8-900-374-94-44
Автор Andrey Ku На чтение 8 мин Опубликовано
Кроме обычных трансформаторов, в которых несколько обмоток, есть автотрансформаторы, в которых всего одна катушка. При необходимости можно произвести сборку автотрансформатора своими руками.
Содержание
Основной принцип действия автотрансформатора аналогичен обычному аппарату:
Особенность автотрансформатора в том, что часть витков первичной обмотки является также вторичной. В связи с тем, что ЭДС в первичной и вторичной обмотках направлены встречно, ток в общей части катушки I¹² равен разнице I¹ и I². При равенстве входного и выходного напряжения или Ктр=1 I¹² определяется индуктивным сопротивлением катушки.
В связи с особенностями конструкции автотрансформатор обладает преимуществами и недостатками по сравнению с обычными устройствами.
Достоинства автотрансформатора, проявляющиеся при Ктр0,5-2:
Кроме достоинств, эти устройства имеют недостатки:
Это делает невозможным применение этих аппаратов в качестве разделительных и для питания низковольтных устройств в опасных условиях, требующих низкого напряжения согласно ПУЭ.Мощность любого электроаппарата равна произведению тока на напряжение Р=I*A. В обычном трансформаторе она равна мощности нагрузки с учетом КПД.
Мощность автотрансформатора рассчитывается немного иначе. В повышающем напряжение аппарате она складывается из мощности первичной обмотки части Р¹²=I¹²*U¹² и мощности повышающей обмотки Р²=I²*U⅔. В связи с тем, что ток, протекающий через первичную катушку меньше, чем ток нагрузки, то мощность автотрансформатора меньше мощности нагрузки. Фактически, мощность аппарата определяется разностью первичного и вторичного напряжений и током вторичной обмотки P=(U¹-U²)*I².
Особенно это заметно при небольших (10-20%) отклонениях выходного напряжения. Аналогичным образом рассчитывается понижающий автотрансформатор.
Информация! Это позволяет уменьшить сечение магнитопровода и диаметр провода обмотки.
В связи с этим автотрансформатор легче и дешевле обычного устройства.
Кроме силовых аппаратов, заменяющих обычные трансформаторы, в школах, институтах и лабораториях используются ЛАТРы – Лабораторные АвтоТРанформаторы. Эти устройства используются для плавного изменения напряжения на выходе аппарата. Самые распространенные конструкции представляют из себя катушку, намотанную на тороидальном магнитопроводе. С одной из сторон провод очищен от лака и по нему при помощи поворотного механизма двигается графитный ролик.
Питающее напряжение подаётся на концы катушки, а вторичное снимается с одного из концов и графитного ролика. Поэтому ЛАТР не может поднимать напряжение выше сетевого, в некоторых модификациях выше 250В.
Кроме катушечных, есть электронные ЛАТРы. Фактически, это не автотрансформатор, а регулятор напряжения. Есть разные виды таких устройств:
Недостаток в отсутствии синусоидальной формы выходного напряжения. Самый известный прибор такого типа – диммер ламп освещения.Совет! Для того, чтобы получить напряжение выше сетевого, ЛАТР подключается ко вторичной обмотке повышающего трансформатора.
Особенности автотрансформатора позволяют применять его в быту и разных областях промышленности.
Регулируемые автотрансформаторы в металлургии применяются для проверки и настройки защитной аппаратуры прокатных станов и трансформаторных подстанций.
До появления автоматических стабилизаторов эти аппараты применялись для обеспечения нормальной работы телевизоров и другой аппаратуры. Они представляли из себя обмотку с большим числом отводов и переключателем.
Он переключал вывода катушки, а выходное напряжение контролировалось при помощи вольтметра.
В настоящее время автотрансформаторы используются в релейных стабилизаторах напряжения.
Справка! В трехфазных стабилизаторах установлены три однофазных автотрансформатора, и регулировка производится в каждой фазе по-отдельности.
В химической и нефтяной промышленности эти аппараты применяются для стабилизации и регулировки химических реакций.
В машиностроении такие аппараты используются для пуска электродвигателей станков и управления скоростью вращения дополнительных приводов.
В школах, техникумах и институтах ЛАТРы применяются при выполнении лабораторных работ и демонстрации законов электротехники, и опытах по электролизу.
В продаже есть достаточно готовых устройств, но при необходимости его можно сделать самостоятельно.
За основу лучше взять трансформатор на О- или Ш-образном магнитопроводе. Изготовление ЛАТРа на тороидальном железе сводится к его перемотке и требует очень высокой аккуратности при наматывании катушки.
Для изготовления регулируемого автотрансформатора необходимы:
При необходимости допускается производить переключение выводов автотрансформатора при помощи пускателей.Перед началом намотки катушки необходимо определить сечение провода и необходимое количество витков/вольт (n/v). Этот расчёт производится по поперечному сечению магнитопровода при помощи онлайн-калькуляторов или по специальным таблицам.
Если для изготовления устройства используется исправный трансформатор, то эти параметры определяются по имеющимся обмоткам:
Совет! Если первичная обмотка не была пропитана лаком и разматывается без нарушения изоляции, то допускается использовать её для намотки катушки автотрансформатора.
Перед началом работ составляется схема обмотки с указанием количества витков и напряжением на каждом из выводов. В отличие от обычного трансформатора автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая изображается с одной из сторон черты, символизирующей магнитопровод.
Для расчетов витков необходимо определить число выводов. Оно зависит от количества положений многопозиционного переключателя. Один из отводов может совпадать с сетевым выводом:
Совет! При необходимости сделать повышающий автотрансформатор к первичной обмотке добавляется необходимое количество витков. Для этого допускается использовать провод, снятый со вторичной обмотки.
После выполнения всех расчётов производится намотка катушки. Она выполняется на готовом или специально изготовленном каркасе вручную или при помощи намоточного станка:
После завершения намотки и высыхания лака производится сборка автотрансформатора:
После сборки работоспособность устройства необходимо проверить:
Кроме изготовления ЛАТРа из обычного трансформатора возможно обратная операция – изготовление трансформатора из ЛАТРа. Такие устройства обладают более высоким КПД из-за лучших свойств тороидального сердечника по сравнению с Ш-образным магнитопроводом.
Для такой переделки достаточно намотать вторичную обмотку:
Более современным способом регулировки является использование электронных устройств. Любое из них можно изготовить своими руками.
Простейшая схема такого приспособления представляет собой переменный резистор, включенный между анодом и управляющим электродом тиристора. Это позволяет получать пульсирующее постоянное напряжение и управлять им в диапазоне 0-110В.
Для регулировки переменного напряжения 0-220В применяется встречно-параллельная схема соединения, а резистор включается между управляющими электродами.
Вместо двух тиристоров целесообразно применение симистора, а в качестве схемы управления использовать диммер для ламп накаливания.
Самая качественная регулировка получается при использовании транзисторного регулятора. Он обеспечивает плавное изменение и правильную форму выходного напряжения.
Недостаток этой схемы в нагреве выходных транзисторов. Для его уменьшения и повышения КПД целесообразно подключить регулятор к выходным клеммам автотрансформатора – грубая регулировка осуществляется переключением обмоток, а плавная при помощи транзисторов.
Самым современным способом является применение ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция). В качестве силовых элементов полевые или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).
Люминесцентные и галогенные лампы постепенно уходят в прошлое, уступая место светодиодным.
В светильниках, где они применялись, остались ненужные электронные трансформаторы, отвечавшие за розжиг этих ламп. Кажется, что ненужному — место на помойке. Но это не так. Из этих трансформаторов можно собрать мощные блоки питания, которые смогут питать электроинструменты, светодиодные ленты и многое другое.
Привычные нам массивные трансформаторы не так давно стали заменяться на электронные, которые отличаются дешевизной и компактностью. Размеры электронного трансформатора настолько малы, что его встраивают в корпуса компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).
Все такие трансформаторы сделаны по одной схеме, различия между ними минимальны. В основе схемы лежит симметричный автогенератор, иначе называемый мультивибратором.
Состоят они из диодного моста, транзисторов и двух трансформаторов: согласующего и силового.
Это основные части схемы, но далеко не все. Кроме них, в схему входят различные резисторы, конденсаторы и диоды.
Принципиальная схема электронного трансформатора.
В этой схеме постоянный ток из диодного моста поступает на транзисторы автогенератора, которые накачивают энергию в силовой трансформатор. Номиналы и тип всех радиодеталей подобраны так, чтобы на выходе получалось строго определённое напряжение.
Если включить такой трансформатор без нагрузки, то автогенератор не запустится и напряжения на выходе не будет.
Электронный балласт можно купить в магазине или найти у себя в закромах, но самым интересным вариантом будет сборка электронного трансформатора своими руками. Собирается он довольно просто, а большинство необходимых деталей можно наковырять в сломанных блоках питания и в энергосберегающих лампах.
Начинается все с макетной платы, на которую вы будете устанавливать все радиокомпоненты. На рынке можно купить два вида плат — с односторонней металлизацией на коричневом стеклотекстолите.
И с двусторонней сквозной, на зелёном.
От выбора платы зависит, сколько времени и сил вы потратите на сборку проекта.
Коричневые платы — отвратительного качества. Металлизация на них выполнена настолько тонким слоем, что в некоторых местах на ней видны разрывы. Припоем она смачивается плохо, даже если использовать хороший флюс. А все, что удалось припаять — отрывается вместе с металлизацией при малейшем усилии.
Зелёные — стоят в полтора-два раза дороже, но зато с качеством все в порядке. Металлизация на них с толщиной проблем не имеет. Все отверстия в плате залужены на производстве, благодаря чему медь не окисляется и проблем при пайке не возникает.
Найти и купить эти макетки можно как в ближайшем радиомагазине, так и на алиэкспрессе. В Китае они стоят в два раза дешевле, но доставки придётся подождать.
Радиодетали выбирайте с длинными выводами, они вам пригодятся при монтаже схемы. Если вы собираетесь использовать бывшие в употреблении детали, то обязательно проверяйте их работоспособность и отсутствие внешних повреждений.
Единственная деталь, которую вам придётся сделать самим — это трансформатор.
Согласующий нужно наматывать тонким проводом. Количество витков в каждой обмотке:
Не забывайте фиксировать обмотки скотчем, иначе они расползутся.
Силовой трансформатор состоит всего из двух обмоток.
Первичную наматывайте проводом 0,5мм², а вторичную — 2,5мм². Первичка и вторичка состоят из 90 и 12 витков соответственно.
Для пайки лучше не использовать «дедовские» паяльники — ими запросто можно сжечь чувствительные к температуре радиоэлементы. Возьмите лучше паяльник с регулировкой мощности, они не перегреваются, в отличие от первых.
ранзисторы заранее установите на радиаторы. Делать это на уже собранной плате — крайне неудобно. Собирать схему нужно от маленьких деталей к большим. Если вы сначала установите большие, то они будут мешаться при пайке маленьких. Учитывайте это.
При сборке смотрите на принципиальную схему, все соединения радиоэлементов должны соответствовать ей. Просуньте выводы деталей в отверстия на плате и согните их в нужном направлении. Если длины не хватает, удлиняйте их проводом. Трансформаторы после пайки приклейте к плате эпоксидной смолой.
После сборки подключите к выводам устройства нагрузку и убедитесь в том, что оно работает.
Случается так, что аккумуляторы электроинструмента выходят из строя, а возможности купить новый нет. В таком случае поможет адаптер в виде блока питания. Из электронного трансформатора после небольшой доработки можно собрать такой переходник.
Детали, которые понадобятся для переделки:
Перед работой проверьте, вдруг вы забыли какую-нибудь деталь. Если все детали на месте, начинайте переделку электронного трансформатора в блок питания.
К выходу диодного моста подпаяйте конденсатор 400 В, 100 мкФ.
Отсоедините вторую обмотку согласующего трансформатора и замените её перемычкой. Добавьте на обоих трансформаторах по одной обмотке. На согласующем сделайте один виток, на силовом — два. Соедините обмотки между собой, впаяв в разрыв провода два параллельно соединённых резистора на 6,8 Ом.
Для изготовления дросселя намотайте на сердечник 24 витка провода 1,2 мм² и закрепите его скотчем. Затем на макетной плате соберите по схеме оставшиеся радиодетали и подключите сборку к основной схеме. Не забудьте установить диоды на радиатор, при работе под нагрузкой они сильно греются.
Закрепите всю конструкцию в любом подходящем корпусе и блок питания можно считать собранным.
После окончательной сборки включите устройство в сеть и проверьте его работу. Оно должно выдавать напряжение в 12 вольт.
Если блок питания их выдаёт — вы со своей задачей справились на отлично. Если он не заработал, проверьте, вдруг вы взяли нерабочий трансформатор.
Увеличивается 3 Опция Бесплатно
CT 1: Строительные материалы
6,7 тыс. пользователей
10 вопросов
20 баллов
12 минут
Где N 1 = количество первичных витков автотрансформатора
N 2 = количество вторичных витков автотрансформатора
Теперь,
\({\left( {кВА} \right)_{two}} = \left( {{V_1} — {V_2}} \right){I_1} = {V_2}\left( { {I_2} — {I_1}} \right)\)
⇒ (кВА) auto = V 1 I 1 = V 2 I 2
{\(стрелка вправо {\ {кВА} \right)_{two}} = \left( {{V_1} — {V_2}} \right){I_1} = {V_1}\left( {1 — \frac{{{V_2}}}{ {{V_1}}}} \right){I_1} = \left( {1 — \frac{{{V_2}}}{{{V_1}}}} \right){V_1}{I_1}\)
\(\Rightarrow {\left( {кВА} \right)_{two}} = \left( {1 — \frac{{{V_2}}}{{{V_1}}}} \right){\left( {кВА} \right)_{auto}} = \left( {1 — \frac{1}{{a’}}} \right){\left( {кВА} \right)_{auto}}\)
\( \Rightarrow {\left( {кВА} \right)_{auto}} = \left( {\frac{{a’}}{{a’ — 1}}} \right){\left( {кВА} \right)_{two}}\)
Важные моменты:
Где X — регулирование напряжения двухобмоточного трансформатора
K — коэффициент трансформации автотрансформатора
Поделиться в WhatsApp
Последние обновления UPSC IES
Последнее обновление: 3 марта 2023 г.
3 марта 2023 года Союзная комиссия по государственной службе опубликовала результаты UPSC IES для предварительных экзаменов. Всего было освобождено 327 вакансий. Основной экзамен состоится 25 июня 2023 года. Кандидаты подали заявки в период с 14 сентября 2022 года по 4 октября 2022 года. Кандидаты должны соответствовать критериям приемлемости USPC IES, чтобы принять участие в наборе. Кандидаты должны попытаться пройти пробные тесты UPSC IES, чтобы повысить свою эффективность. Документы UPSC IES за предыдущий год можно скачать здесь.
Рекомендуемые экзамены
\$\начало группы\$
Допустим, я покупаю дешевый тороидальный трансформатор на 12 В, 100 Вт.
Раньше они были очень распространены в эпоху галогенных ламп, поэтому их легко найти и они очень дешевы.
Можно ли аккуратно снять вторичную обмотку и оставить только первичную, немного отшлифовать лаком некоторые витки, чтобы можно было в них врезаться, и припаять несколько выводов от этого автотрансформатора?
В экстремальном варианте, если обмотки идеально плоские, я полагаю, можно было бы отшлифовать одну сторону достаточно, чтобы щетка могла пройти по ней и превратить ее в вариак.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Если первичка однослойная, я так полагаю. В противном случае, только то, что доступно внешнему. Я бы не рекомендовал шлифовать широкую область, так как вероятно короткое замыкание.
Будьте осторожны, провод может быть уложен в несколько слоев внутри, но меньше снаружи, т.е.
соседние витки не из одного слоя, а из другого слоя, поэтому короткое замыкание между ними может быть особенно катастрофическим.
Лучше отрезать только один виток, очистить его, зачистить концы и склеить их вместе, добавив вывод провода — места соединения можно защитить термоусадкой или другой оболочкой, а соседние витки изолировать лентой или клеем на случай, если они были порезаны в процессе.
Также можно использовать вторичную обмотку в качестве «понижающей» обмотки в сочетании с первичной. Можно использовать трансформатор меньшего размера, и, конечно же, он должен иметь правильное соотношение. Возможно, если бы эти 12-вольтовые трансформаторы были очень дешевыми / распространенными, можно было бы использовать несколько, первичные обмотки параллельно, вторичные последовательно, для различных комбинаций напряжений (включая подключение в качестве автоформирователя).
Излишне говорить, что при подключении в качестве автоформера вы теряете ценную изоляцию. Используйте только там, где это уместно, и примите соответствующие меры предосторожности.
В связи с этим автотрансформатор легче и дешевле обычного устройства.
Для уменьшения зарядного тока конденсатора впаяйте терморезистор в разрыв силового провода. Если вы забудете это сделать, при первом же включении в сеть у вас сгорит диодный мост.