Název slova „transformer“ pochází z latiny „transformare“, což v překladu znamená „transform“. Vědecké vymezení této definice je následující: transformátor je zařízení schopné převádět, s využitím vlastností elektromagnetické indukce, hodnoty napětí jedné velikosti na hodnoty druhé bez změny frekvence.

Zařízení bylo široce používáno v různých oblastech energetiky, elektroniky a rádiového inženýrství. Transformátory se nejčastěji používají v elektrických sítích a při napájení různých elektronických zařízení.

Obecné uspořádání a princip fungování

Transformátor je elektrické zařízení, pomocí kterého dochází ke snížení nebo zvýšení střídavého elektrického napětí. Takové transformátory se nazývají step-down nebo step-up. Je třeba poznamenat, že existují také taková zařízení, která ponechávají hodnotu střídavého napětí nezměněnou, nazývají se galvanická.

Každý transformátor se skládá z těchto hlavních částí:

  • magnetický obvod (jádro);
  • vinutí;
  • rám pro umístění vinutí;
  • izolátor;
  • různé konstrukční prvky (konzoly pro upevnění, pásy pro uzavření kontaktů atd.).

Transformátor má ve svém návrhu dvě nebo více vinutí spojených indukčností. Mohou být drátěného nebo páskového typu a jsou vždy pokryty izolační vrstvou. Vinutí se navíjí na magnetické jádro vyrobené z měkkého feromagnetického materiálu. Primární vinutí je připojeno ke zdroji napětí a sekundární k zátěži.

Obecný princip činnosti zařízení, bez ohledu na jeho typ a účel, je následující. Na primární vinutí zařízení je přiváděno střídavé napětí, což v něm vede ke vzniku střídavého proudu. Tento proud zase vede k vytvoření střídavého magnetického pole v jádru, pod jehož vlivem se ve vinutích objevuje proměnná elektromotorická síla (EMF). Když je sekundární vinutí připojeno k zátěži, začne protékat střídavým proudem. Vinutí, do kterého se dodává elektřina, se nazývá primární. Druhý, připojený k zátěži a spotřebovávající proud, se nazývá sekundární.

V závislosti na konstrukci zařízení existují:

  • autotransformátor;
  • impuls;
  • oddělení;
  • špičkové transformátory.

Podle způsobu chlazení jsou transformátory chlazeny vzduchem a kapalinou. Kromě toho zařízení s kombinovaným chlazením, kapalina-vzduch.

Mezi hlavní technické vlastnosti zařízení patří:

  • hodnota napětí: vysoké napětí, nízké napětí;
  • druh převodu: step-up, step-down;
  • počet fází: jednofázové nebo třífázové;
  • počet vinutí: dvojité nebo více vinutí;
  • tvar jádra: tyč, toroidální, brnění.

Hlavním indikátorem zařízení je jmenovitý výkon, jehož měrnou jednotkou je voltampér (VA). Zařízení s nízkým výkonem se považují za přenos desítek ampér volt, střední výkon - stovky a velké - až několik tisíc voltů ampér.

Rád bych se také zabýval důležitým parametrem, jako je transformační poměr. Tato hodnota ukazuje poměr mezi vstupním a výstupním napětím a je přímo úměrná poměru počtu závitů odpovídajících vinutí.

Krokový transformátor od 220 do 12 voltů

Transformátory tohoto druhu našli skvělé uplatnění v každodenním životě i ve výrobě. Jejich hlavním účelem je napájet nízkonapěťová zařízení, jako jsou osvětlovací zařízení, určená pro napájení 12 V nebo pro použití v napájecích zdrojích.

Současně výrobci stále častěji přidávají ochranu proti zkratům a přepětí během výroby, což má pozitivní vliv na životnost celého zařízení i na něj připojené zátěže. Je pravda, že v tomto případě se pod transformátorem již rozumí jeden elektronický prvek, ale nějaká kombinace.

Potřeba používat zdroje s napětím 12 voltů

Existují místa, kde je preferováno nízké napětí. Jedná se o objekty s vysokou vlhkostí, zvýšenými bezpečnostními požadavky. V oblastech ohrožených vlhkostí a požárem je použití sítě 220 V obecně zakázáno pravidly elektroinstalačních pravidel (PUE).

Elektrická síť používající sestupný transformátor nevyžaduje drahé ochranné materiály a je považována za podmíněně bezpečná pro lidský život a zdraví. Použití 12 V žárovek v osvětlovací síti je nejen levnější než jejich protějšky, ale také výhodnější v tom smyslu, že jejich životnost je několikanásobně vyšší, protože jsou navíc chráněny snižovacím transformátorem před přepětím a hlukem.

Aplikace pro světelné zdroje

Halogenové a LED žárovky se stále více používají jako zdroje světla v bytech a kancelářích, jakož i při vytváření vnitřního osvětlení. Díky svému designu mají vysoký jas a dlouhou životnost.

Malé velikosti takových světelných zdrojů umožňují jejich použití na různých místech a malá hmotnost zářivek nezatěžuje celou konstrukci, což dává svobodu činnosti, když jsou namontovány jak jednotlivě, tak i v lustru. Halogenové žárovky jsou vyráběny s různou velikostí provozního napětí, to je 6, 12, 24 voltů. K napájení halogenových žárovek se používají dva typy stupňovitých transformátorů - toroidní a pulzní.

V toroidním převodníku se jako základ používá prstencový magnetický obvod, který je geometrickou figurou torusu. Tento typ magnetického obvodu je praktický a má nejvyšší účinnost. Existují však i nevýhody. Nejprve to jsou jejich rozměry a hmotnost, a za druhé, zvýšené zahřívání během provozu.

Menší velikosti, možnost plynulého rozběhu, stabilizace jsou elektronické transformátory, které se používají v digitálních napájecích zdrojích. Princip fungování těchto zařízení se liší od toroidních modelů, protože zde se kromě transformátoru používají i další elektronické součástky. Účast na přeměně elektřiny se prakticky nezohřívá. Takové zařízení je často vyrobeno s vestavěnými ochranami, což usnadňuje používání a prodlužuje životnost. Jedinou nevýhodou pulzního transformátoru je jeho cena.

Napájecí zdroj pro 12 V halogenové žárovky

Aby bylo možné použít elektronický transformátor jako zdroj energie, musí být k němu připojeno několik elektronických součástí. Obecně řečeno, obvod takového zdroje napájení bude fungovat následovně.

Síťové napětí 220 V prochází filtry do speciální části obvodu zvané řidič. Proud procházející klíčovým tranzistorem a primárním vinutím saturuje jádro a na signálních tocích vytváří EMF.

Objevil se proud, který nabíjí kondenzátor samoscilačního obvodu, napětí na deskách kondenzátoru stoupá, dokud se tranzistor nezavře. Rozdíl v potenciálu vinutí signálu zmizí a kondenzátor se vybije, zatímco se tranzistorový spínač znovu otevře. Celý proces probíhá znovu, jeho frekvence je asi desítky tisíc Hertzů. Pro získání konstantního napětí 12 V je k výstupu zařízení připojen diodový můstek s vyhlazovacím elektrolytickým kondenzátorem.

Výpočet a výběr transformátorů

Na různých prodejních místech můžete zakoupit zařízení s různými kapacitami a parametry. Před zahájením instalace je nutné vypočítat výkon připojené zátěže.

Vezměme si příklad pro halogenové žárovky. Předpokládejme, že máme deset halogenových bodových světel o výkonu 30 W a napětí 12 voltů u nás doma. Výkon všech osvětlovacích zařízení bude 300 W, pro pohodlný provoz je nutné k této energii přidat 15 procent. Ukázalo se, že je třeba zvážit nákup zařízení s parametrem nejméně 345 wattů a napětím 12 voltů. Tímto způsobem se provádí výpočet pro jakékoli zařízení, ať už se jedná o halogenový reflektor nebo LED pásek. Výrobci by měli věnovat pozornost společnosti Philips, Feron, OSRAM.

Při připojování je důležité vzít v úvahu jednu z vlastností převodníků buck. Spočívá ve skutečnosti, že čím nižší napětí, tím více proudu je spotřebováno při konstantním výkonu, a proto větší pokles napětí na vodičích. Proto je při montáži vedení nízkého napětí nutné zajistit, aby délka vedení od transformátoru do každé žárovky byla přibližně stejná. V tomto případě bude záře všech zdrojů stejná.

Pro použití 12-voltového převodníku pro více než jednu halogenovou lampu je možné použít dvě metody:

  1. Paralelní připojení.
  2. Vytváření samostatných skupin.

V první metodě jsou všechny lampy vzájemně propojeny paralelně. K tomu je distribuční blok připojen k výstupu transformátoru, na kterém je připojeno spojení. V druhém případě je veškeré zapojení rozděleno do skupin obsahujících stejný počet světelných zdrojů. U tohoto typu připojení budete muset na každém řádku použít vlastní transformátor. Výhodou je, že v případě problémů na jedné lince druhá skupina pokračuje v práci, stejně jako při používání zařízení s menší spotřebou.

V našem příkladu výše můžeme spojení rozdělit do dvou skupin. Každá skupina bude zahrnovat pět světelných zdrojů. Protože se výkon linek sníží, stačí nám koupit dva sestupné převodníky o výkonu 170 wattů.

Samotné přepínání vodičů se zařízením by nemělo způsobovat potíže. Na zařízeních jsou terminály obvykle označeny jako vstup a výstup, respektive vstup a výstup. Pokud je na výstupu zařízení konstantní napětí, je na kladnou svorku umístěno znaménko + nebo je tato svorka červená.

Je také důležité si uvědomit, že pokud chcete vyměnit halogenové žárovky v lustru za LED, pak jednoduše odšroubováním některých a instalací ostatních se na výstupu pravděpodobně objeví všechny druhy blikání. Faktem je, že transformátory pro 12 V LED žárovky musí být stabilizovány, zatímco u halogenových takové požadavky neexistují. A druhý případ, se kterým se můžete setkat: lustr se vůbec nezapne. Důvodem je skutečnost, že pulzní transformátory mají ochranu a jsou automaticky vypnuty, když je k nim připojena zátěž s nízkým výkonem. V tomto případě existuje pouze jedna cesta ven - nahrazení zdroje napájení vhodným.

Kategorie:

Technologie