Sisältö
Muuntajat ovat yksinkertaisia, mutta erittäin hyödyllisiä sähkölaitteita, ja ne toimivat ilmiön, joka tunnetaan nimellä sähkömagneettinen induktio, vuoksi. Jos sijoitat johtavan johdon muuttuvaan magneettikenttään, kenttä indusoi johdossa sähkövirran, ja missä virta on, siinä on potentiaaliero tai jännite. Päinvastoin on myös totta. Muuttuva virta johtimessa luo magneettikentän. Koska virran on muututtava (flux), muuntajat toimivat vain vaihtovirta-sähköllä, mikä on vaihtoehdon etuna tasavirtaan verrattuna.
Jännite riippuu siitä kuinka monta kertaa johdin kulkee magneettikentän läpi. Voit muuttaa jännitteen yhdessä piirissä - primaaripiirissä - toiseksi jännitteeksi toissijaisessa piirissä säätämällä kuinka monta kertaa johtimien jokaiset piirit kulkevat magneettikentän läpi. Laite, joka tekee tämän, on muuntaja, ja kun se pienentää sekundaaripiirin jännitettä, se on vaiheittainen muuntaja. Tätä juuri talosi ulkopuolella olevan virtajohdon muuntaja tekee. Se on helppo tehdä omasta muuntajasta, mutta se ei ole yhtä suuri ja voimakas kuin voimajohdolla. Se toimii kuitenkin täsmälleen samalla tavalla.
Muuntajat käyttävät käämiä
Muuntaja käyttää yhtä johdinta, joka on kierretty useita kertoja keskusydämen ympärille ensiöpiirille, ja erilainen johdin kietoa myös useita kertoja saman tai erilaisen ytimen ympärille toissijaiselle piirille. Näiden käämien käämien lukumäärän suhde määrittää jännitteen sekundaarikelassa. Faradayn laista johdettu muuntajakaava on:
Ns/ N-p = Vs/ Vp
missä Ns ja Np ovat käämien lukumäärä toissijaisessa ja ensiökäämissä ja Vs ja Vp ovat jännitteet.
Askelmuuntavassa muuntajassa toisiojännite on pienempi kuin ensiöjännite, joten toisiokelan käämien lukumäärän on oltava pienempi kuin ensiökäämin lukumäärän. Jos tiedät ensiöpiirin jännitteen ja sinulla on tavoite toissijaiselle kelalle, saavutat tavoitteesi säätämällä kummankin kelan käämien lukumäärää.
Muuntajan rakentaminen
Tehokkaimmissa muuntajissa on ferromagneettinen ydin, koska tämä materiaali magnetoituu ensiökäämin avulla ja siirtää energiaa toissijaiseen kelaan tehokkaammin kuin kelat voivat tehdä itse. Helppo tapa saada ferromagneettinen kela on löytää iso teräslevy rautakaupasta tai hylkypihalta. Sen tulisi olla halkaisijaltaan 2-3 tuumaa.
Käämien valmistamiseen voit käyttää mitä tahansa johtavaa lankaa, mutta paras on 28-mittainen magneettijohdin, joka on erittäin ohut kuparilanka, joka on päällystetty eristeellä. Ensisijaisen kelan luomiseksi kiedo lanka tiiviisti aluslevyn ympärille vähintään 500 kertaa pitämällä lanka tiukasti yhdessä. Kierrä se tarvittaessa kerroksittain. Laske käämien lukumäärä huolellisesti ja kirjaa lukumäärä. Kun olet käämitys, pidä molemmat päät vapaana kytkemistä varten virtalähteeseen ja kiedota peiteteippi johtimien ympärille pitääksesi ne paikallaan.
Koska olet rakentamassa askelmuuntavaa muuntajaa, käämien lukumäärä toisiokelassa on pienempi. Todellinen luku riippuu haluamastasi jännitteestä, ja voit laskea tämän muuntajan kaavan avulla. Kierrä toissijainen kela ensiökelan päälle, jolloin päät voivat vapaasti liittyä mittariin. Kääri kela peiteteipillä ja kääri sitten koko muuntaja sähköteipillä eristääksesi sen. Muuntaja on nyt valmis testaamaan.
Esimerkki laskelmasta
Oletetaan, että haluat vähentää 120 voltin virtaa kotisi pistorasiasta 12 voltiin. Jännitesuhde on 12/120 = 1/10, joten jos ensiökäämissä on 500 käämiä, toisiokelalla tulisi olla 50.
Huomaa, että kodin jännitteen käyttäminen tässä laskelmassa on vain esimerkki ja tämän suuren jännitteen alla kulkeva virta lämmittää johdot nopeasti ja on vaarallista yrittää pienentää. On turvallisempaa käyttää tätä alkeellista muuntajaa paljon pienemmille tulojännitteille turvallisemmista lähteistä. Älä jätä muuntajaa kytkettynä pitkään aikaan.