Трансформаторы - это простые, но чрезвычайно полезные электрические устройства, и они работают из-за явления, известного как электромагнитная индукция. Если поместить проводящий провод в изменяющееся магнитное поле, поле индуцирует электрический ток в проводе, а там, где есть ток, возникает разность потенциалов или напряжение. Обратное также верно. Изменяющийся ток в проводнике создает магнитное поле. Поскольку ток должен изменяться (в потоке), трансформаторы работают только с электричеством переменного тока, что является преимуществом переменного тока перед мощностью постоянного тока.
Напряжение зависит от того, сколько раз проводник проходит через магнитное поле. Вы можете преобразовать напряжение в одной цепи - первичной цепи - в другое напряжение в вторичная цепь, регулируя количество раз, когда проводники каждой цепи проходят через магнитное поле. Устройство, которое делает это, является трансформатором, а когда оно снижает напряжение во вторичной цепи, это понижающий трансформатор. Это именно то, что делает трансформатор на линии электропередачи за пределами вашего дома. Сделать понижающий трансформатор самому несложно, но он не будет таким большим и мощным, как на линии электропередачи. Однако он будет работать точно так же.
Трансформаторы используют обмотки
В трансформаторе используется один проводник, намотанный несколько раз вокруг центрального сердечника для первичной цепи, и другой проводник также несколько раз намотан на один и тот же или другой сердечник вторичной цепи. Соотношение количества обмоток в этих катушках определяет напряжение во вторичной катушке. Формула трансформатора, вытекающая из закона Фарадея, такова:
\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}
где Ns и нп - количество обмоток во вторичной и первичной обмотках соответственно, а Vs и Vп напряжения.
В понижающем трансформаторе вторичное напряжение меньше первичного, поэтому количество обмоток вторичной обмотки должно быть меньше количества обмоток первичной обмотки. Если вам известно напряжение в первичной цепи и у вас есть цель для вторичной катушки, вы достигнете своей цели, отрегулировав количество обмоток на обеих катушках.
Построение понижающего трансформатора
Самые эффективные трансформаторы имеют ферромагнитные сердечники, потому что этот материал намагничивается первичная катушка и передает энергию вторичной катушке более эффективно, чем катушки, за счет сами себя. Самый простой способ получить ферромагнитную катушку - найти большую стальную шайбу в строительном магазине или на ремонтной мастерской. Он должен быть от 2 до 3 дюймов в диаметре.
Для изготовления катушек можно использовать любой провод, но лучше всего магнитный провод 28 калибра, который представляет собой очень тонкий медный провод, покрытый изоляцией. Чтобы создать первичную катушку, плотно оберните провод вокруг шайбы не менее 500 раз, удерживая провода плотно вместе. При необходимости намотайте его слоями. Тщательно подсчитайте количество витков и запишите количество. Когда вы закончите наматывать, оставьте два конца свободными для подключения к источнику питания и оберните провода малярной лентой, чтобы они оставались на месте.
Поскольку вы строите понижающий трансформатор, количество обмоток вторичной обмотки будет меньше. Фактическое число зависит от желаемого напряжения, и вы можете рассчитать его, используя формулу трансформатора. Намотайте вторичную катушку поверх первичной, оставив концы свободными для подключения к счетчику. Оберните катушку малярной лентой, а затем оберните весь трансформатор изолентой, чтобы изолировать его. Трансформатор готов к тестированию.
Пример расчета
Предположим, вы хотите понизить напряжение с 120 вольт в домашней розетке до 12 вольт. Соотношение напряжений составляет 12/120 = 1/10, поэтому, если первичная катушка имеет 500 витков, вторичная катушка должна иметь 50.
Обратите внимание, что использование домашнего напряжения в этом расчете является только примером, а проходящий ток под таким большим напряжением быстро нагреются провода, и будет опасно пытаться уменьшать. Этот элементарный трансформатор безопаснее использовать для гораздо меньших входных напряжений от более безопасных источников. Не оставляйте трансформатор подключенным на какое-либо время.
Предупреждения
Не пытайтесь использовать трансформатор с розетками или электрическими цепями вашего дома.