Повышающий трансформатор как сделать: Повышающие трансформаторы с 12 на 220 своими руками пошаговая сборка с помощью подручных средств — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Повышающий трансформатор – история создания знакового устройства и пошаговая инструкция.

Любая сфера человеческой деятельность связана с определенными устройствами, предметами, символизирующими эту область. Судостроение, мореплавание – развивающиеся паруса, длинные яхты, корабли, морские волны. Авиация – крыло самолета, пропеллер. Автомобильная отрасль осталась бы смутной мечтой, не изобрети когда-то человек колесо. Многие вещи, которые сегодня кажутся нам привычными, естественными, были изобретены в творческих муках, трудах, но стали поворотным моментом развития не только отдельной сферы, но и всего человечества.

Таким символом электротехники является повышающий трансформатор тока. Принцип, ставший основой его работы, был открыт Майклом Фарадеем еще в 1831 году. Открытое им явление электромагнитной индукции оказало несравнимое влияние на весь человеческий быт, способы производства продукции. Но использовано открытие было лишь спустя почти полвека — в 1876 году отечественным изобретателем Яблочковым П. Н., который стал владельцем патента на трансформатор.

Принцип работы и разновидности

Трансформатор – это электрический прибор, который преобразует ток входящей сети в ток с другими показателями напряжения. Работает прибор только с напряжение переменного тока, потому что лишь при изменении электромагнитного поля становится возможным использования эффекта индукции. Его устройство не отличается сложностью: пара обмоток размещается на незамкнутом сердечнике, что позволяет преобразовывать показатели напряжения тока. Передача энергии происходит посредством перевода электрической энергии в магнитное поле, а затем снова в ток с новыми показателями. Чтобы повысить параметры, необходимо иметь такую вторичную обмотку, количество оборотов которой больше чем у первичной. Чтобы понизить – наоборот. Трансформатор повышающий напряжение был первым изобретенным видом этого прибора.

По габаритам современные устройства отличаются как от первого изобретения, так и друг от друга. Сегодня используются повышенные трансформаторы размером менее одного сантиметра у небольших приборов, а также размером с двухэтажный дом для крупных промышленных комплексов. Их производство, продажа, обслуживание являются самостоятельной областью промышленности. Изобретение русского ученого используется электротехническими лабораториями, промышленностью, нефтегазовой отраслью и многими другими. Современные модели повышающих трансформаторов позволяют получать напряжение 220 В, подходящее подавляющему числу бытовых, профессиональных приборов, при минимальном входном питании сети.

Сделать самому или купить повышающий трансформатор?

Решением некоторых задач может стать преобразователь, собранный своими руками. Например, если для гаражных работ нужно подключить оборудование с питанием 220 В, а сеть имеет напряжение лишь 36 В, то собранный самостоятельно повышающий трансформатор позволит решить эту проблему.

Собираем повышающий трансформатор своими руками

Первым делом определяем мощность первичной обмотки будущего преобразователя. Для этого нужно узнать мощность прибора, который мы будем подключать. Обычно эти данные указывают в паспорте устройства. Например, возьмем среднее значение 100 Вт. Следует учитывать, что потребуется некоторый запас, т.к. коэффициент полезного действия будет равен примерно 0,8 -0,9. Нам подойдет мощность 150 Вт.
Нужно подобать магнитопровод. Если не прибегать к услугам специализированных магазинов, то можно взять сердечник по форме буквы «О» из, например, старого телевизора. Но придется рассчитать сечение по формуле: A1= C*C/1,44 , где A1 – мощность будущего преобразователя (Вт), а C – поперечное сечение (кв. см). У нас С должно быть равно 10,2 кв. см.
Определяем число витков на 1 В. Рассчитываем по формуле: K=50/C, у нас это 50/10,2, т.е. 4,9 витков на 1 В. После мы легко рассчитаем количество оборотов первичной и вторичной обмоток. В первом случае умножаем имеющиеся напряжение питания сети на 4,9, получаем 176 витков. Во втором умножаем требуемое напряжение (220 В) на 4,9, получаем 1078.

Следующий шаг – расчет тока каждой обвивки. За исходные показатели берем мощность равную 150 Вт. Тогда для первичной обвивки нужен ток в 4,2 А, вторичной – 0,7 А. Рабочий показатель равен мощности деленной на напряжение.
Для правильной работы устройства важно не только количество оборотов, но и диаметр обмоток. Рассчитываем этот параметр по формуле: рабочий ток обмотки умноженный на коэффициент 0,8. У нас получается 1,64 мм и 0,67 мм для первичной и вторичной обмоток соответственно. Подбираем максимально похожие на наши диаметры из представленных магазином.

Вырезаем два каркаса для магнитопровода. Берем половину первичной обмотки, плотно укладываем на каркасы. После укладки изолируем стеклотканью.
Берем половину вторичной обмотки, также укладываем, изолируем.
Собираем магнитопровод, стягиваем его отдельные части хомутом. Части устройства рекомендуем проклеить специальным клеем с содержанием ферропорошка, тогда оборудование не будет издавать лишних звуков во время эксплуатации. Устройство готово!

Если вы далеки от физики, самодеятельности или не обладаете свободным временем, рекомендуем просто купить готовый трансформатор в нашем интернет-магазине.

Также стоит учесть, что промышленные, производственные задачи способен решить лишь прибор, собранный профессионалами. Использование самодельного устройства не всегда безопасно! Будьте осторожны.

Трансформатор своими руками: пошаговая инструкция

Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.

Что понадобится для сборки?

Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.

В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:

Силовые трансформаторы;
Измерительные трансформаторы;
Импульсные трансформаторы;
Сварочные трансформаторы;

Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.

Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:

Магнитопровод – служит в качестве проводника магнитного потока, лучше взять из старого трансформатора, так как он изготовлен из электротехнической стали и обеспечивает необходимые параметры работы, характеризуется малыми потерями в железе.
Провода нужного вам сечения в лаковой, полимерной или стеклотканевой изоляции. Чем тоньше этот слой, тем плотнее прилягут витки к каркасу и друг к другу.
Каркас – служит в качестве основания для обмоток трансформатора, устанавливает габариты по ширине. Можно взять из старого трансформатора, а можно изготовить своими руками. Материалом для каркаса может послужить электротехнический картон, гетинакс или текстолит, важно чтобы он не занимал много места в зазоре между сердечником и проводом.
Изоляция – предназначена для электрического отделения токоведущих элементов друг от друга и от конструктивных элементов трансформатора. В промышленном производстве используется лакотканевая лента, фторопласт, парафиновая пропитка, но при самостоятельном изготовлении подойдет любой имеющийся у вас материал, главное, чтобы его диэлектрической прочности хватало для напряжения сети.

Намоточный станок – позволяет упростить процесс и обеспечить постоянное натяжение. Можно изготовить своими руками из ручной дрели или по принципу вертела на двух шарнирах. Важно, чтобы изготовленный станок имел как можно меньший люфт.

Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.

Расчеты

Рис. 1: принципиальная схема трансформатора

Наиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то

P₂ = 0,9 * P₁

Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.

В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = √P₁

Следует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.

Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S,

Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.

Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U₁, N2 = k*U₂

Это приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)

Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I₁ = P₁/ U₁

Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I₂ = P₂/ U₂

Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.

Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока

Медный проводник		Алюминиевый проводник
Сечение жил, мм²	Ток, А	Сечение жил. мм²	Ток, А
0,5	11	–	–
0,75	15	–	–
1	17	–	–
1.5	19	2,5	22
2.5	27	4	28
4	38	6	36
6	46	10	50
10	70	16	60
16	80	25	85
25	115	35	100
35	135	50	135
50	175	70	165
70	215	95	200
95	265	120	230
120	300

Сборка повышающего трансформатора

Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной.

Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.

Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.

Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:

Соберите основание из диэлектрического материала, для этого можно вырезать его по лекалу из картона. Сборка каркаса производится внахлест при помощи клея. Рис. 2: изготовьте каркас для трансформатора

Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.

Сделайте отверстия в щеке катушки под выводы в электрическую сеть и к потребителю. Проденьте в них выводы. Рис. 3: проденьте вывод первичной обмотки
Уложите первый слой изоляции под первичку. Рис. 4: нанесите слой изоляции на катушку
Намотайте первичную обмотку трансформатора – если позволяет толщина, используйте станок, в противном случае, сделайте это руками. При намотке каждые 4 -5 витков проверяйте жесткость фиксации и плотность прилегания. Рис. 5: намотайте первичку

В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.

Посчитайте количество витков, оно должно соответствовать расчетному, выводы проденьте в отверстия. Уложите слой изоляции на первичку.
После слоя изоляции намотайте вторичку, так как здесь будет использоваться более тонкий провод, эту процедуру проще выполнять на станке. Рис. 6: намотайте вторичную обмотку

Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.

Если все витки не помещаются в один слой, их выкладывают в несколько, тогда важно соблюдать одно и то же количество витков в каждом из них. Слои перекладываются диэлектрическим материалом, заметьте, что толщина изоляции не должна существенно влиять на общие габариты катушек. Рис. 7: заизолируйте первый слой
Выведете концы вторичной обмотки на щечку каркаса.
Поместите магнитопровод в окно каркаса, сборка сердечника выполняется поочередно с каждой стороны, иначе потери окажутся слишком большими. Затем сердечник распирается для плотности фиксации. Рис. 8: поместите катушки на сердечник

Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.

Сборка понижающего трансформатора

Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.

Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.

Процесс изготовления заключается в следующем:

Возьмите старое или изготовьте основание для катушки.
Зафиксируйте на трансформаторном каркасе слой изоляции.
Намотайте первичную обмотку с попеременной изоляцией слоев.
Заизолируйте первичку и намотайте вторичную обмотку, так как большой диаметр проводов не позволит сделать это вручную, используйте слесарный инструмент.
Зафиксируйте выводы обеих катушек.
Установите пластины сердечника.

Испытание

Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.

Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.

Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.

Список использованной литературы

Подъяпольский А. Н. «Как намотать трансформатор» 1953
Кислицын А.Л. «Трансформаторы» 2001
Родштейн Л.П. «Электрические аппараты» 1989
Бартош А.И. «Электрика для любознательных» 2019

Как сделать повышающий трансформатор

Что такое трансформатор?

Трансформатор представляет собой статическое устройство, которое используется в электрических или электронных схемах для изменения напряжения в электросети переменного тока. Он преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками. Обычно частота входного сигнала не изменяется, но напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от необходимости.

Типы трансформаторов

Как упоминалось выше, существует два основных типа трансформаторов:

Повышающий трансформатор: Повышающий трансформатор увеличивает выходное напряжение по отношению к входному напряжению. В этом типе трансформатора число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной обмотки.
Понижающий трансформатор: Понижающий трансформатор снижает выходное напряжение по отношению к входному напряжению. Этот тип трансформатора противоположен предыдущему, число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной обмотки.

Части трансформатора

Прежде чем приступить к сборке повышающего трансформатора, давайте разберемся с основными частями трансформатора:

Первичная обмотка — изготовлена из магнитной проволоки.
Магнитный сердечник – выбирается в зависимости от мощности и частоты входного сигнала
Вторичная обмотка – изготовлена из магнитопровода

Вещи, необходимые для сборки простейшего повышающего трансформатора

Перед началом процесса строительства вам потребуются следующие компоненты:

Электроизоляционная лента
Медная проволока с покрытием (т. е. магнитная проволока)
Материал сердечника (т. е. стальной болт может использоваться для обозначения сердечника)
A резистивный элемент (например, лампочка)
Источник питания переменного тока

Создание электрического повышающего трансформатора

Следующие этапы подробно объясняют процесс сборки повышающего трансформатора:

Используйте большой стальной болт в качестве магнитного сердечника трансформатора. Сначала проверьте болт на намагниченность, прижав его к кухонному магниту. Если магнит прилипает, стальной болт можно использовать в качестве сердечника.
Оберните болт изоляционной лентой, чтобы изолировать обмотки от «сердечника». Разрежьте медный провод с покрытием на две неравные части и зачистите их на концах. Использование одного и того же провода поможет вам обеспечить сопоставимость количества витков катушки.
Обмотайте два медных провода несколько раз (не менее 12 витков) вокруг концов «жилы» (стальной болт). Эти проволочные катушки будут действовать как первичная и вторичная обмотки трансформатора. Убедитесь, что оголенные концы проводов остаются свободными. Также соблюдайте расстояние между первичной и вторичной обмотками. Закрепите изоляционной лентой.
Теперь подключите оголенные концы вторичной катушки к контактным клеммам резистивного элемента (лампы). Убедитесь, что они не касаются друг друга на контактах лампы, потому что короткое замыкание не позволит лампе загореться. При необходимости можно использовать электроизоляционную ленту, чтобы зафиксировать провода на месте.
Наконец, подключите оголенные концы первичной катушки к источнику питания переменного тока. Выбор блока питания переменного тока с выключателем питания, регулируемой настройкой напряжения и предохранителем на входе поможет обеспечить безопасность и изоляцию от «стены». Начните с мощности переменного тока на самом низком уровне и постепенно увеличивайте, чтобы увидеть изменение яркости лампы. Лампочка должна загореться при включении питания. Если нет, проверьте соединения и повторите попытку.
При появлении запаха гари немедленно отключите концы первичной обмотки от источника питания. Однако это маловероятная ситуация, поскольку трансформатор должен обеспечивать достаточное сопротивление, чтобы предотвратить прохождение слишком большого тока.
Если вы почувствовали запах гари, проверьте, не связано ли короткое замыкание с контактом оголенных проводов. Закройте оголенные провода электроизоляционной лентой и повторите попытку.
Обратите внимание, что светимость лампочки будет увеличиваться в ступенчатой конфигурации. Более того, сердечник трансформатора начнет работать как электромагнит. Это можно проверить, приложив к нему металлические предметы.

Совет: Для изготовления промышленный повышающий трансформатор, необходимо, чтобы вторичная обмотка имела больше витков, чем первичная. Более того, если вы хотите, чтобы трансформатор имел удвоенное напряжение и вдвое меньший ток на вторичной обмотке, то во вторичной обмотке положите вдвое больше витков.

Сопутствующие товары

После успешного завершения повышающей конфигурации попробуйте изменить передаточное отношение катушки. Это позволит вам сравнить работу трансформатора в понижающем и повышающем режимах. Вы также можете протестировать обе конфигурации на различных резисторных нагрузках.

Как сделать электрический повышающий трансформатор

••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Обновлено 24 апреля 2017 г. . Трансформатор включает в себя намагничиваемый материал, называемый «сердечником», который соединяет первичную цепь со вторичной цепью. Первичка передает свою энергию вторичной обмотке через сердечник, несколько раз оборачиваясь вокруг сердечника. Вторичный получает энергию от первичного через собственную катушку вокруг сердечника. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение при уменьшении тока. Примерами необходимости в повышающем трансформаторе являются экран с электронно-лучевой трубкой, требующий тысячи вольт при подключении к розетке 110 В, или европейский прибор (сделанный для 220 В), работающий от американской розетки 110 В.

Зачистите два длинных (примерно два фута каждый) провода с покрытием на концах. Провода не обязательно должны быть одинаковой длины, но должны быть одинаковыми во всех других отношениях (одинаковое покрытие, одинаковая ширина, один и тот же материал). Вторичная обмотка будет иметь больше обмоток вокруг намагничиваемого материала или «сердечника», чтобы повысить напряжение. Чтобы убедиться, что количество витков катушки сопоставимо, провода должны быть одинаковыми.

В качестве стержня используйте стальную отвертку или большой болт. Если он сделан из стали, он будет содержать в основном железо и будет намагничиваться. Сначала проверьте его на намагничивание, поднеся к нему кухонный магнит. Если магнит прилипает, сердечник можно использовать.

Обмотайте два провода несколько раз вокруг отдельных частей сердечника. Расстояние на самом деле не имеет значения. Важно, сколько витков. Обмотка вторичной цепи должна иметь больше витков, чем первичная. Если вы хотите, чтобы вторичная обмотка имела вдвое большее напряжение и вдвое меньший ток, то поместите в ее катушку вдвое больше витков.

Прикрепите оголенные концы вторичной обмотки к двум металлическим клеммам лампочки. При необходимости используйте изоленту, чтобы зафиксировать их на месте. Убедитесь, что они не касаются. Короткое замыкание может помешать зажиганию лампы.

Вставьте оголенные концы первичной обмотки в настенную розетку. Немедленно удалите их, если почувствуете запах гари. Однако это маловероятно, поскольку чередование диполей в сердечнике должно обеспечивать достаточное сопротивление, чтобы предотвратить слишком высокий ток. Если вы чувствуете запах гари, проверьте, нет ли контакта между оголенными проводами, который может вызвать короткое замыкание. Заклейте оголенный провод изолентой и повторите попытку.

Обратите внимание, что ядро теперь работает как электромагнит, собирая металлические предметы.

Изменить соотношение витков между первичной и вторичной обмотками (но не при подключении первичной обмотки к стене). Потеря мощности равна квадрату тока, умноженному на сопротивление.