Transformatorer er enkle, men ekstremt nyttige elektriske apparater, og de fungerer på grunn av et fenomen kjent som elektromagnetisk induksjon. Hvis du plasserer en ledende ledning i et magnetfelt i endring, induserer feltet en elektrisk strøm i ledningen, og der det er en strøm, er det en potensiell forskjell eller spenning. Det omvendte er også sant. En skiftende strøm i en leder skaper et magnetfelt. Fordi strømmen må endres (i strøm), fungerer transformatorer bare med vekselstrøm, noe som er en fordel med vekselstrøm fremfor likestrøm.
Spenningen avhenger av antall ganger lederen passerer gjennom magnetfeltet. Du kan transformere spenningen i en krets - den primære kretsen - til en annen spenning i en sekundær krets ved å justere antall ganger lederne for hver krets passerer gjennom magnetfelt. Enheten som gjør dette er en transformator, og når den reduserer spenningen i sekundærkretsen, er den en nedtrappingstransformator. Dette er nøyaktig hva transformatoren på kraftledningen utenfor huset ditt gjør. Det er enkelt å lage din egen nedtrappingstransformator, men den vil ikke være så stor og kraftig som den på kraftledningen. Det vil fungere på nøyaktig samme måte.
Transformatorer bruker viklinger
En transformator bruker en enkelt leder viklet flere ganger rundt en sentral kjerne for primærkretsen, og en annen leder viklet også flere ganger rundt den samme eller en annen kjerne for sekundærkretsen. Forholdet mellom antall viklinger i disse spolene bestemmer spenningen i sekundærspolen. Transformatorformelen, som følger av Faradays lov, er:
\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}
hvor Ns og Ns er antall viklinger i henholdsvis sekundær- og primærspole og Vs og Vs er spenningene.
I en nedtransformator er sekundærspenningen mindre enn primærspenningen, så antall viklinger i sekundærspolen må være mindre enn tallet i primærspolen. Hvis du vet spenningen i primærkretsen, og du har et mål for sekundærspolen, oppnår du målet ditt ved å justere antall viklinger på begge spolene.
Konstruere en trinnvis transformator
De mest effektive transformatorene har ferromagnetiske kjerner fordi dette materialet blir magnetisert av primærspole og overfører energien til sekundærspolen mer effektivt som spolene kan gjøre ved dem selv. En enkel måte å skaffe seg en ferromagnetisk spiral på er å finne en stor stålskive fra en jernvareforretning eller et ødeleggende verksted. Den skal være 2 til 3 tommer i diameter.
Du kan bruke hvilken som helst ledningstråd for å lage spolene, men det beste er 28-gauge magnetisk ledning, som er veldig tynn kobbertråd belagt med isolasjon. For å lage primærspolen, vikle ledningen tett rundt vaskemaskinen minst 500 ganger, og hold ledningen tett sammen. Vind den opp i lag om nødvendig. Hold nøye opptelling av antall viklinger og noter antallet. Når du er ferdig med å spole, må du holde de to endene ledige for tilkobling til strømkilden og pakke maskebånd rundt ledningene for å holde dem på plass.
Siden du konstruerer en trappetransformator, vil antall viklinger i sekundærspolen være mindre. Det faktiske tallet avhenger av spenningen du vil ha, og du kan beregne dette ved hjelp av transformatorformelen. Vikl sekundærspolen på toppen av den primære, og la endene være fri til å koble til en meter. Pakk spolen med maskebånd, og pakk deretter hele transformatoren med elektrisk tape for å isolere den. Transformatoren er nå klar til å teste.
Eksempelberegning
Anta at du vil trappe ned 120-volts strømmen fra hjemmets strømuttak til 12 volt. Spenningsforholdet er 12/120 = 1/10, så hvis primærspolen har 500 viklinger, bør sekundærspolen ha 50.
Merk at bruk av hjemmespenningen din i denne beregningen bare er et eksempel, og den nåværende passeringen under så mye spenning vil ledningene varme opp raskt og ville være farlig å faktisk prøve å redusere. Det er tryggere å bruke denne rudimentære transformatoren for mye mindre inngangsspenninger fra tryggere kilder. Ikke la transformatoren være tilkoblet i lengre tid.
Advarsler
Ikke prøv å bruke transformatoren sammen med stikkontaktene eller kretsene til hjemmet ditt.