Cum se face un latret electronic. Autotransformator (latr): dispozitiv, principiu de funcționare și aplicare

Pentru a crește sau a reduce nivelul de tensiune (U), se folosesc transformatoare, în care, datorită numărului diferit de spire ale înfășurărilor primare și secundare, se poate obține nivelul necesar de U la ieșire cercetări de laborator, dar designul lor are propriile sale caracteristici. Dacă este necesar să se regleze fără probleme atât tensiunea monofazată, cât și trifazată, se folosesc autotransformatoare speciale - LATR, care îndeplinesc funcția unei unități de alimentare (PSU) pentru diferite tipuri de dispozitive din laborator.

Caracteristica principală a acestui dispozitiv este că înfășurările primare și secundare din el sunt conectate electric (mai precis, circuitele înfășurărilor sunt conectate, unele dintre spire aparținând tipului primar, iar cealaltă parte spirelor de tip secundar. ), care asigură, pe lângă electromagnetică, și conexiunea electrică.

Înfășurarea secundară la ieșire are mai multe rânduri de terminale, iar atunci când este conectată la fiecare dintre ele, pot fi obținute diferite niveluri U.

Avantajele și dezavantajele utilizării LATR

După cum sa menționat mai sus, aceste tipuri de transformatoare sunt utilizate în principal în laboratoare. Principalele avantaje ale utilizării acestui tip de dispozitiv pot fi considerate următorii factori:

Eficiență ridicată, care în LATR-uri atât pentru curent monofazat, cât și pentru curent trifazat poate atinge o valoare de 99%. Acest indicator este posibil în cazul în care diferența dintre intrarea și ieșirea U este nesemnificativă, iar tensiunea de ieșire poate fi fie mai mică, fie mai mare decât tensiunea de intrare. În acest caz, ieșirea U are întotdeauna o caracteristică sinusoidală.
Datorită faptului că atât înfășurările primare, cât și cele secundare sunt conectate într-un singur circuit, nu există o izolare galvanică între ele. În prezența împământarii (în rețelele industriale), acest lucru nu este critic, dar permite utilizarea unei armături cu diametru mic (consum de material mai mic) și o cantitate mai mică de sârmă de cupru necesară pentru spire.
Datorită caracteristicilor tehnice indicate în paragraful anterior, autotransformatorul este, de regulă, de dimensiuni mici și destul de ușor, ceea ce, la rândul său, afectează semnificativ reducerea costului său.

Tipuri de LATR și denumirile acestora

După cum sa menționat mai sus, toate astfel de tipuri de transformatoare funcționează dintr-un circuit de curent alternativ, iar modelele monofazate și trifazate sunt comune. În funcție de lor caracteristici tehnice, acestea sunt desemnate după cum urmează:

Laborator reglabil autotransformator- de fapt, LATR.
Autotransformator, folosit pe monofazat AC (regulator de tensiune monofazat) – RNO.
Aplicabil pe trifazat curent (regulatoare de tensiune trifazate) autotransformator – RNT.

Toate LATR-urile sunt folosite pentru a obține o tensiune de ieșire diferită de cea de intrare (convertor sau regulator de tensiune). Adesea, utilizarea lor este justificată pentru conectarea aparatelor electrocasnice, a căror tensiune nominală, conform caracteristicilor declarate de producător, diferă de rețeaua industrială U (230/50 V sau 380/50 V).

Toate tipurile de transformatoare constau din mai multe înfășurări care sunt cuplate inductiv și pot converti fie tensiunea de intrare (transformatoare U) fie curentul de intrare (transformatoare I). În ceea ce privește autotransformatoarele de laborator, în care există și o conexiune electrică între înfășurări, deși au fost utilizate în mod activ de la mijlocul anilor cincizeci ai secolului trecut, ele rămân la cerere până în prezent.

Modificarea unui astfel de dispozitiv s-a schimbat semnificativ de-a lungul timpului. Anterior, pentru a implementa o reglare lină de-a lungul U, a fost folosit un contact de colectare a curentului, atașat la spirele înfășurării secundare, care a făcut posibilă modificarea rapidă a parametrilor tensiunii de ieșire. Astfel, într-un cadru de laborator, a fost întotdeauna posibilă schimbarea funcționării diferitelor dispozitive și unități, cum ar fi schimbarea turației motorului, creșterea sau diminuarea luminozității luminii sau reglarea temperaturii de încălzire a unui fier de lipit.

În prezent, LATR are destul de multe modificări diferite, dintre care cele mai populare sunt și. Cu toate acestea, toate modelele sunt convertoare de tensiune în ceea ce privește mărimea sa (stabilizatori U), iar parametrul de ieșire poate fi ajustat. Pentru a utiliza corect aceste tipuri de dispozitive, trebuie să contactați instrucțiuni pentru utilizarea LATR.

Schema LATR

După cum sa menționat mai sus, toate LATR-urile sunt clasificate ca autotransformatoare și au o putere nesemnificativă. În același timp, acestea nu necesită înregistrarea ca instrument de măsurare în Registrul de Stat al SI și, în consecință, nu trebuie verificate (prin examinare metrologică).

LATR este folosit atât pe monofazat(230/50V) și pornit trifazat(380/50V) rețea de curent alternativ și constă din următoarele componente:

Miez toroidal din oțel.
Înfășurarea, care este realizată sub forma unui singur circuit (primar).

În plus, un anumit număr de spire acționează adesea și ca o înfășurare secundară și poate fi ajustat în funcție de ieșirea U necesară. Pentru a reduce sau a crește numărul de spire ale înfășurării secundare, LATR-ul este echipat cu un control manual (mâner), a cărui rotație face ca peria de cărbune să alunece și să se deplaseze de la o tură la alta. Astfel, raportul de transformare se modifică, ceea ce determină o ieșire diferită U.

Cum funcționează LATR?

După cum sa menționat deja, setarea tensiunii de ieșire necesară se face manual prin rotirea butonului, care modifică mișcarea periei de cărbune. În acest caz, o astfel de setare este implementată atunci când dispozitivul este conectat la rețeaua electrică.

Una dintre ieșirile spirelor de înfășurare, care aparține secundarului, este conectată la o perie de cărbune. Al doilea capăt al înfășurării secundare este comun pe partea în care există o rețea de intrare. Rotirea mânerului face ca peria să se miște, ceea ce la rândul său modifică numărul de spire și, prin urmare, valoarea de ieșire U.

Toate dispozitivele care necesită o tensiune diferită de tensiunea nominală sunt conectate la ieșirea LATR (la bornele special instalate). Puterea de rețea este furnizată la bornele de intrare ale autotransformatorului.

Un voltmetru pentru circuitul secundar este instalat în fața autotransformatorului, care este capabil să arate creșteri bruște de tensiune (suprasarcină) și, de asemenea, vă permite să setați mai precis U necesar la ieșire.

IMPORTANT! Acest voltmetru vă permite să setați corect tensiunea necesară a circuitului secundar, cu toate acestea, pentru a-i evalua corect valoarea, este, de asemenea, necesar să măsurați U în fața consumatorului.

Tot in carcasa LATR exista deschideri speciale (sau o grila de ventilatie instalata la unele modele), care permite aerisirea in interior si protejeaza atat miezul cat si infasurarea de supraincalzire.

Tipuri de autotransformatoare de laborator folosite

Toate LATR-urile utilizate în prezent sunt proiectate pentru a fi alimentate de la o rețea de curent alternativ cu anumite tensiuni.

Modele concepute pentru a funcționa pe curent monofazat 230/50V. Au un miez toroidal pe care se află înfășurarea. Schema lor este foarte simplă.

Dispozitive care funcționează dintr-o rețea trifazată AC 380/50V. Sunt echipate cu trei miezuri magnetice, fiecare având propria înfășurare. Aici diagrama arată puțin diferit.

Toate tipurile de astfel de transformatoare pot produce atât tensiune de ieșire redusă, cât și creștere, și anume:

RNO – 0-250V.
RNT – 0-450V.

Principalele domenii de aplicare ale LATR

Toate tipurile similare de autotransformatoare au o aplicație destul de restrânsă datorită caracteristicilor lor de proiectare, și anume:

În laboratoarele diferitelor institute și întreprinderi de cercetare pentru a efectua lucrări de testare în legătură cu echipamentele care funcționează pe curent alternativ, precum și un stabilizator U pentru a reduce tensiunea rețelei (la intrare).
Pentru punerea în funcțiune și depanarea dispozitivelor industriale, echipamentelor electronice și foarte sensibile și a majorității dispozitivelor care necesită un nivel U redus pentru funcționare.
Ca încărcător de baterie.
În locuințe și servicii comunale.
In institutiile de invatamant pentru munca de laborator.

Cu toate acestea, dacă rețeaua electrică are în mod constant un nivel U instabil, utilizarea LATR nu va fi justificată, deoarece în astfel de cazuri este necesară instalarea unui stabilizator.

Cum să faci un LATR cu propriile mâini

Este destul de posibil să realizați singur acest tip de autotransformator, dar este de preferat să începeți cu un model simplu conceput pentru curent monofazat cu o rețea 230/50V U.

A intelege Ce este un transformator LATR?și cum va funcționa, doar uitați-vă la cea mai simplă diagramă.

Puteți, desigur, să colectați DIY electronic LATR. Dar mai întâi ar trebui să începeți asamblarea cu circuite elementare.

Trebuie remarcat în prealabil că aceste tipuri de LATR-uri sunt destinate schimbării tensiunii în intervale mici. În caz contrar, este recomandabil să folosiți circuite de transformatoare convenționale, clasice, cu înfășurări primare și secundare. Când utilizați LATR pe o diferență mare între intrarea și ieșirea U, pot apărea următoarele probleme:

Există o mare probabilitate de apariție a I aproape de curentul de scurtcircuit.
Datorită utilizării mai multor materiale (miez, sârmă de cupru), greutatea și dimensiunile transformatorului rezultat vor fi destul de mari, ceea ce va crește și costul acestuia.
Eficiență scăzută.

Pentru a asambla LATR, trebuie să pregătiți următoarele materiale:

Miez (tijă sau toroidal), vândut în magazine specializate. De asemenea, este posibil să găsiți o ancoră similară în echipamente vechi, stricate.
Sârmă de cupru (pentru bobinare).
Bandă electrică (cârpă).
Lac termorezistent.
Carcasa pe care urmează să fie instalate bornele de intrare și de ieșire.

Dacă trebuie să asamblați un autotransformator cu capacitatea de a schimba ieșirea U, veți avea nevoie și de:

Voltmetru (pot fi utilizate atât versiunile analogice, cât și cele digitale).
Buton și glisor cu perie de cărbune (necesare pentru reglarea în U).

Pentru a selecta corect numărul de spire ale firului de cupru, este necesar să se calculeze firul. În acest scop, este necesar să se determine în ce intervale este necesară tensiunea de ieșire. Valorile standard sunt 127/50, 180/50 și 250/50, cu intrare U = 230/50V. De asemenea, este necesar să se limiteze și să se stabilească puterea dispozitivului R.

Calculul spirelor de înfășurare

Pentru a selecta firul necesar, este necesar să se determine curentul maxim posibil prin înfășurare. Maximul I poate fi obținut prin funcționarea autotransformatorului ca un step-down de la 230V (U1) la 127V (U2). Deci I se calculează după cum urmează:
I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1, unde:

I, I2, I3 – curent în secțiuni, A.
P – putere, W.
U1, U2 – tensiune de intrare și de ieșire, V.

Pentru a selecta un fir cu diametrul necesar, este necesar să faceți următorul calcul:

Pe baza tabelului de alegere a tipului de fir și a secțiunii sale transversale, firul necesar este selectat în funcție de PUE.

Pp = P * k * (1 – 1/n)

În ultima formulă, k este un coeficient în funcție de eficiența LATR.

Acum este necesar să se determine numărul de spire de înfășurare necesare pentru U de 1 V. În acest scop, se determină aria secțiunii transversale a circuitului magnetic S:

In aceasta formula:

W0 este numărul de spire de înfășurare necesare pentru U de 1 V.
m – coeficient constant (35 – pentru un miez toroidal, 50 – pentru unul cu tijă)

În funcție de tipul de material folosit ca miez, mulți preferă să crească numărul de spire pe 1V cu 30%, iar numărul total cu 10% pentru a evita pierderile de U.

După aceasta, numărul necesar de spire este calculat prin înmulțirea W0 cu tensiunea necesară a înfășurării secundare:

Pentru a calcula lungimea necesară a firului, trebuie să înfășurați o tură pe miez și apoi să măsurați lungimea acestuia. Înmulțind valoarea rezultată cu numărul de spire calculat mai sus, rezultatul poate fi lungimea necesară a firului. Pentru ca să existe suficient fir pentru a fi atașat la conectori, trebuie să adăugați 30 cm pe fiecare parte.

Adunarea LATR

Pentru a asambla un LATR cu capacitatea de a regla U la ieșire, este necesar să folosiți un miez de profil toroidal.

Suprafața miezului care va intra în contact cu înfășurarea de cupru este înfășurată cu bandă de cârpă. Un capăt al firului de cupru pregătit este lăsat pentru atașarea conectorului. După aceasta, este necesar să înfășurați numărul de spire pe circuitul magnetic în sine, care a fost obținut din calculul prezentat mai sus.

Ținând cont de faptul că LATR-ul asamblat este destinat mai multor niveluri de tensiune, atunci când se atinge prima valoare, din fir se realizează o buclă, după care înfășurarea spirelor continuă până la utilizarea întregului fir.

După ce tot firul este înfășurat în jurul miezului, acesta este acoperit cu lac rezistent la căldură. În acest caz, cea mai optimă opțiune de lăcuire ar fi coborârea circuitului magnetic cu sârmă de cupru înfăşurată direct într-un recipient umplut cu lac, după care trebuie lăsat ceva timp în el. După ce timpul necesar pentru lacul selectat a trecut, miezul cu înfășurare este îndepărtat din lac și uscat, după care este plasat în carcasa pregătită.

Un capăt al firului bobinat este conectat la terminalul la care va fi furnizată energie de la rețea. Nu uitați că trebuie să fie conectat la conectorul de sarcină comun pentru a face acest lucru, este suficient să le conectați din interiorul cutiei cu un fir obișnuit.

Bucla de înfășurare, care corespunde cu U=230V, este conectată la a doua bornă de intrare (merge la sursa de alimentare). Toate buclele rămase corespunzătoare diferitelor tensiuni sunt conectate la conectorii corespunzători, în funcție de scheme de conectare.

Dacă este asamblat un LATR, destinat reglarii ușoare a ieșirii U, se realizează o montură pe carcasă în care este introdus un mâner de control cu o perie de cărbune conectată la acesta și ar trebui să atingă spirele superioare ale înfășurării.

Acolo unde glisorul cu peria se va mișca, este necesar să curățați lacul (puteți marca această zonă cu ochiul), ceea ce va asigura contactul electric. În acest caz, va exista un singur terminal la ieșire, care trebuie conectat la perie și, de asemenea, trebuie instalat un voltmetru.

După asamblarea finală, se obține un LATR finit, auto-asamblate.

Verificarea functionalitatii autotransformatorului asamblat

După asamblare, acest autotransformator trebuie testat pentru performanță, pentru care trebuie să respectați următoarea secvență de acțiuni:

La bornele de intrare este furnizată o tensiune de 230/50 V.
După aplicarea U, trebuie să așteptați puțin și să vă asigurați că nu există zgomot străin, vibrații, mirosuri sau fum.
Prin rotirea butonului regulatorului, verificați valoarea de ieșire necesară U cu cele specificate.
După o perioadă scurtă de funcționare, opriți transformatorul, deschideți carcasa și verificați înfășurarea pentru o posibilă supraîncălzire.

Dacă toate punctele de mai sus sunt îndeplinite și nu sunt observate abateri în funcționarea normală a dispozitivului, aceasta LATR poate fi utilizat în scopul propus. Astfel, asemănătoare autotransformatoare de laborator Poate fi folosit nu numai în medii instituționale, ci și în viața de zi cu zi, furnizând tensiunea necesară pentru funcționarea diferitelor dispozitive.

LATR - autotransformator reglabil de laborator - unul dintre tipurile de autotransformatoare, care este un autotransformator de putere relativ scăzută și este conceput pentru a regla tensiunea alternativă (curent alternativ) furnizată sarcinii dintr-o rețea de curent alternativ monofazat sau trifazat.

LATR, ca orice alt transformator de rețea, se bazează pe un miez de oțel electric. Dar pe miezul toroidal al LATR, spre deosebire de alte tipuri de transformatoare de rețea, există o singură înfășurare (primar), din care o parte poate acționa ca o înfășurare secundară, iar numărul de spire al înfășurării secundare poate fi ajustat rapid de către utilizator, aceasta este caracteristica distinctivă a LATR față de autotransformatoarele simple.

Pentru a regla numărul de spire pe înfășurare secundară, designul autotransformatorului include un buton rotativ, la care este conectată o perie de cărbune glisantă. Când răsuciți mânerul, peria alunecă din tură în tură de-a lungul înfășurării, așa se reglează.

Unul dintre bornele secundare ale autotransformatorului de laborator este conectat direct la peria glisantă. Al doilea pin secundar este comun pentru partea de intrare a rețelei. Consumatorii sunt conectați la bornele de ieșire ale LATR, iar bornele sale de intrare sunt conectate la o rețea electrică monofazată sau trifazată. Într-un LATR monofazat există un miez și o înfășurare, iar într-unul trifazat sunt trei miezuri și fiecare are o înfășurare.

Tensiunea la ieșirea LATR poate fi fie mai mare decât intrarea, fie mai mică, de exemplu, pentru o rețea monofazată, domeniul reglabil este de la 0 la 250 volți, iar pentru o rețea trifazată, de la 0 la 450 volți. Este de remarcat faptul că eficiența LATR este mai mare, cu cât tensiunea de ieșire este mai aproape de tensiunea de intrare și poate ajunge la 99%. Forma tensiunii de ieșire - .

Pe panoul frontal al LATR există un voltmetru de circuit secundar pentru capacitatea de a monitoriza rapid suprasarcina și de a seta mai precis tensiunea de ieșire. Carcasa LATR are orificii de ventilație prin care are loc răcirea naturală cu aer a miezului magnetic și a înfășurării.

Autotransformatoarele de laborator sunt utilizate în laboratoare în scopuri de cercetare, pentru testarea echipamentelor de curent alternativ și pur și simplu pentru stabilizarea manuală a tensiunii rețelei dacă aceasta este în prezent sub valoarea nominală necesară.

Desigur, dacă tensiunea din rețea fluctuează în mod constant, atunci un autotransformator nu vă va salva, veți avea nevoie de un stabilizator cu drepturi depline. În alte cazuri, LATR este exact ceea ce aveți nevoie pentru a regla fin tensiunea pentru sarcina în cauză. Astfel de sarcini pot fi: instalarea echipamentelor industriale, testarea echipamentelor extrem de sensibile, instalarea dispozitivelor radio-electronice, alimentarea echipamentelor de joasă tensiune, încărcarea bateriilor etc.

Deoarece LATR are o singură înfășurare, comună circuitelor primar și secundar, curentul înfășurării secundare se dovedește a fi comun circuitelor primar și secundar. Din acest punct de vedere, este evident că curentul înfășurării secundare și curentul primar din spirele comune sunt direcționate invers, prin urmare curentul total este egal cu diferența dintre curenții I1 și I2, adică I2 – I1 = I12 este curentul în spirele comune. Deci, se dovedește că atunci când valoarea tensiunii secundare este aproape de tensiunea de intrare, spirele comune pot fi înfășurate cu un fir de secțiune transversală mai mică decât în cazul unui transformator cu două înfășurări.

Caracteristica de proiectare a LATR ne obligă să separăm conceptele de „putere de transfer” și „putere de proiectare”. Puterea de proiectare este cea care este transmisă de la înfășurarea primară la circuitul secundar prin intermediul inducției electromagnetice prin miez, ca într-un transformator convențional cu două înfășurări, iar puterea de transfer este suma puterii de transfer și a acelei puteri care este transmisă numai prin componenta electrică, adică fără participarea inducției componentei magnetice în miez.

Se pare că, în plus față de puterea calculată, în circuitul secundar este transferată și puterea pur electrică egală cu U2*I1. Acesta este motivul pentru care autotransformatoarele necesită un miez magnetic mai mic pentru a transmite aceeași putere în comparație cu transformatoarele convenționale cu două înfășurări. Acesta este motivul pentru eficiența mai mare a autotransformatoarelor. În plus, este necesar mai puțin cupru pentru sârmă.

Deci, cu un raport de transformare mic, LATR se poate lăuda cu următoarele avantaje: eficiență de până la 99,8%, dimensiune mai mică a miezului magnetic, consum mai mic de material. Și toate acestea se datorează prezenței unei conexiuni electrice între circuitele primar și secundar. Pe de altă parte, absența dintre circuite duce la pericolul curentului de fază de la bornele de ieșire ale LATR-ului și chiar de la unul dintre bornele, așa că trebuie să fii extrem de atent când lucrezi cu un autotransformator de laborator.

Mulți oameni sunt determinati să facă un autotransformator de laborator (LATR) cu propriile mâini de excesul de regulatoare de calitate scăzută de pe piața electrică. Puteți folosi și un tip industrial, totuși, astfel de mostre sunt prea mari și scumpe. Din acest motiv, este dificil să le folosești acasă.

Ce este un LATR electronic?

Sunt necesare autotransformatoare pentru a schimba fără probleme tensiunea frecventa curentului 50-60 Hzîn timpul diferitelor lucrări electrice. De asemenea, sunt adesea folosite atunci când este necesară reducerea sau creșterea tensiunii alternative pentru echipamentele electrice de uz casnic sau de clădiri.

Transformatoarele sunt echipamente electrice care sunt echipate cu mai multe înfășurări conectate inductiv. Este folosit pentru a converti energia electrică în funcție de tensiune sau nivel de curent.

Apropo, LATR electronic a început să fie utilizat pe scară largă în urmă cu 50 de ani. Anterior, dispozitivul era echipat cu un contact de colectare a curentului. Era situat pe înfăşurarea secundară. Acest lucru a făcut posibilă reglarea fără probleme a tensiunii de ieșire.

Când te-ai conectat? diverse aparate de laborator, a existat o opțiune de a schimba rapid tensiunea. De exemplu, dacă doriți, puteți modifica gradul de încălzire al fierului de lipit, puteți regla viteza motorului electric, luminozitatea luminii etc.

În prezent, LATR are diverse modificări. În general, este un transformator care convertește tensiunea alternativă de o valoare în alta. Un astfel de dispozitiv servește ca stabilizator de tensiune. Principala sa diferență este capacitatea de a regla tensiunea la ieșirea echipamentului.

Există diferite tipuri de autotransformatoare:

Monofazat;
Trifazat.

Ultimul tip este de trei LATR-uri monofazate instalate într-o singură structură. Cu toate acestea, puțini oameni doresc să devină proprietarul acestuia. Sunt echipate atât autotransformatoare trifazate, cât și monofazate voltmetru și scară de reglare.

Domeniul de aplicare al LATR

Autotransformatorul este utilizat în diverse domenii de activitate, printre care:

Producția metalurgică;
Utilitati;
Industrii chimice și petroliere;
Productie de echipamente.

În plus, este necesar pentru următoarele lucrări: fabricarea aparatelor de uz casnic, cercetarea echipamentelor electrice în laboratoare, montarea și testarea echipamentelor, crearea de receptoare de televiziune.

În plus, LATR este adesea utilizate în instituțiile de învățământ pentru efectuarea de experimente în lecţiile de chimie şi fizică. Poate fi găsit chiar și în unele dispozitive stabilizatoare de tensiune. De asemenea, folosit ca echipament suplimentar pentru înregistratoare și mașini-unelte. În aproape toate studiile de laborator, LATR este folosit ca transformator, deoarece are un design simplu și este ușor de operat.

Un autotransformator, spre deosebire de un stabilizator, care este utilizat numai în rețelele instabile și produce o tensiune de 220V la ieșire cu o eroare variabilă de 2-5%, produce exact tensiunea specificată.

În funcție de parametrii climatici, utilizarea acestor dispozitive este permisă la o altitudine de 2000 de metri, dar curentul de sarcină trebuie redus cu 2,5% la fiecare 500 m ridicare.

Principalele dezavantaje și avantaje ale unui autotransformator

Principalul avantaj al LATR este eficienta mai mare, pentru că doar o parte din putere este transformată. Acest lucru este deosebit de important dacă tensiunile de intrare și de ieșire sunt ușor diferite.

Dezavantajul lor este că nu există izolație electrică între înfășurări. Deși în rețelele electrice industriale firul neutru este împământat, deci acest factor nu va juca un rol deosebit, în plus, se utilizează mai puțin cupru și oțel pentru înfășurările pentru miezuri, ca urmare, greutate și dimensiuni mai mici. Drept urmare, puteți economisi mult.

Prima opțiune este un schimbător de tensiune

Dacă sunteți un electrician începător, atunci este mai bine să încercați mai întâi să faceți un model LATR simplu, care va fi reglat de un dispozitiv de tensiune - de la 0-220 de volți. Conform acestei scheme, autotransformatorul are putere - de la 25-500 W.

Pentru a crește puterea regulatorului la 1,5 kW, trebuie să plasați tiristoarele VD 1 și 2 pe radiatoare. Ele sunt conectate în paralel cu sarcina R 1. Aceste tiristoare trec curent în direcții opuse. Când dispozitivul este conectat la rețea, acestea sunt închise, iar condensatoarele C 1 și 2 încep să se încarce de la rezistorul R 5. Dacă este necesar, modifică și valoarea tensiunii în timpul sarcinii. În plus, acest rezistor variabil, împreună cu condensatorii, formează un circuit de defazare.

Această soluție tehnică face posibilă utilizați două semicicluri deodată AC. Ca rezultat, puterea maximă este aplicată sarcinii mai degrabă decât jumătate.

Singurul dezavantaj al circuitului este că forma tensiunii alternative în timpul sarcinii, datorită funcționării specifice a tiristoarelor, nu este sinusoidală. Toate acestea duc la interferențe în rețea. Pentru a corecta problema din circuit, este suficient să integrați filtre în serie cu sarcina. Ele pot fi scoase dintr-un televizor stricat.

A doua opțiune este un regulator de tensiune cu un transformator

Dispozitivul, care nu provoacă interferențe în rețea și produce o tensiune sinusoidală, este mai greu de asamblat decât precedentul. LATR, al cărui circuit are VT biopolar 1, în principiu, o poți face și tu. În plus, tranzistorul servește ca element de reglare în dispozitiv. Puterea din el depinde de sarcină. Funcționează ca un reostat. Acest model vă permite să schimbați tensiunea de funcționare nu numai în cazul sarcinilor reactive, ci și a celor active.

Cu toate acestea, circuitul autotransformator prezentat nu este, de asemenea, ideal. Dezavantajul său este că un tranzistor de control funcțional generează multă căldură. Pentru a elimina deficiența, veți avea nevoie de un radiator puternic, cu o suprafață de cel puțin 250 cm².

În acest caz, se folosește transformatorul T 1 Ar trebui să aibă o tensiune secundară de aproximativ 6-10 V și putere aproximativ 12-15 W. Puntea de diode VD 6 redresează curentul, care trece ulterior la tranzistorul VT 1 în orice semiciclu prin VD 5 și VD 2. Curentul de bază al tranzistorului este reglat de un rezistor variabil R 1, modificând astfel caracteristicile curent de sarcină.

Voltmetrul PV 1 este utilizat pentru a monitoriza nivelurile de tensiune la ieșirea autotransformatorului. Este folosit pentru a calcula tensiuni de la 250-300 V. Dacă este nevoie de creșterea sarcinii, atunci merită înlocuit diodele VD 5-VD 2 și tranzistorul VD 1 cu altele mai puternice. Desigur, aceasta va fi urmată de o extindere a zonei radiatorului.

După cum puteți vedea, pentru a asambla un LATR cu propriile mâini, este posibil să aveți nevoie doar să aveți puține cunoștințe în acest domeniu și să cumpărați toate materialele necesare.

Pe lângă transformatoarele convenționale, care au mai multe înfășurări, există autotransformatoare, care au o singură bobină. Dacă este necesar, puteți asambla singur autotransformatorul.

Principiul de bază al funcționării unui autotransformator este similar cu un dispozitiv convențional:

curentul care circulă prin înfășurarea primară creează un câmp magnetic și un flux magnetic în circuitul magnetic;
magnitudinea acestui câmp depinde de puterea curentului și de numărul de spire;
modificările fluxului magnetic induc o fem în înfășurarea secundară;
magnitudinea EMF indusă depinde de numărul de spire din înfășurarea secundară.

Particularitatea autotransformatorului este că o parte din spirele înfășurării primare este, de asemenea, secundară. Datorită faptului că EMF din înfășurările primare și secundare sunt direcționate în direcții opuse, curentul din partea comună a bobinei I¹² este egal cu diferența dintre I¹ și I². Dacă tensiunile de intrare și de ieșire sunt egale sau Ktr=1 I¹² este determinată de reactanța inductivă a bobinei.

Principalele argumente pro și contra

Datorită caracteristicilor sale de design, autotransformatorul are avantaje și dezavantaje în comparație cu dispozitivele convenționale.

Avantajele unui autotransformator, manifestate la Ktr0.5-2:

greutate și dimensiuni mai reduse;
eficiență mai mare asociată cu pierderi reduse în înfășurări și miez magnetic.

Pe lângă avantaje, aceste dispozitive au dezavantaje:

Curent de scurtcircuit crescut. Acest lucru se datorează faptului că curentul de sarcină este limitat nu de saturația circuitului magnetic, ci de rezistența mai multor spire ale înfășurării secundare.
Conexiune electrică între înfășurările primare și secundare. Acest lucru face imposibilă utilizarea acestor dispozitive ca dispozitive de separare și pentru alimentarea dispozitivelor de joasă tensiune în condiții periculoase care necesită tensiune scăzută conform Reglementărilor Electrice.

Puterea autotransformatorului

Puterea oricărui dispozitiv electric este egală cu produsul dintre curent și tensiune P=I*A. Într-un transformator convențional, este egală cu puterea de sarcină, ținând cont de eficiență.

Puterea unui autotransformator este calculată puțin diferit. Într-un dispozitiv de creștere a tensiunii, acesta constă din puterea înfășurării primare a piesei P¹²=I¹²*U¹² și puterea înfășurării crescătoare P²=I²*U⅔. Datorită faptului că curentul care circulă prin bobina primară este mai mic decât curentul de sarcină, puterea autotransformatorului este mai mică decât puterea de sarcină. De fapt, puterea dispozitivului este determinată de diferența dintre tensiunile primare și secundare și curentul înfășurării secundare P=(U¹-U²)*I².

Acest lucru este vizibil în special cu abateri mici (10-20%) ale tensiunii de ieșire. Autotransformatorul descendente este calculat într-un mod similar.

Informaţii! Acest lucru face posibilă reducerea secțiunii transversale a miezului magnetic și a diametrului firului de înfășurare. În acest sens, autotransformatorul este mai ușor și mai ieftin decât un dispozitiv convențional.

Ce este LATR

Pe lângă dispozitivele de alimentare care înlocuiesc transformatoarele convenționale, școlile, institutele și laboratoarele folosesc LATR-uri - Autotransformatoare de laborator. Aceste dispozitive sunt folosite pentru a schimba fără probleme tensiunea la ieșirea dispozitivului. Cele mai comune modele sunt o bobină înfăşurată pe un circuit magnetic toroidal. Pe de o parte, firul este curățat de lac și o rolă de grafit se deplasează de-a lungul ei folosind un mecanism rotativ.

Tensiunea de alimentare este furnizată la capetele bobinei, iar tensiunea secundară este îndepărtată de la unul dintre capete și rola de grafit. Prin urmare, LATR nu poate ridica tensiunea peste tensiunea rețelei, în unele modificări peste 250V.

Pe lângă cele de la bobină la bobină, există LATR-uri electronice. De fapt, acesta nu este un autotransformator, ci un regulator de tensiune. Există diferite tipuri de astfel de dispozitive:

Regulator tiristor. În aceste dispozitive, un tiristor și o punte de diodă sau triac sunt instalate ca element de putere. Dezavantajul este absența unei tensiuni de ieșire sinusoidale. Cel mai faimos dispozitiv de acest tip este un dimmer al lămpii de iluminat.
Regulator tranzistor. Mai scump decât tiristorul, necesită instalarea tranzistoarelor pe radiatoare. Oferă o tensiune de ieșire sinusoidală.
Controler PWM.

Sfat! Pentru a obține o tensiune mai mare decât tensiunea de rețea, LATR-ul este conectat la înfășurarea secundară a transformatorului step-up.

Domeniul de aplicare

Caracteristicile autotransformatorului îi permit să fie utilizat în viața de zi cu zi și în diverse domenii ale industriei.

Producția metalurgică

Autotransformatoarele reglementate în metalurgie sunt utilizate pentru verificarea și reglarea echipamentelor de protecție ale laminoarelor și stațiilor de transformare.

Utilități

Înainte de apariția stabilizatorilor automati, aceste dispozitive erau folosite pentru a asigura funcționarea normală a televizoarelor și a altor echipamente. Ele constau într-o înfășurare cu un număr mare de robinete și un întrerupător. El a comutat ieșirea bobinei, iar tensiunea de ieșire a fost controlată folosind un voltmetru.

În prezent, autotransformatoarele sunt utilizate în stabilizatoarele de tensiune releu.

Referinţă! În stabilizatoarele trifazate sunt instalate trei autotransformatoare monofazate, iar reglarea se face în fiecare fază separat.

Industria chimică și petrolieră

În industria chimică și a petrolului, aceste dispozitive sunt folosite pentru a stabiliza și regla reacțiile chimice.

Productie de echipamente

În inginerie mecanică, astfel de dispozitive sunt folosite pentru a porni motoarele electrice ale mașinilor-unelte și pentru a controla viteza de rotație a acționărilor suplimentare.

Instituții de învățământ

În școli, școli tehnice și institute, LATR-urile sunt folosite pentru a efectua lucrări de laborator și pentru a demonstra legile ingineriei electrice și experimente cu electroliză.

Realizarea unui LATR de casă

Există destul de multe dispozitive gata făcute pe piață, dar dacă este necesar, puteți face unul singur. Este mai bine să luați ca bază un transformator pe un circuit magnetic în formă de O sau W. Realizarea unui LATR pe fierul toroidal se reduce la rebobinarea lui și necesită o grijă foarte mare atunci când înfășurați bobina.

Pregătirea materialului

Pentru a face un autotransformator reglabil aveți nevoie de:

Miez magnetic. Secțiunea sa transversală determină puterea autotransformatorului.
Sârmă de înfășurare. Secțiunea sa transversală depinde de puterea și consumul de curent al dispozitivului.
Lac termorezistent. Necesar pentru impregnarea bobinei după înfășurarea firelor. Este permisă înlocuirea cu vopsea în ulei.
Bandă izolatoare din pânză sau bandă de susținere și o carcasă cu conectori fiși pentru conectarea sarcinii și a puterii. Este recomandabil să plasați un voltmetru digital sau analogic în carcasă
Comutator cu mai multe poziții. Curentul său admis trebuie să corespundă cu curentul dispozitivului. Dacă este necesar, este posibilă comutarea bornelor autotransformatorului utilizând demaroare.

Calcul firului

Înainte de a începe înfășurarea bobinei, trebuie să determinați secțiunea transversală a firului și numărul necesar de spire/volți (n/v). Acest calcul se face pe baza secțiunii transversale a miezului magnetic folosind calculatoare online sau folosind tabele speciale.

Dacă pentru fabricarea dispozitivului se folosește un transformator de lucru, atunci acești parametri sunt determinați din înfășurările disponibile:

conectați transformatorul la o rețea de 220V;
utilizați un voltmetru pentru a măsura tensiunea de ieșire V;
opriți dispozitivul;

dezasamblați circuitul magnetic;
derulați înfășurarea secundară, numărând numărul de spire N;
folosind formula n/v=N/V, calculați numărul de spire/volți - parametrul principal de calcul al bobinei;
măsurați secțiunea transversală a firului înfășurării primare.

Sfat! Dacă înfășurarea primară nu a fost impregnată cu lac și este desfășurată fără a rupe izolația, atunci poate fi folosită pentru a înfășura o bobină autotransformatoare.

Sistem

Înainte de a începe lucrul, se întocmește o diagramă de înfășurare indicând numărul de spire și tensiunea la fiecare bornă. Spre deosebire de un transformator convențional, un autotransformator are o singură înfășurare, care este reprezentată pe o parte a liniei simbolizând circuitul magnetic.

Pentru a calcula viraje, este necesar să se determine numărul de pini. Depinde de numărul de poziții ale comutatorului cu mai multe poziții. Una dintre atingeri poate coincide cu pinul de rețea:

determinați și indicați pe diagramă tensiunea V a fiecăreia dintre pozițiile comutatorului;
calculați numărul necesar de spire între robinete folosind formula N=(n/v)*(V²-V³), unde V¹, V², V³ etc. – tensiune la bornele ulterioare;
indicați pe diagramă numărul de spire dintre fiecare dintre robinete.

Sfat! Dacă este necesar să se realizeze un autotransformator step-up, numărul necesar de spire este adăugat la înfășurarea primară. Pentru a face acest lucru, este permisă utilizarea unui fir scos din înfășurarea secundară.

Înfășurarea bobinei

După ce toate calculele au fost finalizate, bobina este înfășurată. Se execută pe un cadru finit sau special realizat manual sau folosind o mașină de bobinat:

numărul necesar de spire în secțiune este înfășurat;
se face o ramură - din firul de înfășurare, fără a o rupe, se face o buclă de 5-20 cm lungime și se răsucește într-un mănunchi;
după efectuarea robinetului, înfășurarea bobinei continuă;
operațiile 1-3 se repetă până la finalizarea bobinajului;
înfășurarea finită este asigurată cu bandă de menținere și acoperită cu lac sau vopsea.

Procesul de construire

După ce înfășurarea este finalizată și lacul s-a uscat, autotransformatorul este asamblat:

circuitul magnetic este asamblat;
dispozitivul asamblat este instalat în carcasă;
sunt conectate un comutator cu mai multe poziții și un voltmetru;
autotransformatorul asamblat este conectat la bornele.

Examinare

După asamblare, funcționalitatea dispozitivului trebuie verificată:

înfășurarea primară a dispozitivului este conectată la rețea;
Tensiunile sunt măsurate la fiecare poziție a comutatorului și datele sunt comparate cu cele calculate;
după 20 de minute, transformatorul este oprit și verificat pentru încălzire - dacă nu există încălzire, se efectuează teste repetate sub sarcină.

Cum se face un transformator dintr-un autotransformator

Pe lângă fabricarea unui LATR dintr-un transformator convențional, este posibilă operația inversă - fabricarea unui transformator dintr-un LATR. Astfel de dispozitive au o eficiență mai mare datorită proprietăților mai bune ale miezului toroidal în comparație cu miezul magnetic în formă de W.

Pentru o astfel de modificare, este suficient să înfășurați înfășurarea secundară:

numărați numărul de spire dintre bornele de 220V;
determinați numărul de spire/volți

Autotransformator electronic

O modalitate mai modernă de reglare este utilizarea dispozitivelor electronice. Oricare dintre ele poate fi făcut cu propriile mâini.

Cel mai simplu circuit al unui astfel de dispozitiv este un rezistor variabil conectat între anod și electrodul de control al tiristorului. Acest lucru vă permite să primiți o tensiune DC pulsatorie și să o controlați în intervalul 0-110V.

Pentru a regla tensiunea alternativă 0-220V, se folosește un circuit de conectare anti-paralel, iar între electrozii de control este conectat un rezistor.

În loc de două tiristoare, este recomandabil să folosiți un triac și să folosiți un dimmer pentru lămpile incandescente ca circuit de control.

Controlul tranzistorului

Ajustarea de cea mai înaltă calitate se obține atunci când se utilizează un regulator cu tranzistor. Oferă o schimbare lină și o formă corectă a tensiunii de ieșire.

Dezavantajul acestui circuit este că tranzistoarele de ieșire se încălzesc. Pentru a o reduce și a crește eficiența, este recomandabil să conectați regulatorul la bornele de ieșire ale autotransformatorului - reglarea brută se efectuează prin comutarea înfășurărilor, iar reglarea lină se efectuează folosind tranzistori.

Cea mai modernă modalitate este de a folosi un controler PWM (modularea lățimii pulsului). Tranzistoarele bipolare cu efect de câmp sau cu poartă izolată (IGBT) sunt utilizate ca elemente de putere.

Un transformator care are o conexiune electrică între înfășurări se numește autotransformator de laborator sau LATR. Tensiunea circuitului de sarcină este direct proporțională cu înfășurarea circuitului secundar. În funcție de proiect, obținerea tensiunii de ieșire dorită se face prin conectarea la bornele corespunzătoare sau rotirea unui regulator manual (Fig. 1). Acest articol descrie cum să faci LATR acasă.

Pregătirea materialului

Pentru a asambla LATR veți avea nevoie de următoarele materiale și dispozitive:

înfășurare din cupru;
Circuit magnetic toroidal sau tijă. Poate fi achiziționat de la un magazin specializat sau îndepărtat de pe echipamentul deteriorat;
Lac termorezistent;
Banda de cârpă;
Carcasă cu conectori fixe pentru conectarea sarcinii și puterii.

Pentru un LATR de laborator cu un raport de transformare variabil, este posibil să aveți nevoie suplimentar de:

Voltmetru digital sau analogic.
Mecanism rotativ, inclusiv un mâner și un glisor cu perie de cărbune. Acesta va regla tensiunea.

Calcul firului

Nu este recomandabil să folosiți un autotransformator pentru transformări mari din următoarele motive:

Există un risc mare de a primi curenți în apropierea unui scurtcircuit. Acest lucru este compensat de circuite electronice speciale sau rezistență suplimentară. Pentru încărcături mici este mai profitabil să folosiți un LATR electronic.
Se pierd avantajele față de transformatoare: eficiență ridicată, economie de conductor și oțel, dimensiuni și greutate reduse, cost.

Determinăm în ce limite va funcționa LATR. Selectăm 220 V pentru alimentarea rețelei Selectăm 127, 180 și 250 V ca tensiuni secundare. Puteți alege propriile valori și puteți face calcule similare folosind exemplul acestui articol.

Înfășurarea este calculată pe baza curentului mai mare. Cel mai mare curent va fi la conversia unei tensiuni de 220 la 127 V. În acest caz, autotransformatorul este unul descendent, iar circuitul 1 este potrivit pentru acesta Pe baza circuitului furnizat, calculăm curentul maxim care trece în înfășurarea ambelor circuite:

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

unde I, I2, I3 sunt curenți în secțiunile corespunzătoare ale circuitului, A;
P – putere, W;
U1, U2 – tensiunile circuitului primar și secundar, V.

Diametrul firului se calculează folosind formula:

d = 0,8 * √I = 1 mm.

Din tabelul 1, selectați tipul de fir și secțiunea transversală. Alegerea o facem ținând cont de curentul calculat și densitatea medie de curent pentru transformatoare - 2 A/mm².

Coeficientul de transformare LATR n este calculat folosind formula:

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

Pentru calcule suplimentare, calculăm puterea de proiectare Pр:

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

unde k este un coeficient care ia în considerare randamentul autotransformatorului.

Pentru a determina numărul de spire pe 1 volt, este necesar să se calculeze aria secțiunii transversale a miezului S și să se determine tipul de circuit magnetic:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 cm²

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

unde W0 este numărul de spire pe 1 volt;
m – 50 pentru tijă și 35 pentru miezuri magnetice toroidale.

Dacă oțelul nu este de o calitate foarte înaltă, merită să creșteți valoarea W0 cu 20-30%. De asemenea, la calcularea spirelor, numărul acestora trebuie crescut cu 5-10% pentru a evita căderea tensiunii. Calculăm numărul de spire pentru tensiunile selectate 127, 180, 220 și 250 V:

w = W0 * U

Primim 360, 511, 624 și 710 ture.

Pentru a calcula lungimea firului, înfășurăm o tură în jurul circuitului magnetic și măsurăm lungimea acestuia. Apoi înmulțim cu numărul maxim de ture și adăugăm 25-30 de centimetri pentru fiecare terminal la terminal.

Procesul de construire

Pentru a asambla un LATR reglabil, alegem un miez magnetic toroidal (Fig. 2). Izolăm locul în care se aplică înfășurarea cu bandă de cârpă. Scoatem firul pentru primul terminal de alimentare. Scoatem toate firele ulterioare fără a le rupe. Fixăm prima pornire pe miezul magnetic și începem să înfășurăm cantitatea calculată. Când se atinge o tură corespunzătoare uneia dintre tensiunile selectate, scoatem bucla și continuăm înfășurarea firului. Figura 3 prezintă procesul de înfășurare pe un cadru de lemn.

După aplicarea înfășurării, lăcuim LATR. Umplem recipientul cu lacul selectat și scufundăm autotransformatorul în el. Se lasa sa se usuce mult timp.

După uscare, puneți autotransformatorul în carcasă. Conectam primul fir de ieșire la conectorul de alimentare. Acest conector trebuie să fie conectat electric la borna comună de sarcină, așa că le conectăm împreună cu un fel de conductor. Conectam ieșirea buclei pentru 220 V la a doua bornă de alimentare. Conectăm firele rămase la bornele corespunzătoare ale circuitului secundar. „Diagrama” 2 arată bornele firului.

Pentru un autotransformator de laborator cu un raport de transformare variabil, adăugăm o carcasă și facem o montură pentru mânerul regulatorului. Atașăm un glisor cu o perie de cărbune la mâner. Peria trebuie să atingă strâns partea superioară a înfășurării. Marcam zona peste care se va deplasa peria, iar in acest loc scapam de izolatie. În acest fel, peria va avea contact electric direct cu înfășurarea secundară. Inlocuim bornele de tensiune secundara, pe langa cea comuna, cu una conectata la o perie de carbune (diagrama 3). Când conectați, asigurați voltmetrul.

Dacă urmați articolul scris, puteți face cu ușurință LATR cu propriile mâini.

Examinare

Pentru a asigura funcționarea lină și fiabilă a dispozitivului, efectuăm următoarele puncte:

Conectăm autotransformatorul la o rețea de 220 V;
Verificăm absența fumului, mirosul de ars, zgomotul puternic;
Folosim un voltmetru pentru a verifica conformitatea valorilor de iesire;
După 10 - 20 de minute de funcționare, opriți LATR-ul. Verificați dacă înfășurarea este supraîncălzită.
Transformăm LATR-ul înapoi în rețea și conectăm sarcina pentru o lungă perioadă de timp.

Dacă nu există probleme, autotransformatorul este gata de funcționare.