Малопотужні, однофазні силові трансформатори (до 100 ват), зазвичай виготовляють трьох видів: - Ш - образні, П - образні і намотані на тороіде.
Тороїдальні трансформатори виготовляють дуже рідко, хоча вони і є найбільш еффектівнимі.У тороїдальних трансформаторів найменші поля розсіювання, найменші втрати в осерді, високий ККД і т.д. Однак виготовлення їх дуже клопітно - всі роботи по намотуванні дроти проводяться вручну.
Найбільш поширені види трансформаторів виготовляються на Ш -образні і П - образному
Як виготовити силовий трансформатор на Ш - подібному сердечнику дивіться в статті «Як намотати трансформатор на Ш-подібному сердечнику? ».
Силовий трансформатор на П - образному сердечнику трохи відрізняється від Ш - образного трансформатора:
- муздрамтеатр має П-подібні сталеві пластини і пластину перекриття або сердечник що нагадує за формою букву О, намотаний зі сталевої стрічки і розрізаний навпіл;
- має, як правило, два симетрично розташованих каркаса з обмотками первинної та вторинної;
- конструкції каркаса з розташованими на ньому обмотками однакові.
Силові трансформатори на старих лампових телевізорах все були виготовлені такої конструкції і на мій погляд, їх простіше виготовити, ніж Ш - образний трансформатор.
Особливістю роботи будь-якого трансформатора є процес перетворення електричної енергії змінного струму в змінне магнітне поле і навпаки. Послідовний обмін електричної і магнітної енергією відбувається між котушками первинної і вторинної обмоток і сердечником муздрамтеатру. Простір між витками обмоток і обмотками, володіє дуже малою магнітною проникністю і великим магнітним опором, а тому майже весь магнітний потік зосереджений в муздрамтеатрі. Сталевий муздрамтеатр має в тисячі разів меншим магнітним опором, ніж повітря і навколишнє середовище.
Щоб передати електричну енергію з первинної обмотки трансформатора у вторинну обмотку з найменшими втратами, необхідно дотримуватися таких умов:
- відстань між витками в обмотці і між обмотками має бути мінімально;
- середня довжина магнітно-силової лінії в муздрамтеатрі повинна бути найменшою;
- можливо велика поверхню муздрамтеатру повинна бути охоплена витками обмоток;
- витки первинної і вторинної обмоток рекомендується змішувати між собою.
Не рекомендується розносити первинну і вторинну обмотки на каркасі, а тим більше по різні боки сердечника. Чим більше рознесені обмотки один від одного на осерді магнітопроводу, тим більше втрати магнітної енергії на магнітному опорі муздрамтеатру.
Розрахунок П - образного трансформатора нічим не відрізняється від розрахунку Ш - образного.
Наведений розрахунок трансформатора в статті «Як розрахувати трансформатор 220/36 вольт». повністю підходить і для нашого випадку.
Спробуємо виготовити цей трансформатор на муздрамтеатрі з П - образним сердечником.
Загальна кількість витків обмоток, діаметр проводу, поперечний переріз магнітопровода - ідентичні.
Параметри трансформатора зі статті:
- потужність 75 ват;
- площа перерізу магнітопроводу 1 0 см.кв. ;
- число витків первинної обмотки 1 056 витків;
- число витків вторинної обмотки 180 витків;
- діаметр проводу первинної обмотки 0,5 мм .;
- діаметр дроту вторинної обмотки 1,1 мм .;
- вихідна напруга 36 вольт.
Розглянемо схему включення трансформатора і його обмоток.
На одному каркасі намотується ½ первинної обмотки - 528 витків. проводом діаметром 0,5 мм. з позначенням решт а й б.
Потім наносимо шар межобмоточной ізоляції і ½ вторинної обмотки - 90 витків. проводом діаметром 1,1 мм. з позначенням решт А і Б.
На другому каркасі намотуються другі половини первинної (528 витків, кінці а1 і б1) і вторинної (90 витків. Кінці А1 і Б1) обмоток.
Після складання трансформатора з'єднуємо кінці первинної і вторинної обмоток.
Зверніть особливу увагу при з'єднанні двох половинок первинної обмотки, вони повинні бути включені синфазно.
Збираємо просту схему для перевірки правильного включення обмоток.
Від іншого трансформатора на 220 вольт візьмемо будь-яку напругу U рівне або менше 110 вольт і підключимо його до однієї половинці первинної обмотки (кінці а і б). На іншому каркасі, на інший половинці первинної обмотки (кінці а1 і б1) має бути таке ж напруга U, як на першому каркасі між а і б.
Тепер кінець обмотки б з'єднаємо з кінцем а1 і виміряємо напругу між точками а і б1. Напруга має дорівнювати 2 U.
Якщо цього не відбулося, то роз'єднаємо точки б і а1 і з'єднаємо, точки б і б1. Виміряємо напругу між точками а і а1. Воно має дорівнювати 2 U.
До цих крапок обмоток і буде підключатися вхідна змінна напруга 220 вольт.
Зрозуміло, все перемикання проводяться при вимкненому живленні з мережі 220 вольт.
Припустимо, останній випадок з'єднання був успішним і напруга між точками а і а1 подвоїлася,
Далі, через запобіжник на 1 ампер, приєднуємо повністю первинну обмотку до мережі 220 вольт. Трансформатор має запрацювати.
Вторинна напруга на кінцях А - Б і А1 - Б1 має бути по 18 вольт.
Дві половинки вторинних обмоток так само фазує.
Загальне напруження, при з'єднанні двох половинок вторинних обмоток. має бути 36 вольт.
Підключимо навантаження у вигляді лампочки на відповідне, в нашому випадку 36 вольт, напруга. Якщо все з'єднання зроблені правильно - лампочка загориться.
Такі особливості виготовлення трансформатора на П - образному сердечнику.
Трансформатор - це електромагнітний апарат, призначений для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги при тій же частоті.
Дія трансформатора засновано на використанні явища електромагнітної індукції.
Змінний електричний струм (струм, який змінюється за величиною і за напрямком) наводить в первинній котушці змінне магнітне поле. Це змінне магнітне поле, наводить змінну напругу у вторинній обмотці. Величина напруги ЕРС залежить від числа витків в котушці і від швидкості зміни магнітного поля.
k = w1 / w2; де:
w1 - число витків в первинній обмотці;
w2 - число витків у вторинній обмотці.
Якщо число витків в первинній обмотці більше ніж у вторинній - це понижуючий трансформатор.
Якщо число витків в первинній обмотці менше, ніж у вторинній - це підвищує трансформатор.
Один і той же трансформатор може бути як знижувальним, так і підвищує. в залежності від того на яку обмотку подається змінна напруга.
Трансформатори без сердечника або з сердечником з високочастотного фериту або альсифера - це високочастотні трансформатори (частота вище 100 кілогерц).
Трансформатори з феромагнітним сердечником (сталь, пермаллой, ферит) - це низькочастотні трансформатори (частота нижче 100 кілогерц).
Розвиток електроенергетики безпосередньо залежить від потужних, силових трансформаторів.
Силових трансформаторів мають величини від декількох ватів до сотень тисяч кіловат і вище.
Силовий трансформатор - що ж це?
На замкнутий сердечник (магнітопровід), набраний із сталевих листів, надягають дві або більше, обмоток, одна з яких з'єднується з джерелом змінного струму. Інша (або інші) обмотка з'єднується зі споживачем електричного струму - навантаженням.
Змінний струм, що проходить по первинній обмотці, створює в сталевому сердечнику магнітний потік, який наводить у кожному витку обмотки - котушки змінну напругу. Напруження всіх витків складаються в вихідна напруга трансформатора.
Форма сердечника - муздрамтеатру, може бути Ш - образної, О - образною і тороидальной, у вигляді тора. Таким чином в силовому трансформаторі електрична потужність з первинної обмотки передається у вторинну обмотку через магнітний потік в магнітопроводі.
Споживачів електричної енергії дуже багато: електричне освітлення, електронагрівачі, радіо і тілі апаратура, електродвигуни та багато іншого. І всі ці прилади вимагають різні напруги (змінні і постійні) і різні потужності.
Проблема ця легко вирішується за допомогою трансформатора. З побутової мережі зі змінним напругою 220 вольт можна отримати змінну напругу будь-якої величини і. якщо необхідно, перетворити його в постійну напругу.
Коефіцієнт корисної дії трансформатора досить великий, від 0,9 до 0,98 і залежить від втрат у муздрамтеатрі і від магнітних полів розсіювання.
Від величини електричної мощностіР залежить площа поперечного перерізу магнітопроводу S.
За значенням площі S визначається, при розрахунках трансформатора, кількість витків w на 1 вольт:
Потужність трансформатора Рс вибирається з необхідної величини навантаження Рн плюс величина втрат в осерді.
При розрахунку трансформатора з певним ступенем точності можна вважати, що потужність навантаження у вторинній обмотці Pн = Uн * Iн і потужність споживана з мережі в первинній обмотці Pc = Uc * Ic приблизно рівні. Якщо втратами в осерді знехтувати, то виходить рівність:
Тобто, виводиться правило: струми в обмотках трансформатора обернено пропорційні їх напруженням, а відповідно і числу їх витоків.