Конденсатор вместо резистора. Бестрансформаторное электропитание.Конденсатор вместо резистора Самодельный понижающий трансформатор 12 вольт

29.07.2023

В данной статье поговорим про бестрансформаторное электропитание.

В радиолюбительской практике, да и в промышленной аппаратуре источником электрического тока обычно являются гальванические элементы, аккумуляторы, или промышленная сеть 220 вольт. Если радиоприбор переносной (мобильный), то использование батарей питания себя оправдывает такой необходимостью. Но если радиоприбор используется стационарно, имеет большой ток потребления, эксплуатируется в условиях наличия бытовой электрической сети, то питание его от батарей практически и экономически не выгодно. Для питания различных устройств низковольтным напряжением от бытовой сети 220 вольт существуют различные виды и типы преобразователей напряжения бытовой сети 220 вольт в пониженное. Как правило, это схемы трансформаторного преобразования.

Схемы трансформаторного питания строятся по двум вариантам

1. «Трансформатор – выпрямитель — стабилизатор» — классическая схема питания, обладающая простотой построения, но большими габаритными размерами;

2. «Выпрямитель — импульсный генератор – трансформатор – выпрямитель – стабилизатор» — схема импульсного источника питания, обладающая малыми габаритными размерами, но имеющая более сложную схему построения.

Самое главное достоинство указанных схем питания – наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепи питания. Это снижает опасность поражения человека электрическим током, и предотвращает выход аппаратуры из строя по причине возможного замыкания токоведущих частей устройства на «ноль». Но иногда, возникает потребность в простой, малогабаритной схеме питания, в которой наличие гальванической развязки не важно. И тогда мы можем собрать простую конденсаторную схему питания . Принцип её работы заключается в «поглощении лишнего напряжения» на конденсаторе. Для того, чтобы разобраться в том, как это поглощение происходит, рассмотрим работу простейшего делителя напряжения на резисторах .

Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2 . Резистор R1 – ограничительный, или по другому называется добавочный. Резистор R2 – нагрузочный (Rн ), он же является внутренним сопротивлением нагрузки.

Предположим, что нам необходимо из напряжения 220 вольт получить напряжение 12 вольт. Указанные U2 = 12 вольт должны падать на сопротивлении нагрузки R2 . Это означает, что остальное напряжение U1 = 220 – 12 = 208 вольт должно падать на сопротивлении R1 .

Допустим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем обмотку электромагнитного реле, а активное сопротивление обмотки реле R2 = 80 Ом . Тогда по закону Ома, ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцепи = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер . Указанный ток должен течь и через резистор R1 . Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт , по закону Ома определяем его сопротивление:

R1 = UR1 / Iцепи = 208/0,15 = 1 387 Ом .

Определим мощность резистора R1: Р = UR1 * Iцепи = 208 * 0,15 = 31,2 Вт .

Для того, чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нём мощности, реальное значение его мощности необходимо увеличить в раза два, это приблизительно составит 60 Вт . Размеры такого резистора довольно внушительны. И вот здесь нам пригодится конденсатор!

Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента изменяющееся в зависимости от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:

где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).

Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор С , мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.

Реактивное сопротивление конденсатора С должно приблизительно равняться ранее рассчитанному значению R1 = Хс = 1 387 Ом .

Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс , мы определим значение ёмкости конденсатора:

С1 = 1 / (2*3,14*50*1387) = 2,3*10 -6 Ф = 2,3 мкФ

Это может быть несколько конденсаторов с требуемой общей ёмкостью, включенных параллельно, или последовательно.

Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Но изображённая схема работать будет, но не так как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один, или два малогабаритных конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одно — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле – в цепи постоянного тока. На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его необходимо преобразовать в постоянное. Это достигается вводом в схему диодного выпрямителя разделяющего входную и выходную цепь, а так же элементов сглаживающих пульсацию переменного напряжения в выходной цепи.

Окончательно, схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Конденсатор С2 — сглаживающий пульсации. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1 , в схему введен резистор R1 , который шунтирует конденсатор своим сопротивлением. При работе схемы он своим большим сопротивлением не мешает, а после отключения схемы от сети, в течение времени, определяемого секундами, через резистор R1 происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется обыкновенной формулой:

Для того, чтобы следующий раз не делать все вышеперечисленные расчёты, выведем окончательную формулу расчёта ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного (конденсаторного) питания. При известных значениях входного и выходного напряжения, а также сопротивления R2 (оно же — сопротивление нагрузки Rн ), значение сопротивления R1 находится в соответствии с пунктом 3 статьи «Делитель напряжения «:

Объединив две формулы, находим конечную формулу расчета ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного питания:

где Rн Р1 .

Учитывая, что при работе в переменном напряжении в конденсаторе происходят перезарядные процессы, а также сдвиг фазы тока по отношению к фазе напряжения, необходимо брать конденсатор на напряжение в 1,5…2 раза больше того напряжения, которое подаётся в цепь питания. При сети 220 вольт, конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт .

По указанной выше формуле можно рассчитать значение ёмкости схемы бестрансформаторного питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки. Для работы в условиях переменной нагрузки, меняется также ток и напряжение выходной цепи. Для стабилизации выходного напряжения обычно применяют стабилитроны, или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение на необходимом уровне. Одна из таких схем показана на рисунке ниже.

Вся схема включена в сеть 220 вольт постоянно, а реле Р1 включается в цепь и выключается с помощью выключателя S1 . В качестве выключателя может быть и полупроводниковый прибор, например транзистор. Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, он исключает увеличение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток течёт через транзисторный каскад. Если бы этого каскада не было, то при отключении S1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигнуть максимального сетевого – 315 вольт.

Стоит отметить, что при расчёте схем автоматики с реле, необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле во включенном состоянии приблизительно в 1,5 раза меньше номинального. Поэтому, рассчитывая схему, изображённую выше, оптимально вести расчёт конденсатора для режима удержания, а напряжение стабилизации сделать равным номинальному (или чуть выше номинального). Это позволит работать всей схеме в режиме меньших токов, что повышает надёжность. Таким образом, для расчета емкости конденсатора С1 в схеме с коммутируемой нагрузкой, параметр Uвх мы берём равным не 12 вольт, а в полтора раза меньше – 8 вольт, а для расчёта ограничительного (стабилизирующего) транзисторного каскада – номинальное 12 вольт.

С1 = 1 / (2 * 3,14 * 50 * ((220 * 80) / 8 – 80)) = 1,5 мкФ
В качестве стабилизирующего элемента при малых токах можно использовать стабилитрон. При больших токах стабилитрон не годится – слишком малая у него рассеиваемая мощность. Поэтому в таком случае оптимально использовать транзисторную схему стабилизации напряжения. Расчёт стабилизирующего транзисторного каскада основан на использовании порога открытия биполярного транзистора, при достижении напряжения база-эмиттер 0,65 вольта (на кристалле кремния). Но учтите, что для разных транзисторов это напряжение колеблется в пределах 0,1 вольта, не только по типам, но и по экземплярам транзисторов. Поэтому напряжение стабилизации на практике может немного отличаться от рассчитанного значения.
Расчёт делителя смещения каскада стабилизации проводится всё по тем же формулам делителя напряжения, при известных Uвх.дел. = 12 вольт , Uвых.дел. = 0,65 вольт и токе транзисторного делителя, который должен быть приблизительно в двадцать раз меньше тока протекающего через ёмкость С1 . Этот ток легко найти:

Iдел. = Uвх.дел. / (20*Rн) = 12 / (20 * 80) = 0,0075 ампер ,
где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1 , равное 80 Ом .

Номиналы резисторов R1 и R2 определяются по формулам, ранее опубликованным в статье «Делитель напряжения «:

где Rобщ – общее сопротивление резисторов делителя смещения транзистора VT1 , которое находится по закону Ома:

Итак: Rобщ = 12 / 0,0075 = 1600 Ом ;

R3 = 0,65 * 1600 / 12 = 86,6 Ом 82 Ом ;

R2 = 1600 – 86,6 = 1513,4 Ом , по номинальному ряду, ближайший номинал – 1,5 кОм .

Зная падение напряжения на резисторах и ток делителя, не забудьте рассчитать их габаритную мощность. С запасом, габаритную мощность R2 выбираем в 0,25 Вт, а R3 – в 0,125 Вт. Вообще, вместо резистора R2 лучше поставить стабилитрон, в данном случае это может быть Д814Г, КС211(с любым индексом), Д815Д, или КС212(с любым индексом). Я научил вас рассчитывать резистор намеренно.

Транзистор выбирается также с запасом падающей на его переходе мощности. Как выбирать транзистор в подобных стабилизирующих каскадах, хорошо описано в статье «Компенсационный стабилизатор напряжения «. Для лучшей стабилизации, возможно использование схемы «составного транзистора».

Думаю, что статья своей цели достигла, «разжёвано» всё до каждой мелочи.

По бытовым электросетям, как известно, проходит напряжение 220 или 380 В. Обычно это именно то, что требуется тому или иному оборудованию. Однако некоторые электроприборы не могут работать с такими высокими показателями, да и безопасность здесь не на последнем месте. В этом случае используется специальное устройство – понижающий трансформатор 220 на 12 вольт, которое позволяет обеспечить необходимое напряжение. Сегодня поговорим о видах таких устройств, принципе работы и предназначении. Стоит рассмотреть возможность самостоятельной сборки схемы понижающего трансформатора в домашних условиях.

Читайте в статье:

Понижающий трансформатор 220 на 12 вольт: области применения

Сегодня множество приборов, используемых в быту, требует пониженного напряжения. Это современные телевизоры, персональные компьютеры и ноутбуки, различные гаджеты. Однако эти прибору идут либо в комплекте с трансформатором, называемым блоком питания, либо он встроен в устройство. А вот освещение – отдельный вопрос. Галогенные или светодиодные лампы (особенно устанавливаемые в помещениях с повышенной влажностью) требуют наличия отдельного устройства понижения напряжения. Это обусловлено требованиями безопасности, хотя и экономичность играет не последнюю роль.

Важно! Приобретая трансформатор для светодиодных ламп 12 вольт для ванной комнаты, нужно обратить внимание на класс защиты IP. Устройство должно быть защищено от брызг во избежание короткого замыкания и выхода из строя. Для гостиной или спальни это требование несущественно.

Принцип работы трансформатора: общие сведения

Все подобные устройства, независимо от вида, выполняют схожую работу. На трансформатор подаётся напряжение, которое понижается при помощи катушек или определённых электронных составляющих до нужного показателя. Такие устройства могут быть понижающими (напряжение на выходе меньше, чем на входе) или повышающими (выходное напряжение выше, чем входное). Для бытовых нужд повышающие трансформаторы неактуальны, т.к. 220 В вполне достаточно для работы всех электроприборов.

Рассмотрим виды трансформаторов, используемых сегодня в быту.

Разделение устройств, понижающих напряжение, по видам

Трансформаторы разделяют по конструктивным особенностям на 2 вида:

Тороидальные, или электромагнитные – устаревший вариант, имеющий большие габариты и меньший коэффициент полезного действия (КПД). Этот вид для бытовых нужд уже практически не применяется;
электронные (импульсные) устройства – компактные, лёгкие, с высоким процентом КПД, стремящимся к 100%.

Несмотря на то, что первые постепенно вытесняются вторыми во всех областях, не рассмотреть их будет ошибкой.

Тороидальный трансформатор 220 на 12 вольт: устройство, схема

Довольно простое устройство, состоящее из двух катушек с различным количеством витков, установленных на одном стальном сердечнике. От разницы витков зависит изменение напряжения на выходе. Согласно законам физики, любой проводник, по которому протекает электрический ток, создаёт вокруг себя электромагнитное поле, которое усиливается при сматывании провода в катушку. Таким образом, ток, протекая по первичной катушке (на которую подаётся напряжение), создаёт сильное электромагнитное поле, передающееся через стальной сердечник на вторичную катушку, с которой напряжение снимается.

Важно! Без стального сердечника такое устройство работать не будет, даже если намотать вторичную катушку непосредственно на первичную. Более того, подобная попытка приведёт к отгоранию провода первичной катушки.

Ниже представлена схема простейшего тороидального трансформатора.

Электронное устройство понижения напряжения бытовой сети

Схема электронного трансформатора 220 на 12 вольт более сложна,однако, принцип работы её тот же. В роли стального сердечника с большим количеством витков здесь выступает небольшое ферритовое кольцо с обмотками. Основная работа выполняется тиристорами (динисторами), различными ограничительными резисторами и транзисторами. С подробной схемой можно ознакомиться ниже.

Импульсные понижающие устройства имеют ряд преимуществ перед электромагнитными:

малые габариты и вес;
высокий КПД;
минимальный нагрев, который совершенно незаметен при правильном вентилировании;
долгий срок службы.

Важно! Несмотря на все преимущества импульсников, у них есть один недостаток – такой трансформатор нельзя включать в сеть без нагрузки. В случае подобного включения устройство быстро сгорает.

Технические характеристики: на что следует обратить внимание

Выделяют 3 основных параметра, на которые следует обратить внимание. Это:

величина входного напряжения (220 или 380 В). В случае с бытовым освещением следует выбрать устройство с показателем 220 В;
выходное напряжение – должно соответствовать 12 В;
мощность. Этот показатель рассчитывается из общей нагрузки, которую создадут светильники. К примеру, если планируется подключение 9 ламп по 15 Вт, то мощность трансформатора должна составить 150 Вт.

Мнение эксперта

Инженер-проектировщик ЭС, ЭМ, ЭО (электроснабжение, электрооборудование, внутреннее освещение) ООО "АСП Северо-Запад"

Спросить у специалиста

“Не стоит приобретать понижающее устройство с большим запасом мощности. Это приведёт не только к лишним затратам при покупке, но и к меньшему сроку службы. Оптимальным считается запас в 10−15%”.

Трансформатор для люстры: критерии выбора

Выбирая подобное оборудование, следует обратить внимание не только на технические характеристики, но и на возможность размещения. Если планируется монтаж натяжного или подвесного потолка, вопросов не возникнет. А вот при отсутствии таковых всё становится немного сложнее. Можно выбрать довольно компактное устройство, помещающееся в распределительной коробке, но стоит учитывать, что малые габариты означают и меньшую мощность, которой может не хватить, если потребителей окажется много. Если в люстре вышел из строя штатный трансформатор, то всё просто – демонтируем его и приобретаем идентичный. А что делать, если решено поменять лампы накаливания на галогеновые или светодиодные, сейчас разберём подробнее.

Рассмотрим вариант. Планируется установить 8 галогеновых ламп мощностью 30 Вт каждая. Производим расчёты: 8 × 30 + 10% = 264 Вт. Обратив внимание на линейку мощностей предлагаемых производителем, можно увидеть, что ближайший показатель в большую сторону – это трансформатор 12 вольт 300 ватт. Именно его и следует приобрести.Ниже можно увидеть схему электронного трансформатора для галогенных ламп 12 В.

Как подключить понижающий трансформатор 220/12В

Существует определённый порядок подключения понижающего трансформатора. Сначала к вторичной обмотке подключаются потребители, и только затем на первичную подаётся напряжение. Монтаж производится по схеме, которая содержится в технической документации. Заземление может подключаться различными способами. Если корпус устройства металлический, то он также может быть заземлён. Ниже представлены фото различных типов трансформаторов.

Очень важно! Все работы, связанные с электромонтажом, производятся исключительно при снятом напряжении. Помните, что поражение электрическим током опасно для жизни и здоровья.

Если планируется подключение светодиодных ламп, то необходимо приобретать трансформатор со встроенным выпрямителем либо отдельно включать в схему диодный мост, который обеспечит постоянное напряжение, необходимое для стабильной работы световых диодов.

Как проверить понижающий трансформатор 220 на 12В при помощи мультиметра

Если имеется понижающий трансформатор, и неизвестно работает ли он, и каково его выходное напряжение, можно воспользоваться мультиметром. Однако следует понимать, что неправильная проверка может вывести измерительный прибор из строя. Разберём алгоритм действий:

Находим визуально первичную и вторичную и вторичную обмотки. Сделать это просто. Жилы первичной обмотки всегда тоньше.
Выставляем переключателем мультиметра показатель переменного тока на минимальный (обычно это 200 В).
Подаём напряжение на первичную обмотку.
Снимаем показания со вторичной обмотки. Если контактов более двух, проверяем их попеременно. Возможно, что, помимо 12 В, трансформатор способен выдавать 24 и 36 В.

Как изготовить трансформатор 220 на 12В своими руками

Для самостоятельного изготовления понижающего трансформатора понадобится наличие следующих материалов:

сердечника, который можно взять из старого телевизора;
лакоткани;
толстого картона;
досок и деревянных брусков;
стального прута;
клея и пилы.

Сначала разберём вариант изготовления простейшей машинки для намотки провода.

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Это наиболее простое приспособление для намотки провода на катушку. На схеме ясно видно, каким образом его можно собрать. Однако существуют и более удобные устройства, которые позволят ускорить процесс.
	При помощи обычных тисков, стального прута и коловорота (ручной дрели) можно собрать приспособление для намотки, которое сэкономит силы и время.
	Ещё одно устройство, без которого не обойтись. Часто для изготовления трансформатора используют старые катушки. Именно такой станок вместе с одним из предыдущих приспособлений позволит аккуратно перемотать провод с одной катушки на другую.

Теперь следует рассмотреть изготовление картонного каркаса, непосредственно на который будет наматываться провод.

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Размеры каркаса вымеряются по сердечнику (он должен входить внутрь довольно плотно). Исходя из того, что сердечник может быть как из обычных пластин, так и с просечкой, предлагаем читателю ознакомиться с обоими вариантами.
	По размерам делаем выкройку, которая склеивается. Для фиксации можно использовать любой клей, однако лучше отдать предпочтение водостойкому. Оптимальным вариантом станет эпоксидный.
	А здесь можно увидеть соотношение размеров сборного каркаса, который сложнее в изготовлении, но более надёжен и не требует склейки. Помните, что несоблюдение параметров может привести к нестабильной работе трансформатора.

Когда всё необходимое готово, можно приступать к самой намотке. В этой работе тоже есть свои нюансы, которые следует учитывать.

Иллюстрация	Выполняемое действие
	Разматываться с катушки-«донора» провод должен сверху, а наматываться, наоборот, – снизу вверх. Расстояние между катушками не должно быть меньше метра. Провод придерживается правой рукой, а вращение производится левой.
	Выводы на различные величины напряжений заделываются с применением изолирующих прокладок. Их можно сделать из наматываемого провода или припаять к нему гибкий вывод, что удобнее. Место спайки изолируется в обязательном порядке. Вывод пропускается через отверстие в щёчке и фиксируется. Чтобы не запутаться впоследствии (при наличии нескольких выводов), лучше его сразу промаркировать.
	Фиксирующие изолирующие прокладки проклеиваются, однако, даже в этом случае необходима дополнительная фиксация.
	На рисунке показано, каким образом зажимаются наматываемым проводом фиксирующие изолирующие прокладки. Важно делать всё по инструкции – только в этом случае можно надеяться на положительный результат. Помните, что витки провода должны плотно прилегать друг к другу – это обеспечит стабильное магнитное поле катушки.

Расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки

Основной работой при изготовлении трансформатора можно назвать расчёт количества витков первичной и вторичной обмотки. В среднем для преобразователя в 90−150 Вт принимается за расчёт количество витков на 1 В, равное 50 Гц / 10 = 5. Общее же количество рассчитаем по формулам:

W1 = 220 × 5 = 1100 ;
W2 = 12 × 5 = 60.

Получаем необходимое количество витков первичной обмотки − 1100, а вторичной – 60.

Цены на трансформаторы 220 на 12 вольт

Рассмотрим, по какой цене можно купить трансформаторы 220 на 12 вольт на российском рынке. Стоимость указана по состоянию на апрель 2018 года.

Фото	Марка	Мощность, Вт	Средняя стоимость (по состоянию на апрель 2018 г.), руб.
	Feron	60	150
	TRA54	200	500
	TRA110	250	375
	Pondtech	75	4200
	Relco	250	4100

Как можно увидеть, разброс цен довольно велик. Он зависит от бренда и качества комплектующих, а значит, не стоит думать, что понижающий трансформатор за 150 руб. проработает долго.

Подведём итоги

Перед приобретением понижающего трансформатора для дома важно высчитать все параметры. Не стоит относиться к этому небрежно, ведь от правильности расчётов зависит долговечность работы преобразователя. Если же решено изготовить подобное устройство самостоятельно, то отнестись к вычислениям нужно ещё более внимательно. Если, конечно, домашний мастер рассчитывает использовать готовый преобразователь.

Трансформатор — это устройство, которое представляет собой сердечник с двумя обмотками. На них должно быть одинаковое количество витков, а сам сердечник набирается из электротехнической стали.

На входе устройства подаётся напряжение, в обмотке появляется электродвижущая сила, которая создаёт магнитное поле. Через это поле проходят витки одной из катушек, благодаря чему возникает сила самоиндукции. В другой же возникает напряжение, отличающееся от первичного на столько раз, на сколько отличается число витков обеих обмоток.

Действие трансформатора происходит так:

Ток проходит по первичной катушке, которая создаёт магнитное поле .
Все силовые линии замыкаются возле проводников катушки. Некоторые из этих силовых линий замыкаются возле проводников другой катушки. Получается, что обе связаны между собой при помощи магнитных линий .
Чем дальше расположены обмотки друг от друга, тем с меньшей силой возникает между ними магнитная связь, так как меньшее количество силовых линий первой цепляется за силовые линии второй.
Через первую проходит переменный ток (который меняется во времени и по определённому закону), значит, магнитное поле, которое создаётся, тоже будет переменным, то есть меняться во времени и по закону.
Из-за изменения тока в первой в обе катушки поступает магнитный поток, который меняет величину и направление .
Происходит индукция переменной электродвижущей силы. Об этом говорится в законе электромагнитной индукции.
Если концы второй соединить с приёмниками электроэнергии, то в цепочке приёмников появится ток. К первой от генератора будет поступать энергия которая равная энергии, отдаваемой в цепочку второй. Энергия передаётся посредством переменного магнитного потока .

Понижающий трансформатор необходим для преобразования электроэнергии, а именно для понижения её показателей, чтобы можно было предотвратить сгорание электротехники.

Порядок сборки и подключение

Несмотря на то, что данный прибор кажется на первый взгляд сложным устройством, его можно собрать самостоятельно. Для этого надо выполнить такие шаги:

Пример схемы подключения понижающего трансформатора 220 на 12 В:

Чтобы было легче наматывать катушки (на заводах для этого используют специальное оборудование), можно использовать две деревянные стойки, закреплённые на доске, и ось из металла, продетую между отверстиями в стойках. На одном конце следует металлический прутик изогнуть в виде рукоятки.

Простые советы о том, на работоспособность, читайте в следующем обзоре.

В 1891 г Никола Тесла разработал трансформатор (катушку), при помощи которого он ставил эксперименты с электрическими разрядами высоких напряжений. Как сделать трансформатор Тесла своими руками, узнайте .

Полезная и интересная информация о подключении галогенных ламп через трансформатор — .

Итоги

Трансформатором называется прибор с сердечником и двумя катушками-обмотками . На входе прибора подаётся электроэнергия, которая понижается до необходимых показателей.
Принцип работы понижающего трансформатора заключается в создании электродвижущей силы, которая создаёт магнитное поле . Витки одной из катушек проходят через это поле, и появляется сила самоиндукции. Ток изменяется, меняется его величина и направление. Энергия подаётся при помощи переменного магнитного поля.
Такой прибор нужен для преобразования энергии, благодаря чему предотвращается сгорание электротехники и выход её из строя.
Порядок сборки подобного устройства очень простой . Сначала следует сделать некоторые расчёты и можно приступать к работе. Чтобы можно было быстро и просто производить намотку катушек, необходимо сделать простое приспособление из доски, стоек и рукоятки.

В заключение предлагаем вашему вниманию ещё один способ сборки и подключения понижающего трансформатора с 220 на 12 Вольт:

Напряжение 12 Вольт используется для питания большого количества электроприборов: приемники и магнитолы, усилители, ноутбуки, шуруповерты, светодиодные ленты и прочее. Часто они работают от аккумуляторов или от блоков питания, но когда те или другие выходят из строя перед пользователем возникает вопрос: «Как получить 12 Вольт переменного тока»? Об этом мы расскажем далее, предоставив обзор наиболее рациональных способов.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

Понизить напряжение без трансформатора.
Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

12 Вольт из 5 Вольт или другого пониженного напряжения

Вы можете получить 12В из 5В, например, от USB-порта или зарядного устройства для мобильного телефона, также можно использовать и с популярными сейчас литиевыми аккумуляторами с напряжением 3,7-4,2В.

Если речь вести о блоках питания, можно и вмешаться во внутреннюю схему, править источник опорного напряжения, но для этого нужно иметь определенные знания в электронике. Но можно сделать проще и получить 12В с помощью повышающего преобразователя, например на базе ИМС XL6009. В продаже имеются варианты с фиксированным выходом 12В либо регулируемые с регулировкой в диапазоне от 3,2 до 30В. Выходной ток – 3А.

Он продаётся на готовой плате, и на ней есть пометки с назначением выводов – вход и выход. Еще вариант — использовать MT3608 LM2977, повышает до 24В и выдерживает выходной ток до 2А. Также на фото отчетливо видны подписи к контактным площадкам.

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Или использовать готовую 12В батарейку с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. В ней внутри подборка из маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов для получения 12В в домашних условиях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, различную степень эффективности, надежности и КПД. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбрать самостоятельно исходя из возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что мы не рассмотрели один из вариантов. Получить 12 вольт можно и от блока питания для компьютера формата ATX. Для его запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных. 12 вольт находятся на желтом проводе. Обычно мощность 12В линии несколько сотен Ватт и ток в десятки Ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео