Comment fabriquer un latre électronique. Autotransformateur (latr): dispositif, principe de fonctionnement et application

Pour augmenter ou diminuer le niveau de tension (U), des transformateurs sont utilisés dans lesquels, en raison du nombre différent de tours des enroulements primaire et secondaire, le niveau requis de U peut être obtenu à la sortie. Des dispositifs similaires sont également utilisés. recherche en laboratoire, mais leur conception a ses propres caractéristiques. S'il est nécessaire de réguler en douceur la tension monophasée et triphasée, des autotransformateurs spéciaux sont utilisés - LATR, qui remplissent la fonction d'un bloc d'alimentation (PSU) pour divers types d'appareils en laboratoire.

La principale caractéristique de cet appareil est que les enroulements primaire et secondaire sont connectés électriquement (plus précisément, les circuits des enroulements sont connectés, certaines spires appartenant au type primaire et l'autre partie aux spires de type secondaire. ), qui assure, outre la connexion électromagnétique, également la connexion électrique.

L'enroulement secondaire en sortie comporte plusieurs rangées de bornes, et lorsqu'il est connecté à chacune d'elles, différents niveaux U peuvent être obtenus.

Avantages et inconvénients de l'utilisation de LATR

Comme mentionné ci-dessus, ces types de transformateurs sont principalement utilisés dans les laboratoires. Les principaux avantages de l’utilisation de ce type d’appareil peuvent être considérés comme les facteurs suivants :

Rendement élevé, qui dans les LATR pour courant monophasé et triphasé peut atteindre une valeur de 99 %. Cet indicateur est possible dans le cas où la différence entre l'entrée et la sortie U est insignifiante et que la tension de sortie peut être inférieure ou supérieure à la tension d'entrée. Dans ce cas, la sortie U présente toujours une caractéristique sinusoïdale.
Étant donné que les enroulements primaire et secondaire sont connectés en un seul circuit, il n'y a pas d'isolation galvanique entre eux. En présence d'une mise à la terre (dans les réseaux industriels), cela n'est pas critique, mais cela permet d'utiliser un induit de petit diamètre (moins de consommation de matière) et une plus petite quantité de fil de cuivre nécessaire aux spires.
En raison des caractéristiques techniques indiquées au sous-paragraphe précédent, l'autotransformateur est, en règle générale, de petite taille et assez léger, ce qui affecte considérablement la réduction de son coût.

Types de LATR et leurs désignations

Comme mentionné ci-dessus, tous ces types de transformateurs fonctionnent à partir d'un circuit à courant alternatif, et les modèles monophasés et triphasés sont courants. En fonction de leur caractéristiques techniques, ils sont désignés comme suit :

Laboratoire réglable autotransformateur- en fait, LATR.
Autotransformateur, utilisé sur monophasé AC (régulateur de tension monophasé) – RNO.
Applicable sur triphasé courant (régulateurs de tension triphasés) autotransformateur – RNT.

Tous les LATR sont utilisés pour obtenir une tension de sortie différente de l'entrée (convertisseur ou régulateur de tension). Souvent, leur utilisation est justifiée pour le raccordement d'appareils électroménagers dont la tension nominale, selon les caractéristiques déclarées par le constructeur, diffère de celle du réseau industriel U (230/50 V ou 380/50 V).

Tous les types de transformateurs sont constitués de plusieurs enroulements couplés inductivement et peuvent convertir soit la tension d'entrée (transformateurs U), soit le courant d'entrée (transformateurs I). Quant aux autotransformateurs de laboratoire, dans lesquels il existe également une connexion électrique entre les enroulements, bien qu'ils soient activement utilisés depuis le milieu des années cinquante du siècle dernier, ils restent à ce jour en demande.

La modification d'un tel appareil a considérablement évolué au fil du temps. Auparavant, afin de mettre en œuvre un réglage en douceur le long de U, un contact collecteur de courant était utilisé, fixé aux spires de l'enroulement secondaire, ce qui permettait de modifier rapidement les paramètres de tension de sortie. Ainsi, en laboratoire, il a toujours été possible de modifier le fonctionnement de divers appareils et unités, comme changer le régime du moteur, augmenter ou diminuer la luminosité de l'éclairage ou ajuster la température de chauffage d'un fer à souder.

Actuellement, LATR propose de nombreuses modifications différentes, dont les plus populaires sont et. Cependant, tous les modèles sont des convertisseurs de tension en termes de valeur (stabilisateurs U) et le paramètre de sortie peut être ajusté. Pour utiliser correctement ce type d'appareils, vous devez contacter instructions d'utilisation du LATR.

Schéma LATR

Comme mentionné ci-dessus, tous les LATR sont classés comme autotransformateurs et ont une puissance insignifiante. Dans le même temps, ils ne nécessitent pas d'enregistrement en tant qu'instrument de mesure dans le registre national du SI et, par conséquent, ils n'ont pas besoin d'être vérifiés (par examen métrologique).

LATR est utilisé à la fois sur monophasé(230/50 V), et sur triphasé(380/50 V) secteur CA et se compose des composants suivants :

Noyau toroïdal en acier.
Enroulement réalisé sous la forme d'un circuit unique (primaire).

De plus, son certain nombre de tours fait souvent également office d'enroulement secondaire et peut être ajusté en fonction de la puissance U requise. Afin de réduire ou d'augmenter le nombre de tours de l'enroulement secondaire, le LATR est équipé d'une commande manuelle (poignée) dont la rotation fait glisser et passer d'un tour à l'autre le balai de charbon. Ainsi, le rapport de transformation change, ce qui entraîne une sortie U différente.

Comment fonctionne le LATR ?

Comme déjà mentionné, le réglage de la tension de sortie requise se fait manuellement en tournant le bouton, ce qui modifie le mouvement du balai de charbon. Dans ce cas, un tel paramétrage est mis en œuvre lorsque l'appareil est connecté au réseau électrique.

L'une des sorties des spires du bobinage, qui appartient au secondaire, est reliée à un balai de charbon. La deuxième extrémité de l'enroulement secondaire est commune du côté où se trouve un réseau d'entrée. La rotation de la poignée provoque le mouvement de la brosse, ce qui modifie à son tour le nombre de tours, et donc la valeur de sortie U.

Tous les appareils nécessitant une tension différente de la tension nominale sont connectés à la sortie LATR (à des bornes spécialement installées). L'alimentation du réseau est fournie aux bornes d'entrée de l'autotransformateur.

Un voltmètre pour le circuit secondaire est installé devant l'autotransformateur, capable d'afficher des surtensions soudaines (surcharge) et vous permet également de régler plus précisément le U requis à la sortie.

IMPORTANT! Ce voltmètre permet de régler correctement la tension du circuit secondaire requise, cependant, pour évaluer correctement sa valeur il est également nécessaire de mesurer U devant le consommateur.

Le boîtier du LATR comporte également des ouvertures spéciales (ou une grille de ventilation installée sur certains modèles) qui permettent la ventilation à l'intérieur et protègent à la fois le noyau et le bobinage de la surchauffe.

Types d'autotransformateurs de laboratoire d'occasion

Tous les LATR actuellement utilisés sont conçus pour être alimentés à partir d'un réseau alternatif de certaines tensions.

Modèles conçus pour fonctionner sur courant monophasé 230/50V. Ils ont un noyau toroïdal sur lequel se trouve le bobinage. Leur schéma est très simple.

Appareils fonctionnant à partir d'un réseau triphasé AC 380/50V. Ils sont équipés de trois noyaux magnétiques, chacun possédant son propre enroulement. Ici, le diagramme est un peu différent.

Tous les types de transformateurs de ce type peuvent produire à la fois une tension de sortie réduite et augmentée, à savoir :

RNO-0-250V.
RNT-0-450V.

Principaux domaines d'application du LATR

Tous les types similaires d'autotransformateurs ont une application assez étroite en raison de leurs caractéristiques de conception, à savoir :

Dans les laboratoires de divers instituts de recherche et entreprises pour effectuer des travaux de test sur les équipements fonctionnant en courant alternatif, ainsi qu'un stabilisateur U pour réduire la tension du secteur (à l'entrée).
Pour la mise en service et le débogage d'appareils industriels, d'équipements électroniques et hautement sensibles et de la plupart des appareils nécessitant un niveau U réduit pour fonctionner.
Comme chargeur de batterie.
Dans le logement et les services communaux.
Dans les établissements d'enseignement pour les travaux de laboratoire.

Cependant, si le réseau électrique présente constamment un niveau U instable, l'utilisation du LATR ne sera pas justifiée, puisque dans de tels cas l'installation d'un stabilisateur est nécessaire.

Comment faire un LATR de vos propres mains

Il est tout à fait possible de réaliser soi-même ce type d'autotransformateur, mais il est préférable de commencer par un modèle simple conçu pour le courant monophasé avec un réseau U 230/50V.

Comprendre Qu'est-ce qu'un transformateur LATR ? et comment cela fonctionnera, il suffit de regarder le schéma le plus simple.

Vous pouvez bien sûr récupérer LATR électronique DIY. Mais vous devriez d’abord commencer à assembler avec des circuits élémentaires.

Il convient de noter au préalable que ces types de LATR sont destinés à modifier la tension dans de petites plages. Sinon, il est conseillé d'utiliser des circuits de transformateur classiques et conventionnels avec des enroulements primaire et secondaire. Lors de l'utilisation de LATR sur une grande différence entre l'entrée et la sortie U, les problèmes suivants peuvent survenir :

Il existe une forte probabilité d'apparition d'un courant de court-circuit proche de I.
En raison de l'utilisation de plus de matériaux (noyau, fil de cuivre), le poids et les dimensions du transformateur résultant seront assez importants, ce qui augmentera également son coût.
Faible efficacité.

Pour assembler le LATR, vous devez préparer le matériel suivant :

Noyau (tige ou toroïdal), vendu en magasin spécialisé. Il est également possible de trouver une ancre similaire dans un équipement ancien et cassé.
Fil de cuivre (pour le bobinage).
Ruban électrique (chiffon).
Vernis résistant à la chaleur.
Le boîtier sur lequel les bornes d'entrée et de sortie doivent être installées.

Si vous devez assembler un autotransformateur avec la possibilité de modifier la sortie U, vous aurez également besoin de :

Voltmètre (les versions analogiques et numériques peuvent être utilisées).
Bouton et curseur avec balai de charbon (nécessaire pour le réglage en U).

Afin de sélectionner correctement le nombre de tours de fil de cuivre, il est nécessaire de calculer le fil. Pour cela, il est nécessaire de déterminer dans quelles plages la tension de sortie est requise. Les valeurs standards sont 127/50, 180/50 et 250/50, avec entrée U = 230/50V. Il faut également limiter et régler la puissance de l'appareil R.

Calcul des tours d'enroulement

Afin de sélectionner le fil requis, il est nécessaire de déterminer le courant maximum possible à travers l'enroulement. Le maximum I peut être obtenu en faisant fonctionner l'autotransformateur en abaisseur de 230 V (U1) à 127 V (U2). I est donc calculé comme suit :
I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1, où :

I, I2, I3 – courant en sections, A.
P – puissance, W.
U1, U2 – tension d'entrée et de sortie, V.

Afin de sélectionner un fil du diamètre requis, il est nécessaire d'effectuer le calcul suivant :

Sur la base du tableau de choix du type de fil et de sa section, le fil souhaité est sélectionné en fonction du PUE.

Pp = P * k * (1 – 1/n)

Dans la dernière formule, k est un coefficient dépendant de l'efficacité du LATR.

Il faut maintenant déterminer le nombre de tours de bobinage requis pour U de 1 V. A cet effet, la section transversale du circuit magnétique S est déterminée :

Dans cette formule :

W0 est le nombre de tours de bobinage requis pour U de 1 V.
m – coefficient constant (35 – pour un noyau toroïdal, 50 – pour un noyau à tige)

Selon le type de matériau utilisé comme noyau, beaucoup préfèrent augmenter le nombre de tours par 1 V de 30 % et le nombre total de 10 % pour éviter les pertes d'U.

Après cela, le nombre de tours requis est calculé en multipliant W0 par la tension requise de l'enroulement secondaire :

Pour calculer la longueur de fil requise, vous devez enrouler un tour sur le noyau, puis mesurer sa longueur. En multipliant la valeur obtenue par le nombre de tours calculé ci-dessus, le résultat peut être la longueur de fil requise. Pour qu'il y ait suffisamment de fil à fixer aux connecteurs, il faut ajouter 30 cm de chaque côté.

Assemblage du LATR

Afin d'assembler un LATR avec possibilité de réglage de U en sortie, il est nécessaire d'utiliser un noyau à profil toroïdal.

La surface du noyau qui entrera en contact avec l'enroulement en cuivre est enveloppée de ruban adhésif. Une extrémité du fil de cuivre préparé est laissée pour fixer le connecteur. Après cela, il est nécessaire d'enrouler le nombre de tours sur le circuit magnétique lui-même, obtenu à partir du calcul présenté ci-dessus.

Compte tenu du fait que le LATR assemblé est destiné à plusieurs niveaux de tension, lorsque la première valeur est atteinte, une boucle est réalisée à partir du fil, après quoi l'enroulement des spires se poursuit jusqu'à ce que la totalité du fil soit utilisée.

Une fois que tout le fil est enroulé autour du noyau, il est recouvert d'un vernis résistant à la chaleur. Dans ce cas, l'option de vernissage la plus optimale serait d'abaisser le circuit magnétique avec le fil de cuivre enroulé directement dans un récipient rempli de vernis, après quoi il devra y rester pendant un certain temps. Une fois le temps nécessaire au vernis sélectionné écoulé, le noyau avec enroulement est retiré du vernis et séché, après quoi il est placé dans le boîtier préparé.

Une extrémité du fil enroulé est connectée au terminal auquel l'alimentation sera fournie par le réseau. N'oubliez pas qu'il doit être connecté au connecteur de charge commun ; pour ce faire, il suffit de les connecter depuis l'intérieur du boîtier avec un fil ordinaire.

La boucle d'enroulement, qui correspond à U=230V, est connectée à la deuxième borne d'entrée (va à l'alimentation). Toutes les boucles restantes correspondant à différentes tensions sont connectées aux connecteurs correspondants en fonction du schémas de connexion.

Si un LATR est en cours d'assemblage, destiné à réguler en douceur la sortie U, un support est réalisé sur le boîtier dans lequel est insérée une poignée de commande avec un balai de charbon qui y est connecté, et elle doit toucher les spires supérieures de l'enroulement.

Là où le curseur avec le pinceau va se déplacer, il est nécessaire de nettoyer le vernis (vous pouvez marquer cette zone à l'œil), ce qui assurera le contact électrique. Dans ce cas, il n'y aura qu'une seule borne à la sortie, qui devra être connectée au balai, et un voltmètre devra également être installé.

Après assemblage final, un LATR fini est obtenu, auto-assemblé.

Vérification de la fonctionnalité de l'autotransformateur assemblé

Après assemblage, les performances de cet autotransformateur doivent être testées, pour lesquelles vous devez respecter la séquence d'actions suivante :

Une tension de 230/50 V est fournie aux bornes d'entrée.
Après avoir appliqué U, vous devez attendre un peu et vous assurer qu'il n'y a pas de bruit étranger, de vibration, d'odeur ou de fumée.
En tournant le bouton du régulateur, vérifiez la valeur de sortie U requise avec celles spécifiées.
Après une courte période de fonctionnement, éteignez le transformateur, ouvrez le boîtier et vérifiez l'enroulement pour une éventuelle surchauffe.

Si tous les points ci-dessus sont respectés et qu'aucun écart dans le fonctionnement normal de l'appareil n'est constaté, cela LATR peut être utilisé aux fins prévues. Ainsi, semblable autotransformateurs de laboratoire Il peut être utilisé non seulement dans des contextes institutionnels, mais également dans la vie quotidienne, fournissant la tension requise pour le fonctionnement de divers appareils.

LATR - autotransformateur réglable en laboratoire - un des types d'autotransformateurs, qui est un autotransformateur de puissance relativement faible, conçu pour réguler la tension alternative (courant alternatif) fournie à la charge à partir d'un réseau de courant alternatif monophasé ou triphasé.

Le LATR, comme tout autre transformateur de réseau, repose sur un noyau électrique en acier. Mais sur le noyau toroïdal du LATR, contrairement aux autres types de transformateurs de réseau, il n'y a qu'un seul enroulement (primaire), dont une partie peut faire office d'enroulement secondaire, et le nombre de tours de l'enroulement secondaire peut être rapidement ajusté par le utilisateur, c'est la particularité du LATR des simples autotransformateurs.

Pour réguler le nombre de tours par enroulement secondaire, la conception de l'autotransformateur comprend un bouton rotatif auquel est connecté un balai de charbon coulissant. Lorsque vous tournez le manche, la brosse glisse de tour en tour le long de l'enroulement, c'est ainsi qu'elle se règle.

L'une des bornes secondaires de l'autotransformateur de laboratoire est directement reliée à la brosse coulissante. La deuxième broche secondaire est commune au côté entrée réseau. Les consommateurs sont connectés aux bornes de sortie du LATR, et ses bornes d'entrée sont connectées à un réseau électrique monophasé ou triphasé. Dans un LATR monophasé, il y a un noyau et un enroulement, et dans un LATR triphasé, il y a trois noyaux, et chacun a un enroulement.

La tension à la sortie du LATR peut être soit supérieure à l'entrée, soit inférieure, par exemple, pour un réseau monophasé, la plage réglable est de 0 à 250 volts, et pour un réseau triphasé, de 0 à 450 Volts. Il est à noter que l'efficacité du LATR est d'autant plus élevée que la tension de sortie est proche de la tension d'entrée et peut atteindre 99 %. Forme de tension de sortie - .

Sur le panneau avant du LATR se trouve un voltmètre de circuit secondaire permettant un contrôle opérationnel de la surcharge et un réglage plus précis de la tension de sortie. Le boîtier LATR comporte des trous de ventilation à travers lesquels se produit le refroidissement naturel par air du noyau magnétique et du bobinage.

Les autotransformateurs de laboratoire sont utilisés dans les laboratoires à des fins de recherche, pour tester des équipements AC et simplement pour stabiliser manuellement la tension du réseau si elle est actuellement inférieure à la valeur nominale requise.

Bien sûr, si la tension du réseau fluctue constamment, un autotransformateur ne vous sauvera pas ; vous aurez besoin d'un stabilisateur à part entière. Dans d'autres cas, le LATR est exactement ce dont vous avez besoin pour affiner la tension en fonction de la tâche à accomplir. Ces tâches peuvent être : la mise en place d'équipements industriels, le test d'équipements très sensibles, la mise en place d'appareils radio-électroniques, l'alimentation d'équipements basse tension, la charge de batteries, etc.

Le LATR ne possédant qu'un seul enroulement, commun aux circuits primaire et secondaire, le courant de l'enroulement secondaire s'avère être commun aux circuits primaire et secondaire. De ce point de vue, il est évident que le courant de l'enroulement secondaire et le courant primaire dans les spires communes sont de sens opposé, donc le courant total est égal à la différence entre les courants I1 et I2, c'est-à-dire I2 – I1 = I12. est le courant dans les tours communs. Il s'avère donc que lorsque la valeur de la tension secondaire est proche de la tension d'entrée, les spires communes peuvent être enroulées avec un fil de section plus petite que dans le cas d'un transformateur à deux enroulements.

La caractéristique de conception du LATR nous oblige à séparer les concepts de « puissance de débit » et de « puissance de conception ». La puissance nominale est celle qui est transmise de l'enroulement primaire au circuit secondaire au moyen d'une induction électromagnétique à travers le noyau, comme dans un transformateur classique à deux enroulements, et la puissance de sortie est la somme de la puissance de sortie et de la puissance qui est transmise uniquement via le composant électrique, c'est-à-dire sans la participation de l'induction du composant magnétique dans le noyau.

Il s’avère qu’en plus de la puissance calculée, une puissance purement électrique égale à U2*I1 est également transférée au circuit secondaire. C'est pourquoi les autotransformateurs nécessitent un noyau magnétique plus petit pour transmettre la même puissance que les transformateurs classiques à deux enroulements. C'est la raison du rendement plus élevé des autotransformateurs. De plus, moins de cuivre est nécessaire pour le fil.

Ainsi, avec un faible taux de transformation, le LATR peut se vanter des avantages suivants : efficacité jusqu'à 99,8 %, noyau magnétique plus petit, consommation de matériaux réduite. Et tout cela est dû à la présence d'une connexion électrique entre les circuits primaire et secondaire. D'autre part, l'absence entre les circuits entraîne un danger de courant de phase depuis les bornes de sortie du LATR et même depuis l'une des bornes, il faut donc être extrêmement prudent lorsque l'on travaille avec un autotransformateur de laboratoire.

De nombreuses personnes sont poussées à fabriquer elles-mêmes un autotransformateur de laboratoire (LATR) en raison de l'excès de régulateurs de mauvaise qualité sur le marché électrique. Vous pouvez également utiliser un type industriel, cependant, ces échantillons sont trop volumineux et coûteux. C'est pour cette raison qu'il est difficile de les utiliser à la maison.

Qu’est-ce qu’un LATR électronique ?

Des autotransformateurs sont nécessaires pour changer de tension en douceur fréquence actuelle 50-60 Hz lors de divers travaux électriques. Ils sont également souvent utilisés lorsqu'il est nécessaire de réduire ou d'augmenter la tension alternative des équipements électriques domestiques ou de bâtiment.

Les transformateurs sont des équipements électriques équipés de plusieurs enroulements connectés par induction. Il est utilisé pour convertir l’énergie électrique en tension ou en niveau de courant.

À propos, le LATR électronique a commencé à être largement utilisé il y a 50 ans. Auparavant, l'appareil était équipé d'un contact collecteur de courant. Il était situé sur l'enroulement secondaire. Cela a permis d'ajuster en douceur la tension de sortie.

Quand vous êtes-vous connecté ? divers appareils de laboratoire, il y avait une option pour changer rapidement la tension. Par exemple, si vous le souhaitez, vous pouvez modifier le degré de chauffage du fer à souder, régler la vitesse du moteur électrique, la luminosité de l'éclairage, etc.

Actuellement, LATR a diverses modifications. En général, il s'agit d'un transformateur qui convertit une tension alternative d'une valeur en une autre. Un tel dispositif sert de stabilisateur de tension. Sa principale différence réside dans la possibilité d'ajuster la tension à la sortie de l'équipement.

Il existe différents types d'autotransformateurs :

Monophasé ;
Triphasé.

Le dernier type est constitué de trois LATR monophasés installés dans une seule structure. Cependant, peu de personnes souhaitent en devenir propriétaire. Les autotransformateurs triphasés et monophasés sont équipés voltmètre et échelle de réglage.

Champ d'application du LATR

L'autotransformateur est utilisé dans divers domaines d'activité, parmi lesquels :

Production métallurgique ;
Utilitaires ;
Industries chimiques et pétrolières ;
Production d'équipements.

De plus, il est nécessaire pour les travaux suivants : fabrication d'appareils électroménagers, recherche d'équipements électriques en laboratoire, mise en place et tests d'équipements, création de récepteurs de télévision.

De plus, le LATR est souvent utilisé dans les établissements d'enseignement pour mener des expériences dans les cours de chimie et de physique. On peut même le trouver dans certains appareils stabilisateurs de tension. Également utilisé comme équipement supplémentaire pour les enregistreurs et les machines-outils. Dans presque toutes les études en laboratoire, c'est le LATR qui est utilisé comme transformateur, car il est de conception simple et facile à utiliser.

Un autotransformateur, contrairement à un stabilisateur, qui n'est utilisé que dans des réseaux instables et produit une tension de 220 V en sortie avec une erreur variable de 2 à 5 %, produit exactement la tension spécifiée.

Selon les paramètres climatiques, l'utilisation de ces appareils est autorisée à une altitude de 2000 mètres, mais le courant de charge doit être réduit de 2,5% tous les 500 m de montée.

Les principaux inconvénients et avantages d'un autotransformateur

Le principal avantage du LATR est efficacité supérieure, car seule une partie de la puissance est transformée. Ceci est particulièrement important si les tensions d'entrée et de sortie sont légèrement différentes.

Leur inconvénient est qu’il n’y a pas d’isolation électrique entre les enroulements. Bien que dans les réseaux électriques industriels, le fil neutre soit mis à la terre, ce facteur ne jouera donc pas un rôle particulier. De plus, moins de cuivre et d'acier sont utilisés pour les enroulements des noyaux, ce qui entraîne moins de poids et de dimensions. En conséquence, vous pouvez économiser beaucoup.

La première option est un changeur de tension

Si vous êtes un électricien débutant, il est préférable d'essayer d'abord de créer un modèle LATR simple, qui sera régulé par un dispositif de tension - de 0 à 220 volts. Selon ce schéma, l'autotransformateur a puissance - de 25 à 500 W.

Pour augmenter la puissance du régulateur à 1,5 kW, il faut placer les thyristors VD 1 et 2 sur les radiateurs. Ils sont connectés en parallèle à la charge R 1. Ces thyristors font passer le courant dans des sens opposés. Lorsque l'appareil est connecté au réseau, ils sont fermés et les condensateurs C 1 et 2 commencent à se charger à partir de la résistance R 5. Si nécessaire, ils modifient également la valeur de tension pendant la charge. De plus, cette résistance variable forme avec les condensateurs un circuit déphaseur.

Cette solution technique permet utiliser deux demi-cycles à la fois CA. En conséquence, la pleine puissance est appliquée à la charge plutôt qu’à la moitié.

Le seul inconvénient du circuit est que l'allure de la tension alternative en charge, du fait du fonctionnement spécifique des thyristors, n'est pas sinusoïdale. Tout cela entraîne des interférences sur le réseau. Pour corriger le problème du circuit, il suffit de construire des filtres en série avec la charge. Ils peuvent être retirés d'un téléviseur cassé.

La deuxième option est un régulateur de tension avec transformateur

L'appareil, qui ne provoque pas d'interférences dans le réseau et produit une tension sinusoïdale, est plus difficile à assembler que le précédent. LATR, dont le circuit a TV biopolaire 1, en principe, vous pouvez aussi le faire vous-même. De plus, le transistor sert d'élément de régulation dans l'appareil. La puissance qu'il contient dépend de la charge. Cela fonctionne comme un rhéostat. Ce modèle vous permet de modifier la tension de fonctionnement non seulement sous des charges réactives, mais également sous des charges actives.

Cependant, le circuit d'autotransformateur présenté n'est pas non plus idéal. Son inconvénient est qu'un transistor de commande fonctionnel génère beaucoup de chaleur. Pour éliminer cet inconvénient, vous aurez besoin d'un dissipateur thermique puissant d'une superficie d'au moins 250 cm².

Dans ce cas, le transformateur T 1 est utilisé. Il doit avoir une tension secondaire d'environ 6-10 V et. puissance environ 12-15 W. Le pont de diodes VD 6 redresse le courant, qui passe ensuite au transistor VT 1 dans n'importe quel demi-cycle via VD 5 et VD 2. Le courant de base du transistor est régulé par une résistance variable R 1, modifiant ainsi les caractéristiques du courant de charge.

Le voltmètre PV 1 est utilisé pour surveiller les niveaux de tension à la sortie de l'autotransformateur. Il est utilisé pour calculer des tensions de 250 à 300 V. S'il est nécessaire d'augmenter la charge, il vaut la peine de remplacer les diodes VD 5-VD 2 et le transistor VD 1 par des diodes plus puissantes. Bien entendu, cela sera suivi d’une expansion de la surface du radiateur.

Comme vous pouvez le constater, pour assembler un LATR de vos propres mains, il vous suffira peut-être d'avoir un peu de connaissances dans ce domaine et d'acheter tous les matériaux nécessaires.

Outre les transformateurs classiques, qui comportent plusieurs enroulements, il existe des autotransformateurs, qui ne comportent qu'une seule bobine. Si nécessaire, vous pouvez assembler vous-même l'autotransformateur.

Le principe de base de fonctionnement d'un autotransformateur est similaire à celui d'un appareil classique :

le courant circulant dans l'enroulement primaire crée un champ magnétique et un flux magnétique dans le circuit magnétique ;
l'ampleur de ce champ dépend de l'intensité du courant et du nombre de tours ;
les changements de flux magnétique induisent une force électromotrice dans l'enroulement secondaire ;
l'ampleur de la FEM induite dépend du nombre de tours dans l'enroulement secondaire.

La particularité de l'autotransformateur est qu'une partie des spires de l'enroulement primaire est également secondaire. Du fait que les FEM dans les enroulements primaire et secondaire sont dirigées dans des directions opposées, le courant dans la partie commune de la bobine I¹² est égal à la différence entre I¹ et I². Si les tensions d'entrée et de sortie sont égales ou Ktr = 1, I¹² est déterminé par la réactance inductive de la bobine.

Principaux avantages et inconvénients

De par ses caractéristiques de conception, l'autotransformateur présente des avantages et des inconvénients par rapport aux appareils classiques.

Avantages d'un autotransformateur, manifestés à Ktr0,5-2 :

moins de poids et de dimensions ;
un rendement plus élevé associé à des pertes réduites dans les enroulements et le noyau magnétique.

En plus des avantages, ces appareils présentent des inconvénients :

Augmentation du courant de court-circuit. Cela est dû au fait que le courant de charge n'est pas limité par la saturation du circuit magnétique, mais par la résistance de plusieurs spires de l'enroulement secondaire.
Connexion électrique entre les enroulements primaire et secondaire. Cela rend impossible l'utilisation de ces appareils comme dispositifs de séparation et pour alimenter des appareils basse tension dans des conditions dangereuses qui nécessitent une basse tension conformément à la réglementation électrique.

Puissance de l'autotransformateur

La puissance de tout appareil électrique est égale au produit du courant et de la tension P=I*A. Dans un transformateur classique, elle est égale à la puissance de charge, compte tenu du rendement.

La puissance d'un autotransformateur se calcule un peu différemment. Dans un dispositif augmentant la tension, il se compose de la puissance de l'enroulement primaire de la partie P¹²=I¹²*U¹² et de la puissance de l'enroulement élévateur P²=I²*U⅔. Du fait que le courant circulant dans la bobine primaire est inférieur au courant de charge, la puissance de l'autotransformateur est inférieure à la puissance de charge. En fait, la puissance de l'appareil est déterminée par la différence entre les tensions primaire et secondaire et le courant de l'enroulement secondaire P=(U¹-U²)*I².

Ceci est particulièrement visible avec de petits écarts (10 à 20 %) dans la tension de sortie. L'autotransformateur abaisseur est calculé de la même manière.

Information! Ceci permet de réduire la section du noyau magnétique et le diamètre du fil de bobinage. À cet égard, l'autotransformateur est plus léger et moins cher qu'un appareil classique.

Qu'est-ce que le LATR

En plus des appareils électriques qui remplacent les transformateurs conventionnels, les écoles, instituts et laboratoires utilisent des LATR - Autotransformateurs de Laboratoire. Ces appareils sont utilisés pour modifier en douceur la tension à la sortie de l'appareil. Les conceptions les plus courantes sont une bobine enroulée sur un circuit magnétique toroïdal. D'un côté, le fil est débarrassé du vernis et un rouleau en graphite se déplace le long de celui-ci à l'aide d'un mécanisme rotatif.

La tension d'alimentation est fournie aux extrémités de la bobine et la tension secondaire est supprimée de l'une des extrémités et du rouleau en graphite. Par conséquent, LATR ne peut pas augmenter la tension au-dessus de la tension du secteur, dans certaines modifications au-dessus de 250 V.

En plus des LATR à bobine, il existe des LATR électroniques. En fait, il ne s'agit pas d'un autotransformateur, mais d'un régulateur de tension. Il existe différents types de tels appareils :

Régulateur à thyristors. Dans ces appareils, un thyristor et un pont de diodes ou un triac sont installés comme élément de puissance. L'inconvénient est l'absence de tension de sortie sinusoïdale. L'appareil le plus connu de ce type est un variateur de lampe d'éclairage.
Régulateur de transistors. Plus cher que le thyristor, nécessite l'installation de transistors sur les radiateurs. Fournit une tension de sortie sinusoïdale.
Contrôleur PWM.

Conseil! Afin d'obtenir une tension supérieure à la tension du secteur, le LATR est connecté à l'enroulement secondaire du transformateur élévateur.

Champ d'application

Les caractéristiques de l'autotransformateur lui permettent d'être utilisé dans la vie quotidienne et dans divers domaines industriels.

Production métallurgique

Les autotransformateurs régulés en métallurgie sont utilisés pour vérifier et régler les équipements de protection des laminoirs et des postes de transformation.

Utilitaires

Avant l'avènement des stabilisateurs automatiques, ces dispositifs étaient utilisés pour assurer le fonctionnement normal des téléviseurs et autres équipements. Ils consistaient en un enroulement avec un grand nombre de prises et un interrupteur. Il a commuté la sortie de la bobine et la tension de sortie a été contrôlée à l'aide d'un voltmètre.

Actuellement, les autotransformateurs sont utilisés dans les stabilisateurs de tension à relais.

Référence! Dans les stabilisateurs triphasés, trois autotransformateurs monophasés sont installés et le réglage est effectué séparément dans chaque phase.

Industrie chimique et pétrolière

Dans les industries chimiques et pétrolières, ces dispositifs sont utilisés pour stabiliser et réguler les réactions chimiques.

Production d'équipement

En génie mécanique, de tels dispositifs sont utilisés pour démarrer les moteurs électriques des machines-outils et contrôler la vitesse de rotation des entraînements supplémentaires.

Établissements d'enseignement

Dans les écoles, les écoles techniques et les instituts, les LATR sont utilisés pour effectuer des travaux de laboratoire et démontrer les lois du génie électrique et des expériences sur l'électrolyse.

Faire un LATR maison

Il existe suffisamment d'appareils prêts à l'emploi en vente, mais si nécessaire, vous pouvez les fabriquer vous-même. Il est préférable de prendre comme base un transformateur sur un circuit magnétique en forme de O ou de W. Réaliser un LATR sur fer toroïdal revient à le rembobiner et nécessite une très grande prudence lors de l'enroulement de la bobine.

Préparation du matériel

Pour réaliser un autotransformateur réglable il vous faut :

Noyau magnétique. Sa section détermine la puissance de l'autotransformateur.
Fil d'enroulement. Sa section dépend de la puissance et de la consommation de courant de l'appareil.
Vernis résistant à la chaleur. Nécessaire à l'imprégnation de la bobine après le bobinage des fils. Le remplacement par de la peinture à l'huile est autorisé.
Ruban isolant en tissu ou ruban de maintien et boîtier avec connecteurs fixes pour connecter la charge et l'alimentation. Il est conseillé de placer un voltmètre numérique ou analogique dans le boîtier
Interrupteur multi-positions. Son courant admissible doit correspondre au courant de l'appareil. Si nécessaire, il est possible de commuter les bornes de l'autotransformateur à l'aide de démarreurs.

Calcul de fil

Avant de commencer à enrouler la bobine, vous devez déterminer la section du fil et le nombre de tours/volts (n/v) requis. Ce calcul est effectué sur la base de la section transversale du noyau magnétique à l'aide de calculateurs en ligne ou de tableaux spéciaux.

Si un transformateur fonctionnel est utilisé pour fabriquer l'appareil, ces paramètres sont déterminés à partir des enroulements disponibles :

connecter le transformateur à un réseau 220V ;
utilisez un voltmètre pour mesurer la tension de sortie V ;
éteignez l'appareil ;

démonter le circuit magnétique ;
dérouler l'enroulement secondaire en comptant le nombre de tours N ;
en utilisant la formule n/v=N/V, calculez le nombre de tours/volts - le paramètre principal pour calculer la bobine ;
mesurer la section transversale du fil de l'enroulement primaire.

Conseil! Si l'enroulement primaire n'a pas été imprégné de vernis et est déroulé sans casser l'isolation, il peut alors être utilisé pour enrouler une bobine d'autotransformateur.

Schème

Avant de commencer les travaux, un schéma de bobinage est établi indiquant le nombre de tours et la tension à chaque borne. Contrairement à un transformateur classique, un autotransformateur ne possède qu'un seul enroulement, représenté d'un côté de la ligne symbolisant le circuit magnétique.

Pour calculer les tours, il est nécessaire de déterminer le nombre de broches. Cela dépend du nombre de positions de l'interrupteur multi-positions. L'un des taps peut coïncider avec la broche réseau :

déterminer et indiquer sur le schéma la tension V de chacune des positions de l'interrupteur ;
calculez le nombre de tours requis entre les prises en utilisant la formule N=(n/v)*(V²-V³), où V¹, V², V³, etc. – tension aux bornes suivantes ;
indiquer sur le schéma le nombre de tours entre chacun des robinets.

Conseil! S'il est nécessaire de réaliser un autotransformateur élévateur, le nombre de tours requis est ajouté à l'enroulement primaire. Pour ce faire, il est permis d'utiliser un fil retiré de l'enroulement secondaire.

Enroulement de bobine

Une fois tous les calculs terminés, la bobine est enroulée. Elle est réalisée sur un châssis fini ou spécialement réalisé manuellement ou à l'aide d'une bobineuse :

le nombre requis de tours dans la section est enroulé ;
une branche est fabriquée - à partir du fil d'enroulement, sans le casser, une boucle de 5 à 20 cm de long est réalisée et tordue en un faisceau;
après avoir effectué le taraudage, l'enroulement de la bobine continue ;
les opérations 1 à 3 sont répétées jusqu'à ce que le bobinage soit terminé ;
l'enroulement fini est fixé avec du ruban adhésif et recouvert de vernis ou de peinture.

Processus de construction

Une fois le bobinage terminé et le vernis séché, l'autotransformateur est assemblé :

le circuit magnétique est assemblé ;
l'appareil assemblé est installé dans le boîtier ;
un interrupteur multiposition et un voltmètre sont connectés ;
l'autotransformateur assemblé est connecté aux bornes.

Examen

Après le montage, la fonctionnalité de l'appareil doit être vérifiée :

l'enroulement primaire de l'appareil est connecté au réseau ;
Les tensions sont mesurées à chaque position du commutateur et les données sont comparées à celles calculées ;
après 20 minutes, le transformateur est éteint et vérifié pour le chauffage - s'il n'y a pas de chauffage, des tests répétés sont effectués sous charge.

Comment fabriquer un transformateur à partir d'un autotransformateur

En plus de fabriquer un LATR à partir d'un transformateur conventionnel, l'opération inverse est possible : fabriquer un transformateur à partir d'un LATR. De tels dispositifs ont une efficacité plus élevée en raison des meilleures propriétés du noyau toroïdal par rapport au noyau magnétique en forme de W.

Pour une telle modification, il suffit de bobiner l'enroulement secondaire :

compter le nombre de tours entre les bornes 220V ;
déterminer le nombre de tours/volts

Autotransformateur électronique

Une méthode de réglage plus moderne consiste à utiliser des appareils électroniques. N'importe lequel d'entre eux peut être fabriqué de vos propres mains.

Le circuit le plus simple d'un tel dispositif est une résistance variable connectée entre l'anode et l'électrode de commande du thyristor. Cela vous permet de recevoir une tension continue pulsée et de la contrôler dans la plage de 0 à 110 V.

Pour réguler la tension alternative 0-220V, un circuit de connexion anti-parallèle est utilisé et une résistance est connectée entre les électrodes de commande.

Au lieu de deux thyristors, il est conseillé d'utiliser un triac et d'utiliser un variateur pour lampes à incandescence comme circuit de commande.

Contrôle des transistors

Le réglage de la plus haute qualité est obtenu en utilisant un régulateur à transistor. Il assure un changement en douceur et une forme correcte de la tension de sortie.

L'inconvénient de ce circuit est que les transistors de sortie chauffent. Pour le réduire et augmenter l'efficacité, il est conseillé de connecter le régulateur aux bornes de sortie de l'autotransformateur - un réglage grossier est effectué en commutant les enroulements et un réglage en douceur est effectué à l'aide de transistors.

La méthode la plus moderne consiste à utiliser un contrôleur PWM (modulation de largeur d'impulsion). Des transistors bipolaires à effet de champ ou à grille isolée (IGBT) sont utilisés comme éléments de puissance.

Un transformateur doté d’une connexion électrique entre les enroulements est appelé autotransformateur de laboratoire, ou LATR. La tension du circuit de charge est directement proportionnelle à l'enroulement du circuit secondaire. Selon la conception, l'obtention de la tension de sortie souhaitée se fait en se connectant aux bornes appropriées ou en tournant un régulateur manuel (Fig. 1). Cet article décrit comment fabriquer du LATR à la maison.

Préparation du matériel

Pour assembler le LATR, vous aurez besoin du matériel et des appareils suivants :

Enroulement en cuivre ;
Circuit magnétique toroïdal ou à tige. Peut être acheté dans un magasin spécialisé ou retiré du matériel endommagé ;
Vernis résistant à la chaleur ;
Ruban adhésif ;
Boîtier avec connecteurs fixes pour connecter la charge et l'alimentation.

Pour un LATR de laboratoire à taux de transformation variable, vous aurez peut-être besoin en plus de :

Voltmètre numérique ou analogique.
Mécanisme rotatif comprenant une poignée et un curseur avec un balai de charbon. Il régulera la tension.

Calcul de fil

Il est déconseillé d'utiliser un autotransformateur pour les grandes transformations pour les raisons suivantes :

Il existe un risque élevé de recevoir des courants proches d'un court-circuit. Ceci est compensé par des circuits électroniques spéciaux ou une résistance supplémentaire. Pour les petites charges, il est plus rentable d'utiliser un LATR électronique.
Les avantages par rapport aux transformateurs sont perdus : rendement élevé, économie de conducteur et d'acier, dimensions et poids réduits, coût.

Nous déterminons dans quelles limites le LATR fonctionnera. Nous sélectionnons 220 V pour l'alimentation du réseau. Nous sélectionnons 127, 180 et 250 V comme tensions secondaires. Nous limitons la puissance à 300 W. Vous pouvez choisir vos propres valeurs et effectuer des calculs similaires en utilisant l'exemple de cet article.

L'enroulement est calculé en fonction du courant le plus important. Le courant le plus élevé sera lors de la conversion d'une tension de 220 à 127 V. L'autotransformateur dans ce cas est un abaisseur et le circuit 1 lui convient. Sur la base du circuit fourni, nous calculons le courant maximum I passant dans le. bobinage des deux circuits :

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

où I, I2, I3 sont les courants dans les sections correspondantes du circuit, A ;
P – puissance, W ;
U1, U2 – tensions des circuits primaire et secondaire, V.

Le diamètre du fil est calculé à l'aide de la formule :

d = 0,8 * √I = 1 mm.

Dans le tableau 1, sélectionnez le type de fil et la section. Nous faisons le choix en tenant compte du courant calculé et de la densité de courant moyenne pour les transformateurs - 2 A/mm².

Le coefficient de transformation LATR n est calculé à l'aide de la formule :

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

Pour un calcul plus approfondi, nous calculons la puissance de conception Pр :

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

où k est un coefficient prenant en compte le rendement de l'autotransformateur.

Pour déterminer le nombre de tours pour 1 volt, il est nécessaire de calculer l'aire de la section transversale du noyau S et de déterminer le type de circuit magnétique :

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 cm²

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

où W0 est le nombre de tours pour 1 volt ;
m – 50 pour tige et 35 pour noyaux magnétiques toroïdaux.

Si l'acier n'est pas de très haute qualité, cela vaut la peine d'augmenter la valeur W0 de 20 à 30 %. De plus, lors du calcul des tours, leur nombre doit être augmenté de 5 à 10 % pour éviter une chute de tension. On calcule le nombre de tours pour les tensions sélectionnées 127, 180, 220 et 250 V :

w = W0 * U

Nous obtenons 360, 511, 624 et 710 tours.

Pour calculer la longueur du fil, nous enroulons un tour autour du circuit magnétique et mesurons sa longueur. Ensuite, nous multiplions par le nombre maximum de tours et ajoutons 25 à 30 centimètres pour chaque borne au terminal.

Processus de construction

Pour assembler un LATR réglable, nous sélectionnons un noyau magnétique toroïdal (Fig. 2). Nous isolons l'endroit où l'enroulement est appliqué avec du ruban adhésif. Nous sortons le fil de la première borne d'alimentation. Nous retirons tous les fils suivants sans les casser. Nous réparons le premier tour du noyau magnétique et commençons à enrouler la quantité calculée. Lorsqu'un tour correspondant à l'une des tensions sélectionnées est atteint, on retire la boucle et on continue à enrouler le fil. La figure 3 montre le processus d'enroulement sur un cadre en bois.

Après avoir appliqué le bobinage, nous vernissons LATR. Nous remplissons le récipient avec le vernis sélectionné et y plongeons l'autotransformateur. Laisser sécher longtemps.

Après séchage, placez l'autotransformateur dans le boîtier. Nous connectons le premier fil de sortie au connecteur d'alimentation. Ce connecteur doit être connecté électriquement à la borne de charge commune, nous les connectons donc ensemble avec une sorte de conducteur. Nous connectons la sortie de boucle pour 220 V à la deuxième borne d'alimentation. Nous connectons les fils restants aux bornes correspondantes du circuit secondaire. Le « Schéma » 2 montre les bornes des fils.

Pour un autotransformateur de laboratoire à rapport de transformation variable, nous ajoutons un boîtier et réalisons un support pour la poignée du régulateur. Nous attachons un curseur avec un balai de charbon au manche. La brosse doit toucher fermement le haut de l'enroulement. Nous marquons la zone sur laquelle la brosse se déplacera et à cet endroit nous nous débarrassons de l'isolant. De cette façon, le balai aura un contact électrique direct avec l’enroulement secondaire. Nous remplaçons les bornes de tension secondaire, en plus de la commune, par une connectée à un balai de charbon (schéma 3). Lors de la connexion, sécurisez le voltmètre.

Si vous suivez l'article écrit, vous pouvez facilement créer du LATR de vos propres mains.

Examen

Pour garantir le bon fonctionnement et la fiabilité de l'appareil, nous effectuons les points suivants :

Nous connectons l'autotransformateur à un réseau 220 V ;
Nous vérifions l'absence de fumée, d'odeur de brûlé, de bruit fort ;
Nous utilisons un voltmètre pour vérifier la conformité des valeurs de sortie ;
Après 10 à 20 minutes de fonctionnement, éteignez le LATR. Vérifiez si le bobinage est surchauffé.
Nous remettons le LATR au réseau et connectons la charge pendant une longue période.

S'il n'y a aucun problème, l'autotransformateur est prêt à fonctionner.