Как да си направим електронен латрет. Автотрансформатор (latr): устройство, принцип на действие и приложение

За увеличаване или намаляване на нивото на напрежение (U) се използват трансформатори, в които поради различния брой навивки на първичната и вторичната намотка може да се получи необходимото ниво на U на изхода лабораторни изследвания, но техният дизайн има свои собствени характеристики. При необходимост от плавно регулиране както на еднофазно, така и на трифазно напрежение се използват специални автотрансформатори - LATR, които изпълняват функцията на захранващ блок (PSU) за различни видове устройства в лабораторията.

Основната характеристика на това устройство е, че първичната и вторичната намотка в него са свързани електрически (по-точно веригите на намотките са свързани, като част от навивките принадлежат към първичния тип, а другата част към намотките от вторичен тип ), което освен електромагнитно осигурява и електрическо свързване.

Вторичната намотка на изхода има няколко реда клеми, като при свързване към всяка от тях могат да се получат различни U нива.

Предимства и недостатъци на използването на LATR

Както бе споменато по-горе, тези видове трансформатори се използват главно в лаборатории. Основните предимства на използването на този тип устройство могат да се считат за следните фактори:

  • Висока ефективност, която в LATR както за монофазен, така и за трифазен ток може да достигне стойност от 99%. Този индикатор е възможен в случай, че разликата между U входа и изхода е незначителна и изходното напрежение може да бъде по-малко или повече от входното напрежение. В този случай изходът U винаги има синусоидална характеристика.
  • Поради факта, че както първичната, така и вторичната намотка са свързани в една верига, между тях няма галванична изолация. При наличие на заземяване (в промишлени мрежи) това не е критично, но позволява използването на арматура с малък диаметър (по-малко потребление на материал) и по-малко количество меден проводник, необходим за завои.
  • Поради техническите характеристики, посочени в предходната алинея, автотрансформаторът като правило е малък по размер и доста лек, което от своя страна значително влияе върху намаляването на неговата цена.

Видове LATR и техните обозначения

Както бе споменато по-горе, всички такива типове трансформатори работят от верига с променлив ток и както еднофазните, така и трифазните модели са често срещани. В зависимост от техните технически характеристики, те се обозначават, както следва:

  • лабораториярегулируема автотрансформатор- всъщност, LATR.
  • Автотрансформатор, използвани на монофазен AC (еднофазен регулатор на напрежение) – RNO.
  • Приложимо върху трифазенток (трифазни регулатори на напрежение) автотрансформатор – RNT.

Всички LATR се използват за получаване на изходно напрежение, различно от входното (конвертор или регулатор на напрежение). Често използването им е оправдано за свързване на домакински уреди, чието номинално напрежение, според декларираните от производителя характеристики, се различава от индустриалната мрежа U (230/50 V или 380/50 V).

Всички видове трансформатори се състоят от няколко намотки, които са индуктивно свързани и могат да преобразуват или входно напрежение (U трансформатори), или входен ток (I трансформатори). Що се отнася до лабораторните автотрансформатори, в които също има електрическа връзка между намотките, въпреки че се използват активно от средата на петдесетте години на миналия век, те остават търсени и до днес.

Модификацията на такова устройство се промени значително с течение на времето. Преди това, за да се осъществи плавно регулиране по дължината на U, беше използван контакт за събиране на ток, прикрепен към завъртанията на вторичната намотка, което позволяваше бърза промяна на параметрите на изходното напрежение. По този начин в лабораторни условия винаги е било възможно да се промени работата на различни устройства и агрегати, като промяна на оборотите на двигателя, увеличаване или намаляване на яркостта на осветлението или регулиране на температурата на нагряване на поялник.

В момента LATR има доста различни модификации, най-популярните от които са и. Въпреки това, всички модели са преобразуватели на напрежение по отношение на неговата величина (U стабилизатори) и изходният параметър може да се регулира. За да използвате правилно тези видове устройства, трябва да се свържете инструкции за използване на LATR.

LATR схема

Както бе споменато по-горе, всички LATR се класифицират като автотрансформатори и имат незначителна мощност. В същото време те не изискват регистрация като средство за измерване в Държавния регистър на SI и съответно не е необходимо да бъдат проверени (чрез метрологично изследване).

LATR се използва както на монофазен(230/50V) и на трифазен(380/50V) AC мрежа и се състои от следните компоненти:

  • Тороидална стоманена сърцевина.
  • Намотка, която е направена под формата на единична верига (първична).

Нещо повече, неговият определен брой навивки често също действа като вторична намотка и може да се регулира в зависимост от необходимия U изход. За да се намали или увеличи броят на завъртанията на вторичната намотка, LATR е оборудван с ръчно управление (ръкохватка), чието въртене кара въглеродната четка да се плъзга и да се движи от един оборот в друг. По този начин коефициентът на трансформация се променя, което причинява различен изход U.

Как работи LATR?

Както вече споменахме, настройката на необходимото изходно напрежение се извършва ръчно чрез завъртане на копчето, което променя движението на въглеродната четка. В този случай такава настройка се изпълнява, когато устройството е свързано към електрическата мрежа.

Един от изходите на намотките, който принадлежи към вторичната, е свързан към въглеродна четка. Вторият край на вторичната намотка е общ от страната, където има входна мрежа. Въртенето на дръжката кара четката да се движи, което от своя страна променя броя на завъртанията и следователно изходната стойност U.

Всички устройства, които изискват напрежение, различно от номиналното, се свързват към изхода LATR (към специално инсталирани клеми). Мрежовото захранване се подава към входните клеми на автотрансформатора.

Пред автотрансформатора е монтиран волтметър за вторичната верига, който може да показва внезапни скокове на напрежение (претоварване), а също така ви позволява по-точно да зададете необходимото U на изхода.

ВАЖНО! Този волтметър ви позволява правилно да зададете необходимото напрежение на вторичната верига, но за да оцените правилно стойността му, е необходимо също да измерите U пред потребителя.

Също така в корпуса на LATR има специални отвори (или вентилационна решетка, монтирана в някои модели), което позволява вентилация вътре и предпазва сърцевината и намотката от прегряване.

Видове използвани лабораторни автотрансформатори

Всички LATR, които се използват в момента, са проектирани да се захранват от променливотокова мрежа с определено напрежение.

Модели предназначени за работа на монофазен ток 230/50V. Те имат едно тороидално ядро, върху което е разположена намотката. Тяхната схема е много проста.

Устройства работещи от трифазна AC 380/50V мрежа. Те са оборудвани с три магнитни ядра, всяка от които има собствена намотка. Тук диаграмата изглежда малко по-различно.

Всички видове такива трансформатори могат да произвеждат както намалено, така и повишено изходно напрежение, а именно:

  • RNO – 0-250V.
  • RNT – 0-450V.

Основни области на приложение на LATR

Всички подобни видове автотрансформатори имат доста тясно приложение поради техните конструктивни характеристики, а именно:

  • В лабораториите на различни изследователски институти и предприятия за извършване на тестова работа по отношение на оборудване, работещо на AC, както и като U стабилизатор за намаляване на мрежовото напрежение (на входа).
  • За въвеждане в експлоатация и отстраняване на грешки на промишлени устройства, електронно и високочувствително оборудване и повечето устройства, които изискват намалено U ниво за работа.
  • Като зарядно устройство за батерии.
  • В жилищно-комуналните услуги.
  • В учебни заведения за лабораторна работа.

Въпреки това, ако електрическата мрежа постоянно има нестабилно ниво на U, използването на LATR няма да бъде оправдано, тъй като в такива случаи е необходимо инсталирането на стабилизатор.

Как да направите LATR със собствените си ръце

Напълно възможно е да направите този тип автотрансформатор сами, но е за предпочитане да започнете с прост модел, предназначен за монофазен ток с мрежа 230/50V U.

Да разбереш Какво е LATR трансформатор?и как ще работи, просто погледнете най-простата диаграма.

Можете, разбира се, да събирате Направи си сам електронен LATR. Но първо трябва да започнете сглобяването с елементарни вериги.

Предварително трябва да се отбележи, че тези видове LATR са предназначени за промяна на напрежението в малки диапазони. В противен случай е препоръчително да се използват конвенционални, класически трансформаторни вериги с първична и вторична намотка. Когато използвате LATR при голяма разлика между входа и изхода U, могат да възникнат следните проблеми:

  • Има голяма вероятност за поява на I близо до тока на късо съединение.
  • Поради използването на повече материал (ядро, медна тел), теглото и размерите на получения трансформатор ще бъдат доста големи, което също ще увеличи цената му.
  • Ниска ефективност.

За да сглобите LATR, трябва да подготвите следните материали:

  • Ядро (пръчково или тороидално), продавано в специализирани магазини. Също така е възможно да се намери подобна котва в старо, счупено оборудване.
  • Меден проводник (за навиване).
  • Електрическа лента (парцал).
  • Топлоустойчив лак.
  • Корпусът, на който трябва да се монтират входните и изходните клеми.

Ако трябва да сглобите автотрансформатор с възможност за промяна на изхода U, ще ви трябва също:

  • Волтметър (могат да се използват както аналогови, така и цифрови версии).
  • Копче и плъзгач с въглеродна четка (необходими за U-регулиране).

За да изберете правилно броя на завъртанията на медния проводник, е необходимо да изчислите жицата. За целта е необходимо да се определи в какви диапазони е необходимо изходното напрежение. Стандартните стойности са 127/50, 180/50 и 250/50, с U вход = 230/50V. Също така е необходимо да се ограничи и зададе мощността на устройството R.

Изчисляване на намотките

За да изберете необходимия проводник, е необходимо да определите максималния ток, който е възможен през намотката. Максимумът I може да бъде получен чрез работа на автотрансформатора като стъпка надолу от 230V (U1) до 127V (U2). Така че I се изчислява, както следва:
I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1, където:

  • I, I2, I3 – ток в секции, A.
  • P – мощност, W.
  • U1, U2 – входно и изходно напрежение, V.

За да изберете тел с необходимия диаметър, е необходимо да направите следното изчисление:

Въз основа на таблицата за избор на вида на проводника и неговото напречно сечение, необходимият проводник се избира според PUE.

Pp = P * k * (1 – 1/n)

В последната формула k е коефициент в зависимост от ефективността на LATR.

Сега е необходимо да се определи броят на намотките, необходими за U от 1 V. За тази цел се определя площта на напречното сечение на магнитната верига S:

В тази формула:

  • W0 е броят намотки, необходими за U от 1 V.
  • m – постоянен коефициент (35 – за тороидална сърцевина, 50 – за пръчкова)

В зависимост от вида на материала, използван като сърцевина, мнозина предпочитат да увеличат броя на навивките на 1V с 30%, а общия брой с 10%, за да избегнат U загуби.

След това необходимият брой навивки се изчислява чрез умножаване на W0 по необходимото напрежение на вторичната намотка:

За да изчислите необходимата дължина на проводника, трябва да навиете един оборот върху сърцевината и след това да измерите нейната дължина. Чрез умножаване на получената стойност по броя на навивките, изчислен по-горе, резултатът може да бъде необходимата дължина на проводника. За да има достатъчно тел за закрепване към конекторите, трябва да добавите 30 см от всяка страна.

Сглобяване на LATR

За да се сглоби LATR с възможност за регулиране на U на изхода, е необходимо да се използва сърцевина с тороидален профил.

Повърхността на сърцевината, която ще влезе в контакт с медната намотка, се увива с парцалена лента. Единият край на подготвения меден проводник се оставя за закрепване на конектора. След това е необходимо да навиете броя на завъртанията на самата магнитна верига, която е получена от изчислението, представено по-горе.

Като се има предвид факта, че сглобеният LATR е предназначен за няколко нива на напрежение, когато се достигне първата стойност, от проводника се прави контур, след което навиването на завои продължава, докато се използва целият проводник.

След като цялата тел е навита около сърцевината, тя се покрива с топлоустойчив лак. В този случай най-оптималната опция за лакиране би била магнитната верига с навита медна жица да се спусне директно в контейнер, пълен с лак, след което трябва да се остави в него за известно време. След изтичане на времето, необходимо за избрания лак, сърцевината с навиване се изважда от лака и се изсушава, след което се поставя в подготвения корпус.

Единият край на навития проводник е свързан към терминала, към който ще се подава захранване от мрежата. Не забравяйте, че той трябва да бъде свързан към общия конектор за натоварване; за да направите това, достатъчно е да ги свържете от вътрешната страна на кутията с обикновен проводник.

Контурът на намотката, който съответства на U=230V, е свързан към втория входен терминал (отива към захранването). Всички останали вериги, съответстващи на различни напрежения, са свързани към съответните съединители в зависимост от схеми на свързване.

Ако се сглобява LATR, предназначен за плавно регулиране на мощността U, върху корпуса се прави стойка, в която се вкарва контролна ръкохватка с въглеродна четка, свързана към нея, и трябва да докосва горните завои на намотката.

Там, където плъзгачът с четката ще се движи, е необходимо да почистите лака (можете да маркирате тази област с око), което ще осигури електрически контакт. В този случай на изхода ще има само един терминал, който трябва да бъде свързан към четката, а също така трябва да бъде инсталиран волтметър.

След окончателното сглобяване се получава готов LATR, самостоятелно сглобени.

Проверка на функционалността на сглобения автотрансформатор

След монтажа този автотрансформатор трябва да бъде тестван за производителност, за което трябва да се придържате към следната последователност от действия:

  1. Към входните клеми се подава напрежение 230/50 V.
  2. След като нанесете U, трябва да изчакате известно време и да се уверите, че няма външен шум, вибрации, миризма или дим.
  3. Чрез завъртане на копчето на регулатора сверете необходимата изходна стойност U с посочените.
  4. След кратък период на работа изключете трансформатора, отворете корпуса и проверете намотката за възможно прегряване.

Ако всички горепосочени точки са изпълнени и не се забелязват отклонения в нормалната работа на устройството, това LATRможе да се използва по предназначение. По този начин, подобни лабораторни автотрансформаториМоже да се използва не само в институционални условия, но и в ежедневието, осигурявайки необходимото напрежение за работа на различни устройства.

LATR - лабораторен регулируем автотрансформатор - един от видовете автотрансформатори, който е автотрансформатор с относително ниска мощност и е предназначен да регулира променливо напрежение (променлив ток), подадено към товара от еднофазна или трифазна мрежа с променлив ток.

LATR, както всеки друг мрежов трансформатор, се основава на ядро ​​от електрическа стомана. Но на тороидалното ядро ​​на LATR, за разлика от други видове мрежови трансформатори, има само една намотка (първична), част от която може да действа като вторична намотка, а броят на завъртанията на вторичната намотка може бързо да се регулира от потребител, това е отличителната черта на LATR от обикновените автотрансформатори.

За регулиране на броя на завъртанията на вторичната намотка, дизайнът на автотрансформатора включва въртящ се бутон, към който е свързана плъзгаща се въглеродна четка. Когато завъртите дръжката, четката се плъзга от завой на завой по намотката, така се регулира.

Един от вторичните изводи на лабораторния автотрансформатор е директно свързан към плъзгащата се четка. Вторият вторичен щифт е общ за входната страна на мрежата. Консуматорите са свързани към изходните клеми на LATR, а входните му клеми към еднофазна или трифазна електрическа мрежа. В еднофазния LATR има едно ядро ​​и една намотка, а в трифазния има три ядра и всяко има една намотка.


Напрежението на изхода на LATR може да бъде или по-голямо от входа, или по-малко, например за еднофазна мрежа регулируемият диапазон е от 0 до 250 волта, а за трифазна мрежа от 0 до 450 волта. Трябва да се отбележи, че ефективността на LATR е по-висока, колкото по-близо е изходното напрежение до входното напрежение и може да достигне 99%. Форма на изходното напрежение - .

На предния панел на LATR има волтметър за вторична верига за възможност за бързо наблюдение на претоварването и по-точно настройване на изходното напрежение. Корпусът на LATR има вентилационни отвори, през които се получава естествено въздушно охлаждане на магнитната сърцевина и намотката.

Лабораторните автотрансформатори се използват в лаборатории за изследователски цели, за тестване на променливотоково оборудване и просто за ръчно стабилизиране на мрежовото напрежение, ако то в момента е под необходимата номинална стойност.

Разбира се, ако напрежението в мрежата постоянно се колебае, тогава автотрансформаторът няма да ви спаси; ще ви е необходим пълноценен стабилизатор. В други случаи LATR е точно това, от което се нуждаете, за да настроите фино напрежението за задачата. Такива задачи могат да бъдат: настройка на индустриално оборудване, тестване на високочувствително оборудване, настройка на радиоелектронни устройства, захранване на оборудване с ниско напрежение, зареждане на батерии и др.

Тъй като LATR има само една намотка, обща за първичната и вторичната верига, токът на вторичната намотка се оказва общ за първичната и вторичната верига. От тази гледна точка е очевидно, че токът на вторичната намотка и първичният ток в общите навивки са противоположно насочени, следователно общият ток е равен на разликата между токовете I1 и I2, т.е. I2 – I1 = I12 е токът в общите завои. Така се оказва, че когато стойността на вторичното напрежение е близка до входното напрежение, общите завои могат да бъдат навити с проводник с по-малко напречно сечение, отколкото в случая на трансформатор с две намотки.

Характеристиката на дизайна на LATR ни принуждава да разделим понятията „производителна мощност“ и „мощност на дизайна“. Проектната мощност е тази, която се предава от първичната намотка към вторичната верига чрез електромагнитна индукция през сърцевината, както в конвенционален трансформатор с две намотки, а пропускателната мощност е сумата от пропускателната мощност и тази мощност, която се предава само през електрическия компонент, тоест без участието на индукцията на магнитния компонент в сърцевината.

Оказва се, че освен изчислената мощност, към вторичната верига се предава и чисто електрическа мощност, равна на U2*I1. Ето защо автотрансформаторите изискват по-малка магнитна сърцевина за предаване на същата мощност в сравнение с конвенционалните трансформатори с две намотки. Това е причината за по-високата ефективност на автотрансформаторите. Освен това се изисква по-малко мед за жицата.


Така че, с малък коефициент на трансформация, LATR може да се похвали със следните предимства: ефективност до 99,8%, по-малък размер на магнитната сърцевина, по-ниска консумация на материал. И всичко това се дължи на наличието на електрическа връзка между първичната и вторичната верига. От друга страна, липсата между веригите води до опасност от фазов ток от изходните клеми на LATR и дори от една от клемите, така че трябва да бъдете изключително внимателни, когато работите с лабораторен автотрансформатор.

Много хора са принудени да направят лабораторен автотрансформатор (LATR) със собствените си ръце от излишъка от нискокачествени регулатори на електрическия пазар. Можете също да използвате индустриален тип, но такива проби са твърде големи и скъпи. Поради това е трудно да ги използвате у дома.

Какво е електронен LATR?

Автотрансформаторите са необходими за плавна промяна на напрежението честота на тока 50-60 Hzпо време на различни електрически работи. Те също така често се използват, когато е необходимо да се намали или увеличи променливото напрежение за домакинско или сградно електрическо оборудване.

Трансформаторите са електрическо оборудване, което е оборудвано с няколко намотки, свързани индуктивно. Използва се за преобразуване на електрическа енергия чрез ниво на напрежение или ток.

Между другото, електронният LATR започна да се използва широко преди 50 години. Преди това устройството беше оборудвано с контакт за събиране на ток. Намираше се на вторичната намотка. Това направи възможно плавното регулиране на изходното напрежение.

Кога се свързахте? различни лабораторни уреди, имаше опция за бърза смяна на напрежението. Например, ако желаете, можете да промените степента на нагряване на поялника, да регулирате оборотите на електродвигателя, яркостта на осветлението и т.н.

В момента LATR има различни модификации. Като цяло, това е трансформатор, който преобразува променливо напрежение от една стойност в друга. Такова устройство служи като стабилизатор на напрежението. Основната му разлика е възможността за регулиране на напрежението на изхода на оборудването.

Има различни видове автотрансформатори:

  • монофазен;
  • Трифазен.

Последният тип е три еднофазни LATR, инсталирани в една структура. Въпреки това, малко хора искат да станат негови собственици. Оборудвани са както трифазни, така и монофазни автотрансформатори волтметър и скала за настройка.

Обхват на приложение на LATR

Автотрансформаторът се използва в различни области на дейност, сред които:

  • Металургично производство;
  • комунални услуги;
  • Химическа и петролна промишленост;
  • Производство на оборудване.

Освен това е необходим за следната работа: производство на домакински уреди, изследване на електрическо оборудване в лаборатории, настройка и тестване на оборудване, създаване на телевизионни приемници.

В допълнение, LATR е често използвани в образователни институцииза провеждане на експерименти в часовете по химия и физика. Може да се намери дори в някои устройства за стабилизиране на напрежението. Използва се и като допълнително оборудване за записващи устройства и машини. В почти всички лабораторни изследвания LATR се използва като трансформатор, тъй като има прост дизайн и е лесен за работа.

Автотрансформаторът, за разлика от стабилизатора, който се използва само в нестабилни мрежи и произвежда напрежение от 220V на изхода с различна грешка от 2-5%, произвежда точно определеното напрежение.

Според климатичните параметри използването на тези устройства е разрешено на надморска височина от 2000 метра, но токът на натоварване трябва да бъде намален с 2,5% на всеки 500 m изкачване.

Основните недостатъци и предимства на автотрансформатора

Основното предимство на LATR е по-висока ефективност, защото само част от силата се трансформира. Това е особено важно, ако входното и изходното напрежение са малко по-различни.

Недостатъкът им е липсата на електрическа изолация между намотките. Въпреки че в индустриалните електрически мрежи нулевият проводник е заземен, така че този фактор няма да играе специална роля, освен това се използват по-малко мед и стомана за намотките за сърцевините, в резултат на това по-малко тегло и размери. В резултат на това можете да спестите много.

Първият вариант е превключвател на напрежението

Ако сте начинаещ електротехник, тогава е по-добре първо да опитате да направите прост модел LATR, който ще се регулира от устройство за напрежение - от 0-220 волта. Според тази схема автотрансформаторът има мощност - от 25-500 W.

За да увеличите мощността на регулатора до 1,5 kW, трябва да поставите тиристори VD 1 и 2 на радиатори. Те са свързани паралелно на товара R 1. Тези тиристори пропускат ток в противоположни посоки. Когато устройството е свързано към мрежата, те са затворени и кондензаторите C 1 и 2 започват да се зареждат от резистор R 5. Ако е необходимо, те също променят стойността на напрежението по време на натоварване. В допълнение, този променлив резистор, заедно с кондензаторите, образува верига за фазово изместване.

Това техническо решение го прави възможно използвайте два полуцикъла наведнъж AC. В резултат на това към товара се прилага пълна мощност, а не половината.

Единственият недостатък на схемата е, че формата на променливото напрежение при натоварване, поради специфичната работа на тиристорите, не е синусоидална. Всичко това води до смущения в мрежата. За да коригирате проблема във веригата, достатъчно е да интегрирате филтри последователно с товара. Те могат да бъдат извадени от счупен телевизор.

Вторият вариант е регулатор на напрежение с трансформатор

Устройството, което не причинява смущения в мрежата и произвежда синусоидално напрежение, е по-трудно да се сглоби от предишното. LATR, чиято верига има биополярен VT 1, по принцип можете да го направите и сами. Освен това транзисторът служи като регулиращ елемент в устройството. Мощността в него зависи от натоварването. Работи като реостат. Този модел ви позволява да променяте работното напрежение не само при реактивни товари, но и при активни.

Въпреки това, представената схема на автотрансформатор също не е идеална. Недостатъкът му е, че работещият управляващ транзистор генерира много топлина. За да премахнете недостатъка, ще ви е необходим мощен радиатор с площ най-малко 250 cm².

В този случай се използва трансформатор T 1. Той трябва да има вторично напрежение от около 6-10 V и мощност приблизително 12-15 W. Диодният мост VD 6 коригира тока, който впоследствие преминава към транзистора VT 1 във всеки полупериод през VD 5 и VD 2. Базовият ток на транзистора се регулира от променлив резистор R 1, като по този начин се променят характеристиките на ток на натоварване.

Волтметър PV 1 се използва за наблюдение на нивата на напрежение на изхода на автотрансформатора. Използва се за изчисляване на напрежение от 250-300 V. Ако има нужда от увеличаване на натоварването, тогава си струва да замените диодите VD 5-VD 2 и транзистора VD 1 с по-мощни. Естествено, това ще бъде последвано от разширяване на площта на радиатора.

Както можете да видите, за да сглобите LATR със собствените си ръце, може да се наложи само да имате малко познания в тази област и да закупите всички необходими материали.

В допълнение към конвенционалните трансформатори, които имат няколко намотки, има автотрансформатори, които имат само една намотка. Ако е необходимо, можете сами да сглобите автотрансформатора.

Основният принцип на работа на автотрансформатора е подобен на конвенционалното устройство:

  • токът, протичащ през първичната намотка, създава магнитно поле и магнитен поток в магнитната верига;
  • големината на това поле зависи от силата на тока и броя на завоите;
  • промените в магнитния поток предизвикват ЕДС във вторичната намотка;
  • големината на индуцираната ЕМП зависи от броя на завъртанията във вторичната намотка.

Особеността на автотрансформатора е, че част от завъртанията на първичната намотка също са вторични. Поради факта, че ЕМП в първичната и вторичната намотка са насочени в противоположни посоки, токът в общата част на намотката I¹² е равен на разликата между I¹ и I². Ако входното и изходното напрежение са равни или Ktr=1 I¹² се определя от индуктивното съпротивление на намотката.

Основни плюсове и минуси

Поради конструктивните си характеристики автотрансформаторът има предимства и недостатъци в сравнение с конвенционалните устройства.

Предимства на автотрансформатора, проявени при Ktr0.5-2:

  • по-малко тегло и размери;
  • по-висока ефективност, свързана с намалени загуби в намотките и магнитното ядро.

В допълнение към предимствата, тези устройства имат недостатъци:

  • Повишен ток на късо съединение. Това се дължи на факта, че токът на натоварване е ограничен не от насищането на магнитната верига, а от съпротивлението на няколко завъртания на вторичната намотка.
  • Електрическа връзка между първичната и вторичната намотка. Това прави невъзможно използването на тези устройства като устройства за разделяне и за захранване на устройства с ниско напрежение при опасни условия, които изискват ниско напрежение съгласно Електрическите разпоредби.

Автотрансформаторна мощност

Мощността на всяко електрическо устройство е равна на произведението на тока и напрежението P=I*A. В конвенционален трансформатор той е равен на мощността на натоварване, като се вземе предвид ефективността.

Мощността на автотрансформатора се изчислява малко по-различно. В устройство за повишаване на напрежението то се състои от мощността на първичната намотка на частта P¹²=I¹²*U¹² и мощността на повишаващата намотка P²=I²*U⅔. Поради факта, че токът, протичащ през първичната намотка, е по-малък от тока на натоварване, мощността на автотрансформатора е по-малка от мощността на товара. Всъщност мощността на устройството се определя от разликата между първичното и вторичното напрежение и тока на вторичната намотка P=(U¹-U²)*I².

Това е особено забележимо при малки (10-20%) отклонения в изходното напрежение. По подобен начин се изчислява понижаващият автотрансформатор.

Информация! Това дава възможност да се намали напречното сечение на магнитната сърцевина и диаметърът на намотаващия проводник. В това отношение автотрансформаторът е по-лек и по-евтин от конвенционалното устройство.

Какво е LATR

В допълнение към силовите устройства, които заместват конвенционалните трансформатори, училищата, институтите и лабораториите използват LATRs - Laboratory Autotransformers. Тези устройства се използват за плавна промяна на напрежението на изхода на устройството. Най-често срещаните конструкции са намотка, навита върху тороидална магнитна верига. От едната страна телта е почистена от лак и по нея се движи графитена ролка чрез въртящ се механизъм.

Захранващото напрежение се подава към краищата на намотката, а вторичното напрежение се отстранява от един от краищата и графитната ролка. Следователно LATR не може да повиши напрежението над мрежовото напрежение, в някои модификации над 250V.

В допълнение към ролковите, има електронни LATR. Всъщност това не е автотрансформатор, а регулатор на напрежението. Има различни видове такива устройства:

  • Тиристорен регулатор. В тези устройства като захранващ елемент са инсталирани тиристор и диоден мост или триак. Недостатъкът е липсата на синусоидално изходно напрежение. Най-известното устройство от този тип е димер за осветителна лампа.
  • Транзисторен регулатор. По-скъп от тиристор, изисква инсталиране на транзистори на радиатори. Осигурява синусоидално изходно напрежение.
  • PWM контролер.

съвет! За да се получи напрежение, по-високо от напрежението на мрежата, LATR се свързва към вторичната намотка на повишаващия трансформатор.

Обхват на приложение

Характеристиките на автотрансформатора позволяват използването му в ежедневието и различни сфери на индустрията.

Металургично производство

Регулираните автотрансформатори в металургията се използват за проверка и настройка на защитното оборудване на валцови мелници и трансформаторни подстанции.

Помощни програми

Преди появата на автоматичните стабилизатори тези устройства се използват за осигуряване на нормална работа на телевизори и друго оборудване. Те се състоят от намотка с голям брой кранове и превключвател. Той превключи изхода на намотката и изходното напрежение се контролира с помощта на волтметър.

В момента автотрансформаторите се използват в релейни стабилизатори на напрежение.

Справка! В трифазните стабилизатори са монтирани три еднофазни автотрансформатора и настройката се извършва във всяка фаза поотделно.

Химическа и петролна промишленост

В химическата и петролната промишленост тези устройства се използват за стабилизиране и регулиране на химични реакции.

Производство на оборудване

В машиностроенето такива устройства се използват за стартиране на електродвигатели на металорежещи машини и контрол на скоростта на въртене на допълнителни задвижвания.

Образователни институции

В училищата, техническите училища и институтите LATR се използват за извършване на лабораторна работа и демонстриране на законите на електротехниката и експерименти с електролиза.

Изработване на домашен LATR

На пазара има доста готови устройства, но при необходимост можете да си направите сами. По-добре е да вземете за основа трансформатор на О- или W-образна магнитна верига. Създаването на LATR на тороидално желязо се свежда до пренавиването му и изисква много внимателно навиване на намотката.

Подготовка на материала

За да направите регулируем автотрансформатор, трябва:

  • Магнитна сърцевина. Неговото напречно сечение определя мощността на автотрансформатора.
  • Намотаващ проводник. Неговото напречно сечение зависи от мощността и консумацията на ток на устройството.
  • Топлоустойчив лак. Необходим за импрегниране на намотката след навиване на проводниците. Допуска се замяна с блажна боя.
  • Платнена изолационна лента или защитна лента и корпус с фиксирани конектори за свързване на товара и захранването. Препоръчително е да поставите цифров или аналогов волтметър в корпуса
  • Многопозиционен превключвател. Допустимият му ток трябва да съответства на тока на устройството. Ако е необходимо, е възможно да превключите клемите на автотрансформатора с помощта на стартери.

Изчисляване на тел

Преди да започнете да навивате бобината, трябва да определите напречното сечение на жицата и необходимия брой навивки/волтове (n/v). Това изчисление се прави въз основа на напречното сечение на магнитната сърцевина с помощта на онлайн калкулатори или специални таблици.

Ако за производството на устройството се използва работещ трансформатор, тогава тези параметри се определят от наличните намотки:

  • свържете трансформатора към 220V мрежа;
  • използвайте волтметър за измерване на изходното напрежение V;
  • изключете устройството;

  • разглобете магнитната верига;
  • развийте вторичната намотка, като преброите броя на завъртанията N;
  • използвайки формулата n/v=N/V, изчислете броя на завъртанията/волтовете - основният параметър за изчисляване на бобината;
  • измерете напречното сечение на проводника на първичната намотка.

съвет! Ако първичната намотка не е импрегнирана с лак и се развие без нарушаване на изолацията, тогава тя може да се използва за навиване на намотка на автотрансформатор.

Схема

Преди започване на работа се съставя диаграма на намотката, показваща броя на завъртанията и напрежението на всеки терминал. За разлика от конвенционалния трансформатор, автотрансформаторът има само една намотка, която е изобразена от едната страна на линията, символизираща магнитната верига.

За да се изчислят завоите, е необходимо да се определи броят на щифтовете. Зависи от броя на позициите на многопозиционния превключвател. Един от крановете може да съвпада с мрежовия щифт:

  • определят и посочват на диаграмата напрежението V на всяка от позициите на превключвателя;
  • изчислете необходимия брой завъртания между кранове, като използвате формулата N=(n/v)*(V²-V³), където V¹, V², V³ и т.н. – напрежение на следващите клеми;
  • посочете на диаграмата броя на завъртанията между всеки от крановете.

съвет! Ако е необходимо да се направи повишаващ автотрансформатор, необходимият брой навивки се добавя към първичната намотка. За да направите това, е разрешено да използвате проводник, отстранен от вторичната намотка.

Намотка на бобина

След приключване на всички изчисления намотката се навива. Извършва се върху готова или специално изработена рамка ръчно или с помощта на машина за навиване:

  • необходимият брой завъртания в секцията е навит;
  • прави се клон - от намотаващия проводник, без да се счупва, се прави примка с дължина 5-20 см и се усуква на сноп;
  • след извършване на крана, навиването на намотката продължава;
  • операции 1-3 се повтарят до завършване на навиването;
  • готовата намотка се закрепва с лепенка и се покрива с лак или боя.

Процес на изграждане

След завършване на навиването и изсъхване на лака, автотрансформаторът се сглобява:

  • магнитната верига е сглобена;
  • сглобеното устройство е монтирано в корпуса;
  • свързани са многопозиционен превключвател и волтметър;
  • сглобеният автотрансформатор е свързан към клемите.

преглед

След монтажа трябва да се провери функционалността на устройството:

  • първичната намотка на устройството е свързана към мрежата;
  • На всяко положение на превключвателя се измерват напрежения и данните се сравняват с изчислените;
  • след 20 минути трансформаторът се изключва и се проверява за отопление - ако няма отопление, се извършват повторни тестове под товар.

Как да направите трансформатор от автотрансформатор

В допълнение към производството на LATR от конвенционален трансформатор е възможна и обратната операция - производство на трансформатор от LATR. Такива устройства имат по-висока ефективност поради по-добрите свойства на тороидалното ядро ​​в сравнение с W-образното магнитно ядро.

За такава модификация е достатъчно да навиете вторичната намотка:

  • пребройте броя на завоите между клемите 220V;
  • определете броя на оборотите/волтовете

Електронен автотрансформатор

По-модерен начин за настройка е използването на електронни устройства. Всеки от тях може да бъде направен със собствените си ръце.

Най-простата схема на такова устройство е променлив резистор, свързан между анода и управляващия електрод на тиристора. Това ви позволява да получавате пулсиращо постоянно напрежение и да го контролирате в диапазона 0-110V.

За регулиране на променливото напрежение 0-220V се използва верига за антипаралелно свързване и между управляващите електроди е свързан резистор.

Вместо два тиристора е препоръчително да използвате триак и да използвате димер за лампи с нажежаема жичка като управляваща верига.

Транзисторно управление

Най-качествената настройка се получава при използване на транзисторен регулатор. Осигурява плавна промяна и правилна форма на изходното напрежение.

Недостатъкът на тази схема е, че изходните транзистори се нагряват. За да го намалите и да увеличите ефективността, препоръчително е да свържете регулатора към изходните клеми на автотрансформатора - грубата настройка се извършва чрез превключване на намотките, а плавната настройка се извършва с помощта на транзистори.

Най-модерният начин е да се използва PWM контролер (широчинно-импулсна модулация). Като захранващи елементи се използват биполярни транзистори с полеви или изолиран затвор (IGBT).

Трансформатор, който има електрическа връзка между намотките, се нарича лабораторен автотрансформатор или LATR. Напрежението на веригата на натоварване е право пропорционално на намотката на вторичната верига. В зависимост от конструкцията, получаването на желаното изходно напрежение става чрез свързване към съответните клеми или завъртане на ръчен регулатор (фиг. 1). Тази статия описва как да направите LATR у дома.

Подготовка на материала

За да сглобите LATR, ще ви трябват следните материали и устройства:

  • Медна намотка;
  • Тороидална или пръчкова магнитна верига. Може да се закупи в специализиран магазин или да се отстрани от повредено оборудване;
  • Топлоустойчив лак;
  • Парцалена лента;
  • Корпус с фиксирани конектори за свързване на товар и мощност.

За лабораторен LATR с променлив коефициент на трансформация може допълнително да се нуждаете от:

  1. Цифров или аналогов волтметър.
  2. Ротационен механизъм, включващ дръжка и плъзгач с въглеродна четка. Той ще регулира напрежението.

Изчисляване на тел

Не е препоръчително да се използва автотрансформатор за големи трансформации поради следните причини:

  • Има голям риск от получаване на токове, близки до късо съединение. Това се компенсира със специални електронни схеми или допълнително съпротивление. За малки товари е по-изгодно да се използва електронен LATR.
  • Губят се предимствата пред трансформаторите: висока ефективност, спестяване на проводник и стомана, малки размери и тегло, цена.

Ние определяме в какви граници ще работи LATR. Избираме 220 V за захранване на мрежата 127, 180 и 250 V като вторично напрежение Ограничаваме мощността до 300 W. Можете да изберете свои собствени стойности и да направите подобни изчисления, като използвате примера на тази статия.

Намотката се изчислява въз основа на по-големия ток. Най-високият ток ще бъде при преобразуване на напрежение от 220 до 127 V. Автотрансформаторът в този случай е понижаващ и верига 1 е подходяща за него Въз основа на предоставената верига изчисляваме максималния ток I, преминаващ в намотка на двете вериги:

I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1 = 300 / 127 – 300 / 220 = 1 A

  • където I, I2, I3 са токове в съответните секции на веригата, A;
  • P – мощност, W;
  • U1, U2 – напрежения на първи и втори кръг, V.

Диаметърът на проводника се изчислява по формулата:

d = 0,8 * √I = 1 mm.

От таблица 1 изберете типа и напречното сечение на проводника. Правим избора, като вземем предвид изчисления ток и средната плътност на тока за трансформатори - 2 A/mm².

Коефициентът на трансформация LATR n се изчислява по формулата:

n = U1 / U2 = 220 / 127 = 1,73

За по-нататъшно изчисление изчисляваме проектната мощност Pр:

Pр = P * k * (1 – 1/n) = 300 * 1,2 * (1 – 1/1,73) = 151,92 W

където k е коефициент, който отчита ефективността на автотрансформатора.

За да се определи броят на завоите на 1 волт, е необходимо да се изчисли площта на напречното сечение на сърцевината S и да се определи вида на магнитната верига:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 cm²

W0 = m / S = 35 / 12,325 = 2,839

  • където W0 е броят на завъртанията на 1 волт;
  • m – 50 за прътови и 35 за тороидални магнитопроводи.

Ако стоманата не е с много високо качество, струва си да увеличите стойността W0 с 20-30%. Също така, при изчисляване на завоите, техният брой трябва да се увеличи с 5-10%, за да се избегне спад на напрежението. Изчисляваме броя на завъртанията за избрани напрежения 127, 180, 220 и 250 V:

w = W0 * U

Получаваме 360, 511, 624 и 710 оборота.

За да изчислим дължината на проводника, увиваме един оборот около магнитната верига и измерваме дължината му. След това умножаваме по максималния брой завои и добавяме 25-30 сантиметра за всеки терминал към терминала.

Процес на изграждане

За да сглобим регулируем LATR, ние избираме тороидална магнитна сърцевина (фиг. 2). Ние изолираме мястото, където се прилага намотката с парцалена лента. Извеждаме проводника за първия захранващ терминал. Извеждаме всички следващи проводници, без да ги счупваме. Фиксираме първото завъртане на магнитната сърцевина и започваме да навиваме изчисленото количество. Когато се достигне завой, съответстващ на едно от избраните напрежения, премахваме контура и продължаваме да навиваме жицата. Фигура 3 показва процеса на навиване върху дървена рамка.

След нанасяне на намотката ние лакираме LATR. Напълваме контейнера с избрания лак и потапяме автотрансформатора в него. Оставете да изсъхне за дълго време.

След изсушаване поставете автотрансформатора в корпуса. Свързваме първия изходен проводник към захранващия конектор. Този конектор трябва да бъде електрически свързан към общата товарна клема, така че ги свързваме заедно с някакъв вид проводник. Свързваме изхода на контура за 220 V към втория захранващ терминал. Свързваме останалите проводници към съответните клеми на вторичната верига. „Диаграма“ 2 показва кабелните клеми.

За лабораторен автотрансформатор с променлив коефициент на трансформация добавяме корпус и правим стойка за дръжката на регулатора. Прикрепяме плъзгач с въглеродна четка към дръжката. Четката трябва да докосва плътно горната част на намотката. Маркираме зоната, върху която ще се движи четката, и на това място се отърваваме от изолацията. По този начин четката ще има директен електрически контакт с вторичната намотка. Заменяме клемите за вторично напрежение, освен общата, с такава, свързана към въглеродна четка (диаграма 3). Когато свързвате, закрепете волтметъра.

Ако следвате написаната статия, можете лесно да направите LATR със собствените си ръце.

преглед

За да осигурим гладка и надеждна работа на устройството, ние изпълняваме следните точки:

  1. Свързваме автотрансформатора към мрежа от 220 V;
  2. Проверяваме за липса на дим, миризма на изгоряло, силен шум;
  3. Използваме волтметър за проверка на съответствието на изходните стойности;
  4. След 10 - 20 минути работа изключете LATR. Проверете дали намотката не е прегрята.
  5. Връщаме LATR обратно в мрежата и свързваме товара за дълго време.

Ако няма проблеми, автотрансформаторът е готов за работа.



Препоръчваме за четене