Περιεχόμενο
- Μετασχηματιστές Χρησιμοποιούν τυλίγματα
- Κατασκευή ενός μετασχηματιστή Step-Down
- Παράδειγμα υπολογισμού
- Προειδοποιήσεις
Οι μετασχηματιστές είναι απλές αλλά εξαιρετικά χρήσιμες ηλεκτρικές συσκευές και λειτουργούν εξαιτίας ενός φαινομένου που είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Εάν τοποθετήσετε ένα αγώγιμο σύρμα σε ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο καλώδιο και όπου υπάρχει ένα ρεύμα, υπάρχει μια διαφορά δυναμικού ή τάση. Το αντίστροφο είναι επίσης αλήθεια. Ένα μεταβαλλόμενο ρεύμα σε έναν αγωγό δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Επειδή το ρεύμα πρέπει να αλλάζει (σε ροή), οι μετασχηματιστές λειτουργούν μόνο με ηλεκτρισμό εναλλασσόμενου ρεύματος, το οποίο είναι ένα πλεονέκτημα του AC σε DC.
Η τάση εξαρτάται από το πόσες φορές ο αγωγός διέρχεται από το μαγνητικό πεδίο. Μπορείτε να μετατρέψετε την τάση σε ένα κύκλωμα - το πρωτεύον κύκλωμα - σε διαφορετική τάση σε ένα δευτερεύον κύκλωμα ρυθμίζοντας τον αριθμό των φορών που οι αγωγοί για κάθε κύκλωμα διέρχονται μέσω του μαγνητικού πεδίου. Η συσκευή που κάνει αυτό είναι ένας μετασχηματιστής, και όταν μειώνει την τάση στο δευτερεύον κύκλωμα, είναι ένας μετασχηματιστής βηματισμού. Αυτό ακριβώς κάνει ο μετασχηματιστής στην ηλεκτρική γραμμή έξω από το σπίτι σας. Είναι εύκολο να φτιάξετε τον δικό σας μετασχηματιστή, αλλά δεν θα είναι τόσο μεγάλος και ισχυρός όσο αυτός στη γραμμή ισχύος. Θα λειτουργήσει με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, όμως.
Μετασχηματιστές Χρησιμοποιούν τυλίγματα
Ένας μετασχηματιστής χρησιμοποιεί έναν μοναδικό αγωγό πληγή πολλές φορές γύρω από έναν κεντρικό πυρήνα για το πρωτεύον κύκλωμα και ένας διαφορετικός αγωγός επίσης τυλίγεται πολλές φορές γύρω από τον ίδιο ή διαφορετικό πυρήνα για το δευτερεύον κύκλωμα. Η αναλογία του αριθμού των περιελίξεων σε αυτά τα πηνία καθορίζει την τάση στο δευτερεύον πηνίο. Ο τύπος του μετασχηματιστή, ο οποίος προκύπτει από τον νόμο Faradays, είναι:
Νμικρό/ NΠ = Vμικρό/ VΠ
όπου Νμικρό και ΝΠ είναι ο αριθμός περιελίξεων στο δευτερεύον και πρωτογενές πηνίο αντιστοίχως και Vμικρό και VΠ είναι οι τάσεις.
Σε έναν μετασχηματιστή βηματισμού, η δευτερεύουσα τάση είναι μικρότερη από την πρωτογενή τάση, οπότε ο αριθμός περιελίξεων στο δευτερεύον πηνίο πρέπει να είναι μικρότερος από τον αριθμό στο πρωτεύον πηνίο. Εάν γνωρίζετε την τάση στο πρωτεύον κύκλωμα και έχετε έναν στόχο για το δευτερεύον πηνίο, επιτυγχάνετε τον στόχο σας ρυθμίζοντας τον αριθμό περιελίξεων και στις δύο σπείρες.
Κατασκευή ενός μετασχηματιστή Step-Down
Οι πιο αποδοτικοί μετασχηματιστές έχουν σιδηρομαγνητικούς πυρήνες επειδή αυτό το υλικό γίνεται μαγνητισμένο από το πρωτεύον πηνίο και μεταφέρει την ενέργεια στο δευτερεύον πηνίο πιο αποτελεσματικά ώστε τα πηνία να το κάνουν από μόνα τους. Ένας εύκολος τρόπος για να αποκτήσετε ένα σιδηρομαγνητικό πηνίο είναι να βρείτε ένα μεγάλο πλυντήριο χάλυβα από ένα κατάστημα υλικού ή ένα ναυάγιο ναυπηγείο. Θα πρέπει να έχει διάμετρο 2 έως 3 ίντσες.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε αγώγιμο σύρμα για να φτιάξετε τα πηνία, αλλά το καλύτερο είναι το μαγνητικό σύρμα 28-gauge, το οποίο είναι πολύ λεπτό σύρμα χαλκού επικαλυμμένο με μόνωση. Για να δημιουργήσετε το κύριο πηνίο, τυλίξτε το σύρμα στενά γύρω από τη ροδέλα τουλάχιστον 500 φορές, κρατώντας το καλώδιο σφιχτά μεταξύ τους. Τραβήξτε τα σε στρώματα, εάν είναι απαραίτητο. Προσέχετε προσεκτικά τον αριθμό των περιελίξεων και καταγράψτε τον αριθμό. Όταν κάνετε εκκαθάριση, κρατήστε τα δύο άκρα ελεύθερα για σύνδεση στην πηγή τροφοδοσίας και περιτυλίξτε την ταινία κάλυψης γύρω από τα καλώδια για να τα κρατήσετε στη θέση τους.
Δεδομένου ότι κατασκευάζετε έναν μετασχηματιστή βηματισμού, ο αριθμός των περιελίξεων στο δευτερεύον πηνίο θα είναι μικρότερος. Ο πραγματικός αριθμός εξαρτάται από την τάση που θέλετε και μπορείτε να το υπολογίσετε χρησιμοποιώντας τη φόρμουλα του μετασχηματιστή. Τραβήξτε το δευτερεύον πηνίο πάνω από το κύριο, αφήνοντας τα άκρα ελεύθερα να συνδεθούν με ένα μετρητή. Τυλίξτε το πηνίο με ταινία κάλυψης και στη συνέχεια τυλίξτε ολόκληρο τον μετασχηματιστή με ηλεκτρική ταινία για να το μονώσετε. Ο μετασχηματιστής είναι έτοιμος να δοκιμαστεί.
Παράδειγμα υπολογισμού
Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να αποχωρήσετε από την πρίζα ρεύματος 120 βολτ από την κατοικία σας στα 12 βολτ. Ο λόγος τάσης είναι 12/120 = 1/10, οπότε αν το κύριο πηνίο έχει 500 περιελίξεις, το δευτερεύον πηνίο θα πρέπει να έχει 50.
Σημειώστε ότι η χρήση της τάσης του σπιτιού σε αυτόν τον υπολογισμό είναι μόνο ένα παράδειγμα και το ρεύμα που διέρχεται κάτω από αυτή την πολύ τάση θα θερμαίνει γρήγορα τα καλώδια και θα ήταν επικίνδυνο να προσπαθήσει πραγματικά να μειώσει. Είναι ασφαλέστερο να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον στοιχειώδη μετασχηματιστή για πολύ μικρότερες τάσεις εισόδου από ασφαλέστερες πηγές. Μην αφήνετε το μετασχηματιστή συνδεδεμένο για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα.