Indhold
Transformatorer er enkle, men yderst nyttige elektriske enheder, og de fungerer på grund af et fænomen kendt som elektromagnetisk induktion. Hvis du placerer en ledende ledning i et magnetisk felt, der skifter, inducerer feltet en elektrisk strøm i ledningen, og hvor der er en strøm, er der en potentialforskel eller spænding. Samtalen er også sand. En skiftende strøm i en leder skaber et magnetfelt. Da strømmen skal ændres (i flux), fungerer transformatorer kun med vekselstrøm, hvilket er en fordel ved vekselstrøm frem for jævnstrøm.
Spændingen afhænger af antallet af gange lederen passerer gennem magnetfeltet. Du kan omdanne spændingen i et kredsløb - det primære kredsløb - til en anden spænding i et sekundært kredsløb ved at justere antallet af gange lederne for hvert kredsløb passerer gennem magnetfeltet. Enheden, der gør dette, er en transformer, og når den reducerer spændingen i det sekundære kredsløb, er det en trin-ned-transformer. Det er nøjagtigt, hvad transformeren på kraftledningen uden for dit hus gør. Det er nemt at fremstille din egen trappetransformator, men den vil ikke være så stor og kraftfuld som den på kraftledningen. Det fungerer dog nøjagtigt på samme måde.
Transformere bruger viklinger
En transformer bruger en enkelt leder viklet flere gange omkring en central kerne til det primære kredsløb, og en anden leder vikles også flere gange omkring den samme eller en anden kerne til det sekundære kredsløb. Forholdet mellem antallet af viklinger i disse spoler bestemmer spændingen i den sekundære spole. Transformerformlen, der følger af Faradays lov, er:
Ns/ Np = Vs/ Vp
hvor Ns og Np er antallet af viklinger i henholdsvis sekundær- og primærspolen og Vs og Vp er spændingerne.
I en trin-ned-transformer er den sekundære spænding mindre end den primære spænding, så antallet af viklinger i den sekundære spole skal være mindre end antallet i den primære spole. Hvis du kender spændingen i det primære kredsløb, og du har et mål for den sekundære spole, når du dit mål ved at justere antallet af viklinger på begge spoler.
Konstruktion af en Step-Down Transformer
De mest effektive transformatorer har ferromagnetiske kerner, fordi dette materiale magnetiseres af den primære spole og overfører energien til den sekundære spole mere effektivt, som spolerne kan gøre selv. En nem måde at få en ferromagnetisk spole er at finde en stor stålskive fra en isenkram eller en haver. Det skal være 2 til 3 inches i diameter.
Du kan bruge enhver ledende wire til at fremstille spolerne, men det bedste er 28-gauge magnetisk ledning, som er meget tynd kobbertråd belagt med isolering. Hvis du vil oprette den primære spole, skal du trække wiren tæt rundt på skiven mindst 500 gange, og hold tråden tæt sammen. Wind det i lag om nødvendigt. Hold omhyggeligt med at tælle antallet af viklinger, og registrere antallet. Når du er færdig med at vikle, skal du holde de to ender fri for forbindelse til strømkilden og pak maskeringstape rundt om ledningerne for at holde dem på plads.
Da du konstruerer en step-down transformer, vil antallet af viklinger i den sekundære spole være mindre. Det aktuelle antal afhænger af den ønskede spænding, og du kan beregne dette ved hjælp af transformerformlen. Wind den sekundære spole oven på den primære enhed, så enderne er fri til at forbinde til en meter. Indpak spolen med maskeringstape, og indpak derefter hele transformeren med elektrisk tape for at isolere den. Transformatoren er nu klar til at teste.
Eksempel Beregning
Antag, at du vil afbryde 120-volt-strømmen fra dit hjemmestrømuttag til 12 volt. Spændingsforholdet er 12/120 = 1/10, så hvis den primære spole har 500 viklinger, skal den sekundære spole have 50.
Bemærk, at brug af din hjemmespænding i denne beregning kun er et eksempel, og den strøm, der passerer under denne meget spænding, vil opvarme ledningerne hurtigt og ville være farligt at faktisk forsøge at reducere. Det er mere sikkert at bruge denne rudimentære transformer til meget mindre indgangsspændinger fra sikrere kilder. Lad ikke transformeren være tilsluttet i nogen længere tid.