Ispravljači se gotovo uvijek koriste u izvorima napajanja za radio i električnu opremu, dizajnirani za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu. To je zbog činjenice da gotovo sva elektronička kola i mnogi drugi uređaji moraju biti napajani izvorima istosmjerne struje. Bilo koji element s nelinearnom strujno-naponskom karakteristikom može poslužiti kao ispravljač, drugim riječima, različito propušta struju u suprotnim smjerovima. U modernim uređajima, kao takvi elementi, u pravilu se koriste planarne poluvodičke diode.

Planarne poluvodičke diode

Uz dobre provodnike i izolatore, postoji mnogo tvari koje zauzimaju srednje mjesto u vodljivosti između ove dvije klase. Takve tvari se nazivaju poluvodiči. Otpor čistog poluprovodnika opada sa porastom temperature, za razliku od metala, čiji otpor raste u ovim uslovima.

Dodavanjem male količine nečistoće čistom poluprovodniku, njegova provodljivost se može u velikoj mjeri promijeniti. Postoje dvije klase takvih nečistoća:

Slika 1. Planarna dioda: a. diodni uređaj; b. oznaka diode u električnim krugovima; V. pojava planarnih dioda različite snage.

1. Donor - pretvaranje čistog materijala u poluvodič n-tipa koji sadrži višak slobodnih elektrona. Ova vrsta provođenja naziva se elektronska.
2. Akceptor - pretvaranje istog materijala u poluvodič p-tipa, koji ima umjetno stvoren nedostatak slobodnih elektrona. Vodljivost takvog poluprovodnika naziva se rupa. "Rupa" - mjesto koje je elektron ostavio, ponaša se slično pozitivnom naboju.

Sloj na granici poluprovodnika p- i n-tipa (p-n spoj) ima jednostranu provodljivost - dobro provodi struju u jednom (naprijed) smjeru i vrlo slabo u suprotnom (obrnuto). Uređaj planarne diode prikazan je na slici 1a. Osnova je poluprovodnička ploča (germanijum) sa malom količinom donorske nečistoće (n-tip), na koju se stavlja komadić indija, koji je akceptorska primesa.

Nakon zagrijavanja, indijum difundira u susjedne regije poluvodiča, pretvarajući ih u poluvodič p-tipa. Na granici područja sa dva tipa provodljivosti javlja se p-n spoj. Terminal spojen na poluvodič p-tipa naziva se anoda rezultirajuće diode, suprotno je njena katoda. Slika poluvodičke diode na dijagramima kola prikazana je na sl. 1b, izgled planarnih dioda različitih snaga prikazan je na sl. 1c.

Povratak na indeks

Najjednostavniji ispravljač

Slika 2. Karakteristike struje u različitim kolima.

Struja koja teče u konvencionalnoj rasvjetnoj mreži je promjenjiva. Njegova veličina i smjer mijenjaju se 50 puta u jednoj sekundi. Grafikon njegovog napona u odnosu na vrijeme prikazan je na Sl. 2a. Pozitivni poluperiodi su prikazani crvenom bojom, negativni poluperiodi su prikazani plavom bojom.

Budući da veličina struje varira od nule do maksimalne (amplitudne) vrijednosti, uvodi se koncept efektivne vrijednosti struje i napona. Na primjer, u rasvjetnoj mreži, efektivna vrijednost napona je 220 V - u uređaju za grijanje uključenom u ovu mrežu oslobađa se ista količina topline u istim vremenskim intervalima kao u istom uređaju, u DC kolu sa naponom od 220 V.

Ali u stvari, napon u mreži se mijenja za 0,02 s na sljedeći način:

• prva četvrtina ovog vremena (perioda) - povećava se od 0 do 311 V;
• druga četvrtina perioda - smanjuje se sa 311 V na 0;
• treća četvrtina perioda - smanjuje se sa 0 na 311 V;
• posljednja četvrtina perioda - povećava se sa 311 V na 0.

U ovom slučaju, 311 V je amplituda napona U o. Amplituda i efektivni (U) naponi su međusobno povezani formulom:

Slika 3. Diodni most.

Kada je kolo naizmjenične struje spojeno u seriju s diodom (VD) i opterećenjem (slika 2b), struja teče kroz njega samo tokom pozitivnih poluperioda (slika 2c). To se događa zbog jednostranog provođenja diode. Takav ispravljač se naziva poluvalnim - u krugu postoji struja za jednu polovinu perioda, a tokom druge je odsutna.

Struja koja teče kroz opterećenje u takvom ispravljaču nije konstantna, već pulsirajuća. Možete ga pretvoriti praktički u konstantan spajanjem filtarskog kondenzatora C f dovoljno velikog kapaciteta paralelno s opterećenjem. Tokom prve četvrtine perioda, kondenzator se puni do amplitudne vrijednosti, au intervalima između pulsiranja se prazni do opterećenja. Napetost postaje gotovo konstantna. Efekat izglađivanja je jači, što je veći kapacitet kondenzatora.

Povratak na indeks

Dijagram diodnog mosta

Savršeniji je punovalni ispravljački krug, kada se koriste i pozitivni i negativni poluciklusi. Postoji nekoliko varijanti takvih shema, ali najčešće se koristi most. Dijagram diodnog mosta prikazan je na sl. 3c. Na njemu, crvena linija pokazuje kako struja teče kroz opterećenje tokom pozitivnih, a plava linija pokazuje koliko negativnih poluperioda.

Slika 4. Dijagram 12-voltnog ispravljača koji koristi diodni most.

I u prvoj i u drugoj polovini perioda struja teče kroz opterećenje u istom smjeru (slika 3b). Količina talasa za jednu sekundu nije 50, kao kod polutalasnog ispravljanja, već 100. Shodno tome, sa istim kapacitetom filterskog kondenzatora, efekat izglađivanja će biti izraženiji.

Kao što vidite, za izgradnju diodnog mosta potrebne su vam 4 diode - VD1-VD4. Ranije su diodni mostovi na dijagramima kola bili prikazani tačno kao na sl. 3c. Slika prikazana na sl. 3g. Iako je na njemu samo jedna slika diode, ne treba zaboraviti da se most sastoji od četiri diode.

Mostno kolo se najčešće sastavlja od pojedinačnih dioda, ali se ponekad koriste monolitni sklopovi dioda. Lakše se montiraju na ploču, ali ako jedan krak mosta pokvari, mijenja se cijeli sklop. Diode od kojih je most montiran biraju se na osnovu veličine struje koja teče kroz njih i veličine dozvoljenog obrnutog napona. Ovi podaci vam omogućuju da dobijete upute za diode ili referentne knjige.

Kompletan ispravljački krug od 12 volti koji koristi diodni most prikazan je na sl. 4. T1 je opadajući transformator, čiji sekundarni namotaj daje napon od 10-12 V. Osigurač FU1 je važan detalj sa stanovišta sigurnosti i ne treba ga zanemariti. Marka dioda VD1-VD4, kao što je već spomenuto, određena je količinom struje koja će se potrošiti iz ispravljača. Kondenzator C1 je elektrolitički, kapaciteta 1000,0 mikrofarada ili više za napon od najmanje 16 V.

Izlazni napon je fiksan, njegova vrijednost ovisi o opterećenju. Što je struja veća, to je niža veličina ovog napona. Za postizanje reguliranog i stabilnog izlaznog napona potreban je složeniji krug. Dobijte regulisani napon iz kola prikazanog na sl. 4 se može uraditi na dva načina:

1. Napajanjem podesivog napona na primarni namotaj transformatora T1, na primjer, iz LATR-a.
2. Izvođenjem nekoliko odvoda iz sekundarnog namota transformatora i postavljanjem prekidača u skladu s tim.

Nadamo se da će gornji opisi i dijagrami biti od praktične pomoći u sastavljanju jednostavnog ispravljača za praktične potrebe.

Za iste vremenske intervale prolazi isti broj nabijenih čestica. Ali kod naizmjenične struje, broj ovih čestica za iste vremenske intervale je uvijek različit.

Ali sada možete ići direktno na pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu, u tome će nam pomoći uređaj pod nazivom "diodni most". Diodni most ili premosni krug jedan je od najčešćih uređaja za ispravljanje naizmjenične struje.
Prvobitno je razvijen pomoću radio cijevi, ali se smatrao složenim i skupim rješenjem, umjesto toga je korišteno primitivnije kolo s dvostrukim sekundarnim namotom u transformatoru koji napaja ispravljač. Sada, kada su poluvodiči vrlo jeftini, u većini slučajeva se koristi mostno kolo. Ali upotreba ovog kruga ne jamči 100% ispravljanje struje, stoga se krug može nadopuniti filterom na kondenzatoru, a također, eventualno, prigušnicama i stabilizatorom napona. Sada, na izlazu našeg kola, kao rezultat, dobijamo konstantnu struju

Bilješka

Rad sa strujom je uvijek opasan! Vrlo je nepoželjno koristiti neizolovane provodnike, oksidirane kontakte i izvore napajanja u hitnim slučajevima!

Za dobivanje naizmjenične struje može se koristiti generator permanentnih magneta. Takav uređaj ne stvara industrijski napon od 220 V, već nizak naizmjenični napon u tri faze, koji se potom može ispraviti i ispustiti kao jednosmjerna struja pogodna za punjenje baterija od 12 V.

Uputstvo

Napravite stator od šest namotaja bakrene žice ispunjene epoksidnom smolom. Kućište statora pričvrstite klinovima tako da se ne okreće. Spojite žice od zavojnica na ispravljač, koji će naknadno proizvesti struju potrebnu za punjenje baterija. Da biste izbjegli pregrijavanje, priključite ispravljač na aluminijski hladnjak.

Postavite magnetne rotore na kompozitnu strukturu koja se okreće oko ose. Ugradite stražnji rotor iza statora. Prednji rotor će biti spolja, pričvršćen je za zadnji rotor pomoću dugih žbica koji se provlače kroz centralni otvor statora. Ako planirate koristiti generator permanentnih magneta s vjetrenjačom, montirajte lopatice vjetrenjače na iste žbice. Lopatice će rotirati rotore i tako pomicati magnete duž zavojnica. Izmjenično magnetsko polje rotora stvara struju u zavojnicama.

Budući da je generator permanentnih magneta dizajniran da se koristi u kombinaciji sa malom vjetroturbinom, obezbijediti sljedeće komponente: jarbol izrađen u obliku čelične cijevi pričvršćene kablovima; rotirajuća glava postavljena na vrh jarbola; drška za okretanje vjetrenjače; lopatice.

Zavojnice za upotrebu u generatoru su namotane kako bi se razvila veća deblja žica, dok bi zavojnica trebala sadržavati mali broj zavoja. Međutim, imajte na umu da ako je generator premali, neće biti generatora s permanentnim magnetima. Za korištenje generatora i pri velikim i malim brzinama potrebno je promijeniti način povezivanja zavojnica (sa "zvijezda" na "trokut" i obrnuto). "Zvijezda" će dobro raditi s malim vjetrom, "trougao" - sa velikim.

Prilikom pričvršćivanja magneta obratite pažnju na to da se ne odvajaju od sjedišta. Viseći magnet će otvoriti kućište statora i trajno oštetiti generator.

Prilikom ugradnje rotora i statora ostavite razmak od 1 mm između njih. U teškim uslovima rada, ovaj zazor treba povećati.

Još jedna tehnološka točka - ne pričvršćujte lopatice na vanjski rotor, već samo na žbice. Istovremeno, držite generator tako da njegova os rotacije bude okomita, a ne horizontalna.

Povezani video zapisi

Izvori:

• Generator s permanentnim magnetima uradi sam

Većina elektroničkih uređaja zahtijeva jednosmjernu struju za napajanje. Istovremeno, generatori i elektroenergetske mreže su dobavljači naizmjenične struje. Za pretvaranje potrebno vam je napajanje koje sami sastavljate.

Trebaće ti

• - transformator;
• - lampe ili poluprovodničke diode;
• - gas;
• - elektrolitski kondenzatori;
• - mjerni instrumenti;
• - pribor za lemljenje i montažu.

Uputstvo

Mrežno napajanje se sastoji od tri glavna dijela: ispravljača i filtera za izravnavanje. Ako vam je potreban napon približno jednak mrežnom, onda možete bez transformatora jednostavnim ispravljanjem napona. Ali takvo napajanje je opasno, jer će njegov izlaz biti pun mrežni napon. U ovom slučaju nema galvanske izolacije od mreže. Osim toga, transformator vam omogućava da dobijete potreban napon, koji može biti veći ili niži od mrežnog, kao i nekoliko napona, što je ponekad također potrebno.

Odaberite transformator koji daje izlazni napon koji vam je potreban. U ovom slučaju, primarni namot je dizajniran za napon vašeg izvora struje (generator ili mreža).

Spojite poluvodičku diodu na izlazni namotaj kao što je prikazano. Dobićete najjednostavniji polutalasni ispravljač. Na njegovom izlazu postoji struja čija je frekvencija 2 puta niža od mrežne frekvencije, jer vaš drugi poluperiod nestaje. Ali za napajanje nekih elektronskih kola, ova opcija je sasvim prihvatljiva.

Mnogo napredniji su punovalni ispravljači, kod kojih je trenutna frekvencija talasanja jednaka frekvenciji mrežnog napajanja. U tom slučaju se ispravljaju oba poluciklusa napona napajanja. Ako vaš transformator ima izlazni namotaj sa srednjom tačkom, možete sastaviti uređaj prema shemi 2.

Na izlazu bilo kojeg ispravljača, dobit ćete ne konstantan, već pulsirajući napon. Treba ga izgladiti. Za to se koriste LC ili RC filteri. Sastoje se od elektrolitskih kondenzatora velikog kapaciteta, između kojih je spojena prigušnica. Ponekad se induktor može zamijeniti snažnim otpornikom. Obavezno opremite svoje napajanje takvim filterom.

Povezani video zapisi

Koristan savjet

U izvorima napajanja mogu se koristiti i lampe i tranzistorske diode.

Za napajanje uređaja koji su osjetljivi na fluktuacije napona koristi se dodatna jedinica koja se zove stabilizator.

Savjet 4: Koja je razlika između DC i AC

Savremeni svijet je već teško zamisliti bez struje. Osvjetljenje prostorija, rad kućanskih aparata, kompjutera, televizora - sve je to odavno postalo poznati atribut ljudskog života. Ali neki električni uređaji se napajaju izmjeničnom strujom, dok se drugi napajaju istosmjernom strujom.

Električna struja je usmjereni tok elektrona od jednog do drugog pola izvora struje. Ako je ovaj smjer stalan i ne mijenja se tokom vremena, govorimo o jednosmjernoj struji. Jedan izlaz izvora struje smatra se pozitivnim, a drugi negativnim. Općenito je prihvaćeno da struja teče od plusa do minusa.

Klasičan primjer izvora istosmjerne struje je običan prst. Takve baterije se široko koriste kao izvor napajanja u maloj elektroničkoj opremi - na primjer, u daljinskim upravljačima, kamerama, radijima itd. i tako dalje.

Naizmjeničnu struju, pak, karakterizira činjenica da povremeno mijenja svoj smjer. Na primjer, u Rusiji je usvojen standard prema kojem je napon u električnoj mreži 220 V, a trenutna frekvencija 50 Hz. To je drugi parametar koji karakterizira frekvenciju kojom se mijenja smjer električne struje. Ako je frekvencija struje 50 Hz, ona mijenja svoj smjer 50 puta u sekundi.

Da li to znači da se u običnom električnom, koji ima dva kontakta, povremeno mijenjaju plus i minus? Odnosno, prvo na jednom kontaktu plus, na drugom minus, pa obrnuto, itd. i tako dalje.? U stvari, stvari su malo drugačije. Električne utičnice imaju dva izlaza: fazni i uzemljeni. Obično se nazivaju "faza" i "". Stezaljka uzemljenja je sigurna, na njoj nema napona. Na izlazu faze sa frekvencijom od 50 Hz u sekundi, plus i minus promjena. Ako dodirnete " ", ništa se neće dogoditi. Bolje je ne dirati faznu žicu, jer je uvijek pod naponom od 220 V.

Neki uređaji se napajaju jednosmernom strujom, drugi naizmeničnom strujom. Zašto je takva podjela uopće bila potrebna? U stvari, većina elektronskih uređaja koristi istosmjerni napon, čak i ako su povezani na AC napajanje. U ovom slučaju, naizmjenična struja se pretvara u jednosmjernu struju u ispravljaču, u najjednostavnijem slučaju, koji se sastoji od diode koja prekida jedan poluval i kondenzatora kako bi se izgladile valove.

Naizmjenična struja se koristi samo zato što ju je vrlo pogodno prenositi na velike udaljenosti, gubici su u ovom slučaju minimizirani. Osim toga, lako se transformiše - odnosno mijenja napon. Jednosmerna struja se ne može transformisati. Što je napon veći, manji su gubici prilikom prijenosa naizmjenične struje, pa na glavnim vodovima napon doseže nekoliko desetina, pa čak i stotina hiljada volti. Za napajanje naselja, visoki napon se smanjuje na trafostanicama, zbog čega se kućama isporučuje prilično nizak napon od 220 V.

Različite zemlje su usvojile različite naponske standarde. Dakle, ako je u evropskim zemljama 220 V, onda je u SAD-u 110 V. Zanimljivo je i da slavni izumitelj Thomas Edison nije u jednom trenutku mogao cijeniti sve prednosti naizmjenične struje i branio je potrebu korištenja istosmjerne struje. u električnim mrežama. Tek kasnije je bio primoran da prizna da je pogriješio.

struja- ovo je usmjereno ili uređeno kretanje nabijenih čestica: elektrona u metalima, jona u elektrolitima i elektrona i jona u plinovima. Električna struja može biti istosmjerna i promjenjiva.

Definicija jednosmjerne električne struje, njeni izvori

D.C(DC, na engleskom Direct Current) je električna struja čija se svojstva i smjer ne mijenjaju tokom vremena. Istosmjerna struja i napon su prikazani u obliku kratke horizontalne crtice ili dvije paralelne, od kojih je jedna isprekidana.

DC se koristi u automobilima i kod kuće, u brojnim elektronskim uređajima: laptopima, kompjuterima, televizorima itd. Izmjerena električna struja iz utičnice pretvara se u jednosmjernu struju pomoću napajanja ili naponskog transformatora sa ispravljačem.

Svaki električni alat, uređaj ili uređaj koji se napaja na baterije je i potrošač jednosmjerne struje, jer je baterija ili baterija samo izvor jednosmjerne struje, koja se po potrebi pretvara u naizmjeničnu struju pomoću posebnih pretvarača (invertera).

Kako radi AC

Izmjenična struja(AC na engleskom Alternating Current) je električna struja čija se veličina i smjer mijenjaju tokom vremena. Na električnim uređajima, to je konvencionalno označeno segmentom sinusoida "~".
Ponekad se nakon sinusoida mogu naznačiti karakteristike naizmjenične struje - frekvencija, napon, broj faza.

Naizmjenična struja može biti jednofazna ili trofazna, za koju se trenutne vrijednosti struje i napona mijenjaju prema harmonijskom zakonu.

Glavne karakteristike naizmjenična struja - efektivna vrijednost napona i frekvencije.

Bilješka, kao na lijevom grafikonu za jednofaznu struju, smjer i veličina napona se mijenjaju sa prelaskom na nulu tokom vremenskog perioda T, au drugom grafikonu za trofaznu struju dolazi do pomaka od tri sinusoida za jednu trećinu perioda. Na desnom grafikonu faza 1 je označena slovom "a", a druga slovom "b". Dobro je poznato da je kućna utičnica 220 volti. Ali malo ljudi zna da je to efektivna vrijednost naizmjeničnog napona, ali amplituda ili maksimalna vrijednost bit će veća za korijen dva, odnosno bit će jednaka 311 volti.

Dakle, ako se za jednosmjernu struju veličina i smjer napona ne mijenjaju tokom vremena, onda se za naizmjeničnu struju napon stalno mijenja po veličini i smjeru (grafikon ispod nule je suprotan smjer).

I tako smo se približili konceptu frekvencije- ovo je omjer broja kompletnih ciklusa (perioda) prema jedinici vremena električne struje koja se periodično mijenja. Mjereno u hercima. Kod nas i u Evropi frekvencija je 50 Herca, u SAD 60 Hz.

Šta znači frekvencija od 50 Herca? To znači da imamo naizmjeničnu struju koja mijenja smjer u suprotnom i nazad (segment T- na grafikonu) 50 puta u sekundi!

AC izvori su sve utičnice u kući i sve što je direktno žicama ili kablovima spojeno na električnu ploču. Mnogi ljudi imaju pitanje: zašto u utičnici nema jednosmjerne struje? Odgovor je jednostavan. U mrežama naizmjenične struje, vrijednost napona se lako i uz minimalne gubitke pretvara na potrebnu razinu pomoću transformatora u bilo kojoj zapremini. Napon se mora povećati kako bi se električna energija mogla prenositi na velike udaljenosti uz najmanje gubitke u industrijskoj skali.
Iz elektrane, gde su snažni agregati, izlazi napon od 330.000-220.000, zatim kod naše kuće na trafo stanici se pretvara sa vrednosti od 10.000 Volti u trofazni napon od 380 Volti koji dolazi do stambene zgrade , a u naš stan dolazi jednofazni napon, jer između napona je 220 V, a između suprotnih faza u električnoj tabli 380 volti.

Još jedna važna prednost izmjeničnog napona je da su asinhroni AC motori strukturno jednostavniji i rade mnogo pouzdanije od DC motora.

Kako napraviti naizmjeničnu struju jednosmjernom

Za potrošače koji rade na jednosmjernoj struji, naizmjenična struja se pretvara pomoću ispravljača.

DC u AC pretvarač

Ako nema poteškoća s pretvaranjem izmjenične struje u istosmjernu, onda je s obrnutom konverzijom sve mnogo složenije. Za ovo kod kuće koristi se inverter- Ovo je generator periodičnog napona iz konstante, oblika bliskog sinusoidi.

Danas ćemo pokušati otkriti koliki je napon od 12 volti. Ko je ovo čudovište? Koliko jako ujeda? I uopšte, za šta je on sposoban? Vjerujte mi, činjenica da je on slabiji od običnog čudovišta s naponom od 220 volti je bajka. Zanimljivo, idemo onda.

Počnimo sa istorijom nastanka. A priča je jednostavna, poenta je sigurnost. Uostalom, sve što se izmisli radi se iz dva razloga. Prvi je lenjost, kao što znate, ona je motor napretka. Druga je želja da se zaštitimo, jer se često nečega plašimo. Tu se pojavljuje potreba za inovacijama. Uostalom, stalno nas plaši činjenica da ne možete zabiti prste u utičnicu - to će vas ubiti. Mada, ako zabijemo prste u utičnicu, malo je vjerovatno da će nam se dogoditi nešto strašnije od blagog šoka. Ali mnogi od nas imaju djecu i kućne ljubimce kod kuće. Djeca su radoznali ljudi. Njima je uvijek sve zanimljivo, a dijete nije dijete ako je propuzalo pored utičnice. Mora da stavi prste unutra. Ali ako je šokiran, onda se ništa dobro neće sigurno dogoditi. Jasno je da sve ovisi o konkretnom slučaju, ali bolje je ne eksperimentirati. Šta ako životinja uđe u utičnicu? I dobro je ako vaša mačka samo opeče brkove i u šoku sjedi nekoliko minuta ispod kreveta. Ali stvari se mogu pogoršati.

Dakle, dovoljno užasa da nadoknadimo. 12 volti je siguran napon koji može riješiti mnogo problema odjednom. Ali, nažalost, ovaj napon nije uobičajen u utičnicama, jer električni uređaji jednostavno nisu stvoreni za to.

Vratimo se poreklu. Mnogo je prostorija koje su opasne za struju ili imaju povećan nivo opasnosti. U takve prostorije u vašem stanu spadaju - kuhinja, kupatilo i drugi slični prostori. Zamislite kakav kratak spoj može napraviti električno čudovište od 220 volti? Posljedice mogu nadilaziti našu maštu. I vjerujte mi, oni možda nisu ograničeni na aktivirane sigurnosne sisteme. 12 volti sigurno neće dovesti do katastrofe na planetarnoj ili čak stanskoj skali. U najgorem slučaju, sigurnosni sistemi će raditi ili će transformator izgorjeti.

Sada o tome odakle dolazi napon od 12 volti. Takav napon se u većini slučajeva koristi za rasvjetu, a odatle i potiče. Prije nekoliko decenija izumljene su halogene sijalice za kućnu upotrebu. Šta je halogena lampa? Ovo je ista sijalica sa žarnom niti, ali ima duži vijek trajanja i mnogo je manja. Šta ovo čini mogućim? Zbog činjenice da je žarulja takve lampe napunjena plinom koji sadrži halogen, kao što je jod. Filament se u takvom okruženju troši mnogo sporije. Dakle, ispada da takva lampa radi dvostruko duže, s veličinom jedne četvrtine uobičajene. Ali šta je sa 12 volti? I pored toga. Neko je sproveo eksperimente i shvatio da je pri ovom naponu nit podložna mnogo manje destruktivnim efektima električne struje. A to znači da se može zagrijati na višu temperaturu i samim tim dobiti više svjetla. Dodajte ovome gotovo apsolutnu sigurnost za vlažne prostorije. Ispada vrlo kul način ožičenja i rasvjete.

Ali nemojte žuriti, kao i sa svakim besplatnim sirom, ovdje postoje i mišolovke. Oni su u transformatoru. A kako je napon u ostatku stana 220 volti, sigurno će nam trebati, ne možemo bez toga. A dodatni element u mreži napajanja, kao što znate, smanjuje njegovu pouzdanost. Ali jedino zbog čega transformator može biti opasan je da će jednostavno izgorjeti. Pređimo sada na opisivanje same mreže, kako je izgrađena i šta je za to potrebno.

Sama po sebi, mreža s naponom od 12 volti počinje transformatorom. On je taj koji pretvara uobičajenih 220 volti u 12. Ali transformator se mora odabrati mudro. Nećemo ulaziti u posebne uređaje samog transformatora. Reći ću jedno, transformator mora biti odgovarajuće snage. To znači da je za početak vrijedno razumjeti koliko će lampi biti, kolika je njihova ukupna snaga. Dobijenoj vrijednosti vrijedi dodati 40 posto margine i dobit ćete željenu snagu transformatora. Inače, transformator može vrlo brzo pokvariti, a to nije dobro.

Nakon što ste odabrali transformator, razmislite o rasvjetnim tijelima i lampama. U lampama nema ništa neobično, mnoge lampe su univerzalne, ali prije kupovine, za svaki slučaj, vrijedi razjasniti. Ali sa lampama stvari su malo komplikovanije. Podijeljene su na lampe koje rade na 220 volti, i one koje rade na 12. A ako 220-vatne lampe od 12 volti jednostavno ne rade, bljeskovi će početi obrnutim redoslijedom. Prenapon može uzrokovati eksploziju lampe. Stoga, samo provjerite oznake, i sve će, kako kažu, biti gomila. Lampe na 12 volti obično su skuplje. Samo zato što je sigurnije, nema druge konstruktivne i kardinalne razlike u dizajnu.

Ako govori o spojnoj vezi svjetiljki i transformatora - žici, onda to može biti bilo što. Ali veliki plus je što možete koristiti male žice. Budući da je s takvim naponom mreže pregrijavanje gotovo nemoguće. Postoje posebne žice, prodaju se u trgovinama, ali svaka mala žica će poslužiti. Sada znaš sve.

Zaključak: Niskonaponska rasvjeta je veliki plus za kućnu upotrebu, a za neke industrijske objekte. Shvaćate da je sigurnost najvažnija. Takođe je ogromna i nesumnjiva prednost što takvu ožičenje možete sami napraviti u svom kupatilu ili kuhinji. Slažem se, članak ne opisuje više od jednog složenog procesa. Čak se i dijete može nositi sa mnogim od ovih procesa, ali je bolje da im to ne povjeravate.

Napon u kućnoj električnoj mreži, kao što znate, je 220 ili 380 V. Međutim, takvo napajanje nije "probavljivo" za sve uređaje.

Neki zahtijevaju napon od samo 12 V i takvi uređaji moraju biti povezani preko posebnog uređaja - transformatora.

Kako se transformator 220 mijenja na 12 volti i kako možete sami sastaviti ovaj uređaj - naš razgovor će biti posvećen ovoj temi.

Dakle, transformator je električni uređaj koji pretvara električnu energiju, odnosno promjenu napona. Ako je izlazni, odnosno promijenjeni napon manji od ulaznog, transformator se naziva step-down. Ako se, naprotiv, kao rezultat pretvorbe, napon poveća, tada se transformator naziva pojačanim.

Silazni transformator 220/12

Zašto vam je potreban opadajući transformator u svakodnevnom životu? Struja niskog napona napaja laptope i mobilne telefone, ali se oni uvijek prodaju sa transformatorima, koji se kolokvijalno nazivaju "napajanja". Druga stvar je niskonaponsko osvjetljenje, koje koristi halogene ili ultramoderne LED lampe.

Danas mnogi ljudi žele da ga nabave - zbog niza prednosti:

• nema opasnosti od strujnog udara i požara (posebno je poželjno opremiti kupaonice i druge prostorije s visokom vlažnošću takvim osvjetljenjem);
• u poređenju s tradicionalnim niskonaponskim svjetiljkama, one su mnogo ekonomičnije: na primjer, LED diode pri istoj svjetlosti troše 15 puta manje energije od žarulje sa žarnom niti od 220 V;
• niskonaponske lampe traju mnogo duže od analoga od 220 V: proizvođači LED-a obećavaju 50 hiljada sati rada, pa čak i daju garanciju na 3 godine.

Za povezivanje takvog sistema rasvjete, transformator se mora kupiti zasebno. Ali u najjednostavnijoj verziji, možete to učiniti sami.

Princip rada od 220 do 12 V

Najjednostavniji transformator sastoji se od dva namotaja žice s različitim brojem zavoja. Jedan kalem - naziva se primarni - povezan je na izvor naizmjenične struje, koji je obično kućno napajanje.

Kao što znate, vodič kroz koji teče naizmjenična struja postaje generator elektromagnetskog polja, a ako je i namotan u zavojnicu, tada je polje gušće. Štaviše, budući da je struja promjenjiva, onda je i elektromagnetno polje isto.

Nadalje, u strogom skladu sa zakonom elektromagnetne indukcije, naizmjenično elektromagnetno polje koje stvara primarni kalem indukuje EMF u sekundarnom zavojnici. Važno je razumjeti da se EMF pojavljuje upravo kada se promijeni broj ili intenzitet linija polja koje prodiru kroz provodnik.

Princip rada pretvarača napona

Odnosno, ili se polje mora stalno mijenjati (takvo polje se naziva promjenjivo), ili se provodnik u njemu mora kretati (to se događa u električnim generatorima). Otuda zaključak: ako je primarni kalem spojen na DC izvor, transformator neće funkcionirati.

Da bi primarna zavojnica imala visoku induktivnost, kao i da bi koncentrirala magnetni tok unutar zavojnica, oni su namotani na feromagnetsko čelično jezgro.

U nedostatku takve jezgre, transformator spojen na kućnu mrežu ne samo da neće funkcionirati, već će jednostavno izgorjeti.

Kako se mijenja napon na izlazu transformatora ovisi o omjeru broja zavoja u zavojnicama. Ako ih ima manje u sekundarnoj zavojnici, napon će biti smanjen, a bit će manji od ulaznog napona koliko je broj zavoja u sekundarnom kalemu manji nego u primarnom. To jest, na primjer, ako se primarna zavojnica sastoji od 2 tisuće zavoja, a sekundarna zavojnica se sastoji od 1 tisuću zavoja, a istovremeno se na primarni namotaj primjenjuje napon od 220 V, tada će EMF od 110 V pojavljuju u sekundarnom.

Transformator napona

Shodno tome, da bi se napon pretvorio sa 220 V na 12 V, broj zavoja u sekundarnoj zavojnici mora biti 220/12 = 18,3 puta manji nego u primarnom.

Budući da se snaga s jednog zavojnice na drugi prenosi gotovo u potpunosti (udio gubitaka ovisi o efikasnosti transformatora), a snaga je proizvod napona i jačine struje (W = U * I), onda je suprotna slika se posmatra sa jačinom struje u zavojnicama: koliko puta se smanji napon u sekundarnom kalemu, jačina struje u njemu će biti isti broj puta veća nego u primarnom.

Stoga, sekundarni namotaj u opadajućem transformatoru mora biti namotan debljom žicom od primarnog.

Nalog za montažu

Dizajn transformatora počinje proračunom njegovih parametara. Postavljamo sljedeće vrijednosti:

1. Ulazni napon: 220 V.
2. Izlazni napon: 12 V.
3. Površina poprečnog presjeka jezgre: prihvaćamo S = 6 kvadratnih metara. cm.

N = K*U/S,

• N je broj zavoja;
• K - empirijski koeficijent. Možete uzeti K = 50, ali kako biste izbjegli zasićenje transformatora, bolje je uzeti K = 60. To će malo povećati broj zavoja, a sam transformator će postati malo veći, ali gubici će se smanjiti .
• U je napon u namotaju, V.
• S - površina poprečnog presjeka jezgre, m2. cm.

Pretvarač napona u automobilu uradi sam 12-220 V

Dakle, u primarnoj zavojnici, broj zavoja će biti:

N1 = 60 * 220/6 \u003d 2200 okreta,

u sekundarnoj:

• bakrena žica zatvorena u svilenu ili papirnu izolaciju: za primarni zavoj - s poprečnim presjekom od 0,3 četvornih metara. mm, za sekundarno - 1 sq. mm (kada je struja u strujnom krugu manja od 10 A);
• nekoliko limenki (kalaj će se koristiti za izradu jezgra);
• debeli karton;
• lakirana tkanina (izolacijska traka);
• papir impregniran parafinom.

Krug pretvarača snage

Proces proizvodnje transformatora izgleda ovako:

1. Iz konzervi treba izrezati 80 traka veličine 30x2 cm. Pleh se žari: stavi se u rernu, zagreje na visoku temperaturu, a zatim ostavi da se hladi u rerni. Suština tretmana je upravo u postepenom hlađenju, usled čega čelik omekšava i gubi elastičnost.
2. Zatim se ploče moraju očistiti od čađi i lakirati, nakon čega se svaka od njih s jedne strane zalijepi tankim papirom - cigaretom ili parafinom.
3. Od debelog kartona potrebno je napraviti okvir za namotaje, koji se sastoji od prtljažnika i obraza. Treba ga umotati u nekoliko slojeva papira impregniranog parafinom, možete koristiti i papir za crtanje.
4. Na okretanje okvira za okretanje potrebno je namotati žicu. Da biste ubrzali ovu operaciju, možete napraviti jednostavnu mašinu za namotavanje: okvir postavite na čeličnu šipku, umetnite potonju u utore napravljene u dvije ploče, a zatim savijte jedan kraj u obliku ručke. Prilikom polaganja žice, svaka dva ili tri okreta, morate položiti papir s parafinom - za izolaciju. Kada je namotavanje primarne zavojnice završeno, trebate pričvrstiti krajeve žice na obraze okvira i omotati zavojnicu papirom u 5 slojeva.
5. Smjer namotaja sekundarne zavojnice mora odgovarati smjeru primarnog namotaja.

Moguće je napraviti transformator koji može smanjiti napon i na 12 i na 24 volta, što je potrebno za neke lampe i druge uređaje. Da biste to učinili, potrebno je namotati 240 zavoja na sekundarnu zavojnicu, ali od 120. napravite zaključak u obliku petlje.

1. Pričvrstivši zaključke sekundarne zavojnice na drugi obraz okvira, on (zavojnica) je također omotan papirom.
2. Polovina dužine limenih ploča mora se umetnuti u zavojnicu, nakon čega obilaze okvir tako da se krajevi spoje ispod zavojnice. Obavezno imati razmak između ploča i okvira.
3. Sada je domaći transformator potrebno pričvrstiti na podlogu - fragment drvene ploče debljine oko 50 mm. Za pričvršćivanje koristite spajalice koje trebaju prekriti dno jezgre.

Na kraju se krajevi namotaja dovode do baze i opremaju kontaktima.

Veza

Da biste spojili transformator, potrebno je spojiti opterećenje na kontakte sekundarnog namota, a zatim primijeniti napon kućne mreže na kontakte primarnog namotaja.

Shema povezivanja sa sekundarnim namotom ovisi o tome koji napon trebate dobiti na izlazu: ako je 24 V - povezujemo se s ekstremnim terminalima, ako je 12 V - s jednim od ekstremnih terminala i izlazom iz 120. zavoja.

Šema ožičenja za 12V reflektore kroz transformator

Ako potrošač radi na jednosmjernu struju, ispravljač mora biti spojen na terminale sekundarne zavojnice. U tom se svojstvu koristi diodni most, opremljen kondenzatorom (ima ulogu filtera, izglađuje talase).

Izbor gotovog rješenja

Danas se transformator s bilo kojim parametrima može naći u trgovinama elektronike ili opreme za zavarivanje. Uz tradicionalne uređaje prodaju se i uređaji nove generacije - inverterski transformatori. U takvim uređajima, struja prvo prolazi kroz ispravljač prije nego što uđe u primarni namotaj.

A onda - kroz inverter sastavljen na bazi mikrosklopa i para ključnih tranzistora, opet pretvarajući struju u naizmjeničnu, ali s mnogo višom frekvencijom: 60 - 80 kHz umjesto 50 Hz. Ova transformacija ulazne struje može značajno smanjiti veličinu transformatora i značajno smanjiti gubitke.

Kutija sa opadajućim transformatorom YaTP 0,25

Transformator treba odabrati prema sljedećim karakteristikama:

1. Ulazni napon i strujna frekvencija: karakteristike uređaja moraju označavati "220 V" ili "380 V" ako se kupuje za 3-faznu mrežu. Frekvencija bi trebala biti 50 Hz. Postoje transformatori koji su dizajnirani, na primjer, za frekvenciju od 400 Hz ili više - kada su spojeni direktno na napajanje u domaćinstvu, takav uređaj će izgorjeti.
2. Izlazni napon i vrsta struje: sve je jasno s izlaznim naponom - mora odgovarati naponu za koji je električni potrošač dizajniran. Ali u isto vrijeme, važno je ne zaboraviti pogledati koju struju transformator proizvodi. Mnogi od njih danas su opremljeni ispravljačima, zbog čega izlazna struja nije naizmjenična, već konstantna.
3. Nazivne snage: vrlo je važno da maksimalna snaga s kojom transformator može raditi (naziva se nazivna snaga) bude otprilike 20% veća od snage opterećenja. Ako ova margina nije dostupna, a još više ako je nazivna snaga transformatora manja od snage koju troši opterećenje, namoti pretvarača će se pregrijati i izgorjeti.

Transformatori su:

1. otvoren: opremljen nehermetičkim kućištem, unutar kojeg mogu ući vlaga i prašina. Ali postoji mogućnost prisilnog hlađenja ventilatorom.
2. zatvoreno: Opremljeni su zatvorenim kućištem sa visokim stepenom zaštite od vlage i prašine, tako da se mogu instalirati u prostorijama sa visokom vlažnošću.

Modeli sa aluminijumskim kućištem mogu se koristiti na otvorenom (ulična rasveta sa LED lampama, reklama). Zbog nemogućnosti primjene prisilnog hlađenja, snaga zatvorenih transformatora je ograničena.

Transformator OSM-1-04

Tu su i transformatori

• štap: zavojnice se mogu postaviti samo u vertikalnom položaju;
• blindirani: rad u bilo kojem položaju.

Cijena transformatora jako varira i prvenstveno ovisi o snazi. Evo nekoliko primjera:

1. YATP-0.25. Uređaj nazivne snage 250 W, opremljen kućištem. Cijena je 1700 rubalja.
2. OSM-1-04. Može raditi sa ulaznim naponom 220 V ili 100 - 127 V, izlaz je 12 V. Nema kućišta. Trošak - 2600 rubalja.
3. OSZ-1 U2 220/12. Transformator za 1 kW. Košta 5300 rubalja.
4. TSZI-4.0. Konvertor sa kućištem, nazivne snage 4 kW. Ulazni napon - 220 ili 380 V, izlaz - 110 V ili 12 V. Trošak - 10,5 hiljada rubalja.

Prijenosni transformator u kućištu TSZI-2,5 kW. može se povezati na 220 V i 380 V, izlaz je 12 V. Trošak je 13,9 hiljada rubalja.

Povezani video