Come realizzare un trasformatore step-down

I trasformatori sono dispositivi elettrici semplici ma estremamente utili e funzionano grazie a un fenomeno noto come induzione elettromagnetica. Se metti un filo conduttore in un campo magnetico variabile, il campo induce una corrente elettrica nel filo, e dove c'è una corrente, c'è una differenza di potenziale, o tensione. È vero anche il contrario. Una corrente variabile in un conduttore crea un campo magnetico. Poiché la corrente deve cambiare (in flusso), i trasformatori funzionano solo con l'elettricità a corrente alternata, il che è un vantaggio della corrente alternata rispetto alla corrente continua.

La tensione dipende dal numero di volte in cui il conduttore passa attraverso il campo magnetico. È possibile trasformare la tensione in un circuito, il circuito primario, in una tensione diversa in a circuito secondario regolando il numero di volte in cui i conduttori di ciascun circuito passano attraverso il campo magnetico. Il dispositivo che fa questo è un trasformatore e quando riduce la tensione nel circuito secondario, è un trasformatore step-down. Questo è esattamente ciò che fa il trasformatore sulla linea elettrica fuori casa. È facile creare il tuo trasformatore step-down, ma non sarà grande e potente come quello sulla linea elettrica. Funzionerà esattamente allo stesso modo, però.

Un trasformatore utilizza un singolo conduttore avvolto più volte attorno a un nucleo centrale per il circuito primario e anche un conduttore diverso ha avvolto più volte lo stesso nucleo o un nucleo diverso per il circuito secondario. Il rapporto tra il numero di avvolgimenti in queste bobine determina la tensione nella bobina secondaria. La formula del trasformatore, che segue dalla legge di Faraday, è:

dove N_S e n_p sono rispettivamente il numero di avvolgimenti dell'avvolgimento secondario e primario e V_S e V_p sono le tensioni.

In un trasformatore step-down, la tensione secondaria è inferiore alla tensione primaria, quindi il numero di avvolgimenti nella bobina secondaria deve essere inferiore al numero nella bobina primaria. Se conosci la tensione nel circuito primario e hai un obiettivo per la bobina secondaria, raggiungi il tuo obiettivo regolando il numero di avvolgimenti su entrambe le bobine.

I trasformatori più efficienti hanno nuclei ferromagnetici perché questo materiale viene magnetizzato dal bobina primaria e trasferisce l'energia alla bobina secondaria in modo più efficiente che le bobine possono fare da loro stessi. Un modo semplice per ottenere una bobina ferromagnetica è trovare una grande rondella d'acciaio da un negozio di ferramenta o da un demolitore. Dovrebbe avere un diametro compreso tra 2 e 3 pollici.

È possibile utilizzare qualsiasi filo conduttore per realizzare le bobine, ma il migliore è il filo magnetico calibro 28, che è un filo di rame molto sottile rivestito di isolamento. Per creare la bobina primaria, avvolgi il filo intorno alla rondella almeno 500 volte, tenendo il filo ben saldo. Avvolgerlo a strati se necessario. Tenere un conteggio accurato del numero di avvolgimenti e registrare il numero. Quando hai finito di avvolgere, mantieni le due estremità libere per il collegamento alla fonte di alimentazione e avvolgi del nastro adesivo attorno ai fili per tenerli in posizione.

Poiché stai costruendo un trasformatore step-down, il numero di avvolgimenti nella bobina secondaria sarà inferiore. Il numero effettivo dipende dalla tensione desiderata e puoi calcolarlo utilizzando la formula del trasformatore. Avvolgere la bobina secondaria sopra quella primaria, lasciando libere le estremità per il collegamento ad un contatore. Avvolgere la bobina con nastro adesivo, quindi avvolgere l'intero trasformatore con nastro isolante per isolarlo. Il trasformatore è ora pronto per il test.

Supponiamo di voler ridurre la potenza di 120 volt dalla presa di corrente di casa a 12 volt. Il rapporto di tensione è 12/120 = 1/10, quindi se la bobina primaria ha 500 avvolgimenti, la bobina secondaria dovrebbe avere 50.

Nota che l'uso della tensione di casa in questo calcolo è solo un esempio e la corrente che passa sotto questa tensione scalderà rapidamente i fili e sarebbe pericoloso tentare effettivamente di farlo ridurre. È più sicuro utilizzare questo trasformatore rudimentale per tensioni di ingresso molto più piccole da fonti più sicure. Non lasciare il trasformatore collegato per lungo tempo.

• Non tentare di utilizzare il trasformatore con le prese o i circuiti di casa.