Повышающие трансформаторы напряжения
Преобразование напряжения присутствует повсеместно в любой области нашей жизни и деятельности. Вырабатываемое на электростанции напряжение повышается до нескольких киловольт, чтобы быть переданным с наименьшими потерями через линии электропередач на многие тысячи километров. А потом оно снова понижается на трансформаторных подстанциях до привычных нам значений в 380/220 вольт.
Повышающие трансформаторы не применяются для стабилизации напряжения в тех случаях, когда его значение в сети постоянно изменяется. Для домашнего применения используют только стабилизаторы.
Рассмотрим принцип работы трансформатора напряжения подробнее, не погружаясь в излишние сложности.
Трансформатор напряжения
- первичной, на которую подаётся исходное напряжение;
- вторичной, с которой снимается его преобразованное значение.
Схема трансформатора напряжения
Все обмотки намотаны на общем сердечнике (магнитопроводе). Если число витков у вторичной обмотки больше, чем у первичной, то это повышающий трансформатор, если меньше — понижающий.
Мощность трансформатора напряжения зависит от сечения проводов обмоток, а габариты и вес — от типа сердечника и материала проводов (медь или технический алюминий). По исполнению он может быть одно- и трёхфазным. Самым компактным и лёгким является автотрансформатор, в котором всего одна обмотка.
Повышающий трансформатор
Первая мысль, которая приходит на ум, когда напряжение в сети всё чаще и чаще становится низким, поставить повышающий трансформатор. На первый взгляд кажется, что это — простое и отличное решение, и теперь, наконец-то, будет нормальное напряжение, яркое освещение и стабильно работающие электроприборы.
Повышающий трансформатор
Но не всё так просто в сказочном королевстве, и прежде чем купить повышающий трансформатор напряжения, цена на который уж очень привлекательна, задумайтесь об одной особенности его работы: он имеет постоянный коэффициент повышения напряжения (коэффициент трансформации). Рассмотрим это на примере.
Предположим, что у вас сетевое напряжение порядка 170 вольт. Чтобы повысить его до 220, нужен трансформатор с коэффициентом трансформации 1.29 (220/170). Вроде бы всё хорошо и логично получается, за исключением одного: если напряжение в сети станет нормальным 220 вольт, то на выходе трансформатора будет уже очень высокое напряжение 285 вольт (220*1.29)! Не все электрические приборы способны выдержать такое перенапряжение в течение даже небольшого времени. Так и до пожара недалеко!
Как вариант, можно приобрести регулируемый автотрансформатор, т.н. ЛАТР, в котором предусмотрен ручной регулятор выходного напряжения. Но и он не будет являться надёжным решением, т.к. придётся постоянно контролировать значение выходного напряжения по индикатору и корректировать его вручную, особенно во время максимальной нагрузки электросети со стороны соседей. Если вовремя этого не делать, то при первом же скачке в электросети напряжение на выходе ЛАТРа тоже резко повысится, и подключенные электроприборы вполне могут перегореть.
Поэтому повышающие трансформаторы напряжения применимы лишь тогда, когда в сети ВСЕГДА существенно меньше 220 вольт, а такого практически никогда и не бывает.
Заключение
Задачу автоматического поддержания напряжения на постоянном уровне решает только стабилизатор, но прежде нужно в обязательном порядке выявить истинную причину низкого напряжения в сети, а затем уже принимать какие-либо решения.
Для низких напряжений в сети до 90 вольт отлично подойдёт инверторный стабилизатор Штиль IS7000
- выезд специалиста и подбор стабилизатора;
- доставка и подключение стабилизатора;
- сервисное и гарантийное сопровождение.
Посмотрите нашу ФОТОГАЛЕРЕЮ
установленных стабилизаторов напряжения!
Как выполняется регулирование напряжения на трансформаторе
Распределительные трансформаторы являются наиболее многочисленной группой трансформаторов, значимой в энергосистеме по суммарной номинальной мощности. Однако в большинстве них не предусмотрена возможность регулирования напряжения под нагрузкой (они оборудуются устройствами ПБВ). Альтернативным решением является использование распределительного трансформатора, оборудованного устройством РПН.
Существует несколько запатентованных решений для выключателей напряжения под нагрузкой. Все они основаны на включении обмоток сопротивления в цепь коммутируемых обмоток сопротивления при переключении ответвлений. Задачей сопротивления является устранение перенапряжений в процессе коммутации за счет обеспечения непрерывности тока в обмотке.
Для чего нужно регулировать напряжения в электрических сетях
Проблема состоит в том, что напряжение в электрической сети меняется в зависимости от ее нагруженности, в то время как для адекватной работы большинства потребителей электроэнергии необходимым условием является нахождение питающего напряжения в определенном диапазоне, чтобы оно не было бы выше или ниже определенных приемлемых границ.
Поэтому и нужны какие-то способы подстройки, регулирования, корректировки сетевого напряжения. Один из лучших способов — это изменение по мере надобности коэффициента трансформации путем уменьшения или увеличения числа витков в первичной или во вторичной обмотке трансформатора, в соответствии с известной формулой: U1/U2 = N1/N2.
Для регулировки напряжения на вторичных обмотках трансформаторов, с целью поддержания у потребителей правильной величины напряжения, — у некоторых трансформаторов предусмотрена возможность изменять соотношение витков, то есть корректировать таким образом в ту или иную сторону коэффициент трансформации.
Подавляющее большинство современных силовых трансформаторов оснащено специальными устройствами, позволяющими выполнять регулировку коэффициента трансформации, то есть добавлять или убавлять витки в обмотках.
Такая регулировка может выполняться либо прямо под нагрузкой, либо только тогда, когда трансформатор заземлен и полностью обесточен.
В зависимости от значимости объекта, и от того, насколько часто необходимы данные регулировки, — встречаются более или менее сложные системы переключения витков в обмотках: осуществляющие ПБВ — «переключение без возбуждения» или РПН — «регулирование под нагрузкой». В обоих случаях обмотки трансформатора имеют ответвления, между которыми и происходит переключение.
Переключение без возбуждения
Переключение без возбуждения выполняют от сезона — к сезону, это плановые сезонные переключения витков, когда трансформатор выводится из эксплуатации, что конечно не получилось бы делать часто. Коэффициент трансформации изменяют, делают больше или меньше в пределах 5%.
На мощных трансформаторах переключение выполняется с помощью четырех ответвлений, на маломощных — при помощи всего двух. Данный тип переключения сопряжен с прерыванием электроснабжения потребителей, поэтому и выполняется он достаточно редко.
Зачастую ответвления сделаны на стороне высшего напряжения, где витков больше и корректировка получается более точной, к тому же ток там меньше, переключатель выходит компактнее. Изменение магнитного потока в момент такого переключения витков на понижающем трансформаторе очень незначительно.
Если требуется повысить напряжение на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора, то витков на первичной обмотке убавляют, если требуется понизить — прибавляют. Если же регулировка происходит на стороне нагрузки, то для повышения напряжения витков на вторичной обмотке прибавляют, а для понижения — убавляют. Переключатель, применяемый на обесточенном трансформаторе, называют в просторечии анцапфой.
Место контакта, хотя и выполнено подпружиненным, со временем оно подвергается медленному окислению, что приводит к росту сопротивления и к перегреву.
Чтобы этого вредного накопительного эффекта не происходило, чтобы газовая защита не срабатывала из-за разложения масла под действием излишнего нагрева, переключатель регулярно обслуживают: дважды в год проверяют правильность установки коэффициента трансформации, переключая при этом анцапфу во все положения, дабы убрать с мест контактов оксидную пленку, прежде чем окончательно установить требуемый коэффициент трансформации.
Также измеряют сопротивление обмоток постоянному току, чтобы убедиться в качестве контакта. Эту процедуру выполняют и для трансформаторов, которые долго не эксплуатировались, прежде чем начинать их использовать.
Регулирование под нагрузкой
Оперативные переключения осуществляются автоматически либо в вручную, прямо под нагрузкой, там где в разное время суток напряжение сильно изменяется. Мощные и маломощные трансформаторы, в зависимости от напряжения, имеют РПН разных диапазонов — от 10 до 16% с шагом в 1,5% на стороне высшего напряжения, — там, где ток меньше.
Здесь, конечно, есть некоторые сложности: просто рвать цепь на мощном трансформаторе нельзя, т. к. в этом случае возникнет дуга и трансформатор просто выйдет из строя; кратковременно витки замыкаются между собой накоротко; необходимы устройства ограничения тока.
Токоограничительные реакторы в системах РПН
Регулирование под нагрузкой с ограничением тока позволяет осуществить система с двумя контакторами и двухобмоточным реактором.
К двум обмоткам реактора подключено по контактору, которые в обычном рабочем режиме трансформатора сомкнуты, примыкая к одному и тому же контакту на выводе обмотки. Рабочий ток проходит через обмотку трансформатора, затем параллельно через два контактора и через две части реактора.
В процессе переключения один из контакторов переводится на другой вывод обмотки трансформатора (назовем его «вывод 2»), при этом часть обмотки трансформатора оказывается накоротко шунтирована, а рабочий ток ограничивается реактором. Затем второй контакт реактора переводится на «вывод 2».
Процесс регулирования завершен. Переключатель с реактором имеет небольшие потери в средней точке, так как ток нагрузки наложен на конвекционный ток двух переключателей, и реактор может все время находиться в цепи.
Токоограничительные резисторы в системах РПН
Альтернатива реактору — триггерный пружинный контактор, в котором происходит последовательно 4 быстрых переключения с использованием промежуточных положений, когда ток ограничивается резисторами. В рабочем положении ток идет через шунтирующий контакт К4.
Когда требуется произвести переключение цепи из положения II в положение III (в данном случае — с меньшим количеством витков), — избиратель переводится с контакта I на контакт III, затем параллельно замкнутому контактору К4 подключается резистор R2 через контактор К3, затем контактор К4 размыкается, и теперь ток в цепи ограничен только резистором R2.
Следующим шагом замыкается контактор К2, и часть тока устремляется также через резистор R1. Контактор К3 размыкается, отсоединяя резистор R2, замыкается шунтирующий контакт К1. Переключение завершено.
Если у переключателя с реактором реактивный ток прервать трудно, и поэтому он используется чаще на стороне низкого напряжения с большими токами, то быстродействующий переключатель с резисторами успешно используется на стороне высокого напряжения с относительно малыми токами.
Существуют также конструкции трансформаторов с регулированием на стороне ВН, в которых вместо механического переключателя используются силовые электронные переключатели, в которых селектор, или селектор и силовой ключ, заменены полупроводниковыми вентилями.
Проблемой этого типа решений является использование устройства регулирования напряжения для трансформатора сухого типа.
Существуют решения по регулированию напряжения под нагрузкой для сухих распределительных трансформаторов, но это требует добавления к трансформатору специального шкафа с переключателем ответвлений под нагрузкой. Это дорогое решение и требует много дополнительного места.
Недостатки устройств РПН
Решения на основе РПН ограничены диапазоном регулировки и увеличивают потери. Этого диапазона регулирования достаточно, если в сети НН нет дополнительных источников энергии (например, фотогальваники, ветряных электростанций и т. д.).
Кроме того, в случае однофазных источников в сети НН, таких как бытовые автомобильные зарядные устройства, возникают асимметрии фазных и междуфазных напряжений, компенсация которых затруднена.
Использование устройства РПН в распределительном трансформаторе создает несколько проблем:
- РПН размещается внутри бака трансформатора (обычно над сердечником), поэтому трансформатор выше;
- процесс переключения вызывает горение дуги во время процесса переключения, что приводит к ухудшению состояния масла и контактов;
- РПН требует периодического осмотра, а его неисправность вызывает необходимость размыкания трансформатора, что влияет на состояние системы изоляции ;
- стоимость трансформатора с РПН выше по сравнению с трансформатором без регулирования или с ПБВ (c беспотенциальным регулированием).
Описанные ограничения в настоящее время устраняются за счет использования вакуумных дугогасительных камер. Благодаря этому решению подвижные контакты и, следовательно, дуга в процессе переключения не имеют прямого контакта с маслом.
Рассмотренные выше способы регулирования напряжения в электрических распределительных сетях известны давно, но они имеют ряд недостатков, важнейшим из которых является невозможность одновременно регулировать колебания напряжения и компенсировать несимметрию тока и напряжения.
Еще одна проблема заключается в том, что регулировка напряжения с помощью переключателя напряжения под нагрузкой происходит ступенчато и постепенно, а не плавно. Динамика регулирования напряжения зависит от времени работы устройства РПН.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Увеличить напряжение трансформатор с 10 до 14B
Вот такой трансформатор. Как увеличить напряжение на вторичке с 10B до 14B?
Имеет следующие сопротивления: Первичка 770Ом, Вторичка 3.2Ом
Дополнен 10 лет назад
До скольки Ом мотать вторичку примерно?
Дополнен 10 лет назад
И сечение провода без разницы какое доматывать?
Дополнен 10 лет назад
Понял, благодарю! =)
Дополнен 10 лет назад
Ничего не изобретаю, просто интересуюсь 🙂
Дополнен 10 лет назад
Владимир, спасибо за совет. все понял теперь вроде.
Дополнен 10 лет назад
GT, Конденсатор какой ставить?
Лучший ответ
Добавить (намотать) витки во вторичку, примерно таким же проводом. Сколько- узнать опытным путём. Намотать витков 20-30, включить и замерить на них напряжение. Потом новую обмотку соединить последовательно с вторичной.
Остальные ответы
что изобретаешь человече? может можно и без перемотки обойтись .
Осуществи РПН на низкоточке и запатентуй на свое имя.
P.S: А вообще нужно всего — лишь использовать две формулы: ро эль на эс and закон Ома.
Выпрямить и поставь степап дисидиси
Домотать по ходу намотки на один из концов дополнительно витки
То что на выходе 10 переменки, если выпрямить диодами и поставить конденсатор получится 14 постоянки .
Считайте сечение трансформатора, его керна, в сантиметрах квадратных, потом 50 делите на сечение = получится количество витков на вольт .
Умножайте количество витков на вольт на количество вольт = получится сколько надо домотать .
Как удвоить напряжение с трансформатора просто
Если у вас имеется трансформатор с низким напряжением и вам необходимо «выжать» из него в два раза больше, то нет никаких проблем. Всего 4 элемента нужно чтобы выпрямить выходное напряжение с него и одновременно удвоить. Схема стара как мир, но многие о ней не знают.
Понадобится
- Два диода 4007.
- Два конденсатора 2200 мкФ 25 В.
Изготовление удвоителя напряжения
Припаиваем конденсаторы последовательно друг к другу: плюс к минусу.
Также припаиваем диоды последовательно друг к другу: анод к катоду. И спаиваем эти две пары паралельно друг другу.
Схематично все это выглядит так:
Подключаем наш удвоитель к трансформатору.
Значение переменного напряжение с которого равно примерно 11,5 В. А с выхода удвоителя уже выходит примерно 30 В постоянного напряжения.
Для тех кто не понял как 11,5 В превратились в 30 поясняю: 11,5 В это переменное напряжение которое измеряется по среднеквадратическому значению. После выпрямления оно бут равно примерно 14,4 В. А после удвоения примерно 29-30 В, учитывая погрешность измерения и отсутствие нагрузки.
При использовании данной схемы, так же учитывайте, что ток на трансформатор также удваивается. И если нагрузка потребляет примерно 0,2 Ампер, ток на низковольтной обмотке трансформатора будет равен 0,4 Ампер.