Диммер для трансформатора по первичке своими руками
Как сделать трансформатор своими руками?
Несмотря на многообразие электрооборудования на рынке, далеко не во всех ситуациях можно найти подходящий преобразовательный агрегат для решения конкретной задачи. Поэтому многие обыватели пытаются изготовить трансформатор своими руками для получения определенных параметров работы. Стоит отметить, что намотать трансформатор может каждый, даже без специализированного оборудования и особых навыков, но этот процесс довольно трудоемкий и кропотливый. Поэтому изначально вам придется определиться с типом и характеристиками прибора.
Что понадобится для сборки?
Все преобразователи подразделяются на две основные категории – повышающие и понижающие трансформаторы.
В зависимости от предназначения, конструктивных особенностей и места установки их можно разделить на такие категории:
-
; ; ;
- Сварочные трансформаторы;
Практически каждое из вышеперечисленных устройств вы можете воссоздать в домашних условиях. Наиболее простым вариантом является перемотка трансформатора из заводского изделия, так как он уже содержит необходимые элементы. Главное, чтобы первичная обмотка подходила по номиналу питающего напряжения и мощности. Куда хуже, если перематывать нужно обе обмотки, к примеру, если и первичная, и вторичная обмотка пробиты или получили механическое повреждение.
Для изготовления трансформатора своими руками вам понадобятся:
- Магнитопровод – служит в качестве проводника магнитного потока, лучше взять из старого трансформатора, так как он изготовлен из электротехнической стали и обеспечивает необходимые параметры работы, характеризуется малыми потерями в железе.
- Провода нужного вам сечения в лаковой, полимерной или стеклотканевой изоляции. Чем тоньше этот слой, тем плотнее прилягут витки к каркасу и друг к другу.
- Каркас – служит в качестве основания для обмоток трансформатора, устанавливает габариты по ширине. Можно взять из старого трансформатора, а можно изготовить своими руками. Материалом для каркаса может послужить электротехнический картон, гетинакс или текстолит, важно чтобы он не занимал много места в зазоре между сердечником и проводом.
- Изоляция – предназначена для электрического отделения токоведущих элементов друг от друга и от конструктивных элементов трансформатора. В промышленном производстве используется лакотканевая лента, фторопласт, парафиновая пропитка, но при самостоятельном изготовлении подойдет любой имеющийся у вас материал, главное, чтобы его диэлектрической прочности хватало для напряжения сети.
- Намоточный станок – позволяет упростить процесс и обеспечить постоянное натяжение. Можно изготовить своими руками из ручной дрели или по принципу вертела на двух шарнирах. Важно, чтобы изготовленный станок имел как можно меньший люфт.
Помимо этого вам могут пригодиться: молоток с деревянной пресс-планкой, паяльник для соединения проводов, ножницы, пассатижи. Но перед изготовлением, обязательно рассчитайте параметры трансформатора.
Расчеты
Наиболее сложный вариант, если вы будете изготавливать трансформатор своими руками с нуля. В таком случае расчет электрической машины производится в зависимости от выходной мощности. Исходя из этого параметра, рассчитывается мощность первичной обмотки. Если вы используете заводской сердечник, то можно считать эти величины одинаковыми, если вы соберете его самостоятельно, то P2 = 0,9 * P1
Это приблизительный расчет с учетом потерь в сердечнике. В зависимости от качества шихтовки своими руками, разница мощностей может находиться в пределах от 5 до 20%.
В зависимости от мощности первички определяется сечение магнитопровода, которое вычисляется по формуле: S = ?P1
Следует отметить, что мощность для вычислений берется в Ваттах, а размеры сердечника получаем в квадратных сантиметрах.
Далее определяется коэффициент передачи электромагнитной энергии: k = f/S,
Где k – коэффициент передачи, f – частота сетевого напряжения переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода.
Исходя из полученного коэффициента, определяется число витков в обмотках по величине входных и выходных напряжений: N1 = k*U1, N2 = k*U2
Это приблизительные вычисления, предназначенные для бытового применения радиолюбителями. Заводские трансформаторы имеют более сложную процедуру расчета, которая производится по справочникам и зависит от их типа и назначения (силовые, измерительные, трехобмоточные, тороидальные устройства и т.д.)
Далее рассчитывается сила тока в первичной обмотке трансформатора: I1 = P1 / U1
Соответственно, ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, вычисляется по формуле: : I2 = P2 / U2
Исходя из величины тока в каждой обмотке, выбирается сечение жилы. Но заметьте, что проводник в обмотке значительно хуже охлаждается, поэтому запас сечения делается на 20 – 30%. Проще выполнять данную работу медными проводами, но это требование не критично.
Таблица: выбор сечения, в зависимости от протекающего тока
Сборка повышающего трансформатора
Особенностью повышающего трансформатора является большее сечение жил первичной обмотки трансформатора по отношению к вторичной. Ярким примером может служить любой агрегат, повышающий напряжение питания 220 Вольт до 400, 500, 1000 В и т.д., соответственно класс изоляции трансформатора выбирается по номиналу вторичной обмотки, как в сетевых трансформаторах.
Заметьте, что проводник большого сечения не получится намотать самодельным станком, поскольку вы не сможете выдать достаточное усилие. Определить это довольно просто – если первые витки свободно двигаются по каркасу катушки или хуже того, вы видите явный зазор между жилой и каркасом, переходите к ручной намотке.
Для сборки вам потребуется выполнить такую последовательность действий:
- Соберите основание из диэлектрического материала, для этого можно вырезать его по лекалу из картона. Сборка каркаса производится внахлест при помощи клея. Рис. 2: изготовьте каркас для трансформатора
Если у вас имеется готовый образец, можете переходить к следующему этапу.
В случае наличия видимых зазоров рекомендуется придавливать витки деревянной пресс-плашкой или прибивать их через плашку молотком.
- Посчитайте количество витков, оно должно соответствовать расчетному, выводы проденьте в отверстия. Уложите слой изоляции на первичку.
- После слоя изоляции намотайте вторичку, так как здесь будет использоваться более тонкий провод, эту процедуру проще выполнять на станке. Рис. 6: намотайте вторичную обмотку
Периодически проверяйте плотность витков и их фиксацию на стержне. Хорошая фиксация не должна прогибаться и деформироваться при нажатии пальцами.
- Если все витки не помещаются в один слой, их выкладывают в несколько, тогда важно соблюдать одно и то же количество витков в каждом из них. Слои перекладываются диэлектрическим материалом, заметьте, что толщина изоляции не должна существенно влиять на общие габариты катушек. Рис. 7: заизолируйте первый слой
- Выведете концы вторичной обмотки на щечку каркаса.
- Поместите магнитопровод в окно каркаса, сборка сердечника выполняется поочередно с каждой стороны, иначе потери окажутся слишком большими. Затем сердечник распирается для плотности фиксации. Рис. 8: поместите катушки на сердечник
Мощные трансформаторы на большой номинал напряжения дополнительно пропитывается парафиновой изоляцией. Такая процедура приводит к повышению емкостных потерь, но создает дополнительную защиту от электрического тока.
Сборка понижающего трансформатора
Понижающий трансформатор будет отличаться большим количеством витков на первичке. В быту их можно часто встретить в блоках питания, сварочных аппаратах и прочем оборудовании. Правда, в импульсных блоках используется другая технология, поэтому ремонт таких устройств производится без трансформаторов.
Так как изготовление сварочного трансформатора своими руками довольно актуально для домашних самоделок, рассмотрим на примере этот вариант. Требования к процессу сборки соответствует предыдущему. Отличительной особенностью такого агрегата является большое сечение провода во вторичной обмотке, так как сварочный ток может достигать сотен ампер.
Процесс изготовления заключается в следующем:
- Возьмите старое или изготовьте основание для катушки.
- Зафиксируйте на трансформаторном каркасе слой изоляции.
- Намотайте первичную обмотку с попеременной изоляцией слоев.
- Заизолируйте первичку и намотайте вторичную обмотку, так как большой диаметр проводов не позволит сделать это вручную, используйте слесарный инструмент.
- Зафиксируйте выводы обеих катушек.
- Установите пластины сердечника.
Испытание
Для проверки работоспособности П-образных или тороидальных трансформаторов в домашних условиях можно воспользоваться обычным мультиметром. Для этого переведите измерительный прибор в режим прозвона и проверьте целостность каждой из обмоток. Затем проверьте изоляцию между каждой из обмоток и магнитопроводом и сопротивление между обеими обмотками. Это наиболее простой комплекс испытаний, который даст общее представление об исправности самодельного агрегата.
Для проверки отсутствия короткозамкнутых витков используется лампа, включающаяся последовательно к первичной обмотке.
Помимо этого электрические машины испытываются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Такие проверки показывают, насколько качественно собран преобразователь, но выполнять их в домашних условиях не обязательно.
Особенности и управление зарядным устройством с регулировкой по первичной обмотке трансформатора
В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.
СодержаниеУправление трансформатором по первичной обмотке
Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.
Особенности регуляторов для первички трансформаторов
Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.
Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.
В разных моделях аппаратов она производится разными способами:
- Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
- Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
- Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.
Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора
Модели для зарядки аккумуляторов
Зарядные устройства делятся на три группы:
Принцип действия тиристорного регулятора
Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.
Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора
Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:
Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:
Что представляет собой симистор
Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.
Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.
Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.
Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.
Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке
Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:
- Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
- Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.
- Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.
Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.
Применение, описание и виды диммеров для трансформатора
Диммеры для трансформатора представляют собой устройство, которое используется для регуляции искусственного освещения. Флаг работ касается не только включения и выключения, но и установки яркости, мощности. При этом показатели выставляются в зависимости от потребностей человека, можно установить вариант легкого затемнения, что потребует минимальной мощности, или яркий, насыщенный свет, который позволит разглядеть все неконструктивные детали механизма.
СодержаниеЧто такое диммеры и где их применяют?
Диммер — это механизм, применяемый по аналогии с обычным механическим выключателем. Но в отличии от стандартного прибора устройство способно плавно регулировать мощность и яркость искусственного освещения. Прибор миниатюрный, может устанавливаться как в единичном экземпляре и изолированно, так в коробке.
Первый диммер изобрел американец Гранвилл Вудс. Его новшество мгновенно понравилось промышленным компаниям. Они взяли на вооружение полное оборудование и стали им оснащать различные приборы. Интересно, что первые диммеры стали обычными осветительными устройствами для театров — они позволяли поучить эффект отдаляющегося света, затемнить сцену.
Диммеры оснащены рядом полезных функций, которые зачастую другие устройства с похожим спектром действий предоставить не могут.
В первую очередь — это регулировка освещенности. Механический выключатель резкий, эффекта затемнения нет. Но также выделяют другие полезные функциональные особенности:
- автоматическое отключение по таймеру;
- изменение яркости по заданным настройкам программы;
- включение и отключение по таймеру;
- плавное отключение;
- возможность управления голосов;
- акустическое управление и дистанционные сигналы.
Современные диммеры часто подключают к системе умный дом. Это позволяет создать оптимальное и природное освещение в комнатах помещения. Обеспечивает и функцию безопасности: можно включить свет со смартфона, когда вас нет дома и тому подобное.
Сфера применения устройства масштабная. Например, модульные вариации используется для освещения коридоров и лестничных площадок. Диммеры в коробке позволяют наладить работу систем освещения дома или офиса. Моноблочный вариант используется, если стандартны выключатель не устанавливается из-за недостаточной ширины стены.
Широкая сфера применения обуславливается способностью переводить режим в соответствии со своими потребностями. Также устройство при работе на средних мощностях показывает существенную экономию энергии, но вместе с этим отличный коэффициент полезного действия.
Виды и конструктивные особенности устройства
Все виды диммеров имеют идентичные особенности, которые делают их востребованными. Это не только смена яркости, но и оснащение режимами затемнения и мерцания, возможность дистанционного управления, автоматическое отключение, плавность результата, миниатюрность размера и относительная простота сборки. Чтоб касается последнего пункта, то собрать простейший механизм без изысков сможет начинающий любитель.
Типы диммеров для трансформаторов разделаются по типу управления и виду используемых ламп. По первому признаку выделяют моноблоки и модели. Моноблочные диммеры представляют собой по внешнему виду устройства схоже с привычными выключателями.
Механизм статичного формата не может двигаться, в большинстве случаев сфера использования его ограничена. Поэтому стали выпускать механизмы, способные поворачиваться.
Так называемые поворотные диммеры намного удобней, так как выключение и включение проводится поворотом, конструкция служит дольше и ремонтируется проще. Есть нажимные варианты, комбинированные с поворотными — включение и отключение контролируется кнопкой (она зачастую и механизм), а регулировка уровня освещенности и затемнения проводится поворотом. Клавишные вариации необычные — по внешнему виду они напоминают выключатель из двух составляющих.
Правая сторона устройства приспособлена для того, что менять яркость искусственного освещения, а левая сторона отвечает за отключение. Также есть и модели, управление которыми ведется дистанционно, при помощи пульта. Устройство удобное, трансформаторы с диммерами такого типа относятся к современным вариациям. Становятся популярными сенсорные механизмы, которые регулируются при помощи сенсоров включения (из определенных положений выставляется уровень освещенности).
Кроме моноблочных встречаются модульные конструкции. Они находятся в щитке, регулировка происходит при помощи вынесенной на панель управления кнопки. В инструкции по эксплуатации трансформатора указывается, сколько необходимо держать и в каком положении эту кнопку для включения определенно режима.
Вторая важная характеристика после способа управления — это используемые лампы. Применение различных диммеров обуславливается разнообразием функционирующих устройств, изменением технических требований для каждого.
Для ламп накаливания и галогенных ламп
Варианты для ламп накаливания являются самыми простыми конструкциями. Принцип действия заключается в том, что меняется напряжение в большую или меньшую сторону. Устанавливаются значения произвольно, но учитывать стоит то, что с уменьшением напряжения изменяется спектр свечения. При накаливании лампы возникает красноватый характерный оттенок, от которого нельзя избавиться.
Для низковольтных галогенных ламп, питающихся через трансформаторы
Эти устройства работают на 12 и 24 Вольтах. Особенность конструкции состоит в использовании трансформатора понижающего типа. Используется тип тс RL, если присутствует обмоточный вариант, и С, если есть система понижения показателей напряжения.
Для люминесцентных ламп и светодиодов
Это устройство является наиболее сложным по конститутивным особенностям. Сложность заключается в том, что соотнести со стартером привычные лампы люминесцентные не представляется возможным. Применяют специальный пускатель, чтоб регулировать потребление электроэнергии. При использовании в светодиодных лампах изменяют время импульса.
Какие трансформаторы используют совместно с диммерами
Широко применяются электронные трансформаторы. Он отличается плавным пуском, компактными размерами и минимальным весом. Показывает напряжение на входе оптимальных параметров, происходит автоматический контроль подачи напряжения, есть защита от короткого замыкания.
Также используются специальные тороидальные трансформаторы, которые показывают высокий уровень надежности. В отличии от электронных устройств требуют побора постоянной мощности.
Механизм взаимодействия диммера и трансформатора
Как работает диммер легко понять, если присмотреться к конститутивным особенностям кругового механизма. По схеме подачи электроэнергии важно, что он потребляет минимальную мощность, кпд высокое. Функционал:
- подача рабочего напряжения;
- зарядка конденсатора;
- смещение рабочих фаз;
- получение сигнала напряжения;
- открытие полупроводника;
снижение сопротивления; - появление света;
- распределение тока;
- смещение напряжения — при частоте около 100 Гц будет мерцать.
Регулировать подачу напряжения может пользователь. Он выбирает показатели сам, плавно перемещая головку диммера. Подключение проводят через лампочки, в двух местах внизу конструкции.
Можно ли в первичку трансформатора ставить диммер
Диммер устанавливают на первичку трансформатора в крайнем случае. Технические показатели выставляются в зависимости от номинальных мощностей устройств, поэтому достигнуть оптимальных значений по схеме несложно.
Но проблема заключается в том, что вместо синусоидального напряжения будет подаваться импульсное. Это приведет к уменьшению КПД со временем, повышенному нагреву и шуму при работе.
Схема и пошаговая инструкция подключения аппарата
На первом этапе проводятся подготовительные действия: выключается подача электроэнергии, отключается оборудование. Соберите необходимый инструментарий — понадобится индикаторная отвертка.
Далее снимается кнопка размыкателя и снимается коробка, механизм извлекается. Пошаговый алгоритм после извлечения выглядит следующим образом:
- извлечение кабелей выключателя;
- подключение фазного провода к размыкателю;
- подключение второго провода к прибору искусственного освещения.
Фазный выход должен быть подключен к клемме L-in , а второй — к L-out. Обязательно следуйте этому правилу.
В инструкции по эксплуатации диммера указывается последовательность подключения. Но особое внимание следует обращать на фазный провод, который подсоединяется строго к внешней клемме.
Проверяем правильность работы устройства
Работы по монтировке диммера своими руками заканчиваются присоединением механизма и закреплением винтов. Дополнительно вставляют колесико, при помощи которого регулируют освещенность. Проверка происходит путем прокрутки до щелчка в направлении по часовой, а потом против. Если щелчок есть, то это значит — максимальные пороговые значения. Яркость должна быть макс или мин соответственно.
Схемы и пошаговая инструкция, как сделать автотрансформатор своими руками
Кроме обычных трансформаторов, в которых несколько обмоток, есть автотрансформаторы, в которых всего одна катушка. При необходимости можно произвести сборку автотрансформатора своими руками.
СодержаниеПринцип действия
Основной принцип действия автотрансформатора аналогичен обычному аппарату:
- ток, протекающий по первичной обмотке, создает магнитное поле и магнитный поток в магнитопроводе;
- величина этого поля зависит от силы тока и от числа витков;
- изменения магнитного потока наводят ЭДС во вторичной обмотке;
- величина наведенной ЭДС зависит от числа витков во вторичной обмотке.
Особенность автотрансформатора в том, что часть витков первичной обмотки является также вторичной. В связи с тем, что ЭДС в первичной и вторичной обмотках направлены встречно, ток в общей части катушки I?? равен разнице I? и I?. При равенстве входного и выходного напряжения или Ктр=1 I?? определяется индуктивным сопротивлением катушки.
Основные плюсы и минусы
В связи с особенностями конструкции автотрансформатор обладает преимуществами и недостатками по сравнению с обычными устройствами.
Достоинства автотрансформатора, проявляющиеся при Ктр0,5-2:
- меньший вес и габариты;
- более высокий КПД, связанный с пониженными потерями в обмотках и магнитопроводе.
Кроме достоинств, эти устройства имеют недостатки:
- Повышенный ток КЗ. Это связано с тем, что ток нагрузки ограничен не насыщением магнитопровода, а сопротивлением нескольких витков вторичной обмотки.
- Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. Это делает невозможным применение этих аппаратов в качестве разделительных и для питания низковольтных устройств в опасных условиях, требующих низкого напряжения согласно ПУЭ.
Мощность автотрансформатора
Мощность любого электроаппарата равна произведению тока на напряжение Р=I*A. В обычном трансформаторе она равна мощности нагрузки с учетом КПД.
Мощность автотрансформатора рассчитывается немного иначе. В повышающем напряжение аппарате она складывается из мощности первичной обмотки части Р??=I??*U?? и мощности повышающей обмотки Р?=I?*U 2/3 . В связи с тем, что ток, протекающий через первичную катушку меньше, чем ток нагрузки, то мощность автотрансформатора меньше мощности нагрузки. Фактически, мощность аппарата определяется разностью первичного и вторичного напряжений и током вторичной обмотки P=(U?-U?)*I?.
Особенно это заметно при небольших (10-20%) отклонениях выходного напряжения. Аналогичным образом рассчитывается понижающий автотрансформатор.
Информация! Это позволяет уменьшить сечение магнитопровода и диаметр провода обмотки. В связи с этим автотрансформатор легче и дешевле обычного устройства.
Что такое ЛАТР
Питающее напряжение подаётся на концы катушки, а вторичное снимается с одного из концов и графитного ролика. Поэтому ЛАТР не может поднимать напряжение выше сетевого, в некоторых модификациях выше 250В.
Кроме катушечных, есть электронные ЛАТРы. Фактически, это не автотрансформатор, а регулятор напряжения. Есть разные виды таких устройств:
Совет! Для того, чтобы получить напряжение выше сетевого, ЛАТР подключается ко вторичной обмотке повышающего трансформатора.
Область применения
Особенности автотрансформатора позволяют применять его в быту и разных областях промышленности.
Металлургическое производство
Регулируемые автотрансформаторы в металлургии применяются для проверки и настройки защитной аппаратуры прокатных станов и трансформаторных подстанций.
Коммунальное хозяйство
До появления автоматических стабилизаторов эти аппараты применялись для обеспечения нормальной работы телевизоров и другой аппаратуры. Они представляли из себя обмотку с большим числом отводов и переключателем. Он переключал вывода катушки, а выходное напряжение контролировалось при помощи вольтметра.
В настоящее время автотрансформаторы используются в релейных стабилизаторах напряжения.
Справка! В трехфазных стабилизаторах установлены три однофазных автотрансформатора, и регулировка производится в каждой фазе по-отдельности.
Химическая и нефтяная промышленность
В химической и нефтяной промышленности эти аппараты применяются для стабилизации и регулировки химических реакций.
Производство техники
В машиностроении такие аппараты используются для пуска электродвигателей станков и управления скоростью вращения дополнительных приводов.
Учебные заведения
В школах, техникумах и институтах ЛАТРы применяются при выполнении лабораторных работ и демонстрации законов электротехники, и опытах по электролизу.
Изготовление самодельного ЛАТРа
В продаже есть достаточно готовых устройств, но при необходимости его можно сделать самостоятельно. За основу лучше взять трансформатор на О- или Ш-образном магнитопроводе. Изготовление ЛАТРа на тороидальном железе сводится к его перемотке и требует очень высокой аккуратности при наматывании катушки.
Подготовка материала
Для изготовления регулируемого автотрансформатора необходимы:
- Магнитопровод. Его сечение определяет мощность автотрансформатора.
- Обмоточный провод. Его сечение зависит от мощности и потребляемого тока устройства.
- Термоустойчивый лак. Необходим для пропитки катушки после намотки проводов. Допускается замена масляной краской.
- Тряпичная изолента или киперная лента и корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания. Желательно разместить в корпусе цифровой или аналоговый вольтметр
- Многопозиционный переключатель. Его допустимый ток должен соответствовать току аппарата. При необходимости допускается производить переключение выводов автотрансформатора при помощи пускателей.
Расчет провода
Перед началом намотки катушки необходимо определить сечение провода и необходимое количество витков/вольт (n/v). Этот расчёт производится по поперечному сечению магнитопровода при помощи онлайн-калькуляторов или по специальным таблицам.
Если для изготовления устройства используется исправный трансформатор, то эти параметры определяются по имеющимся обмоткам:
- подключить трансформатор к сети 220В;
- вольтметром измерить выходное напряжение V;
- отключить аппарат;
Совет! Если первичная обмотка не была пропитана лаком и разматывается без нарушения изоляции, то допускается использовать её для намотки катушки автотрансформатора.
Схема
Перед началом работ составляется схема обмотки с указанием количества витков и напряжением на каждом из выводов. В отличие от обычного трансформатора автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая изображается с одной из сторон черты, символизирующей магнитопровод.
Для расчетов витков необходимо определить число выводов. Оно зависит от количества положений многопозиционного переключателя. Один из отводов может совпадать с сетевым выводом:
Совет! При необходимости сделать повышающий автотрансформатор к первичной обмотке добавляется необходимое количество витков. Для этого допускается использовать провод, снятый со вторичной обмотки.
Намотка катушки
После выполнения всех расчётов производится намотка катушки. Она выполняется на готовом или специально изготовленном каркасе вручную или при помощи намоточного станка:
Процесс сборки
После завершения намотки и высыхания лака производится сборка автотрансформатора:
- собирается магнитопровод;
- собранный аппарат устанавливается в корпус;
- подключаются многопозиционный переключатель и вольтметр;
- собранный автотрансформатор подключается к клеммам.
Проверка
После сборки работоспособность устройства необходимо проверить:
Как сделать трансформатор из автотрансформатора
Для такой переделки достаточно намотать вторичную обмотку:
- посчитать количество витков между выводами 220В;
- определить число витков/вольт
Электронный автотрансформатор
Более современным способом регулировки является использование электронных устройств. Любое из них можно изготовить своими руками.
Тиристорный регулятор
Простейшая схема такого приспособления представляет собой переменный резистор, включенный между анодом и управляющим электродом тиристора. Это позволяет получать пульсирующее постоянное напряжение и управлять им в диапазоне 0-110В.
Для регулировки переменного напряжения 0-220В применяется встречно-параллельная схема соединения, а резистор включается между управляющими электродами.
Вместо двух тиристоров целесообразно применение симистора, а в качестве схемы управления использовать диммер для ламп накаливания.
Транзисторное управление
Самая качественная регулировка получается при использовании транзисторного регулятора. Он обеспечивает плавное изменение и правильную форму выходного напряжения.
ШИМ-регулятор
Самым современным способом является применение ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция). В качестве силовых элементов полевые или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).
Зарядное с управлением по первичной обмотке трансформатора
Принцип управления током вторичной обмотки трансформатора, с помощью регулирования первичного тока — не новый. Тем не менее, хочется поделиться опытом применения подобной схемы.
Огромное достоинство схемы в том, что происходит регулировка малых токов, которые имеют место быть в цепи питания первичной обмотки. Соответственно, стоимость силовых элементов намного ниже.
В конце статьи — мой ролик на YouTube о применении подобной схемы на нагрузочном трансформаторе.
Тот же тиристор КУ202 стоит всего лишь 50 рублей. Если бы применялась схема с тиристорным управлением вторичного тока, пришлось бы раскошелиться на Т-122, стоимость которого уже 250 рублей . И это при условии, что ток во вторичке не будет превышать 20-25 А.
А так… Дешёвые КД 202 в диодном мосту, да КУ 202. Причём их даже не нужно на радиаторы ставить. Токи-то маленькие. Остальное — мелочь. Не в счёт!
Диоды на вторичке — это уже от ваших потребностей. Если не собираетесь превышать нагрузку в 10А, то пойдут те, что в схеме указаны. Если же нужно что-то мощнее — магазин вам в помощь!
Однако стоит помнить о том, что все элементы управления первичной обмотки находятся под сетевым напряжением 220В и прикосновение к ним опасно для жизни. Поэтому нужно уделить особое внимание размещению всех элементов — не допускать их контакта с металлическим корпусом устройства.
Переменный резистор должен быть закреплён на диэлектрической поверхности панели, а рукоятка регулировки, сделана из пластика!
ДИММЕР НА ТИРИСТОРАХ Простые схемы и Исправления
Не смотря на то, что схем в сети и на специальных форумах очень много, найти рабочую схему достаточно сложно.
Проводя опыты с разными Тиристорами и Симисторами применяемыми для плавного включения нагрузок и регулирования мощности, я убедился, что большая часть публикуемых схем содержит не только ошибки , но и грубые неточности.
Для простоты я раскидал и проверил параметры нескольких популярных схем маститых блогеров и писателей про электронику и сделал свои выводы.
Ну, во первых, то , что вы купите изготовленную на заводе схему управления совсем не гарантирует её надежную работу. Этот факт помогает мне регулярно пополнять свои залежи запасных радиодеталей , подбирая выброшенные покупные сборки с конструктивными недостатками.
Упростив схему подбирая параметры деталей и измеряя значения токов и напряжений, я могу рекомендовать базовую конструкцию Диммера, которую при желании легко дополнить своими решениями.
Хочу напомнить, что в классической литературе производителя всегда указывается Главный терминал, о котором забывают или просто не знают писатели статей про симисторы. А ведь управление этим прибором как раз и происходит относительно Главного вывода, без относительно Анод это или Катод.
Наиболее верное решение - это расширять вот такую базовую схему, подгоняя её под ваши конкретные нужды.
В выключенном состоянии ток через такую схему не более 1 мА , так что по сути это выключатель, а за одно и плавный пускатель для ламп накаливания.
Стоит заметить, что со светодиодными лампочками, фокус с диммером не пройдет - два режима свечения светодиодных ламп пересекаются на границе стробоскопического эффекта, что совсем не приятно глазу.
Как сделать регулятор мощности на симисторе своими руками: варианты схем
Для управления некоторыми видами бытовых приборов (например, электроинструментом или пылесосом) применяют регулятор мощности на основе симистора. Подробно о принципе работы этого полупроводникового элемента можно узнать из материалов, размещенных на нашем сайте. В данной публикации мы рассмотрим ряд вопросов, связанных с симисторными схемами управления мощностью нагрузки. Как всегда, начнем с теории.
Принцип работы регулятора на симисторе
Напомним, что симистором принято называть модификацию тиристора, играющего роль полупроводникового ключа с нелинейной характеристикой. Его основное отличие от базового прибора заключается в двухсторонней проводимости при переходе в «открытый» режим работы, при подаче тока на управляющий электрод. Благодаря этому свойству симисторы не зависят от полярности напряжения, что позволяет их эффективно использовать в цепях с переменным напряжением.
Помимо приобретенной особенности, данные приборы обладают важным свойством базового элемента – возможностью сохранения проводимости при отключении управляющего электрода. При этом «закрытие» полупроводникового ключа происходит в момент отсутствия разности потенциалов между основными выводами прибора. То есть тогда, когда переменное напряжение переходит точку нуля.
Дополнительным бонусом от такого перехода в «закрытое» состояние является уменьшение числа помех на этой фазе работы. Обратим внимание, что не создающий помех регулятор может быть создан под управлением транзисторов.
Благодаря перечисленным выше свойствам, можно управлять мощностью нагрузки путем фазового управления. То есть, симистор открывается каждый полупериод и закрывается при переходе через ноль. Время задержки включения «открытого» режима как бы отрезает часть полупериода, в результате форма выходного сигнала будет пилообразной.
Форма сигнала на выходе регулятора мощности: А – 100%, В – 50%, С – 25%
При этом амплитуда сигнала будет оставаться прежней, именно поэтому такие устройства неправильно называть регуляторами напряжения.
Варианты схем регулятора
Приведем несколько примеров схем, позволяющих управлять мощностью нагрузки при помощи симистора, начнем с самой простой.
Рисунок 2. Схема простого регулятора мощности на симисторе с питанием от 220 В
Обозначения:
- Резисторы: R1- 470 кОм , R2 – 10 кОм,
- Конденсатор С1 – 0,1 мкФ х 400 В.
- Диоды: D1 – 1N4007, D2 – любой индикаторный светодиод 2,10-2,40 V 20 мА.
- Динистор DN1 – DB3.
- Симистор DN2 – КУ208Г, можно установить более мощный аналог BTA16 600.
При помощи динистора DN1 происходит замыкание цепи D1-C1-DN1, что переводит DN2 в «открытое» положение, в котором он остается до точки нуля (завершение полупериода). Момент открытия определяется временем накопления на конденсаторе порогового заряда, необходимого для переключения DN1 и DN2. Управляет скоростью заряда С1 цепочка R1-R2, от суммарного сопротивления которой зависит момент «открытия» симистора. Соответственно, управление мощностью нагрузки происходит посредством переменного резистора R1.
Несмотря на простоту схемы, она довольно эффективна и может быть использована в качестве диммера для осветительных приборов с нитью накала или регулятора мощности паяльника.
К сожалению, приведенная схема не имеет обратной связи, следовательно, она не подходит в качестве стабилизированного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя.
Схема регулятора с обратной связью
Обратная связь необходима для стабилизации оборотов электродвигателя, которые могут изменяться под воздействием нагрузки. Сделать это можно двумя способами:
- Установить таходатчик, измеряющий число оборотов. Такой вариант позволяет производить точную регулировку, но при этом увеличивается стоимость реализации решения.
- Отслеживать изменения напряжения на электромоторе и, в зависимости от этого, увеличивать или уменьшать «открытый» режим полупроводникового ключа.
Последний вариант значительно проще в реализации, но требует небольшой настройки под мощность используемой электромашины. Ниже приведена схема такого устройства.
Регулятор мощности с обратной связью
Обозначения:
Данная схема обеспечивает плавный запуск электрической установки и обеспечивает ее защиту от перегрузки. Допускается три режима работы (выставляются переключателем S1):
Настройка схемы сводится к подбору сопротивления R6, оно вычисляется, в зависимости от мощности, электромотора по следующей формуле: . Например, если нам необходимо управлять двигателем мощностью 1500 Вт, то расчет будет следующим: 0,25/ (1500 / 240) = 0,04 Ом.
Для изготовления данного сопротивления лучше всего использовать нихромовую проволоку диаметром 0,80 или1,0 мм. Ниже представлена таблица, позволяющая подобрать сопротивление R6 и R11, в зависимости от мощности двигателя.
Таблица для подбора номиналов сопротивлений в зависимости от мощности двигателя
Приведенное устройство может эксплуатироваться в качестве регулятора оборотов двигателей электроинструментов, пылесосов и другого бытового оборудования.
Регулятор для индуктивной нагрузки
Тех, кто попытается управлять индуктивной нагрузкой (например, трансформатором сварочного аппарата) при помощи выше указанных схем, ждет разочарование. Устройства не будут работать, при этом вполне возможен выход из строя симисторов. Это связано с фазовым сдвигом, из-за чего за время короткого импульса полупроводниковый ключ не успевает перейти в «открытый» режим.
Существует два варианта решения проблемы:
- Подача на управляющий электрод серии однотипных импульсов.
- Подавать на управляющий электрод постоянный сигнал, пока не будет проход через ноль.
Первый вариант наиболее оптимален. Приведем схему, где используется такое решение.
Схема регулятора мощности для индуктивной нагрузки
Как видно из следующего рисунка, где продемонстрированы осциллограммы основных сигналов регулятора мощности, для открытия симистора используется пакет импульсов.
Осциллограммы входного (А), управляющего (В) и выходного сигнала (С) регулятора мощности
Данное устройство делает возможным использование регуляторов на полупроводниковых ключах для управления индукционной нагрузкой.
Простой регулятор мощности на симисторе своими руками
В завершении статьи приведем пример простейшего регулятора мощности. В принципе, можно собрать любую из приведенных выше схем (наиболее упрощенный вариант был приведен на рисунке 2). Для этого прибора даже не обязательно делать печатную плату, устройство может быть собрано навесным монтажом. Пример такой реализации показан на рисунке ниже.
Самодельный регулятор мощности
Использовать данный регулятор можно в качестве диммера, а также управлять с его помощью мощными электронагревательными устройствами. Рекомендуем подобрать схему, в которой для управления используется полупроводниковый ключ с соответствующими току нагрузки характеристиками.
Читайте также: