Latr (autotransformator de laborator). Scheme și instrucțiuni pas cu pas despre cum să faci un autotransformator cu propriile mâini Latr dintr-o diagramă veche a autotransformatorului

Un transformator care are o conexiune electrică între înfășurări se numește autotransformator de laborator sau LATR. Tensiunea circuitului de sarcină este direct proporțională cu înfășurarea circuitului secundar. În funcție de proiect, obținerea tensiunii de ieșire dorită se face prin conectarea la bornele corespunzătoare sau rotirea unui regulator manual (Fig. 1). Acest articol descrie cum să faci LATR acasă.

Pregătirea materialului

Pentru a asambla LATR veți avea nevoie de următoarele materiale și dispozitive:

• înfășurare din cupru;
• Circuit magnetic toroidal sau tijă. Poate fi achiziționat de la un magazin specializat sau scos de pe echipamentul deteriorat;
• Lac termorezistent;
• Banda de cârpă;
• Carcasă cu conectori fixe pentru conectarea sarcinii și puterii.

Pentru un LATR de laborator cu un raport de transformare variabil, este posibil să aveți nevoie suplimentar de:

1. Voltmetru digital sau analogic.
2. Mecanism rotativ, inclusiv un mâner și un glisor cu perie de cărbune. Acesta va regla tensiunea.

Calcul firului

Nu este recomandabil să folosiți un autotransformator pentru transformări mari din următoarele motive:

• Există un risc mare de a primi curenți în apropierea unui scurtcircuit. Acest lucru este compensat prin special circuite electronice sau rezistență suplimentară. Pentru încărcături mici este mai profitabil să folosiți un LATR electronic.
• Se pierd avantajele față de transformatoare: eficiență ridicată, economie de conductor și oțel, dimensiuni și greutate reduse, cost.

Determinăm în ce limite va funcționa LATR. Selectăm 220 V pentru alimentarea rețelei Selectăm 127, 180 și 250 V ca tensiuni secundare. Puteți alege propriile valori și puteți face calcule similare folosind exemplul acestui articol.

Înfășurarea este calculată pe baza curentului mai mare. Cel mai mare curent va fi la conversia unei tensiuni de 220 la 127 V. În acest caz, autotransformatorul este unul descendent, iar circuitul 1 este potrivit pentru acesta Pe baza circuitului furnizat, calculăm curentul maxim care trece în înfășurarea ambelor circuite:

I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1 = 300 / 127 – 300 / 220 = 1 A

• unde I, I2, I3 – curenți în secțiunile corespunzătoare ale circuitului, A;
• P – putere, W;
• U1, U2 – tensiunile circuitului primar și secundar, V.

Diametrul firului se calculează folosind formula:

d = 0,8 * √I = 1 mm.

Din tabelul 1, selectați tipul de fir și secțiunea transversală. Alegerea o facem ținând cont de curentul calculat și densitatea medie de curent pentru transformatoare - 2 A/mm².

Coeficientul de transformare LATR n este calculat folosind formula:

n = U1 / U2 = 220 / 127 = 1,73

Pentru calcule suplimentare, calculăm puterea de proiectare Pр:

Pр = P * k * (1 – 1/n) = 300 * 1,2 * (1 – 1/1,73) = 151,92 W

unde k este un coeficient care ia în considerare randamentul autotransformatorului.

Pentru a determina numărul de spire pe 1 volt, este necesar să se calculeze aria secțiunii transversale a miezului S și să se determine tipul de circuit magnetic:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 cm²

W0 = m / S = 35 / 12,325 = 2,839

• unde W0 este numărul de spire pe 1 volt;
• m – 50 pentru tijă și 35 pentru miezuri magnetice toroidale.

Dacă oțelul nu este de o calitate foarte înaltă, merită să creșteți valoarea W0 cu 20-30%. De asemenea, atunci când se calculează viraje, numărul acestora trebuie crescut cu 5-10% pentru a evita căderea tensiunii. Calculăm numărul de spire pentru tensiunile selectate 127, 180, 220 și 250 V:

w = W0 * U

Primim 360, 511, 624 și 710 ture.

Pentru a calcula lungimea firului, înfășurăm o tură în jurul circuitului magnetic și măsurăm lungimea acestuia. Apoi înmulțim cu numărul maxim de ture și adăugăm 25-30 de centimetri pentru fiecare terminal la terminal.

Procesul de construire

Pentru a asambla un LATR reglabil, alegem un miez magnetic toroidal (Fig. 2). Izolăm locul unde se aplică înfășurarea cu bandă de cârpă. Scoatem firul pentru primul terminal de alimentare. Scoatem toate firele ulterioare fără a le rupe. Fixăm prima pornire pe miezul magnetic și începem să înfășurăm cantitatea calculată. Când se atinge o tură corespunzătoare uneia dintre tensiunile selectate, scoatem bucla și continuăm înfășurarea firului. Figura 3 prezintă procesul de înfășurare pe un cadru de lemn.

După aplicarea înfășurării, lăcuim LATR. Umplem recipientul cu lacul selectat și scufundăm autotransformatorul în el. Se lasa sa se usuce mult timp.

După uscare, puneți autotransformatorul în carcasă. Conectam primul fir de ieșire la conectorul de alimentare. Acest conector trebuie să fie conectat electric la borna comună de sarcină, așa că le conectăm împreună cu un fel de conductor. Conectam ieșirea buclei pentru 220 V la a doua bornă de alimentare. Conectăm firele rămase la bornele corespunzătoare ale circuitului secundar. „Schema” 2 arată bornele firului.

Pentru un autotransformator de laborator cu un raport de transformare variabil, adăugăm o carcasă și facem o montură pentru mânerul regulatorului. Atașăm un glisor cu o perie de cărbune la mâner. Peria trebuie să atingă strâns partea superioară a înfășurării. Marcam zona peste care se va deplasa peria, iar in acest loc scapam de izolatie. În acest fel, peria va avea contact electric direct cu înfășurarea secundară. Inlocuim bornele de tensiune secundara, pe langa cea comuna, cu una conectata la o perie de carbune (diagrama 3). Când conectați, asigurați voltmetrul.

Dacă urmați articolul scris, puteți face cu ușurință LATR cu propriile mâini.

Examinare

Pentru a asigura funcționarea lină și fiabilă a dispozitivului, efectuăm următoarele puncte:

1. Conectăm autotransformatorul la o rețea de 220 V;
2. Verificăm absența fumului, mirosul de ars, zgomotul puternic;
3. Folosim un voltmetru pentru a verifica conformitatea valorilor de iesire;
4. După 10 - 20 de minute de funcționare, opriți LATR-ul. Verificați dacă înfășurarea este supraîncălzită.
5. Transformăm LATR-ul înapoi în rețea și conectăm sarcina pentru o lungă perioadă de timp.

Dacă nu există probleme, autotransformatorul este gata de funcționare.

Dispozitivele transformatoare asigură funcționarea normală a diferitelor echipamente electrice. Un autotransformator de laborator (LATR) îndeplinește funcțiile unui fel de sursă de alimentare pentru tensiunea de rețea de curent alternativ. Ce este LATR, care sunt caracteristicile sale și principiul de bază de funcționare vor fi discutate în continuare.

Particularități

Având în vedere ce este LATR, trebuie menționat că acesta este un tip de autotransformator. Se caracterizează prin putere scăzută și nu necesită un registru de stat. Principiul de funcționare al autotransformatorului de reglare de laborator este reglarea tensiunii AC monofazat(în stânga în fotografie) sau trifazat rețele (dreapta).

Circuitul LATR include un miez toroidal de oțel. Există un singur contur pe el. Acest dispozitiv nu are două înfășurări separate. Contururile sunt combinate. O parte poate fi clasificată ca bobine de tip primar, iar cealaltă - ca bobine de tip secundar. Autotransformatorul de reglare LATR are suficient schema simpla. Utilizatorul poate regla independent numărul de spire ale înfășurării secundare. Acest lucru distinge tipul de unități prezentate de alte transformatoare. Am scris despre cum să asamblați un LATR cu propriile mâini.

Proiecta

Este posibilă reglarea unității prezentate prin prezența unui buton rotativ în design. Cu ajutorul acestuia, se stabilește numărul de spire ale circuitului secundar. Mânerul este conectat la peria de cărbune. Autotransformatoarele reglabile vă permit să controlați înfășurările după pornirea echipamentului. În acest caz, peria, conform instrucțiunilor, alunecă de-a lungul conturului, setând rata de transformare.

Una dintre ieșirile înfășurării secundare este conectată la peria de cărbune. Celălalt capăt al său este conectat la partea de intrare a rețelei. Consumatorii sunt conectați la bornele de ieșire și, la rândul lor, sunt conectați la rețea. Acest lucru face ca utilizarea echipamentului să fie eficientă și convenabilă.

Un voltmetru este instalat pe panoul frontal al dispozitivului. Preia citiri din circuitul secundar. Acest lucru vă permite să răspundeți rapid la supraîncărcări. Voltmetrul vă permite să faceți ajustări precise.

Există un grătar de ventilație pe corp. Acest lucru asigură răcirea naturală a unității magnetice.

Soiuri

Există echipamente concepute pentru a regla tensiunea de trifazat sau retea monofazata. În a doua versiune, LATR-ul electronic are o înfășurare și un miez. O unitate trifazată include trei nuclee în design. Fiecare dintre ele are o înfășurare.

LATR-urile pot scădea și crește tensiunea. Aceasta este caracteristica lor principală. Varietățile monofazate creează o tensiune de rețea de la 0 la 250 V. LATR trifazat (380 V în rețea) poate regla intervalul de la 0 la 450 V.

Trebuie remarcat faptul că eficiența ambelor tipuri de dispozitive este ridicată. Se ajunge la 99%. Aceasta creează o tensiune de ieșire sinusoidală.

Aplicație

LATR-urile sunt utilizate în centrele de cercetare și laboratoarele pentru testarea echipamentelor AC. Uneori, astfel de dispozitive sunt necesare pentru a stabiliza tensiunea rețelei. De exemplu, atunci când nivelul său în rețea este insuficient în acest moment.

Cu toate acestea, domeniul său de aplicare este limitat. Dacă există fluctuații și creșteri constante în rețea, utilizarea unui autotransformator va fi inutilă. În acest caz, va trebui să instalați un stabilizator. Scopul principal al LATR este reglarea fină a tensiunii pentru a efectua diverse sarcini de cercetare și teste.

Un astfel de echipament poate fi necesar în procesul de instalare a dispozitivelor industriale, a echipamentelor extrem de sensibile și a electronicelor radio. Ei furnizează alimentație adecvată echipamente care funcționează la joasă tensiune. Se folosesc și la încărcarea bateriilor.

Având în vedere principalele caracteristici ale autotransformatoarelor de laborator, puteți utiliza corect unitatea în diverse scopuri, sporind eficiența și ușurința instalării diferitelor echipamente.

În urmă cu jumătate de secol, autotransformatorul de laborator era foarte comun. Astăzi, LATR-ul electronic, al cărui circuit ar trebui să aibă orice radioamator, are multe modificări. Modelele vechi aveau un contact de colectare a curentului situat pe înfășurarea secundară, ceea ce a făcut posibilă modificarea fără probleme a valorii tensiunii de ieșire, a făcut posibilă schimbarea rapidă a tensiunii la conectarea diferitelor instrumente de laborator, schimbând intensitatea de încălzire a fierului de lipit. sfat, reglarea luminii electrice, schimbarea turației motorului electric și multe altele. LATR are o importanță deosebită ca dispozitiv de stabilizare a tensiunii, ceea ce este foarte important atunci când se instalează diverse dispozitive.

LATR modern este folosit în aproape fiecare casă pentru a stabiliza tensiunea.

Astăzi, când bunurile electronice de larg consum au inundat rafturile magazinelor, achiziționarea unui regulator de tensiune fiabil a devenit o problemă pentru un simplu radioamator. Desigur, puteți găsi și un design industrial. Dar sunt adesea prea scumpe și voluminoase, iar acest lucru nu este întotdeauna potrivit pentru uz casnic. Mulți radioamatori trebuie să „reinventeze roata” creând un LATR electronic cu propriile mâini.

Dispozitiv simplu de reglare a tensiunii

Unul dintre cele mai simple modele LATR, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 1, este accesibil și pentru începători. Tensiunea reglată de dispozitiv este de la 0 la 220 volți. Puterea acestui model este de la 25 la 500 W. Puterea regulatorului poate fi crescută la 1,5 kW pentru aceasta, tiristoarele VD1 și VD2 trebuie instalate pe radiatoare.

Aceste tiristoare (VD1 și VD2) sunt conectate în paralel cu sarcina R1. Ele trec curentul în direcții opuse. Când dispozitivul este conectat la rețea, aceste tiristoare sunt închise, iar condensatoarele C1 și C2 sunt încărcate prin rezistența R5. Mărimea tensiunii primite la sarcină este modificată după cum este necesar utilizând un rezistor variabil R5. Acesta, împreună cu condensatorii (C1 și C2), creează un circuit de defazare.

Orez. 2. Schema LATR, care furnizează tensiune sinusoidală fără interferențe în sistem.

O caracteristică a acestei soluții tehnice este utilizarea ambelor semicicluri de curent alternativ, astfel încât sarcina utilizează nu jumătate de putere, ci putere maximă.

Dezavantajul acestui circuit (prețul de plătit pentru simplitate) este că forma tensiunii alternative la sarcină nu este strict sinusoidală, ceea ce se datorează funcționării specifice a tiristoarelor. Acest lucru poate cauza interferențe în rețea. Pentru a elimina problema, pe lângă circuit, puteți instala filtre în serie cu sarcina (choke), de exemplu, luați-le de la un televizor defect.

Principalul motiv pentru a crea un LATR electronic cu propriile mâini este excesul de reglementatori nesiguri pe piața de bunuri electrice. O ieșire din situație poate fi un eșantion de tip industrial, dar astfel de exemplare sunt scumpe și au dimensiuni impresionante, ceea ce face dificilă utilizarea acasă.

Care este dispozitivul

Este de menționat că autotransformatoarele de laborator (LATR) au fost utilizate pe scară largă în urmă cu o jumătate de secol. Versiunile anterioare ale dispozitivului aveau un contact de colectare a curentului, care era situat pe înfășurarea secundară. Acest lucru a făcut posibilă modificarea fără probleme a tensiunii de ieșire (valoarea acesteia).

Dacă erau conectate tot felul de instrumente de laborator, exista o opțiune de schimbare rapidă a tensiunii. De exemplu, dacă este necesar, a fost ușor să influențați gradul de încălzire al fierului de lipit, să reglați luminozitatea luminii, viteza motorului electric și multe altele. Acesta este un fel de alimentare reglatoare.

Figura 1. Schema unei versiuni simple de LATR.

Versiunea actuală a LATR are diverse modificări. În general, poate fi considerat un transformator în care o tensiune alternativă de o valoare este transformată într-o tensiune alternativă a alteia. Dispozitivul este utilizat pe scară largă ca stabilizator de tensiune. Caracteristica principală este capacitatea de a schimba tensiunea la ieșirea dispozitivului. LATR-urile vin în mai multe versiuni:

• monofazat;
• trifazat.

Versiunea trifazată constă din trei autotransformatoare de laborator monofazate montate într-o singură carcasă. Apropo, sunt mult mai puțini oameni care doresc să devină proprietarul unei opțiuni în trei faze.

Un dispozitiv simplu de reglare

Există o versiune foarte simplă a LATR, care este disponibilă chiar și pentru începători; diagrama sa este prezentată în Fig. 1. Domeniul de tensiune reglat de un astfel de dispozitiv este între 0-220 volți. Acest regulator de casa are o putere de 25-500 W. Puterea dispozitivului poate fi mărită prin instalarea tiristoarelor VD1 și VD2 pe radiatoare.

Dispozitivele semiconductoare (vorbim despre tiristoarele VD1 și VD2) trebuie conectate în paralel cu sarcina R1. Curentul pe care îl trec are direcții opuse. Când dispozitivul este pornit, tiristoarele rămân închise, spre deosebire de condensatoarele C1 și C2, care sunt încărcate de rezistența R5. Dacă este nevoie, folosind rezistorul R5 puteți modifica tensiunea care se obține în timpul sarcinii. Rezistorul și condensatorii creează un circuit de defazare.

Figura 2. LATR cu un tranzistor bipolar.

Un circuit de defazare este o rețea electrică cu patru porturi, al cărei semnal armonic la ieșire este deplasat în fază în raport cu semnalul de intrare. Sunt frecvente la pistoalele autopropulsate ca dispozitive de reglare care asigură stabilitate și calitatea necesară a controlului. Cazurile speciale sunt lanțurile de diferențiere și integrare.

Această soluție tehnică permite utilizarea sarcinii nu la jumătate de putere, ci la putere maximă. Acest lucru se realizează datorită faptului că sunt utilizate ambele semicicluri de curent alternativ.

Dezavantajele includ forma tensiunii alternative la sarcină. În această versiune nu este strict sinusoidală. Funcționarea specifică a dispozitivelor semiconductoare este motivul principal. Prezența unei astfel de caracteristici poate provoca interferențe în rețea. Dar ele pot fi eliminate prin instalarea suplimentară de șocuri (filtre de sarcină în serie) pe circuit. Astfel de filtre pot fi găsite chiar și într-un televizor defect.

Regulator de tensiune: versiune cu transformator

Un autotransformator de laborator, care nu va provoca interferențe în rețea și este capabil să producă o tensiune sinusoidală la ieșire, este puțin mai complicat decât precedentul.

Circuitul său (Fig. 2) conține un tranzistor bipolar VT1. Acționează ca un element de reglementare într-un astfel de dispozitiv. Puterea acestui tranzistor este determinată în funcție de sarcina necesară. În circuit, este conectat în serie cu sarcina și funcționează ca un reostat. Această opțiune oferă posibilitatea de a regla tensiunea de funcționare atât în ​​timpul sarcinilor active, cât și reactive.

Din păcate, există și aici un dezavantaj. Constă în faptul că tranzistorul de control activat generează prea multă căldură. Pentru a o elimina, veți avea nevoie de un radiator care va avea suficientă putere. În acest caz, aria unui astfel de radiator trebuie să fie de cel puțin 250 cm².

Acest model folosește transformatorul T1, care trebuie să aibă o putere de 12 până la 15 W și o tensiune secundară de 6 până la 10 V. Curentul este redresat folosind o punte de diode VD6. Curentul redresat către tranzistorul VT1 în orice versiune cu semiciclu trece prin puntea diodelor VD2 și VD5. Pentru a regla curentul de bază al tranzistorului VT1, trebuie să utilizați rezistența variabilă R1. Astfel, parametrii curentului de sarcină se modifică.

Folosind voltmetrul PV1, este monitorizată valoarea tensiunii la ieșirea dispozitivului. Voltmetrul este luat cu așteptarea unei tensiuni de la 250 la 300 V. Dacă este necesară creșterea puterii de sarcină, ar trebui să înlocuiți tranzistorul VD1 și diodele VD2-VD5 cu altele mai puternice. Aceasta, desigur, va fi urmată de o creștere a suprafeței radiatorului.

După cum puteți vedea, auto-asamblare LATRA este posibil, trebuie doar să ai cunoștințe în acest domeniu și să dobândești materialele necesare.

LATR - autotransformator reglabil de laborator - unul dintre tipurile de autotransformatoare, care este un autotransformator de putere relativ scăzută și este conceput pentru a regla tensiunea alternativă (curent alternativ) furnizată sarcinii dintr-o rețea de curent alternativ monofazat sau trifazat.

LATR, ca orice alt transformator de rețea, se bazează pe un miez de oțel electric. Dar pe miezul toroidal al LATR, spre deosebire de alte tipuri de transformatoare de rețea, există o singură înfășurare (primar), din care o parte poate acționa ca o înfășurare secundară, iar numărul de spire al înfășurării secundare poate fi ajustat rapid de către utilizator, asta este trăsătură distinctivă LATRA din autotransformatoare simple.

Pentru a regla numărul de spire pe înfășurare secundară, designul autotransformatorului include un buton rotativ, la care este conectată o perie de cărbune glisantă. Când răsuciți mânerul, peria alunecă din tură în tură de-a lungul înfășurării, așa se reglează.

Unul dintre bornele secundare ale autotransformatorului de laborator este conectat direct la peria glisantă. Al doilea pin secundar este comun pentru partea de intrare a rețelei. Consumatorii sunt conectați la bornele de ieșire ale LATR, iar bornele sale de intrare sunt conectate la o rețea electrică monofazată sau trifazată. Într-un LATR monofazat există un miez și o înfășurare, iar într-unul trifazat sunt trei miezuri și fiecare are o înfășurare.

Tensiunea la ieșirea LATR poate fi fie mai mare decât intrarea, fie mai mică, de exemplu, pentru o rețea monofazată, domeniul reglabil este de la 0 la 250 volți, iar pentru o rețea trifazată, de la 0 la 450 volți. Este de remarcat faptul că eficiența LATR este mai mare, cu cât tensiunea de ieșire este mai aproape de tensiunea de intrare și poate ajunge la 99%. Forma tensiunii de ieșire - .

Pe panoul frontal al LATR există un voltmetru de circuit secundar pentru capacitatea de a monitoriza rapid suprasarcina și de a seta mai precis tensiunea de ieșire. Carcasa LATR are orificii de ventilație prin care are loc răcirea naturală cu aer a miezului magnetic și a înfășurării.

Autotransformatoarele de laborator sunt utilizate în laboratoare în scopuri de cercetare, pentru testarea echipamentelor de curent alternativ și pur și simplu pentru stabilizarea manuală a tensiunii rețelei dacă aceasta este în prezent sub valoarea nominală necesară.

Desigur, dacă tensiunea din rețea fluctuează în mod constant, atunci un autotransformator nu vă va salva, veți avea nevoie de un stabilizator cu drepturi depline. În alte cazuri, LATR este exact ceea ce aveți nevoie pentru a regla fin tensiunea pentru sarcina în cauză. Astfel de sarcini pot fi: instalarea echipamentelor industriale, testarea echipamentelor extrem de sensibile, instalarea dispozitivelor radio-electronice, alimentarea echipamentelor de joasă tensiune, încărcarea bateriilor etc.

Deoarece LATR are o singură înfășurare, comună circuitelor primar și secundar, curentul înfășurării secundare se dovedește a fi comun circuitelor primar și secundar. Din acest punct de vedere, este evident că curentul înfășurării secundare și curentul primar din spirele comune sunt direcționate invers, prin urmare curentul total este egal cu diferența dintre curenții I1 și I2, adică I2 – I1 = I12 este curentul în spirele comune. Deci, se dovedește că atunci când valoarea tensiunii secundare este aproape de tensiunea de intrare, spirele comune pot fi înfășurate cu un fir de secțiune transversală mai mică decât în ​​cazul fabricării unui transformator cu două înfășurări.

Caracteristica de proiectare a LATR ne obligă să separăm conceptele de „putere de transfer” și „putere de proiectare”. Puterea nominală este cea care este transferată de la înfășurarea primară la circuitul secundar prin intermediul inducție electromagnetică prin miez, ca un transformator convențional cu două înfășurări, iar puterea de trecere este suma puterii de trecere și a puterii care este transmisă numai prin componenta electrică, adică fără participarea inducției magnetice în miez.

Se pare că, pe lângă puterea calculată, în circuitul secundar este transferată și puterea pur electrică egală cu U2*I1. Acesta este motivul pentru care autotransformatoarele necesită un miez magnetic mai mic pentru a transmite aceeași putere în comparație cu transformatoarele convenționale cu două înfășurări. Acesta este motivul pentru eficiența mai mare a autotransformatoarelor. În plus, este necesar mai puțin cupru pentru sârmă.

Deci, cu un raport de transformare mic, LATR se poate lăuda cu următoarele avantaje: eficiență de până la 99,8%, dimensiune mai mică a miezului magnetic, consum mai mic de material. Și toate acestea se datorează prezenței unei conexiuni electrice între circuitele primar și secundar. Pe de altă parte, absența dintre circuite duce la pericolul curentului de fază de la bornele de ieșire ale LATR-ului și chiar de la unul dintre bornele, așa că trebuie să fii extrem de atent când lucrezi cu un autotransformator de laborator.