Без понижающего трансформатора невозможно пользование бытовой техникой и аппаратурой, поскольку для большинства сетевых потребителей достаточно невысокого вольтажа энергопитания.
Разнообразный модельный ряд собранных на полупроводниках приборов нуждается в обеспечении пониженным напряжением в пределах 12-127 В. В основном, это компьютеры, средства связи, телевизионные системы, радиоэлектронное оборудование, осветительная аппаратура типа светодиодных лент или галогенных ламп.
Формирование пониженного напряжения на выходе трансформатора
Для изменения напряжения переменного тока используется трансформатор, состоящий из двух катушек, намотанных на общем сердечнике (поз. 3 на рис. 1). На рис. 1 обозначены следующие позиции:
- Поз. 1 – первичная катушка понижающего трансформатора;
- Поз. 2 – вторичная катушка;
- Поз. 3 – общий сердечник.
Подключенная к внешнему источнику электропитания катушка (1) является первичной в электромагнитной системе преобразователя энергии, а другая катушка (2), от которой внешняя нагрузка-потребитель Rн получает трансформированную энергию (от латинского слова transformo-преобразовывать), является вторичной в этой системе. Между катушками нет электрической связи, они изолированы друг от друга. Однако между обмотками катушек существует связь магнитная, сформированная созданным в сердечнике общим для обеих обмоток магнитным потоком ф0.
Рис. 1 – схема понижающего трансформатора
В обмотках катушек индуктируются электродвижущие силы самоиндукции, которые при подключении к вторичной электромагнитной цепи нагрузки Rн уравновешиваются напряжениями в первичной и вторичной цепях соответственно U1 и U2 . Если обозначить количество витков намотки на катушках через W1 и W2 , то получаем математическую формулировку основного свойства трансформатора, как устройства, работающего в качестве преобразователя напряжения:
(U1 / U2 ) = (W1 / W2 ) (1).
Данная формула указывает, что между собой напряжения на входе и выходе из устройства относятся пропорционально отношению витков намотки на обмотках катушек входа и выхода.
Результат отношения напряжений по формуле (1) называется коэффициентом трансформации Кт и является своеобразным критерием при оценке целевого предназначения трансформаторного устройства. При значении коэффициента трансформации больше единицы ( Кт >1 ) напряжение выхода превышает поданное на входе (U2 > U1 ), что указывает на повышающие свойства прибора. При значении Кт , меньшем единицы, напряжение выхода меньше поданного вольтажа на входе, то есть трансформатор работает как понижающий.
Зависимость (1) является решающей при расчете трансформаторов, по ней подбираются числа витков намотки на катушки электромагнитных устройств.
Особенности применения бытовых понижающих преобразователей напряжения
Трансформаторы понижающие однофазные и трехфазные применяются в производственных и бытовых условиях эксплуатации электрического оборудования. На предприятиях задача понижающих устройств заключается в преобразовании высоковольтного напряжения до сетевых параметров 380/220 В, которые предусмотрены производителями оборудования и обеспечивают его долговременную безаварийную эксплуатацию.
Промышленные модели с понижающими до 380 В функциями по способу охлаждения делят на два вида:
- Масляные трехфазные устройства;
- Сухие трехфазные устройства.
Для бытовой электросети снижение на подстанциях пришедшего напряжения 380/220 В еще не гарантирует безопасную работу домашней техники. Ведь многие бытовые потребители электроэнергии потребляют всего лишь 12-24 В. Поэтому в число задач домашних понижающих устройств входит также распределение тока для разветвленных систем потребления, например, для осветительных приборов в квартире или радиоэлектронной аппаратуре.
В наш технически «продвинутый» XXI век довольно часто предлагаются электронные трансформаторы с понижающим характером работы. Они представляют собой достойную альтернативу традиционным трансформаторам понижающим трехфазным благодаря следующим факторам:
- Небольшие размеры и малый вес прибора;
- Бесшумность работы (не гудит);
- Не нагревается;
- Высокий КПД;
- В схему встроена защита от КЗ (короткого замыкания).
При подключении понижающего трансформатора к бытовой аппаратуре, работающей на постоянном токе, необходимо дополнительное подключение выпрямителя, поскольку пониженное напряжение все равно остается переменным!
