Прості вольтододаткові пристрої. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Прості вольтододаткові пристрої. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори струму, напруги, потужності

Коментарі до статті

У статті наводяться описи простих вольтододаткових пристроїв, які дозволяють підвищити напругу в електричній мережі на певну величину або знизити її шляхом використання звичайних трансформаторів, що понижують.

На практиці нерідко виникає необхідність, наприклад, знизити підвищену напругу рівня номінального з метою продовження терміну служби ламп розжарювання або підвищити знижену напругу з метою збільшення світловіддачі ламп.

Найбільш просто, доступно та економічно це можна здійснити за допомогою звичайного понижуючого двообмотувального трансформатора, включивши його за схемою вольтодобавки. Таке включення означає, що вторинна низьковольтна обмотка трансформатора включається послідовно з навантаженням, а первинна, вищої напруги, - паралельно до навантаження або затискачів мережі.

На рис.1 наведено схеми включення вольтододаткових трансформаторів та їх векторні діаграми.

Прості вольтододаткові пристрої

З метою спрощення векторні діаграми збудовані без урахування втрат у вторинних обмотках трансформаторів. На рис.1,а наведені схема включення вольтододаткового трансформатора та його векторна діаграма при відповідному включенні його обмоток, при якому магнітні потоки обмоток збігаються у напрямку.

На рис.1,б показана схема при зустрічному включенні обмоток, що призводить до зустрічного напрямку магнітних потоків і, отже, зменшення результуючого магнітного потоку трансформатора.

Як видно з наведених малюнків, за допомогою звичайного понижуючого трансформатора можна підвищити або знизити напругу на навантаженні на величину ±∆U в залежності від того, яким чином включені його обмотки - відповідно або зустрічно.

Іншими словами, необхідна величина вольтодобавки визначається величиною напруги вторинної обмотки звичайного трансформатора, що понижує. Розглянемо приклад. Маємо однофазний понижувальний трансформатор типу ВЗО-0,25 (освітлювальний однофазний потужністю 250 ВА) напругою 220/36 (в побуті званий "котельник"), намотаний на Г-подібному сердечнику. Вторинна напруга даного трансформатора 36 і буде складати величину вольтодобавки U=36, яка може додаватися до напруги мережі 220 або відніматися від нього в залежності від згодного або зустрічного включення обмоток: 220+36=256 або 220-36=184 (В ). Припустимо, що напруга в мережі знижена і становить 180 В, тоді за допомогою звичайного трансформатора за схемою вольтодобавки, при включенні обмоток, його можна підняти, наблизити до номінального, так як U2=180+36=216 (В). При підвищеній напрузі в мережі, наприклад, U1=256 відносно номінального на навантаженні його можна знизити, помінявши місцями кінці будь-який з обмоток трансформатора. І тут для нашого прикладу U2=U1−∆U=256−36=220 (B), тобто. на затискачах навантаження маємо номінальну напругу.

У тих випадках, коли необхідна величина вольтодобавки не відповідає стандартним вторинним напруг трансформаторів, вторинну обмотку перемотують на необхідну напругу, наприклад, на 20 В. При цьому не виключається можливість домотки або відмотки певної кількості витків вторинної обмотки трансформатора з метою отримання необхідної величини вольтодобавки як вторинна обмотка намотана поверх первинної.

Вторинна обмотка трансформатора повинна витримувати струм навантаження. Повна потужність трансформатора через вторинні величини S=U2I2, звідки струм вторинної обмотки I2=S/U2. Для

трансформатора ОСО-0,25 220/36 У цей струм становитиме I2=250/36=6,1 (A). Таким чином, через вторинну обмотку даного вольтододаткового трансформатора можна пропускати струм навантаження до 6,1 А.

Потужність однофазного трансформатора, який використовується для вольтодобавки, у кілька разів менша за потужність навантаження. Визначається вона за такою формулою:

Sвт=Sном⋅∆U/U=1000⋅22/220=100 (ВА),

де Sвт - потужність однофазного трансформатора, що використовується для вольтодобавки, ВА; Sном – повна потужність навантаження, ВА; ∆U - величина необхідної вольтодобавки,; U1 - напруга мережі, до якої підключається вольтододатковий трансформатор, Ст.

Наприклад, при необхідній величині вольтодобавки ∆U=22, потужності навантаження Sном=1000 ВА і напрузі мережі U1=220, потужність трансформатора вольтодобавки складе всього Sвт=100 ВА, тобто. у 10 разів менше потужності навантаження. Отже, габарити, маса та вартість такого вольтододаткового пристрою відносно невеликі.

ККД вольтододаткового пристрою досягає значень 0,99...0,995, маса на одиницю потужності 2,5...3 кг/кВ⋅А. Втрати напруги та активної потужності в такому трансформаторі малі і відповідно дорівнюють 0,5...3, тому їх можна не враховувати.

Показані на рис.1 схеми включення вольтододаткових трансформаторів дозволяють підвищити або знизити напругу на навантаженні певну постійну нерегульовану величину, у зв'язку з чим вони отримали назву нерегульованих, або "глухих", вольтододаткових трансформаторів.

Слід враховувати, що нерегульовані вольтододаткові трансформатори створюють надбавку напруги ∆U незалежно від навантаження мережі. Завдяки цьому необхідно вибирати величину надбавки не за режимом мінімальної (максимальної) напруги, а за режимом мінімального навантаження, коли напруга вища. Тому нерегульована схема включення вольтодобавочного трансформатора завжди прийнятна там, де незалежно від пори року та величини навантаження у всіх режимах потрібно підвищити, рідше знизити напругу на величину ∆U.

Вольтододатковий пристрій може бути виконаний трифазним. Принципова схема такого пристрою показано на рис.2.

Прості вольтододаткові пристрої

Воно може бути створене з підручних засобів, які має практично кожне підприємство, а саме: з трьох однофазних котелень (ОСО-0,25, ОСМ-0,4У3) або зварювальних трансформаторів. Вторинні обмотки цих трансформаторів напругою 12...36 і 40...60 розраховані на великі струми і можуть бути використані для включення в розтин лінії в якості послідовних. Цими обмотками створюється додаткова напруга ∆U. Первинні обмотки цих трансформаторів виконують функції збуджуючих і можуть включатися за схемою зірки або трикутника безпосередньо до трифазної мережі. Такі трансформатори можуть знайти застосування у протяжних заводських та сільськогосподарських мережах.

Для побутових цілей як вольтододаткові трансформатори можуть бути використані відповідні трансформатори від радіо- і телеапаратури, як, наприклад, показано в [1].

Вольтододаткові трансформатори найчастіше використовуються для збільшення напруги, хоча їх можна виконати реверсивними. Схема такого вольтододаткового пристрою наведено на рис.3.

Прості вольтододаткові пристрої

Вона відрізняється від схем, показаних на рис.1, наявністю двополюсного перемикача SA1 на три положення з нейтральним положенням рухомих контактів у середньому положенні. Прикладом такого перемикача може служити тумблер типу ВТ3 струм комутації 3 А (до 660 Вт) і напруга комутації ~220 В з фіксацією ручки управління в середньому і крайньому положеннях. При замкнутих контактах 1-2 та 3-4 перемикача SA1 обмотки W1 та W2 трансформатора ВТ підключені до мережі, і на виході пристрою напруга підвищена на величину +U щодо напруги мережі. Якщо замкнуті контакти 2-5 і 4-6 перемикача, то кінці вторинної обмотки W2 трансформатора змінюються місцями. Отже, магнітні потоки обмоток спрямовані зустрічно, і на виході пристрою напруга буде знижено на величину −∆U. У середньому положенні ручки перемикача SA1 обмотка W2 від'єднана від мережі і не обтікається струмом, не обтікаються струмом також навантаження і первинна обмотка W1 трансформатора ВТ.

При експлуатації вольтододаткового пристрою слід мати на увазі, що розмикати первинну обмотку W1 трансформатора ВТ під час роботи пристрою неприпустимо, виходячи з умов техніки безпеки та правил технічної експлуатації електроустановок. Справа в тому, що при розмиканні первинної обмотки W1 струм у вторинній обмотці W2 залишиться колишнім і рівним струму навантаження. По суті, такий режим роботи трансформатора - це режим холостого ходу, але зі струмом холостого ходу трансформатора, рівним струму навантаження, що у багато разів більше звичайного струму холостого ходу трансформатора, причому цей струм є повністю намагнічує. Це призводить до значного збільшення магнітного потоку трансформатора.

Втрати ж у магнітопроводі трансформатора пропорційні квадрату магнітного потоку. В результаті відбувається сильне розігрів сердечника трансформатора, що небезпечно для його ізоляції, можливе навіть самозаймання трансформатора.

Крім того, ЕРС первинної обмотки W1 зростає пропорційно магнітному потоку і може досягати великих значень, небезпечних як для самого трансформатора, так і для життя

оточуючих. Проведені свого часу автором дослідження трансформатора типу ВЗГ-0,25 в режимі вольтодобавочного при розімкнутій первинній обмотці і навіть не повному його завантаженні призводили до появи ЕРС на затискачах первинної обмотки 500 В, причому зі збільшенням навантаження величина ЕРС збільшувалася.

При великих струмах навантаження або необхідності дистанційного керування вольтододатковим трансформатором як перемикаючий пристрій можна використовувати магнітні пускачі або сильноточні реле. Принципова схема такого вольтододаткового пристрою показано на рис.4.

Прості вольтододаткові пристрої

Воно працює в такий спосіб. У вихідному передпусковому стані котушки К1 і К2 магнітних пускачів знеструмлені, і їх силові контакти К1.1, К1.2 і К2.1, К2.2 ланцюга вторинної обмотки W2 трансформатора ВТ розімкнуті. В результаті трансформатор ВТ та навантаження знеструмлені.

Для підвищення напруги на навантаженні на величину ∆U натискають кнопку "Більше". В результаті котушка К1 першого магнітного пускача обтікається струмом, пускач спрацьовує силовими контактами К1.1 і К1.2 підключає обмотки трансформатора ВТ до мережі, одночасно контактом К1.4 блокується кнопка включення "Більше" і розмикаються контакти К1.3 електричного блокування.

При необхідності зменшення напруги на навантаженні натискають кнопку "Стоп", у цьому випадку схема приходить у вихідний стан (всі силові контакти розімкнуті), а потім натискають кнопку "Менше". Схема працює аналогічним чином, але при цьому спрацьовує другий магнітний пускач, який замикає свої силові контакти К2.1 і К2.2 в ланцюзі вторинної обмотки W2 трансформатора ВТ, в результаті фаза струму в ній змінюється на протилежну і напруга на виході вольтододаткового пристрою зменшується на величину ∆U.

Крім двох звичайних магнітних пускачів, для даної схеми може бути використаний один реверсивний, наприклад типу ПМЕ-11-3 на струм 10 А і напруга 380 В з напругою котушок включення 220 В, який забезпечений пристроєм механічного блокування від одночасного включення всіх силових контактів пускача .

література:

Коломойцев К.В. Ще раз про вічну лампочку// Електрик. 2002. - №1. - С.9.
Тайц А.А., Мешель Б.С. Регулювання напруги та реактивної потужності в електричних мережах промислових підприємств. - М.: Держенерговидав, 1960.

Автор: К.В. Коломийців

Дивіться інші статті розділу Регулятори струму, напруги, потужності.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Смартфони Poco X5 Pro 08.02.2023

Бренд Poco, що належить китайській компанії Xiaomi, представив смартфони Poco X5 та Poco X5 Pro. Новинки відносяться до середньої цінової категорії, вирізняючись привабливим для багатьох користувачів співвідношенням продуктивності та ціни.

Poco X5 Pro є наступником смартфона Poco X4 Pro 5G, представленого трохи більше року тому. Основним оновленням у порівнянні з попередником є використання в новинці 6-нм процесора Snapdragon 778G з графічним Adreno 642L, який значно швидше за чіп Snapdragon 695, що є у моделі X4 Pro. Об'єм оперативної пам'яті нового смартфона LPDDR4X складає 6 або 8 Гбайт, ємність флеш-накопичувача UFS 2.2 – 128 або 256 Гбайт. Пристрій працює під керуванням Android 12 з MIUI 14 for Poco.

Також смартфон отримав покращений дисплей. Основні параметри у нього такі ж, як у моделі Poco X4 Pro: це 6,67-дюймова AMOLED-панель з роздільною здатністю 2400 х 1080 пікселів (FHD+) та частотою оновлення 120 Гц. Однак, на відміну від попередника, новинка забезпечує 10-бітну глибину кольору зі 100-відсотковим охопленням колірного простору DCI-P3. Максимальна яскравість дисплея становить 900 кд/м2, при цьому використовується механізм ШІМ із частотою 1920 Гц. Захист дисплея від подряпин забезпечує міцне скло Gorilla Glass 5.

Модуль основної камери оснащений 108-Мп датчиком розміром 1/1,52 дюйма, який доповнює 8-Мп надширококутний модуль із кутом огляду 120° та 2-Мп датчик для макрозйомки. Роздільна здатність фронтальної камери дорівнює 16 Мп.

Специфікації Poco X5 Pro також включають адаптери бездротового зв'язку Wi-Fi 6 та Bluetooth 5.2, ІЧ-модуль, чіп NFC, порт USB-C та 3,5-мм аудіороз'єм. Акумулятор ємністю 5000 мАг підтримує заряджання потужністю 67 Вт.

У свою чергу смартфон Poco X5 побудований на чіпі Snapdragon 695 разом з оперативною пам'яттю об'ємом 6 або 8 Гбайт і флеш-накопичувачем ємністю 128 або 256 Гбайт. Об'єм пам'яті можна збільшити завдяки слоту для карт ємністю до 1 Тбайт.

Дисплей Poco X5 з діагоналлю 6,67 дюйма має роздільну здатність FHD+ та частоту оновлення 120 Гц. Дисплей має максимальну яскравість 1200 кд/м2, а також забезпечує 8-бітове уявлення кольору. Для захисту екрану від подряпин використовують скло Gorilla Glass 3.

Тильна камера смартфона включає основний 48-Мп сенсор, 8-Мп сенсор із надширококутною оптикою (118 °) та 2-Мп датчик для макрозйомки. На передній панелі розміщена 13-Мп селфі-камера. Акумулятор має таку ж ємність, як у Poco X5 Pro, але потужність зарядки становить 33 Вт. Тим не менш, за допомогою зарядного пристрою на 33 Вт на зарядку батареї з 0 до 100% потрібно всього 68 хвилин.

Специфікації Poco X5 також включають адаптери Wi-Fi 5, Bluetooth 5.1, 3,5-мм аудіороз'єм для навушників, ІЧ-приймач і чіп NFC.

Вартість Poco X5 6/128 Гбайт складає 250 доларів, ціна моделі Poco X5 8/256 Гбайт дорівнює 300 доларів. Ціна Poco X5 Pro починається з 300 доларів для базової моделі з 6/128 Гбайт, вартість Poco X5 Pro 8/256 Гбайт дорівнює 350 доларів.