Большинство электрических бытовых устройств работает от сети питания 220 В. Иногда необходимо понизить это напряжение до определенного значения, чтобы подключить низковольтные потребители нагрузки. Такими потребителями могут быть галогенные светильники, низковольтные нагреватели, светодиодные ленты и множество других.
Такое снижение напряжение могут выполнить понижающие трансформаторы, которые приобретают в магазине, или изготавливают самостоятельно. Такие трансформаторы популярны в электротехнике и радиоэлектронике, а также в бытовых условиях.
Основной частью трансформатора выступает ферромагнитный сердечник, на котором расположены две обмотки, намотанные медным проводником. Эти обмотки разделяют на первичную и вторичную, в зависимости от принципа действия. На первичную обмотку подается сетевое напряжение, а с вторичной – снимается пониженное напряжение для потребителей нагрузки.
Обмотки связаны между собой переменным магнитным потоком, который наводится в ферромагнитном сердечнике. Между обмотками нет электрического контакта. Первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная. Поэтому напряжение на выходе понижено.
Обычно понижающие трансформаторы со всеми элементами находятся в корпусе. Однако не все модели его имеют. Это зависит от фирмы изготовителя, а также назначения понижающего трансформатора.
Работу понижающего трансформатора можно описать следующим образом. Действие трансформатора основывается на принципе электромагнитной индукции. Напряжение, подключенное на первичную обмотку, образует в ней магнитное поле, которое пересекает витки вторичной обмотки. В ней образуется электродвижущая сила, под действием которой возникает напряжение, отличное от входного напряжения.
Разница в количестве витков первичной и вторичной обмоток определяет разницу между входным и выходным напряжением понижающего трансформатора. В процессе функционирования трансформатора возникают некоторые потери электроэнергии, которые неизбежны, и составляют около 3% мощности.
Чтобы вычислить точные величины параметров трансформатора, нужно сделать определенные расчеты его конструкции. Электродвижущая сила может возникать при подключении трансформатора только к переменному току. Поэтому большинство бытовых электрических устройств работает от сети переменного тока.
Понижающие трансформаторы входят в состав многих блоков питания, стабилизаторов и других подобных устройств. Некоторые модели трансформаторов могут содержать несколько выводов на вторичной обмотке для разных групп соединений. Такие виды приборов стали популярными, так как являются универсальными, и обладают многофункциональностью.
Понижающие трансформаторы имеют различные исполнения, в зависимости от конструкции и принципа действия.
Для получения нескольких различных величин напряжений от одного трансформатора применяют несколько вторичных обмоток на сердечнике. Эти обмотки разные по числу витков и выдаваемому напряжению.
Они могут быть изготовлены из 3-х однофазных трансформаторов на общем сердечнике. Магнитные потоки всех фаз в сумме равны нулю. Промышленные образцы проходят испытания по определенным параметрам. Результаты испытаний сравнивают с документацией. Если нет соответствия, то трансформатор подлежит выбраковке. 3-фазный трансформатор имеет соединение обмоток по схеме треугольника или звезды. Схема звезды характерна общим узлом выводов всех фаз. Соединение треугольником выполняется последовательной схемой фаз в кольцо.
Частота тока для разных моделей трансформаторов будет одинаковой, в отличие от других перечисленных характеристик. Габаритные размеры и масса будут больше при повышении мощности модели. Максимальная величина мощности у промышленных образцов понижающих трансформаторов, так же как габаритные размеры и масса.
Напряжение на выходе вторичных обмоток может быть различным, и зависит от назначения прибора. Модели трансформаторов для бытовых нужд имеют малые габариты и вес. Их легко устанавливать и перевозить.
Обмотки находятся на магнитопроводе прибора. Ближе к сердечнику располагают низковольтную обмотку, так как ее легче изолировать. Между обмотками укладывают изоляционные прокладки и другие диэлектрики, например электротехнический картон.
Первичная обмотка соединяется с сетью питания переменного напряжения. Вторичная обмотка выдает низкое напряжение и подключается к потребителям электроэнергии. К одному трансформатору можно подключать сразу несколько бытовых устройств.
Торговая сеть электротехнических изделий предлагает модели бытовых понижающих трансформаторов на все случаи жизни. При выборе конкретного устройства, рекомендуется воспользоваться следующими критериями выбора:
Основным условием правильной и надежной эксплуатации понижающего трансформатора является специально оборудованное место для его монтажа и функционирования.
Понижающие трансформаторы необходимо содержать в чистоте, сухом виде, защищать от пыли и влаги. В домашних бытовых условиях для трансформатора используют специальный шкаф или металлический корпус. Заземление для понижающего трансформатора является обязательным условием.
Трансформатор требует периодического обслуживания и ухода, в зависимости от выполняемых им задач и условий эксплуатации.
В трансформаторе могут появиться неисправности и повреждения обмоток в виде трещин секций катушек. При этом не требуется демонтировать трансформатор. На поврежденную изоляцию накладывают лакоткань. При серьезных неисправностях, связанных с обрывом или коротким замыканием, осуществляют снятие трансформатора и его ремонт в электромастерской.
Повышающие трансформаторные преобразователи напряжения на транзисторах широко используются в нестационарных и полевых условиях для замены сети 220 В 50 Гц для питания сетевой аппаратуры и приборов.
Такие преобразователи должны обеспечивать выходную мощность от единиц до сотен ватт при питании от аккумуляторов или генераторов постоянного тока напряжением от 6 до 24 В.
Обычно в качестве преобразователей напряжения повышенного напряжения используют автогенераторные преобразователи или трансформаторнью преобразователи с внешним возбуждением.
Пример двухтактного трансформаторного автогенератора , преобразующего постоянное напряжение 12 Б в переменное 220 В, показан на рис. 10.1. Преобразователь работает на повышенной частоте преобразования - 500 Гц (под нагрузкой) и 700 Гц на холостом ходу. КПД преобразователя около 75%. Такой преобразователь можно использовать, преимущественно, для питания активной нагрузки, например, паяльника, осветительной лампы. Его выходная мощность - до 40 Вт.
Резистор R1 является ограничителем базового тока. Цепь R2, С1 создает запускающий импульс тока в момент включения питания генератора. Дроссель L1 ДПМ-0,4 снижает вероятность самовозбуждения преобразователя на повышенной частоте (более 10 кГц).
Для трансформатора Т1 использован магнитопровод трансформатора кадровой развертки (ТВК). Все его обмотки перемотаны. Обмотки I и II содержат по 30 витков провода ПЭВ 0,6…0,8. Обмотка III содержит 20 витков провода ПЭВ 0,16…0,2; обмотка IV - 1000 витков такого же провода. Намотка обмоток I и II ведется одновременно в два провода виток к витку. Обмотка III
Рис. 10.1. Схема преобразователя напряжения средней мощности
Рис. 10.2. Схема мощного преобразователя напряжения
наматывается также виток к витку. Обмотка IV - внавал равномерно по каркасу.
Повышающий трансформаторный преобразователь напряжения аккумулятора (рис. 10.2) позволяет получить на выходе напряжение 220 В 50 Гц, потребляя при напряжении 12 В ток 5A[^ 0.2].
В основе устройства - задающий генератор прямоугольных импульсов, выполненный по схеме мультивибратора, типовая схема которого была приведена ранее на рис. 1.1. Рабочая частота этого генератора должна быть 50 Гц. Поскольку выходная мощность задающего генератора невелика, к выходам мультивибратора подключены двухкаскаднью усилители мощности, позволяющие получить усиление по мощности до 1000 раз.
На выходе усилителя включен повышающий низкочастотный трансформатор Т1. Диоды VD1 и VD2 защищают выходнью транзисторы преобразователя при их работе на индуктивную нагрузку.
В качестве трансформатора Т1 можно использовать унифи-цированнью трансформаторы типа ТАН или Г/7/7. Транзисторы VT1 и VT4 допустимо заменить на КТ819ГМ (с радиаторами); VT2 и VT3 - КТ814, КТ816, КТ837; диоды VD1 и VD2 - Д226.
Преобразователь постоянного напряжения 12 Б в переменное 220 В (рис. 10.3) может обеспечить выходную мощность 100 Бт . Максимальная выходная мощность преобразователя - 100 Вт, КПД -до 50%.
Рис. 10.4. Схема простого преобразователя напряжения
Задающий генератор выполнен по схеме традиционного симметричного мультивибратора, выполненного на транзисторах VT2 и VT3 {КТ815). Выходные каскады преобразователя собраны на составных транзисторах VT1 и VT4 {КТ825). Эти транзисторы установлены без изолирующих прокладок на общий радиатор.
Устройство потребляет от аккумулятора ток до 20 Л.
В качестве силового использован готовый сетевой трансформатор на 100 Вт (сечение центральной части железного сердечника - около 10 cм^). У него должны быть две вторичные обмотки, рассчитанные на 8 Б/10 Л каждая.
Для того, чтобы частота работы задающего генератора была равна 50 Гц, подбирают номиналы резисторов R3 и R4.
Преобразователь напряжения повышенной мощности работает от аккумуляторной батареи (рис. 10.5) и позволяет получить на выходе переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц . Мощность нагрузки может достигать 200 Вт.
Трансформатор Т1 намотан на ленточном магнитопроводе ШЛ12х20. Первичная обмотка содержит 500 витков ПЭВ-2 0,21, отвод от середины. Обмотки управления имеют по 30 витков того же провода диаметром 0,4 мм.
Трансформатор Т2 - также на ленточном магнитопроводе ШЛ32х38. Первичная обмотка содержит 96 витков провода ПЭВ-2 2,5, отвод от середины. Вторичная обмотка имеет 920 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,56 мм.
Выходные транзисторы устанавливаются на радиаторах площадью по 200 cм^. Сильноточные токовводы должны иметь сечение не менее 4 мм^.
Работа преобразователя проверялась от аккумулятора 6СТ60.
Для питания электробритвы от автомобильной бортовой сети с постоянным напряжением 12 В предназначено следующее устройство (рис. 10.6) . Оно потребляет под нагрузкой ток около 2,5 у4.
В преобразователе задающий генератор на триггере DD1.1 вырабатывает частоту 100 Гц. Потом делитель частоты на триггере DDI.2 уменьшает ее в 2 раза, а предварительный усилитель на транзисторах VT1, VT2 раскачивает усилитель мощности на транзисторах VT3, VT4, нагруженный на трансформатор Т1. Задающий генератор обладает стабильностью частоты не хуже 5% при изменении питающего напряжения от 6 до 15 S. Делитель частоты одновременно играет роль симметрирующей ступени, позволяя улучшить форму выходного напряжения преобразователя. Микросхема DDI К561ТМ2 {564ТМ2) и транзисторы предварительного усилителя питаются через фильтр R9, СЗ и С4. Вторичная обмотка трансформатора Т1 с конденсатором С5 и нагрузкой образуют колебательный контур с резонансной частотой около 50 Гц.
Рис. 10.5. Схема преобразователя напряжения повышенной мощности
Рис. 10.6. Схема преобразователя напряжения для питания электробритвы
Трансформатор Т1 можно изготовить на основе любого сетевого трансформатора мощностью 30…50 Вт. Все ранее существовавшие вторичнью обмотки с трансформатора удаляют (сетевая будет служить новой вторичной обмоткой), а вместо них наматывают проводом ПЭЛ или ПЭВ-2 диаметром 1,25 мм две полуобмотки, каждая с числом витков, соответствующим коэффициенту трансформации около 20 по отношению к оставленной обмотке на 220 В. Если число витков вьюоковольтной обмотки неизвестно, количество витков низковольтной обмотки определяют экспериментально, подбором числа витков до получения на выходе преобразователя напряжения 220 В.
Емкость конденсатора С5 подбирают из условия получения максимального выходного напряжения при подключенной нагрузке.
Схема преобразователя (рис. 10.6) была упрощена В. Ка-равкиным . Усовершенствования коснулись только задающего генератора, схема которого показана на рис. 10.7. Этот генератор работает на частоте 50 Гц.
Преобразователь постоянного напряжения 12 Б в переменное 220 В (рис. 10.8) при подключении к автомобильному аккумулятору емкостью 44 А-ч может питать 100-ваттную нагрузку в течение 2…3 часов . Задающий генератор на симметричном мультивибраторе (VT1 и VT2) нагружен на мощные парафазные ключи (VT3 - VT8), коммутирующие ток в первичной обмотке
Рис. 10.7. Вариант схемы задающего генератора для преобразователя напряжения
Рис. 10.8. Схема преобразователя напряжения на 100 Вт
повышающего трансформатора Т1. Мощные транзисторы VT5 и VT8 защищены от перенапряжений при работе без нагрузки диодами VD3 и VD4.
Трансформатор выполнен на магнитопроводе ШЗбхЗб, низковольтные обмотки Г и I" имеют по 28 витков провода ПЭЛ диаметром 2,1 мм, а повышающая обмотка II - 600 витков ПЭЛ диаметром 0,6 мм, причем сначала наматывают W2, а поверх нее двойным проводом (с целью достижения симметрии полуобмоток) W1. При налаживании с помощью резистора R5 добиваются минимальных искажений формы выходного напряжения.
Схема преобразователя напряжения на 300 Вт показана на рис. 10.9 . Задающий генератор преобразователя собран на однопереходном транзисторе VT1, резисторах R1 - R3 и конденсаторе С2. Частоту генерируемых им импульсов, равную 100 Гц, D-триггер на микросхеме DDI К561ТМ2 делит на 2. При этом на выходах триггера формируются парафазные импульсы, следующие с частотой 50 Гц. Они через буферные элементы - инверторы /СМО/7-микросхемы К561ЛН2 управляют ключевыми транзисторами (блок 1), включенными по схеме двухтактного усилителя мощности. Нагрузкой этого каскада служит трансформатор Т1, повышающий импульсное напряжение до 220 В.
Рис. 10.9. Схема преобразователя напряжения на 300 Вт
Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ПЛ25х100х20. Обмотки I и II содержат по 11 витков из алюминиевой шины сечением 3×2 мм, обмотка III выполнена проводом ПБД диаметром 1,2 мм и имеет 704 витка.
Приступая к налаживанию устройства плюсовой проводник источника питания отключают от точки соединения обмоток I и II трансформатора Т1 и, пользуясь осциллографом, проверяют частоту и амплитуду импульсов на базах транзисторов. Амплитуда импульсов должна быть около 2 S, а их частоту следования, равную 50 Гц, устанавливают резистором R1.
Каждый из выходных транзисторов установлен на теплоотводе с площадью около 200 см^. Резисторы в коллекторных цепях транзисторов изготовлены из нихромового провода диаметром 1,2 мм (10 витков на оправке диаметром 4 мм). Если их включить в эмиттерные цепи транзисторов, то транзисторы каждого плеча можно будет установить на общий теплоотвод.
Нагрузку к преобразователю допускается подключать только после того, как на схему будет подано питание.
Все рассмотренные ранее повышающие преобразователи имели нерегулируемое и нестабилизированное выходное напряжение.
На рис. 10.10 показан простой повышающий преобразователь , к достоинствам которого можно отнести:
Стабилизированное выходное напряжение;
Возможность регулировки величины выходного напряжения в значительных пределах;
Применение широко распространенных элементов;
Использование в качестве Т1 типового трансформатора ТН-46-127/220-50 без каких-либо переделок.
Рис. 10.10. Схема повышающего преобразователя 9…12,6 В/220 В, 18 Вт с регулируемым стабилизированным выходным напряжением переменного тока
Преобразователь выполнен на транзисторах VT4 и VT5 по классической схеме Ройера. Его питание осуществляется от регулируемого стабилизатора напряжения на транзисторах VT1 - VT3. Следует иметь в виду, что транзисторы VT3 - VT5 обяз^-тельнб должны быть установлены на теплоотводящих пластинах. Составной стабилитрон VD1 - VD2 {КС147А и КС133А) можно заменить на КС182. Максимальный ток нагрузки - до 100 мА.
Низкое напряжение в сети - это проблема, характерная для домохозяйств в частном секторе. 160-180 вольт - такого напряжения недостаточно для работы большинства бытовых электроприборов и светильников. Даже простейшая лампа накаливания при чрезмерно низком напряжении уже не светит, а просто «обозначает» свою нить накаливания нежно-малиновым цветом.
Прежде всего, следует помнить, что поставщик электроэнергии обязан обеспечить качество этой электроэнергии на вводе, то есть, на границе ответственности между абонентом и поставщиком. По факту наиболее часто граница ответственности располагается в точке подключения ответвления ВЛ к частному дому.
Поэтому принципиальное значение имеет вопрос: в пределах чьей зоны ответственности имеется проблема? Если на самой ВЛ напряжение такое же низкое, то отвечает за это энергоснабжающая организация (правление садоводства, «Энергосбыт» и т. д.) Но если там напряжение в порядке, то проблемным участком является ввод, а это уже находится на совести потребителя.
Произвести измерения на опоре ВЛ в точке подключения ответвления практически совсем не просто, да и небезопасно. Производить такие работы могут только квалифицированные сотрудники организации-поставщика электроэнергии.
Например, если проблемы с напряжением имеются только у вас, а соседи, подключенные к вашей же фазе, никаких неудобств не испытывают, то это достаточно ясно указывает на то, что техническая проблема находится именно на вашем ответвлении.
Еще одним характерным признаком проблем именно на вашем вводе может быть отсутствие просадки до включения каких либо электроприборов в именно в вашем доме. То есть, если выключен вводной аппарат - напряжение на вводе полноценное, а если работают одновременно плита, чайник и пылесос, то работать они уже практически не могут, так как просадка очевидна и заметна даже без использования специальных приборов.
Просадка напряжения в пределах границы ответственности домовладельца
Если просадка напряжения происходит именно на вашем ответвлении, то вероятны такие варианты:
1. Сечение вводного проводника недостаточно при имеющейся длине. На слишком тонких проводниках происходит падение напряжения, которое в случае предельной нагрузки может быть весьма значительным.
2. В цепи ответвления имеется , который играет роль дополнительного сопротивления. На этом сопротивлении в соответствии с законом Ома происходит падение напряжения. Этих-то вольтов, «пропадающих» на плохом контакте, может и не хватать.
Потерянные вольты становятся причиной выделения тепла. В первом варианте это не так уж и критично, поскольку вводной проводник греется по всей длине равномерно. А вот при наличии второго варианта плохой контакт будет греться. И весьма интенсивно, вплоть до того, что место нагрева будет видно невооруженным глазом. Нагрев будет способствовать дальнейшему ухудшению контакта, а итогом станет либо полная неработоспособность ввода, либо, в худшем случае, пожар.
Если вы выяснили, что падение напряжения в доме вызвано проблемами в вашем ответвлении ЛЭП, то следует предпринять следующие действия:
1. Критически оценить состояние контактов. Это, в первую очередь, касается места соединения магистральной ЛЭП и вашего ответвления. Как выполнено это соединение? Если при помощи обыкновенной скрутки, то весьма вероятно, что здесь и кроется проблема: переходное сопротивление такого контакта, расположенного под открытым небом, растет неуклонно, а от возгорания спасают только практически идеальные условия охлаждения. Особенно все это актуально в том случае, если скруткой соединяются алюминиевый магистральный и медный ответвительный проводники. К сожалению, такое тоже бывает.
Если же ответвление выполнено при помощи сертифицированных зажимов, то необходимо обратить внимание на состояние корпусов этих зажимов. Оплавление и другие повреждения корпуса зажима могут свидетельствовать о проблемах с электрическим контактом. Убедиться в наличии этих проблем можно, включив в сети предельную нагрузку (как можно больше электроприемников) и произведя нехитрые наблюдения. Если внутри зажима происходит искрение, испускается дым и явно повышается температура, то зажим одназначно является причиной просадки напряжения и подлежит замене.
2. Еще одним местом проблемного контакта могут стать верхние зажимы вводного коммутационного аппарата (чаще всего автомата). В этом случае искрение может исходить прямо из вводного щита, а корпус автоматического выключателя будет иметь признаки оплавления. Тогда вводной аппарат необходимо заменить.
Просадка напряжения в пределах границы ответственности энергосбытовой компании
На первый взгляд, кажется, что этот случай простейший: скооперировались с соседями, написали жалобу - и пожалуйста. Поставщик обязан обеспечить качество поставляемой электроэнергии по закону.
Однако по факту все гораздо сложнее. Пониженное напряжение в сети ЛЭП может быть связано с такими обстоятельствами:
1. перегрузка трансформатора подстанции,
2. недостаточность сечения проводников ЛЭП,
3. «перекос», то есть неравномерная загрузка фаз трансформатора.
Первые две причины нетрудно диагностировать, да непросто устранить: требуется либо замена трансформатора, либо реконструкция ЛЭП. К тому же нагрузка в сети не отличается стабильностью, а значит, и с третьей причиной тоже не все однозначно. Здесь следует отметить, что сегодня на большинстве подстанций исправно работает релейная защита. А это значит, что просадка напряжения из-за банальной перегрузки характерна лишь для некоторых садоводств и глухих поселений.
Обоснование того, что мощность трансформатора недостаточна, или что нагрузка по фазам распределена неравномерно, будет практически невозможно найти. Сейчас имеется перегрузка или перекос, а через полчаса его уже может не быть. Соответственно, и просадка напряжения тоже носит нестабильный характер, а потребители остаются один на один со своей проблемой.
Писать «бумагу» в адрес энергосбытовцев в подобной ситуации, конечно, надо. Но предпринимать какие-то шаги самостоятельно все равно придется. Как вариант - в подобном случае можно добиться разрешения от сбытовой компании и завести в дом . Далее можно установить на вводе автоматический переключатель фаз и всегда пользоваться только наименее загруженной в текущий момент фазой, напряжение в которой будет близко к 220 вольт.
При отсутствии такого разрешения от Энергосбыта можно производить периодическую «смену фазы» при участии электриков эксплуатирующей организации, которые обеспечат необходимое отключение на подстанции. Но надо отметить, что такие действия едва ли радикально решат вопрос.
Недостаточность сечения проводников ЛЭП относительно часто становится причиной просадки напряжения, причем не только в садовоствах, но и в частном секторе в черте города. Дело в том, что пару десятков лет назад эти линии выполнялись самыми дешевыми проводами. Наиболее распространенными были сталеалюминиевые провода АС сечением 16 кв. мм. Сталь обеспечивает этому проводу повышенные несущие способности, но существенно снижает проводимость. И это при том, что сечение 16 кв. мм. итак не особенно велико, а сам алюминий не отличается высокой проводимостью.
На том историческом этапе, когда даже электрическая плита имелась не в каждом частном доме, а других мощных электроприемников дома вообще не держали, ЛЭП из проводов АС-16 было вполне достаточно. А сегодня на месте прежних маленьких домиков возводятся целые дворцы. Причем все чаще отдается предпочтение электрическому бойлерному отоплению. Разумеется, потребление электроэнергии возрастает в разы. И даже если трансформатор на подстанции справляется, или его заменили, то на тонких проводах при больших токах происходит значительное падение напряжения.
Характерным признаком недостаточности сечения проводов ЛЭП или мощности трансформатора подстанции является нормальное напряжение ночью и неизменная просадка в вечернее время. Но стоит заметить, что эти две проблемы зачастую «ходят рука об руку».
Где слабые провода ЛЭП - там и маломощный трансформатор. А устранить проблемы мешает необходимость больших капиталовложений. Один трансформатор стоит около миллиона рублей, в зависимости от его мощности. Вдобавок реконструкция ЛЭП с использованием СИП тоже «встанет в копеечку».
Вот по этим причинам энергосбытовые компании, администрации садоводств и поселков могут хранить молчание годами даже при наличии явных проблем.
Известны такие способы частного решения проблемы низкого напряжения в сети:
1. Установка на свой ввод . Если честно, эта мера в случае просадки до 160-180 вольт сомнительна. Во-первых, стабилизатор такой глубокой стабилизации и подходящей для домовладения мощности будет стоить очень дорого. А во-вторых - десяток таких стабилизаторов в сети ЛЭП - и сеть буквально падает на колени, откуда ее уже не поднять никаким стабилизатором.
2. Установка повышающих трансформаторов напряжения на вводе. Это тоже совсем не подходит. Положим, поставили мы трансформатор, подобрав коэффициент трансформации со 160 до 220 вольт. А утром напряжение в сети пришло в норму, и вместо 220 в розетках стало 300 вольт. Сгорают все приборы и лампочки. Ведь проблема с просадкой напряжения состоит и в том, что просадка эта почти никогда не бывает стабильной.
3. Установка дополнительного заземляющего устройства на вводе. Разумеется, на нулевой рабочий проводник. Смысл здесь в том, что линия ЛЭП - это прямой проводник (фаза) и обратный (ноль). Сечение может быть недостаточным у обоих, но, заземлив нулевой проводник, можно уменьшить сопротивление рабочего нуля и в целом сопротивление линии тоже понизится. Однако такая мера тоже чревата. Прежде всего, тем, что во время ремонта на любой точке линии электрики могут попутать местами ноль и фазу.
В подобном случае заземленная фаза станет причиной короткого замыкания. Другой вариант - обрыв рабочего нуля на ЛЭП. Тогда все рабочие токи пойдут через ваше заземляющее устройство, что может привести к труднопредсказуемым результатам. В лучшем случае заземляющее устройство просто выйдет из строя.
По итогу придется признать, что не существует самостоятельного радикального решения проблемы просадки напряжения из-за слабого трансформатора подстанции или слишком тонких проводов ЛЭП. Один в поле - не воин. Необходимо объединяться с соседями, составлять обращение в адрес энергосбытовой организации и быть готовым к тому, что часть расходов придется брать на себя. Иначе дело может затянуться до бесконечности.
Александр Молоков
Каждая область техники имеет свои знаковые устройства, глядя на которые однозначно понимаешь что, куда, откуда. Парус - это море, яхты, корабли. Пропеллер - авиация, самолеты, колесо - велосипед, автомобиль и т.д. И не всегда мы задумываемся над тем, что когда-то эти ныне простые и такие понятные устройства были очередным, иногда трудным, шагом в становлении целой отрасли техники или машиностроения.
Такая история и у хорошо известного представителя электротехники - трансформатора. В далеком уже 1831 году Фарадей вошел в историю открытием электромагнитной индукции - основного Только через 45 лет русскому ученому П. Н. Яблочкову был выдан патент на изобретение трансформатора. Две обмотки, расположенные на незамкнутом сердечнике, подтвердили возможность трансформировать, т.е. преобразовывать, изменять токи и напряжения. Самым первым был изготовлен повышающий трансформатор. Современные трансформаторы имеют размеры от сооружений в несколько этажей до крохотных изделий меньше 1 см, а их производство - это ведущая отрасль электротехнической промышленности.
В технике применяется огромное число трансформаторов различного назначения и каждый из них имеет свое специфичное название. Например, широкое применение в электролабораториях имеет повышающий который при выходном напряжении в несколько киловольт имеет напряжение питания 220 В.
Итак, трансформатор - что же это такое? Классическое определение звучит так: трансформатор - это электрическая машина, преобразующая ток входного источника питания в ток вторичной обмотки с другим напряжением. Трансформатор работает с напряжением переменного тока, т.к. эффект индукции проявляется только при изменении Передача (трансформация) энергии проходит через преобразование электрической энергии в обмотках сначала в магнитное поле, и далее - переход обратно в электрическую энергию тока, но уже во вторичной обмотке. Если вторичная обмотка по числу витков превышает первичную, то имеем повышающий трансформатор, а если подключить обмотки наоборот, то и трансформатор будет «наоборот» - понижающий.
Допустим, что необходимо в гараже, имеющем электрическую сеть 36В, подключить электропотребитель, например, блок зарядки аккамулятора с питанием 220В - типичный случай для того, чтоб применить повышающий трансформатор. Решение такой практической задачи рассмотрим пошагово.
1. Мощность зарядного устройства возьмем из паспорта - скорее всего это будет что-то около 100 Вт. Понимая, что всегда нужно иметь запас на будущее и с учетом КПД будущего трансформатора примерно 0,9, принимаем мощность первичной обмотки 150 Вт.
2. Выбираем магнитопровод. Легче всего достать О-образный магнитный сердечник (от старого телевизора). Для нас подойдет любой, у которого сечение не меньше, чем следует из соотношения: Р1= S*S/1,44 , где Р1 и S - мощность трансформатора в Ваттах и поперечное сечение сердечника в см кв. Расчет дает значение S=10,2 см2.
3. Следующий шаг самый важный при «строительстве» трансформатора - определяется количество витков на 1В: N= 50/S = 50/10,2 = 4,9 витков/В. Теперь совсем легко рассчитать количество витков(или, как говорят, «намоточные данные»), первичной и вторичной обмоток: W1=36*N=176 витков и W2=220*5= 1078 витков.
4. Определим токи обмоток. Исходим из того, что мощность каждой из обмоток примерно В таком случае, рабочие токи обмоток: J1 = 150/36=4,2А и J2 = 150/220=0,7А.
5. Теперь есть все данные для определения диаметров проводов обмоток. Так и сделаем: для первичной обмотки d1=0,8*√J1=0,8*2,05=1,64мм кв. ;
аналогично для вторичной обмотки d2=0,8*√J2 = 0,8*0,84=0,67 мм кв.
Для намотки обмоток выбираем диаметры, ближайшие из стандартных.
Все! Расчет окончен, но можно ли изготовить повышающий трансформатор своими руками? Как говорится - нет ничего проще, если сильно нужно. Реальная потребность - это основная движущая самоделкинами сила, так что дальше ручками, ручками.
6. Изготавливают два каркаса по выбранному магнитопроводу.
7. На каркасы плотной укладкой наматывают по половине первичной обмотки и изолируют ее стекло- или лакотканью.
9. Сборка магнитопровода, стяжка его частей хомутом - проблема не очень сложная. При сборке магнитопровода желательно его половинки склеить любым составом с применением ферропорошка - это позволит исключить «гудение» устройства при работе.
Вот и все! Наша самоделка, стоит думать, будет работать долго и в радость. А кто бы сомневался!
Инструкция
Разберите трансформатор. Намотайте поверх имеющихся на нем обмоток еще одну, содержащую ровно сто витков. Снова соберите его.
Обратите внимание
Будьте осторожны при испытаниях трансформатора Тесла. Хоть его максимальная выходная мощность мала, а кратковременный разряд не вызывает серьезных повреждений, неаккуратное обращение с устройством может нанести вред здоровью. Прямой контакт с разрядом может вызвать ожог кожи. Долгое воздействие высокочастотных токов на тело вследствие пребывания в непосредственной близости от источника разрядов, способно нарушить биохимические процессы в коже и стать причиной возникновения различного рода заболеваний.
Источники:
В большинстве случаев причиной неисправности трансформаторов может быть короткое замыкание, нарушение изоляции провода при длительной тяжелой нагрузке или по стихийным причинам. В любом случае, трансформатор подвергается ремонту. А для этого его необходимо уметь правильно разобрать и заменить неисправные составляющие.
Разобрать инвертора .
Чем специалистов не устраивает трансформатор? Прежде всего, он отличается недостаточной устойчивостью дуги и невысокой стабильностью режима работы. Последний параметр существенно зависит от колебаний напряжения в сети. В этом отношении инвертор обладает неоспоримыми преимуществами. Он гарантирует наличие стабилизированного тока, который не зависит от колебаний напряжения. При работе наблюдается малое разбрызгивание и устойчивая дуга.
От обычного трансформатора инвертор отличается тем, что работает по принципу сварочного выпрямителя. Если частота напряжения высока, общие габариты и вес устройства для обеспечения одной и той же энергии будут минимальными. Для этого в схему инвертора включаются выпрямители и управляющие элементы. Специалисты утверждают, что сама работа с инвертором намного приятнее, чем обращение с трансформатором.
Чем определяется уважение потребителей к инвертору? С инвертором удобнее работать, поскольку он дает возможность плавно регулировать ток сварки. Некоторые модели имеют дополнительные функции управления этим рабочим параметром. Например, чтобы начать сварку без всяких задержек и вспомогательных касаний изделия электродом, используется функция «горячий старт», которая увеличивает ток на начальной фазе сварочных работ.
Для тех, кому приходится использовать сварку не от случая к случаю, а регулярно, очень важно, что инвертор, в отличие от трансформатора, потребляет значительно меньше электрической энергии. По этой причине его без лишних хлопот можно подключать к бытовой сети или к автономному источнику питания, например, к дизельной установке.
На выбор сварочного агрегата, несомненно, влияют и физические параметры. Большим преимуществом инвертора становятся его малые размеры и незначительный вес. Достичь этого удается, повышая частоту напряжения. Некоторые модели инвертора вполне можно переносить на плече, ведь весит такая «малютка» не более трех-четырех килограммов, позволяя в то же время работать со стандартными электродами. Управляться с трансформатором даже физически подготовленному сварщику значительно сложнее.
