Авторизация






Забыли пароль?

Кто на сайте?

Статистика

Пользователей: 27
Новостей: 50
Ссылок: 16
Посетителей: 601580

Баннеры

Реклама

Дополнительное меню

Радио
Арифметика трансформатора
Автор ua6igi   
10.05.2017 г.
     В статье описываются вопросы сложения и вычитания напряжений вторичных обмоток трансформатора. В том числе и с питающей сетью.


     Бывают случаи, когда требуется получить с трансформатора напряжение, которого нет на вторичных обмотках. Если требуется напряжение меньше, чем имеется, то часть можно погасить на добавочном сопротивлении, смирившись с потерями энергии, если гасящее сопротивление - активное. Если погасить требуется не большое напряжение, то с этим можно смириться, если гасить нужно половину имеющегося напряжения, то мириться с этим труднее. Помимо не рационального расхода энергии, это еще и увеличение габаритной мощности и увеличение выделения тепла, что может приводить к перегревам.

     Если же на трансформаторе есть вторичные обмотки, то можно использовать их для получения нужного напряжения. Причем для этого напряжения на вторичных обмотках можно не только складывать, что знают почти все но и вычитать, что знают не почти все. Например, нужно напряжение 12 Вольт, а имеется 15В, 5В, 2В. В этом случае, требуемые 12 вольт получается путем вычитания из 15 вольт пяти и добавлением двух вольт. Т.е. 15-5+2=12. Сложение напряжений происходит при последовательном включении двух напряжений в одной фазе. Вычитание напряжений происходит при последовательном включении двух напряжений в противофазе. При этом, дополнительных потерь нет. Вернее нет потерь энергии при сложении и вычитании напряжений, поскольку тут складываются и вычитаются не напряжения, а магнитные потоки. Поэтому на выводах сложенных обмоток получается значение напряжения такое, будто намотана отдельная обмотка на это напряжение. Но, поскольку через все сложенные обмотки течет один и тот же ток, то тепловые потери вызванные протеканием тока через дополнительные обмотки будут конечно. Но учитывать как дополнительные имеет смысл только потери обмоток, включенных на вычитание.

     Реализовать это на практике просто, соединяется по одному "концу" от двух обмоток и на оставшихся двух измеряется напряжение. Если получилось не то, что хотелось, например сложение вместо вычитания, то концы любой из обмоток меняются местами. Далее к двум соединенным обмоткам можно добавлять следующие тем же способом до получения напряжения, максимально приближенного к нужному.

     Точно так же можно прибавлять и отнимать напряжения вторичных обмоток к напряжению питающей сети.

     Но изменять таким образом напряжения можно только при условии отсутствия сдвига фаз между складываемыми токами. По простому, это значит, что нельзя соединять напряжения от источников, подключенных к разным фазам питающей сети или если источники подключены к одной фазе, но через фазосдвигающие реактивные элементы. В этом случае между обмотками будет напряжение и между ними будет течь дополнительный ток при соединении в цепь.

     В качестве иллюстрации сказанного привожу описание прибора, не знаю даже как его назвать. В общем, это низковольтный трансформатор, вторичные обмотки которого можно коммутировать и соединять последовательно как сами по себе, так и последовательно с питающей сетью 220В. В варианте с питающей сетью я его использую как ручной регулятор сетевого напряжения для питания паяльника. В варианте без питающей сети, как источник низковольтных напряжений для питания сверлильного моторчика, низковольтного паяльника и пр. Общая схема приведена на Рис1.


     Тут переключатель S1.1 переключает верхний вывод выходной розетки между входной сетью 220В и нижним выводом обмотки 9В через группу переключателей. Переключатель S1.2 используется для отключения сети 220В от низковольтных обмоток. В целом, переключатель S1 подключает вторичные обмотки для режима регулирования напряжение сети 220В и отключает их от питающей сети для режима низковольтных напряжений. На Рис 2. и Рис 3 упрощенно показаны вышеописанные цепи без не нужных в этом аспекте цепей коммутации низковольтных обмоток для более наглядного вида.

      Переключатель S2 подключает в разрыв цепи обмотку 9В в положении "ВКЛ" и закорачивает разрыв в положении "ВЫКЛ". Переключатель S3 инвертирует подключение обмотки. В целом, S2 включает или исключает из цепи обмотку 9В, а S3 выбирается добавляется или вычитается из общего напряжения 9В.

      Переключатели S4 и S5 делают то же самое, только с обмоткой 27В.

      Таким образом, включая последовательно вторичные обмотки прямо и инвертировано, можно получить следующий ряд 9, 18(27-9), 27,36(27+9). Если же вторичные обмотки подключать последовательно с сетевой, на выходе получается следующий ряд 184,193,202,211,220,229,238,247,247. Этот ряд напряжений конечно при условии, что в сети 220В. Если в сети не 220В, то и выходные напряжения смещаются соответственно с отличием базового напряжения от 220В.

      Ниже вид на устройство в качестве примера, иллюстрирующего эту трансформаторную арифметику. На фото показан регулятор для паяльника. Крайние переключатели это S2 И S4, внутренние это S3 b S5. Включены обе обмотки 9В и 27В.   9В в фазе с питающей сетью, 27В в противофазе. В результате, с регулятора получается почти 220В, путем вычитания из напряжения питающей сети 18В (220=238-27+9). Вещь получилась довольно удобная, на мой взгляд. В пределах 184-247 вольт можно выставить нужное напряжения +/- 4,5В. Для установления комфортной температуры жала паяльника диапазона хватает в моих условиях.

      Лампочка тут используется в основном как индикатор нагруженности трансформатора, оценивается по яркости свечения.

     

      На следующем фото показан задний вид, сюда выведен переключатель S1 для переключения между регулированием питающей сети 220В и низковольных напряжений. На передней панели ему места не хватило.

     


      Ниже показан трансформатор и монтаж. Трансформатор от матричного широкоформатного принтера Epson. "Родная" обмотка у него 7В, домотал до 9В, чтобы ряд с основанием 9 получался. К ней подключил индикаторную лампочку 2,5В. Горит в пол-накала, т.е. вечная и хорошо реагирует яркостью на даже не большую перегрузку. Собственно, этому трансформатору и обязаны своему появлению и этот регулятор и эта статья.

     


     

      И о допустимой габаритной мощности трансформатора в этом приложении. В варианте с чисто низковольтным питанием, мощность трансформатора должна быть равна мощности нагрузки, как обычно. Добавления и вычитания напряжений никак на общую мощность трансформатора не влияют.

      А в варианте, когда вторичные включаются последовательно с первичной сетью, мощность трансформатора может быть существенно меньше мощности нагрузки. Поскольку ток нагрузки течет через питающую сеть и вторичные обмотки одного значения. В результате общая мощность нагрузки делится между питающей сетью и трансформатором пропорционально напряжениям, из которых складывается общее напряжение питающее нагрузку. Соответственно делится и мощность источников. Т.е. мощность дополнительного трансформатора равна мощности нагрузки умноженной на соотношения напряжения вольдобавки и и питаюшей сети. Pтр=РнагХ(Uтр/Uсети)

      Для примера. Допустим, нужно запитать паяльник, мощностью 100Вт. В сети напряжение отличается от 220В на 22В, для простоты счета. Т.е. трансформатору нужно добавить или убрать 22В. Тогда его мощность будет равна 100х(22/220)=10Вт Т.е.не все 100Вт, а только та часть, которую нужно добавить или убавить.

      Эту статью в полноэкранном виде с не урезанной под сайт картинкой схемы можно посмотреть ТУТ

      Если будут вопросы, то можно писАть в гостевой книге или по почте через "связь с автором".

Последнее обновление ( 15.03.2018 г. )