Transformatorji so preproste, a izjemno uporabne električne naprave in delujejo zaradi pojava, znanega kot elektromagnetna indukcija. Če postavite prevodno žico v spreminjajoče se magnetno polje, polje inducira električni tok v žici in kjer je tok, obstaja potencialna razlika ali napetost. Res je tudi obratno. Spreminjajoči se tok v vodniku ustvarja magnetno polje. Ker se mora tok spreminjati (v toku), transformatorji delujejo samo z izmeničnim tokom, kar je prednost izmeničnega toka pred enosmernim tokom.
Napetost je odvisna od števila prehodov vodnika skozi magnetno polje. Napetost v enem vezju - primarnem vezju - lahko pretvorite v drugo napetost v a sekundarni tokokrog s prilagoditvijo števila prehodov vodnikov za vsako vezje skozi magnetno polje. Naprava, ki to počne, je transformator in ko zmanjša napetost v sekundarnem vezju, je to transformator, ki se zniža. Prav to počne transformator na daljnovodu zunaj vaše hiše. Enostavno je izdelati svoj transformator, vendar ne bo tako velik in zmogljiv kot tisti na daljnovodu. Vendar bo delovalo popolnoma enako.
Transformatorji uporabljajo navitja
Transformator uporablja enojni vodnik, ki je večkrat navit okoli osrednjega jedra za primarni krog in drugačen vodnik je tudi večkrat navit okoli istega ali drugega jedra za sekundarni krog. Razmerje med številom navitij v teh tuljah določa napetost v sekundarni tuljavi. Formula transformatorja, ki izhaja iz Faradayevega zakona, je:
\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}
kjer je Ns in Nstr so število navitij v sekundarni in primarni tuljavi oziroma Vs in Vstr so napetosti.
V padajočem transformatorju je sekundarna napetost manjša od primarne napetosti, zato mora biti število navitij v sekundarni tuljavi manjše od števila v primarni tuljavi. Če poznate napetost v primarnem krogu in imate tarčo za sekundarno tuljavo, svoj cilj dosežete s prilagoditvijo števila navitij na obeh tuljavah.
Izdelava step-down transformatorja
Najučinkovitejši transformatorji imajo feromagnetna jedra, ker ta material magnetizira primarna tuljava in prenaša energijo na sekundarno tuljavo učinkoviteje, kot jo tuljave zmorejo sami. Enostaven način pridobivanja feromagnetne tuljave je iskanje velike jeklene podložke iz prodajalne strojne opreme ali uničevalnega dvorišča. Premer naj bo od 2 do 3 centimetre.
Za izdelavo tuljav lahko uporabite katero koli prevodno žico, vendar je najboljša magnetna žica 28-ga profila, ki je zelo tanka bakrena žica, prevlečena z izolacijo. Če želite ustvariti primarno tuljavo, vsaj 500-krat tesno ovijte žico okoli podložke, tako da žica ostane tesno povezana. Po potrebi ga navijajte po plasteh. Pazljivo preštejte število navitij in zapišite število. Ko končate z navijanjem, naj bosta oba konca prosta za priključitev na vir napajanja in okoli žic ovijete maskirni trak, da ostanejo na svojem mestu.
Ker izdelujete transformator, ki vodi navzdol, bo število navitij v sekundarni tuljavi manjše. Dejansko število je odvisno od napetosti, ki jo želite, in to lahko izračunate s pomočjo formule transformatorja. Sekundarno tuljavo navijte na prvo, pri čemer se konci prosto priklopijo na števec. Zavite tuljavo z lepilnim trakom, nato pa celoten transformator zavite z električnim trakom, da ga izolirate. Transformator je zdaj pripravljen za preizkus.
Primer izračuna
Recimo, da želite 120-voltno moč iz električne vtičnice vašega doma znižati na 12 voltov. Napetostno razmerje je 12/120 = 1/10, torej če ima primarna tuljava 500 navitij, mora imeti sekundarna tuljava 50.
Upoštevajte, da je uporaba domače napetosti v tem izračunu le primer in trenutni prehod pod tolikšno napetostjo bodo žice hitro segrele in bi bilo dejansko nevarno poskusiti zmanjšati. Varneje je uporabljati ta osnovni transformator za veliko manjše vhodne napetosti iz varnejših virov. Transformatorja ne puščajte priključenega dalj časa.
Opozorila
Transformatorja ne poskušajte uporabljati v vtičnicah ali tokokrogih vašega doma.