.

Однако виноваты не только неадекватные планы обслуживания. Трансформаторы часто не соответствуют предполагаемым условиям использования, что создает ненужную нагрузку на устройство. Несмотря на то, что трансформаторы полностью статичны и не имеют движущихся частей, сила тока, протекающего через обмотки, вызывает износ самих обмоток. То же самое и с переключателями ответвлений и втулками. Со временем целостность этих материалов нарушается, что приводит к легкому или критическому отказу.

Чтобы предотвратить преждевременный выход из строя, трансформаторы следует выбирать внимательно. После установки следует также осторожно производить ввод в эксплуатацию. Условия эксплуатации должны тщательно контролироваться, а планы технического обслуживания должны выполняться регулярно и тщательно. При наличии этих положений трансформаторы, вероятно, будут обеспечивать оптимальную производительность в течение всего прогнозируемого срока службы.

Конструкция и принцип действия

Рис. 1. Схематичное изображение понижающего устройства

плоскую;
пространственную;
симметрическую форму;
несимметрическую.

Напомним вкратце принцип действия понижающих трансформаторов.

Величина электродвижущей силы (а значит и разница потенциалов между катушками) определяется соотношением: U2/U1 = W2/W1 = k , где U – напряжение, аW – количество витков. Коэффициент трансформации k находится в пределах от 0 до 1. Чем ближе к нулю находится значение k, тем меньшее значение выходных напряжений. Конфигурация сердечника не влияет на работу трансформатора.

Обмотки

Тщательно подбирайте тип металла, из которого изготовлены обмотки трансформатора. Здесь цель состоит в том, чтобы минимизировать сопротивление в проводах, одновременно увеличивая электрическую проводимость. В этом случае лучше всего подходит медь, хотя обычно она дороже алюминия, который является альтернативой.

В долгосрочной перспективе медь, как правило, является наиболее экономичным вариантом, поскольку она обеспечивает меньшее сопротивление электрическому току, чем альтернативные материалы. Это уменьшенное сопротивление приводит к меньшим потерям электроэнергии, увеличивая долгосрочную эффективность оборудования. Дополнительным преимуществом является снижение тепловыделения в системе, поскольку электрическое сопротивление приводит к выделению тепла при использовании альтернативных материалов.

Важно понимать физическое расположение обмоток. Такое расположение должно соответствовать ожидаемым условиям эксплуатации.