Напряжение питания для бытовой сети принято равным 220 В. Но для большинства устройств оно слишком высоко. Для питания полупроводниковых элементов, использующихся в телевизорах, компьютерах, DVD-проигрывателях используется низкое напряжение.
Простейшим устройством для преобразования величин напряжений является трансформатор. Он состоит из магнитопровода, внутри которого намотаны обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, по ней протекает ток. Он создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, пронизывающий витки вторичной обмотки. В ней наводится ЭДС. Принцип действия трансформатора основан на преобразовании переменного тока, на постоянном он не работает.
Выходное напряжение трансформатора связано с величиной коэффициента трансформации: отношения числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Выходное напряжение будет ниже (или выше) во столько же раз, во сколько раз отличается количество витков.
Различают повышающие и понижающие трансформаторы. Наиболее распространены понижающие, использующиеся во всей бытовой аппаратуре. Примером повышающего трансформатора является катушка зажигания в автомобиле.
Трансформатор является обратимым устройством. Один и тот же трансформатор может быть и повышающим, и понижающим. Если на вторичную обмотку трансформатора 220/12 В подать напряжение величиной 12 В, то на первичной получится 220 В.
Мощность трансформатора определяется сечением его магнитопровода. Чем больше сечение, тем большую мощность он сможет передать. Причем эта величина одинакова и для первичной, и для вторичной обмоток. Иначе говоря, сколько Ватт возьмет первичная обмотка из сети, столько отдаст вторичная потребителю.
Поскольку мощность равна произведению тока и напряжения, то получается, что обмотка с меньшим напряжением имеет номинальный ток, больший тока обмотки высокого напряжения. Поэтому сечение обмоточного провода для вторичной обмотки больше, чем для первичной.
Простая конструкция — единственное достоинство трансформатора. В нем нечему ломаться, а при перегреве могут сгореть обмотки. Но при правильном выборе защитных устройств и соблюдений правил эксплуатации вывести из строя трансформатор сложно.
Недостаток его — габаритные размеры, увеличивающиеся вместе с номинальной мощностью. В основном такие трансформаторы используются для питания освещения на предприятиях или в гаражах, где габариты их не ограничены. Выпускаются они на напряжения 12, 24 и 36 В. Выпускаются изделия, содержащие в одном корпусе понижающий трансформатор, автоматические выключатели защиты и розетку для подключения нагрузки. К такому боксу подключают кабели для стационарного освещения или переносной светильник.
Электронный трансформатор
Трансформатор работает от сети с частотой 50 Гц. Но с увеличением частоты сечение и габариты сердечника трансформатора можно уменьшить. Так возникли электронные устройства, преобразующие напряжение на частоте десятки килогерц. Их трансформаторы не только имеют меньшие габариты, но и изготавливаются из других материалов (феррита).
В схему такого устройства, называемого еще инвертором, входит выпрямитель напряжения питания, преобразователь постоянного тока в переменное напряжение высокой частоты и трансформатор. Такое устройство используется для питания галогенных ламп, питающихся от пониженного переменного напряжения. Если же оно предназначено для питания светодиодных или других устройств, питающихся от постоянного тока, в состав электронного трансформатора дополнительно входит выпрямитель. Такое устройство называется драйвером.
Преимущества электронных трансформаторов:
- небольшие габариты;
- встроенная защита от коротких замыканий;
- низкий уровень собственных шумов;
- напряжение на выходе появляется плавно, что при применении с галогенными лампами увеличивает их срок службы.
При выборе электронного трансформатора руководствуются параметрами:
- номинальное напряжение питания (220 В);
- номинальное выходное напряжение (выбирается по номинальному напряжению подключаемой нагрузки);
- номинальная мощность.
Для подсчета мощности устройства, необходимой для питания нескольких галогенных ламп, необходимо сложить их мощности. Но, если лампы разделяются на группы, включаемые отдельно, то придется применить два трансформатора, так как выключатели допускается устанавливать только в их первичных обмотках. Иногда целесообразно разделять группы светильников, если мощность их трансформатора питания слишком велика, и применять два трансформатора.
Электронные трансформаторы допускают подключение через диммеры, регулирующие напряжение на выходе и яркость ламп соответственно. Через диммер подключается первичная обмотка трансформатора, использование его на вторичной обмотке не допускается.
Размещать электронные трансформаторы лучше поближе к нагрузке. Это необходимо для снижения потерь, так как на низком напряжении токи нагрузки увеличиваются. Практикуется размещение электронных трансформаторов над подвесными и натяжными потолками, но в этом случае рекомендуется предусмотреть возможность их замены. Вероятность выхода их строя любого устройства всегда есть.