Transformatori su jednostavni, ali izuzetno korisni električni uređaji, a rade zbog fenomena poznatog kao elektromagnetska indukcija. Ako smjestite provodnu žicu u magnetsko polje koje se mijenja, polje inducira električnu struju u žici, a tamo gdje postoji struja, postoji razlika potencijala ili napon. Istina je i obrnuto. Promjena struje u vodiču stvara magnetsko polje. Budući da se struja mora mijenjati (u protoku), transformatori rade samo s izmjeničnom strujom, što je prednost izmjeničnog napona nad istosmjernom.
Napon ovisi o broju prolaska vodiča kroz magnetsko polje. Možete transformirati napon u jednom krugu - primarnom krugu - u drugi napon u a sekundarni krug podešavanjem broja puta prolaska vodiča za svaki krug magnetsko polje. Uređaj koji to radi je transformator, a kada smanji napon u sekundarnom krugu, to je silazni transformator. To je upravo ono što čini transformator na dalekovodu izvan vaše kuće. Lako je izraditi vlastiti silazni transformator, ali neće biti tako velik i moćan kao onaj na dalekovodu. Ipak, to će funkcionirati na potpuno isti način.
Transformatori koriste namotaje
Transformator koristi jedan vodič više puta namotan oko središnje jezgre za primarni krug, i drugačiji vodič također se više puta namotava oko iste ili druge jezgre za sekundarni krug. Omjer broja namota u tim zavojnicama određuje napon u sekundarnoj zavojnici. Formula transformatora, koja slijedi iz Faradayevog zakona, je:
\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}
gdje je Ns i Nstr su broj namota u sekundarnoj i primarnoj zavojnici i Vs i Vstr jesu naponi.
U silaznom transformatoru sekundarni napon je manji od primarnog napona, pa broj namota u sekundarnoj zavojnici mora biti manji od broja u primarnoj zavojnici. Ako znate napon u primarnom krugu i imate cilj za sekundarnu zavojnicu, svoj cilj postižete podešavanjem broja namota na obje zavojnice.
Konstruiranje silaznog transformatora
Najučinkovitiji transformatori imaju feromagnetske jezgre, jer se ovaj materijal magnetizira primarna zavojnica i prenosi energiju na sekundarnu zavojnicu učinkovitije nego što zavojnice mogu se. Jednostavan način za dobivanje feromagnetske zavojnice je pronalazak velike čelične podloške iz željezarske radnje ili olupine. Trebao bi biti promjera 2 do 3 inča.
Za izradu zavojnica možete koristiti bilo koju provodnu žicu, ali najbolja je magnetska žica od 28 kolosijeka, vrlo tanka bakrena žica presvučena izolacijom. Da biste stvorili primarnu zavojnicu, omotajte žicu čvrsto oko podloške barem 500 puta, držeći žicu čvrsto zajedno. Ako je potrebno, namotajte ga slojevito. Pažljivo prebrojite broj namota i zabilježite broj. Kad završite s namotavanjem, neka dva kraja budu slobodna za spajanje na izvor napajanja i omotajte selotejp oko žica kako bi ostali na mjestu.
Budući da gradite silazni transformator, broj namota u sekundarnoj zavojnici bit će manji. Stvarni broj ovisi o naponu koji želite, a to možete izračunati pomoću formule transformatora. Namotajte sekundarnu zavojnicu na vrh primarne, ostavljajući krajeve slobodnim za spajanje na metar. Omotajte zavojnicu selotejpom, a zatim omotajte cijeli transformator trakom za izolaciju. Transformator je sada spreman za ispitivanje.
Primjer izračuna
Pretpostavimo da želite spustiti 120-voltnu struju iz kućne utičnice na 12 volti. Omjer napona je 12/120 = 1/10, pa ako primarna zavojnica ima 500 namota, sekundarna zavojnica treba imati 50.
Imajte na umu da je korištenje kućnog napona u ovom izračunu samo primjer i trenutne prolaznosti pod ovolikim naponom brzo će zagrijati žice i bilo bi opasno zapravo pokušati smanjiti. Sigurnije je koristiti ovaj rudimentarni transformator za mnogo manje ulazne napone iz sigurnijih izvora. Ne ostavljajte transformator priključen dulje vrijeme.
Upozorenja
Ne pokušavajte koristiti transformator s utičnicama ili krugovima vašeg doma.