Inhoud
- Transformatoren gebruiken wikkelingen
- Een step-down transformator construeren
- Voorbeeld berekening
- waarschuwingen
Transformatoren zijn eenvoudige maar uiterst nuttige elektrische apparaten en ze werken vanwege een fenomeen dat bekend staat als elektromagnetische inductie. Als u een geleidende draad in een veranderend magnetisch veld plaatst, induceert het veld een elektrische stroom in de draad, en waar een stroom is, is er een potentiaalverschil of spanning. Het omgekeerde is ook waar. Een veranderende stroom in een geleider creëert een magnetisch veld. Omdat de stroom moet veranderen (in flux), werken transformatoren alleen met wisselstroom, wat een voordeel is van AC boven gelijkstroom.
De spanning is afhankelijk van het aantal keren dat de geleider het magnetische veld passeert. U kunt de spanning in een circuit - het primaire circuit - omzetten in een andere spanning in een secundair circuit door het aantal keren aan te passen dat de geleiders voor elk circuit door het magnetische veld gaan. Het apparaat dat dit doet, is een transformator en wanneer het de spanning in het secundaire circuit vermindert, is het een step-down-transformator. Dit is precies wat de transformator op de elektriciteitsleiding buiten uw huis doet. Het is gemakkelijk om je eigen step-down transformator te maken, maar hij zal niet zo groot en krachtig zijn als die op de stroomlijn. Het zal echter op precies dezelfde manier werken.
Transformatoren gebruiken wikkelingen
Een transformator gebruikt een enkele geleider die meerdere keren rond een centrale kern is gewonden voor het primaire circuit, en een andere geleider die ook meerdere keren rond dezelfde of een andere kern voor het secundaire circuit is gewonden. De verhouding van het aantal wikkelingen in deze spoelen bepaalt de spanning in de secundaire spoel. De transformatorformule, die volgt uit de wet van Faradays, is:
Ns/ Np = Vs/ Vp
waar Ns en Np zijn het aantal windingen in respectievelijk de secundaire en primaire spoelen en Vs en Vp zijn de spanningen.
In een step-down transformator is de secundaire spanning lager dan de primaire spanning, dus het aantal wikkelingen in de secundaire spoel moet kleiner zijn dan het aantal in de primaire spoel. Als je de spanning in het primaire circuit kent en je hebt een doel voor de secundaire spoel, bereik je je doel door het aantal wikkelingen op beide spoelen aan te passen.
Een step-down transformator construeren
De meest efficiënte transformatoren hebben ferromagnetische kernen omdat dit materiaal wordt gemagnetiseerd door de primaire spoel en de energie efficiënter overbrengt naar de secundaire spoel dan de spoelen zelf kunnen doen. Een gemakkelijke manier om een ferromagnetische spoel te verkrijgen, is door een grote stalen ring te vinden bij een ijzerhandel of een sloopbedrijf. Het moet 2 tot 3 inch in diameter zijn.
U kunt elke geleidende draad gebruiken om de spoelen te maken, maar het beste is 28-gauge magnetische draad, die zeer dunne koperdraad is bedekt met isolatie. Om de primaire spoel te maken, wikkelt u de draad minimaal 500 keer om de wasmachine en houdt u de draad strak tegen elkaar. Wind het indien nodig in lagen op. Houd het aantal windingen zorgvuldig bij en noteer het aantal. Wanneer u klaar bent met wikkelen, houdt u de twee uiteinden vrij voor aansluiting op de stroombron en wikkelt u afplakband rond de draden om ze op hun plaats te houden.
Omdat je een step-down transformator bouwt, zal het aantal wikkelingen in de secundaire spoel kleiner zijn. Het werkelijke aantal is afhankelijk van de gewenste spanning en u kunt dit berekenen met behulp van de transformatorformule. Wikkel de secundaire spoel bovenop de primaire spoel, zodat de uiteinden vrij blijven om op een meter te worden aangesloten. Wikkel de spoel met plakband en wikkel vervolgens de hele transformator met elektrische tape om deze te isoleren. De transformator is nu klaar om te testen.
Voorbeeld berekening
Stel dat u het vermogen van 120 volt uit het stopcontact van uw huis wilt verlagen naar 12 volt. De spanningsverhouding is 12/120 = 1/10, dus als de primaire spoel 500 wikkelingen heeft, moet de secundaire spoel 50 hebben.
Merk op dat het gebruik van uw thuisspanning in deze berekening slechts een voorbeeld is en dat de stroom die onder zoveel spanning stroomt, de draden snel zal verwarmen en gevaarlijk zou zijn om daadwerkelijk te proberen te verminderen. Het is veiliger om deze rudimentaire transformator te gebruiken voor veel kleinere ingangsspanningen van veiligere bronnen. Laat de transformator niet voor langere tijd aangesloten.