Найпростіші електричні пристрої, які наш журнал пропонував початківцям, працюють від батареї 3336Л для кишенькового ліхтарика. Але вона не може давати багато енергії: після кількох годин безперервної роботи батарейка «сідає», і тоді її потрібно міняти.
Набагато зручніше живити саморобки від постійного джерела електричного струму — особливого приладу, який бере енергію від освітлювальної мережі. Це понижаючий трансформатор. Включивши такий прилад у квартирну розетку, можна отримати будь-яку потрібну вам напругу: 4, 6, 8 або 12 вольт (В).
Чим же пояснюються чудові властивості трансформатора? Секрет у самому електричному струмі. Батарея 3336Л служить джерелом постійного струму, тобто струму, який тече весь час, поки діє елемент, в одному й тому ж напрямку. А в квартирній мережі діє змінний струм, що змінює напрямок свого руху 50 разів на секунду, або з частотою 50 герц (Гц).
Змінний струм вигідно відрізняється від постійного тим, що він чудовим чином піддається трансформуванню, тобто перетворенню струму відносно високої напруги в струм більш низької напруги або навпаки.
Пристрій трансформатора нескладний. На осердя намотані дві котушки ізольованого дроту, що називаються обмотками. На схемах їх зображують так само, як котушки індуктивності. Лінія між ними позначає осердя.
Дія трансформатора ґрунтується на електромагнітній індукції. Змінний струм, що тече по одній з обмоток, створює навколо неї та в сталевому осерді змінне магнітне поле. Це поле перетинає витки іншої обмотки трансформатора, індукуючи в ній змінну е. д. с. тієї ж частоти. Якщо до виводів цієї обмотки підключити яке-небудь навантаження, наприклад лампу розжарювання, то по замкненому колу потече змінний струм.
Обмотку, до якої підводиться змінний струм, призначений для трансформування, називають первинною, а ту, в якій індукується змінний струм, — вторинною.
Напруга, що отримується на виводах вторинної обмотки, залежить від співвідношення витків первинної та вторинної обмоток. Якщо остання містить меншу кількість витків, ніж первинна, то й напруга її менша, ніж напруга, що підводиться до первинної. І, навпаки, якщо вторинна обмотка містить більше витків, ніж первинна, то й напруга, що розвивається в ній, більша за напругу, що підводиться до первинної обмотки.
При цьому потужність струму P=UI, яку можна отримати в колі вторинної обмотки, ніколи не перевищує потужності струму первинної обмотки. Отже, підвищуючи напругу, ми програємо в величині струму, а виграючи в величині струму, ми втрачаємо в напрузі.
А тепер самостійно виготовте понижаючий трансформатор на напруги 4, 6, 8 і 12 В. Підходяще осердя для нього можна взяти від якого-небудь пошкодженого трансформатора, підрахувати по осердю кількість витків, які повинні бути в обмотках, а потім, підібравши провід, намотати обмотки.
Будь-який трансформатор живлення характеризується найбільшою потужністю струму, яку він може перетворити. Ця потужність тим більша, чим більше поперечний переріз осердя S.
У трансформаторах, що використовуються для живлення радіоприймачів, магнітофонів, телевізорів, осердя зазвичай набираються з пластин Ш-подібної форми з перемичками до них або навиваються зі стрічок, штампованих зі спеціальної, так званої електротехнічної, сталі.
Розрахунок трансформатора ведіть у такому порядку. Спочатку визначте площу поперечного перерізу S осердя. Для цього товщину пакета в сантиметрах помножте на ширину середнього «язичка» пластин (теж у сантиметрах). Потім підрахуйте кількість витків W, яка повинна припадати на 1 В напруги при даному перерізі осердя S, за формулою:
W = 50/S.
Кількість витків первинної обмотки залежить від того, яка напруга у вас в квартирі: 220 або 127 В. Якщо ми хочемо понизити напругу 220 В, то первинна обмотка повинна мати n1 = 220*W витків, а якщо воно дорівнює 127 В, достатньо буде намотати всього 127*W витків дроту ПЕЛ 0,3—0,5 (для 220-вольтової обмотки тонший, а для 127-вольтової — товщий).
Користуючись дерев’яною оправкою (див. рисунок), склейте з щільного паперу або пресшпану каркас для розміщення обмоток. У його основи зробіть у щічці отвір і виведіть кінець дроту довжиною близько 20 см — початок котушки.
Мотати слід в один бік, укладаючи виток до витка. Кожен шар прокладають папіросним папером або калькою. Після того як зроблено останній виток обмотки, провід закріпіть за допомогою ниток і виведіть його назовні через інший отвір у щічці.
Поверх первинної обмотки накладіть шар ізоляційної стрічки без пропусків.
Вторинну обмотку зробіть дротом ПЕЛ 1,0—1,5, намотавши її поверх ізоляційної стрічки. Якщо у вас не знайдеться дроту такого діаметра, складіть разом три дроти ПЕЛ 0,3—0,5 і ведіть намотку «потрійним» дротом.
Така обмотка буде давати напругу близько 12 В, якщо намотати n2= 12*W витків. А що треба зробити, щоб за допомогою нашого трансформатора отримувати 4, 6, 8 і 12 В? Виявляється, якщо розділити витки вторинної обмотки на частини, то, крім 12 В, можна отримати й менші напруги. Для цього намотайте спочатку 4*W витків і складіть провід удвічі, зробивши відвід довжиною 10 см. Ці витки становлять секцію вторинної обмотки. На її виводах при включенні трансформатора в мережу напруга становитиме 4 В.
Зробивши відвід від першої секції, продовжуйте роботу. Намотайте в тому ж напрямку другу секцію в 2*W витків. Початок першої секції і кінець другої дадуть на виході 6 В. Наступні 2*W витків третьої секції збільшать загальну напругу ще на 2 В. І нарешті, намотавши всі витки вторинної обмотки, отримаємо 12 В. Між ними розташуються виводи окремих секцій, що дають напругу 4, 6, і 8 В.
Не забудьте кінці виводів обмоток і секцій очистити від ізоляції.
Тепер займіться осердям трансформатора. Його пластини збирають «вперекришку» до повного заповнення вікна каркаса і стягують болтами або шпильками з гайками, попередньо обернувши їх папером, щоб пластини через стягуючі болти не замикалися. Погано стягнуте осердя буде гудіти.
Випробовувати трансформатор можна тільки після остаточної збірки і обов’язково через запобіжник. При цьому треба стежити, щоб виводи обмоток не замикалися між собою.
Розберемо такий приклад. Допустимо, ми маємо осердя з пластин Ш25 (Ш-подібних з шириною середнього «язичка» 25 мм) з товщиною пакета пластин 4 см. Отже, площа перерізу осердя буде 2,5X4 = 10 см2.
Дізнаємося кількість витків, яка для даного осердя повинна припадати на 1 В напруги:
W = 50/S = 50/10 = 5 витків.
Тепер неважко визначити кількість витків у кожній обмотці. У мережевій обмотці повинно бути 5×220=1100 витків або 5X127=635 витків. Для вторинної обмотки потрібно намотати 5X12=60 витків, зробивши відводи від 20, 30 і 40-го витків.
Для трансформатора зробіть дерев’яний ящик-футляр (він захистить прилад від пошкоджень), встановіть на ньому клеми, до яких під’єднайте виводи вторинної обмотки.
Включіть первинну обмотку в мережу, а до затискачів 1—3 приєднайте саморобний електродвигун або лампу на 6,3 В.
А. ВАЛЕНТИНОВ