Proste urządzenia wspomagające. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Proste urządzenia wzmacniające. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory prądu, napięcia, mocy

Komentarze do artykułu

W artykule opisano proste urządzenia wspomagające, które umożliwiają podniesienie napięcia w sieci elektrycznej o określoną wartość lub zmniejszenie go za pomocą konwencjonalnych transformatorów obniżających.

W praktyce często konieczne staje się np. obniżenie podwyższonego napięcia do poziomu nominalnego w celu wydłużenia żywotności lamp żarowych lub zwiększenie obniżonego napięcia w celu zwiększenia skuteczności świetlnej lamp.

Można to zrobić najprościej, najtaniej i ekonomicznie, stosując konwencjonalny dwuuzwojeniowy transformator obniżający napięcie, włączając go zgodnie z obwodem podwyższania napięcia. Połączenie to oznacza, że wtórne uzwojenie niskiego napięcia transformatora jest połączone szeregowo z obciążeniem, a pierwotne uzwojenie wyższego napięcia jest połączone równolegle do obciążenia lub do zacisków sieci.

Rysunek 1 pokazuje schematy połączeń transformatorów wzmacniających i ich schematy wektorowe.

Proste wzmacniacze napięcia

Dla uproszczenia diagramy wektorowe konstruuje się bez uwzględnienia strat w uzwojeniach wtórnych transformatorów. Rysunek 1, a przedstawia schemat połączeń transformatora podwyższającego napięcie i jego schemat wektorowy, gdy jego uzwojenia są połączone w sposób spójny, w którym strumienie magnetyczne uzwojeń pokrywają się w kierunku.

Na rys. 1b przedstawiono obwód, w którym uzwojenia są połączone w przeciwne strony, co prowadzi do przeciwnego kierunku strumieni magnetycznych i w konsekwencji do zmniejszenia wynikowego strumienia magnetycznego transformatora.

Jak widać z przedstawionych rysunków, za pomocą konwencjonalnego transformatora obniżającego można zwiększyć lub zmniejszyć napięcie na obciążeniu o wartość ±∆U, w zależności od sposobu połączenia jego uzwojeń – zgodnie lub zgodnie sprzeciw.

Innymi słowy, wymagana wartość podbicia napięcia jest określona przez wartość napięcia uzwojenia wtórnego konwencjonalnego transformatora obniżającego napięcie. Spójrzmy na przykład. Dysponujemy transformatorem obniżającym napięcie jednofazowym typu OSO-0,25 (oświetlenie jednofazowe o mocy 250 VA) o napięciu 220/36 V (potocznie zwanym „kotłem”), nawiniętym na przewód L- ukształtowany rdzeń. Napięcie wtórne tego transformatora wynosi 36 V i będzie miało wartość podbicia napięcia U = 36 V, którą można dodać do napięcia sieci 220 V lub od niego odjąć w zależności od spółgłoskowego lub przeciwnego połączenia uzwojeń: 220 + 36 = 256 lub 220-36 = 184 (V ). Załóżmy, że napięcie w sieci zostanie obniżone i wynosi 180 V, a następnie za pomocą konwencjonalnego transformatora zgodnie z obwodem podwyższania napięcia, przy odpowiednio włączonych uzwojeniach, można je podnieść, zbliżyć do wartości nominalnej, ponieważ U2 = 180 + 36 = 216 (V). Przy podwyższonym napięciu w sieci, np. U1 = 256 V w stosunku do napięcia znamionowego na obciążeniu, można je obniżyć zamieniając końcówki dowolnego z uzwojeń transformatora. W tym przypadku dla naszego przykładu U2=U1−∆U=256−36=220 (B), tj. na zaciskach obciążenia mamy napięcie znamionowe.

W przypadkach, gdy wymagana wartość podbicia napięcia nie odpowiada standardowym napięciom wtórnym transformatorów, uzwojenie wtórne jest przewijane do wymaganego napięcia, na przykład 20 V. Nie wyklucza to możliwości przewinięcia lub przewinięcia określonej liczby zwojów uzwojenia wtórnego transformatora w celu uzyskania wymaganej wartości podbicia napięcia, czyli sposobu nawinięcia uzwojenia wtórnego na uzwojenie pierwotne.

Uzwojenie wtórne transformatora musi wytrzymywać prąd obciążenia. Całkowita moc transformatora poprzez wielkości wtórne wynosi S=U2I2, skąd prąd uzwojenia wtórnego wynosi I2=S/U2. Dla

transformator OSO-0,25 220/36 V prąd ten będzie wynosił I2=250/36=6,1 (A). W ten sposób przez uzwojenie wtórne tego transformatora wspomagającego można przepuścić prąd obciążenia do 6,1 A.

Moc transformatora jednofazowego, który służy do podwyższania napięcia, jest kilkukrotnie mniejsza od mocy obciążenia. Określa się to wzorem:

Svt=Snom⋅∆U/U=1000⋅22/220=100 (VA),

gdzie Swat jest mocą jednofazowego transformatora użytego do podbicia napięcia, VA; Snom - całkowita moc obciążenia, VA; ∆U to wielkość wymaganego podbicia napięcia, V; U1 to napięcie sieci, do której podłączony jest transformator podwyższający napięcie, V.

Przykładowo, przy wymaganej wartości podbicia napięcia ∆U=22 V, mocy obciążenia Snom=1000 VA i napięciu sieci U1=220 V, moc transformatora podwyższającego napięcie wyniesie jedynie Swatt=100 VA, tj. 10 razy mniejsza moc obciążenia. W rezultacie wymiary, waga i koszt takiego urządzenia wzmacniającego napięcie są stosunkowo małe.

Sprawność urządzenia wspomagającego osiąga wartości 0,99...0,995, masa jednostki mocy wynosi 2,5...3 kg/kV⋅A. Straty napięcia i mocy czynnej w takim transformatorze są niewielkie i odpowiednio wynoszą 0,5...3, zatem można je pominąć.

Obwody do podłączenia transformatorów wzmacniających pokazane na ryc. 1 umożliwiają zwiększanie lub zmniejszanie napięcia na obciążeniu o pewną stałą, nieuregulowaną wartość, dlatego nazywane są transformatorami wzmacniającymi nieregulowanymi lub „głuchymi”.

Należy wziąć pod uwagę, że nieregulowane transformatory wspomagające powodują wzrost napięcia ∆U niezależnie od trybu obciążenia sieci. Z tego powodu konieczne jest dobranie wielkości podwyższenia nie według trybu minimalnego (maksymalnego) napięcia, ale zgodnie z trybem minimalnego obciążenia, gdy napięcie jest wyższe. Dlatego nieregulowany obwód załączenia transformatora podwyższającego napięcie jest zawsze dopuszczalny, gdy niezależnie od pory roku i wielkości obciążenia we wszystkich trybach konieczne jest podniesienie lub rzadziej zmniejszenie napięcia o wielkość ∆U.

Urządzenie wzmacniające napięcie może być wykonane w wersji trójfazowej. Schemat ideowy takiego urządzenia pokazano na ryc. 2.

Proste wzmacniacze napięcia

Można go stworzyć za pomocą improwizowanych środków, które posiada prawie każde przedsiębiorstwo, a mianowicie: z trzech jednofazowych kotłowni (OSO-0,25, OSM-0,4U3) lub transformatorów spawalniczych. Uzwojenia wtórne tych transformatorów o napięciach 12...36 i 40...60 V są przeznaczone do dużych prądów i mogą być stosowane do włączenia w linię ciętą jako szeregową. Uzwojenia te wytwarzają dodatkowe napięcie ∆U. Uzwojenia pierwotne tych transformatorów pełnią ekscytujące funkcje i mogą być połączone w obwód gwiazdy lub trójkąta bezpośrednio z siecią trójfazową. Transformatory takie mogą znaleźć zastosowanie w długich sieciach fabrycznych i rolniczych.

Do celów domowych jako transformatory wspomagające można zastosować odpowiednie transformatory ze sprzętu radiowo-telewizyjnego, jak pokazano na przykład w [1].

Transformatory wspomagające są najczęściej używane do zwiększania napięcia, chociaż można je odwrócić. Schemat takiego urządzenia podwyższającego napięcie pokazano na ryc. 3.

Proste wzmacniacze napięcia

Różni się od obwodów pokazanych na ryc. 1 obecnością dwubiegunowego przełącznika SA1 z trzema pozycjami z neutralnym położeniem ruchomych styków w położeniu środkowym. Przykładem takiego przełącznika jest przełącznik dźwigniowy typu VT3 na prąd przełączania 3 A (do 660 W) i napięcie przełączania ~220 V z mocowaniem pokrętła w położeniu środkowym i skrajnym. Zwarcie styków 1-2 i 3-4 przełącznika SA1 powoduje włączenie uzwojeń W1 i W2 przekładnika PN do sieci, a napięcie na wyjściu urządzenia wzrasta o +∆U w stosunku do napięcia sieci. Jeżeli styki 2-5 i 4-6 wyłącznika są zwarte, wówczas następuje zamiana końcówek uzwojenia wtórnego W2 transformatora. W rezultacie strumienie magnetyczne uzwojeń są skierowane w przeciwnym kierunku, a napięcie na wyjściu urządzenia zostanie zmniejszone o −∆U. W środkowym położeniu rączki wyłącznika SA1 uzwojenie W2 jest odłączone od sieci i nie opływa prądu, ani też nie opływa obciążenia i uzwojenia pierwotnego W1 transformatora PN.

Eksploatując podwyższacz napięcia należy pamiętać, że niedopuszczalne jest rozwarcie uzwojenia pierwotnego W1 przekładnika PN podczas pracy urządzenia, kierując się warunkami bezpieczeństwa oraz zasadami eksploatacji technicznej instalacji elektrycznych. Faktem jest, że po otwarciu uzwojenia pierwotnego W1 prąd w uzwojeniu wtórnym W2 pozostanie taki sam i równy prądowi obciążenia. Zasadniczo ten tryb pracy transformatora jest trybem bez obciążenia, ale z prądem bez obciążenia transformatora równym prądowi obciążenia, który jest wielokrotnie większy niż normalny prąd bez obciążenia transformatora, oraz ten prąd jest całkowicie magnesujący. Prowadzi to do znacznego wzrostu strumienia magnetycznego transformatora.

Straty w obwodzie magnetycznym transformatora są proporcjonalne do kwadratu strumienia magnetycznego. W rezultacie rdzeń transformatora nagrzewa się bardzo mocno, co jest niebezpieczne dla jego izolacji, a nawet możliwy jest samozapłon transformatora.

Ponadto pole elektromagnetyczne uzwojenia pierwotnego W1 wzrasta proporcjonalnie do strumienia magnetycznego i może osiągnąć duże wartości, które są niebezpieczne zarówno dla samego transformatora, jak i dla życia

tych wokół ciebie. Autorskie badania transformatora typu OSO-0,25 pracującego jednorazowo w trybie booster z otwartym uzwojeniem pierwotnym i nawet nie w pełni obciążonym doprowadziły do pojawienia się pola elektromagnetycznego na zaciskach uzwojenia pierwotnego o napięciu 500 V, a wraz ze wzrostem obciążenia SEM wartość wzrosła.

W przypadku dużych prądów obciążenia lub konieczności zdalnego sterowania transformatorem wzmacniającym, jako urządzenie przełączające można zastosować rozruszniki magnetyczne lub przekaźniki wysokoprądowe. Schemat ideowy takiego urządzenia podwyższającego napięcie pokazano na ryc. 4.

Proste wzmacniacze napięcia

To działa w ten sposób. W początkowym stanie przed rozruchem cewki K1 i K2 rozruszników magnetycznych są odłączone od napięcia, a ich styki mocy K1.1, K1.2 i K2.1, K2.2 w obwodzie uzwojenia wtórnego W2 transformator VT są otwarte. W rezultacie transformator VT i obciążenie są pozbawione napięcia.

Aby zwiększyć napięcie obciążenia o ∆U, należy nacisnąć przycisk „Więcej”. W rezultacie prąd przepływa wokół cewki K1 pierwszego rozrusznika magnetycznego, rozrusznik zostaje pobudzony i za pomocą styków mocy K1.1 i K1.2 łączy uzwojenia transformatora PN z siecią, jednocześnie stykając się K1.4 blokuje przycisk zasilania „Więcej”, a styki K1.3 blokady elektrycznej są otwarte.

Jeżeli konieczne jest zmniejszenie napięcia na obciążeniu, należy nacisnąć przycisk „Stop”, w takim przypadku obwód powróci do stanu pierwotnego (wszystkie styki mocy są rozwarte), a następnie nacisnąć przycisk „Mniej”. Obwód działa analogicznie, tyle że jednocześnie zostaje uruchomiony drugi rozrusznik magnetyczny, który zwiera swoje styki mocy K2.1 i K2.2 w obwodzie uzwojenia wtórnego W2 transformatora PN, w efekcie faza prądu w nim zmienia się na przeciwną, a napięcie na wyjściu wzmacniacza maleje o wielkość ∆U.

Oprócz dwóch konwencjonalnych rozruszników magnetycznych, do tego obwodu można zastosować jeden odwracalny, np. typu PME-11-3 na prąd 10 A i napięcie 380 V przy napięciu cewek przełączających 220 V, który wyposażony jest w mechaniczną blokadę jednoczesnego załączenia wszystkich styków mocy rozrusznika.

Literatura:

Kołomojcew K.V. Jeszcze raz o wiecznej żarówce // Elektryk. 2002. - nr 1. - str. 9.
Taits A.A., Meshel B.S. Regulacja napięcia i mocy biernej w sieciach elektrycznych przedsiębiorstw przemysłowych. - M.: Gosenergoizdat, 1960.

Autor: K.V. Kołomojcew

Zobacz inne artykuły Sekcja Regulatory prądu, napięcia, mocy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Jogurt zwalcza depresję 25.12.2020

Probiotyki znajdujące się w jogurcie naturalnym poprawiają nastrój ludzi, ponieważ wpływają na funkcjonowanie mózgu.

Naukowcy z UCLA odkryli, że zmieniła się aktywność mózgu osób, które przez miesiąc jadły probiotyczny jogurt dwa razy dziennie. Zaobserwowano to zarówno podczas odpoczynku mózgu, jak i w odpowiedzi na „zadanie uwagi emocjonalnej”, które śledziło reakcję mózgu na określone emocje.

Symbiotyczne bakterie jelitowe, złożony ekosystem mikroorganizmów żyjących w układzie pokarmowym człowieka, od dawna znane są z tego, że chronią przed chorobami poprzez wzmacnianie układu odpornościowego, wspomaganie trawienia oraz promowanie zdrowej wagi i ciśnienia krwi. Wiadomo, że mózg wysyła sygnały do jelit, więc stres i inne emocje mogą prowadzić do chorób przewodu pokarmowego. Nowe badanie pokazuje, że sygnały zmierzają w przeciwnym kierunku.

Naukowcy zrekrutowali 36 kobiet o zdrowej wadze w wieku od 18 do 53 lat. Zostali podzieleni na trzy grupy. Jedna grupa spożywała jogurt ze szczepami probiotycznymi, takimi jak Bifidobacterium animalis, Streptococcus thermophiles i Lactobacillus bulgaricus dwa razy dziennie przez miesiąc. Inna grupa spożywała produkt mleczny bez żywych bakterii, a trzecia w ogóle nie spożywała produktów mlecznych.

Przed i po miesięcznym badaniu naukowcy zeskanowali mózg kobiety. Każda sesja zaczynała się od pięciominutowego skanu mózgu w spoczynku, podczas gdy kobiety leżały nieruchomo z zamkniętymi oczami. Uczestnicy zostali następnie poproszeni o wykonanie „zadania uwagi emocjonalnej”, w którym ich mózgi zostały zeskanowane, gdy połączyli twarze wyrażające gniew i strach z innymi twarzami na ekranie komputera.

Wyniki pokazały, że podczas zadania emocjonalnego kobiety, które spożywały jogurt probiotyczny, miały zmniejszoną aktywność w części mózgu związanej z dotykiem. U kobiet, które jadły jogurt bez probiotyków lub nie spożywały produktów mlecznych, nie zaobserwowano zmian w aktywności tej części mózgu w czasie. Naukowcy mają teraz nadzieję, że uda im się ustalić, które sygnały z bakterii jelitowych prowadzą do zmian w aktywności mózgu.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Regulatory VIPER26K z wbudowanym MOSFETem 1050 V

▪ Apple to najcenniejsza firma w historii

▪ Opracowano kamerę o rozdzielczości 1 GPU

▪ Nowy schemat sterowania złożonymi systemami zrobotyzowanymi

▪ Szkoda więzi

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ diody LED sekcji strony internetowej. Wybór artykułów

▪ artykuł Ptak szczęścia jutra. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego zebry są w paski? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Mistrz zakładu produkcyjnego. Opis pracy