Авторизация






Забыли пароль?

Кто на сайте?

Сейчас на сайте находятся:
1 гость

Статистика

Пользователей: 27
Новостей: 41
Ссылок: 15
Посетителей: 555764

Баннеры

Реклама

Дополнительное меню

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, но и вычитать. 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, тепловых потерь нет.

     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 ( 01.11.2017 г. )