Принцип работы и использование понижающего трансформатора

Область применения

На картинке представлены основные типы пакетных выключателей:

Вы их могли видеть в электрических ящиках и подъездных щитах (выключатели нагрузки). Некоторые модели снабжаются прозрачными смотровыми окошками для визуального наблюдения за состоянием контактов, что позволяет удостоверится в правильном расположении устройства. Пакетники применяются в пультах управления, оперативного переключения, в подстанциях для снятия показаний величин с удаленной линии, оперативным персоналом. Помимо этого пакетные выключатели используют в кабинах машинистов электросиловых агрегатов: краны, экскаваторы и прочие механизмы.

С помощью такого переключателя машинист устанавливает скорость и направление вращения силового агрегата, выбирает режим работы, с помощью замыкания группы контактов отвечающего за данный параметр, участок схемы.

Часто на линейных схемах механизмов можно увидеть такое обозначение — командоконтролер. Это положение группы контактов в пакетном переключателе, для управления механизмов путем подачи в определенном порядке на схему управления питания. Для наглядности работы разберем схему управления двухскоростным электродвигателем.

На картинке изображена часть схемы переключения обмоток двигателя звезда-треугольник. Кулачковый рубильник — командоконтролер, обозначен буквами SM. В положении 1 происходит подача питания на схему, реле KV становится на самоподхват, подавая питание в оперативные цепи не зависимо от расположения ключа контролера. В положении 2 происходит подача на катушку пускателя КМ1, который запускает двигатель по схеме треугольник. При переключении аппарата в положение 3, катушка пускателя КМ1 обесточивается, и подается на пускатели КМ2 и КМ3, которые включают двигатель в сеть по схеме двойная звезда.

Более детальные обзоры пускателей и способов управления мы рассматривали в других наших статьях. Теперь вы наверняка знаете больше о назначении, принципе работы и устройстве пакетного выключателя!

Будет полезно прочитать:

Принцип организации

Прежде всего, необходимо отметить, что приступать к работе нужно только тогда, когда у мастера на руках будет присутствовать план размещения всех приборов в помещении и схема подключения. Их делают заранее, используя принципы создания электрических цепей и правила монтажа.

Специальный светильник с защитным колпаком и герметичным вводом

Схема организации освещения

Стоит отметить, что в парилке советуют располагать только лампу, а остальные системы и приборы лучше держать от помещений с экстремальными температурами и большой влажностью подальше

Особенно это важно при установке понижающего трансформатора, поскольку именно на нем возникают вихревые токи, которые передаются с помощью магнитопровода.
Некоторые мастера стараются каждое отдельное устройство подключать через собственный автомат. Однако это очень расточительно, поскольку цена подобных систем довольно высока, при учете того, что они изготовлены для подобных условий

Именно поэтому намного проще все освещение перенести на один автомат, оставив отдельную лампу в качестве аварийной системы на другой предохранитель.

Устройство защитного отключения и их параметры

Если в здании планируется использовать приборы с большой мощностью, то их следует подключать на отдельный автомат, а лучше всего на выделенную фазу. Это позволит обезопасить всю систему от короткого замыкания и при экстренном отключении этой лини освещение продолжит работать в стандартном режиме.
Профессиональные мастера советуют в обязательном порядке устанавливать в бане заземление или включать в цепь УЗО

Это послужит дополнительной защитой от поражения током, что очень важно для помещений с повышенной влажностью.

Пример электрической схемы бани

Подключение к сети

Схема подключения пакетного выключателя ABB, ПВ, ВПК и прочих имеет следующий вид:

Фото – подключение пакетного выключателя

Габариты устройства позволяют установить его в щитовую при помощи дин-рейки

Обращаем Ваше внимание, что придется монтировать прибор при помощи саморезов, на старых моделях нет специальной защелки, в отличие от современных автоматов

На схеме указано, что от однофазного счетчика отходят провода фазы и нуля. Вам необходимо к соответствующим клеммам пакетника подключить провода. Стоит учитывать, что импортный счетчик может иметь другое цветовое обозначение кабелей, поэтому будьте внимательны. Аналогично следует действовать, если нужно наоборот заменить пакетник автоматом.

Принцип действия

Конструктивные особенности

Существуют автоматы различных конструктивных исполнений. Рассмотрим разные варианты:

1. однополюсные применяются в сети 220 вольт. Чем они отличаются? У них подключается только один-единственный фазный провод
2. двуполюсные тоже применяются в сети, которая, как и в предыдущем случае, составляет 220 вольт, их главное отличие в том, что в их схеме подключаются два провода. Фаза и ноль.
3. трёхполюсные могут использоваться в сети 380 вольт. Подключаются в таких устройствах три обычных фазных провода.
4. четырёхполюсные автоматические выключатели. Применяются, как и трёхполюсные, в сети 380 вольт. К ним подключаются три стандартных фазных провода, а помимо них один нулевой.

Наиболее распространённым в бытовой сети являются однополюсные и двуполюсные. Оптимально наиболее в такой сети использовать двуполюсный автоматический выключатель и именно его мы рассмотрели в статье. Это так потому что:

1. В него включаются сразу два провода. Как уже было сказано выше, эти провода — ноль и фаза. Если у пользователя появляется такая необходимость, то допустимо разорвать цепь полностью. Если возникнет перенапряжение на нуле, то если мы отключим автомат, сумеем спасти технику.
2. Двуполюсный автоматический выключатель прост в использовании. Также прост и в монтаже. Устанавливается всего лишь одним щелчком на так называемую дин-рейку.
3. Провода в двуполюсных автоматах легко подключить и, по возникшей необходимости, отключить. Для этого нужно всего лишь открутить четыре винта.
4. Автомат можно легко при желании поменять на УЗО или диф-автоматический выключатель. Способ подключения при этом и длина проводов одна и та же.

Понижающий трансформатор с 220 на 12 вольт

Трансформаторы такого вида нашли большое применение в быту и на производстве. Основное их назначение — это запитывание низковольтных устройств, таких, как приборы освещения, рассчитанные на питание 12 вольт, или применение в блоках питания.

Вместе с тем изготовители при производстве всё чаще добавляют защиту от короткого замыкания и превышения напряжения, что оказывает положительное воздействие на срок службы как всего устройства, так и подключаемой к нему нагрузки. Правда, при этом следует понимать, что в таком случае под трансформатором понимается уже не один электронный элемент, а некоторая совокупность.

Необходимость применения источников с напряжением 12 вольт

Существуют такие места, в которых низковольтное напряжение предпочтительнее. Это объекты с повышенной влажностью, повышенным требованием к безопасности. А в сырых и пожароопасных помещениях применение сети 220 вольт вообще запрещено нормами правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Электросеть с применением понижающего трансформатора не требует дорогостоящих защитных материалов и считается условно безопасной для жизни и здоровья человека. Использовать лампочки 12 вольт в осветительной сети не только дешевле их аналогов, но и выгоднее в том плане, что срок их службы в несколько раз выше, так как они дополнительно защищены понижающим трансформатором от бросков напряжения и шумов.

Применение для источников света

Всё чаще в качестве источников света в квартирах и офисах, а также при создании интерьерных подсветок применяются галогенные и светодиодные лампы. Благодаря своей конструкции они обладают большой яркостью свечения и сроком службы.

Маленькие размеры таких источников освещения позволяют использовать их в разноплановых местах, а малый вес светильников не утяжеляет всю конструкцию, что даёт свободу действия при их монтировании как одиночных, так и в люстре. Изготавливаются галогенные светильники с разной величиной рабочего напряжения, оно составляет 6, 12, 24 вольт. Для питания галогенных ламп применяют понижающие трансформаторы двух видов — тороидальные и импульсные.

В тороидальном преобразователе в качестве основы используется магнитопровод кольцевого типа, представляющий собой геометрическую фигуру тор. Такой вид магнитопровода является практичным и обладает наибольшим КПД. Но есть и недостатки. В первую очередь — это их габариты и вес, во вторую — повышенный нагрев при работе.

Меньшими размерами, возможностью плавного запуска, наличием стабилизации обладают электронные трансформаторы, которые применяются в цифровых блоках питания. Принцип работы этих устройств отличается от тороидальных моделей, так как, кроме трансформатора, здесь применяются дополнительные электронные детали. Участвуя в преобразовании электроэнергии, он практически не нагревается. Часто такое устройство производится со встроенными защитами, что вносит дополнительные удобства при использовании и продлевает срок службы. Единственный недостаток импульсного трансформатора — его цена.

Принцип работы понижающего трансформатора

Видео: понижающий трансформатор: как выбрать и подключить

Как самому собрать понижающий трансформатор

Первым этапом сборки для ТН будет расчет. Затем рассмотрим сам процесс.

Исчисления

Задаем исходные данные для преобразователя 220/12 В:

• вход/выход — 220/12 В;
• площадь попер. сечен. сердечн. S = 6 кв. см.

Расчет числа витков катушки:

Первичка N1 = 60×220/6 = 2200 витков

Вторичка N2 = 60×12/6 = 120 витков.

Сборка

Подготовка материалов:

• медная проволока в шелковой/бумажной изоляции: для первички — сечение 0.3 мм², для вторички — 1 мм². Для последней цифры подключаемая нагрузка в цепи должна иметь до 10 А. В продаже есть также специальный обмоточный провод (эмальпровод), его также можно снять с других трансформаторов. Также допустимо применить обычную медную жилу в пластиковой изоляции;
• 5–6 шт., или больше по потребности, консервных банок: их жесть применим для создания сердечника;
• картон — толстый, жесткий;
• лакоткань (ленточная изоляция);
• парафинированная бумага.

Этапы

Порядок как сделать трансформатор своими руками:

• из банок вырезают 80 полос 30×2 см. Жесть подвергают отжигу: раскаливают в печи, оставляют остывать там. Суть именно в постепенном, как можно более медленном охлаждении: сталь размягчается и теряет упругость;
• пластины очищают, покрывают лаком, каждая оклеивается с одной стороны тонкой бумагой — папиросной, с парафином, калькой;
• из картона делают каркас под обмотки. Он состоит из ствола и щечек, обматывается несколькими слоями парафинированной бумаги, ее можно заменить на чертежную кальку;
• виток к витку наматывают проволоку, через каждые 2–3 слоя прокладывают пропарафиненную изоляцию;
• после окончания намотки первички фиксируют концы жилы на щечках, катушка обматывается 5 слоями бумаги;
• намотка на вторичике по направлению должна совпадать с таковым на первичке;
• зафиксировав на второй каркасной щечке выводы нагрузочных катушки, ее также заматывают в бумагу;
• пластины помещают на половину в катушку, затем ними огибают каркас (зазор между этими элементами обязательный), чтобы концы сошлись под ней;
• ТН закрепляют, например, скобами на куске деревянной доски. Последний этап — концы выводятся на основу, оснащаются контактами.

Можно сделать расчет по аналогии как описано и создать ТН одновременно для двенадцати и двадцати четырех вольт, что затребовано при использовании разных светильников. Наматывают 240 витков, но со 120-го выводят контакт в форме петли.

Предупреждения

Назначение и принцип работы

Что такое преобразователь напряжения. Так называют электронный прибор, изменяющий величину входного сигнала. Он может использоваться в качестве устройства, повышающего или понижающего его значение. Входное напряжение после преобразования может изменить как свою величину, так и частоту. Такие устройства, изменяющие постоянное напряжение (преобразовывающие его) в выходной сигнал переменного тока, получили название инверторов.

Преобразователи напряжения находят применение как в виде автономного устройства, питающего потребителей энергией переменного тока, так и могут входить в состав других изделий: систем и источников бесперебойного питания, устройств повышения постоянного напряжения до необходимой величины.

Инверторы представляют собой генераторы напряжения гармонических колебаний. Источнику постоянного тока с помощью специальной схемы управления создается режим периодического переключения полярности. В результате на выходных контактах устройства, к которым подключена нагрузка, формируется сигнал переменного напряжения. Его величину (амплитуду) и частоту определяют элементы схемы преобразователя.

Управляющее устройство (контроллер) задает частоту переключения источника и форму выходного сигнала, а его амплитуду определяют элементы выходного каскада схемы. Они рассчитаны на максимальную мощность, которую потребляет нагрузка в цепи переменного тока.

Контроллер используется и для регулирования величины выходного сигнала, которое достигается управлением длительностью импульсов (увеличение или уменьшение их ширины). Информация об изменениях величины выходного сигнала на нагрузке поступает в контроллер по цепи обратной связи, на основании которой в нем формируется управляющий сигнал на сохранение необходимых параметров. Этот метод называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) сигналов.

В схемах силовых выходных ключей преобразователя напряжения 12В могут использоваться мощные составные биполярные транзисторы, полупроводниковые тиристоры, полевые транзисторы. Схемы контроллеров выполняются на микросхемах, представляющих собой уже готовые к работе устройства с необходимыми функциями (микроконтроллеры), специально разработанных для таких преобразователей.

Схема управления обеспечивает последовательность работы ключей для обеспечения на выходе инвертора сигнала, необходимого для нормальной работы устройств потребителя. Кроме того, управляющая схема должна обеспечивать симметрию полуволн выходного напряжения

Это особенно важно для схем, в которых на выходе используются повышающие импульсные трансформаторы. Для них недопустимо появление постоянной составляющей напряжения, которая может появиться при нарушении симметрии

Существует много вариантов построения схем инверторов напряжения (ИН), но выделяют из них 3 основные:

• ИН бестрансформаторный мостовой;
• трансформаторный ИН с нулевым проводом;
• мостовая схема с трансформатором.

Каждая из них находит применение в своей области в зависимости от примененного в нем источника питания и требуемой выходной мощности для питания потребителей. В каждой из них должны быть предусмотрены элементы защиты и сигнализации.

Защита от понижения и повышения напряжения источника постоянного тока определяет диапазон работы инверторов «по входу». Защита от повышенного и пониженного выходного переменного напряжения необходима для нормальной работы оборудования потребителя. Диапазон срабатывания устанавливается в соответствии с требованиями используемой нагрузки. Эти виды защиты обратимые, то есть при восстановлении параметров оборудования до нормы работа может быть восстановлена.

При срабатывании защиты вследствие короткого замыкания в нагрузке или чрезмерного возрастания выходного тока перед тем, как продолжить эксплуатацию оборудования, необходим тщательный анализ причин этого события.

Преобразователь 12В является наиболее приемлемым для создания локальной электросети. Наличие большого количества автомобилей и аккумуляторных батарей 12В постоянного тока позволяет их использовать для обеспечения запросов пользователей. Такие сети можно создавать в самых различных местах, начиная от собственного авто. Они мобильны и не зависят от места стоянки.

Низковольтные галогенные светильники или лампа 220 вольт

Естественно, многие небезосновательно утверждают, что проще для освещения в квартире использовать стандартные лампы накаливания 220 вольт

. Отчасти это, верно, но, несмотря на первичные затраты на установку преобразователя для подключения низковольтных светильников такое освещение обладает целым рядом преимуществ.

В первую очередь, эксплуатационный ресурс и надёжность галогенного светильника с лихвой перекроют затраты на установку трансформатора. Плюс, ко всему благодаря тому, что современные адаптеры оснащаются дополнительными системами защиты от перепада напряжения и короткого замыкания 12 вольтовые источники света будут работать намного дольше, чем стандартные лампы накаливания 220 вольт.

Для подключения галогенных ламп на 12 вольт используют трансформатор 220 вольт, 12 вольт — оптимальное напряжение для работы большого количества ламп, к которым относятся галогенные, светодиодные и некоторые лампы-«экономки».

Сегодня чаще всего для создания яркого и экономного освещения используют систему галогенных ламп, подключенных посредством трансформатора на 12 вольт. Помимо того, что галогенное освещение обладает полным и ярким спектром света, его можно устанавливать в непосредственной близости к местам повышенной влажности, так как такие лампы имеют повышенный уровень энергобезопасности.

Подключение при помощи обычного трансформатора

Использование обычного трансформатора в комплекте с диодным мостом и сглаживающим пульсации конденсатором является неплохим альтернативным вариантом питания светодиодных приборов. Схема работает в обычном режиме — трансформатор понижает напряжение до нужного значения, диодный мост выпрямляет его, а конденсатор устраняет пульсации, окончательно стабилизируя график.

Однако, у такой схемы есть серьезный недостаток — она не способна ограничивать силу тока. То есть, при последовательном подключении лампочек будет теряться яркость свечения — одно значение напряжения будет делиться на число светодиодных ламп. Если включить их параллельно, напряжение на каждой будет одинаковым, но ток потребления возрастет вдвое.

При подключении важно не
перепутать контакты на обмотках трансформатора. Их предварительно прозванивают
и отмечают маркером, чтобы не перепутать

Диодный мост либо собирают из
отдельных элементов, либо используют готовые полупроводниковые сборки. При
этом, важно сразу уточнить, какой тип имеется в наличии, так как существуют
полумосты и полноценные сборки. Первые дают низкое напряжение и очень сильные
пульсации, поскольку оставляют только колебания одной стороны графика. Вторые
более предпочтительны, их график ровнее, а напряжение может быть выше.

Примерная схема

На входе у вас будет либо 220 вольт, либо 380. В первом случае, если все сделано по уму, проводов будет три – фаза, ноль и земля. Во втором – пять (три фазы, ноль и земля).

Рассмотрим подключение на 220 В. Вводный автомат на 25 А ставится на провод фазы. Далее на провода нуля и фазы ставится УЗО (40А, 100 мА), после чего провод нуля подсоединяется к шине N. Затем на три группы потребителей ставятся три автомата – последовательно на провод фазы. К каждой группе потребителей с шин N и РЕ идет свой провод, так, чтобы к потребителю шло по три провода – фаза, нуль и земля. Ниже картинка, иллюстрирующая приведенную схему.

Приведенная схема очень простая, не рассматривающая варианты с подключением трансформатора.

Подключение на 380 В ненамного сложнее. На входе делается заземление и ставится на три фазы вводный автомат. Из последнего три провода фазы и ноль подаются на УЗО, после чего ноль подключается к шине, а уже оттуда – ко всем автоматическим выключателям, предшествующим группам потребителей. Также к каждому из выключателей подключается одна из трех фаз (выбор распределяется равномерно).

Групп потребителей может быть произвольное количество, но обычно выделяют три – группа освещения, группа розеток и силовая группа (приборы с большой мощностью). В сауне принято выделять в отдельную группу электропечь. В нашем случае для нее специально установлены автомат нуля и выключатель.

Все описанное наглядно показано на следующей схеме:

Если захотите сделать цепь с напряжением 12, 24, 36 вольт, ставьте трансформатор в группу освещения – ее можно поделить на подгруппу потребителей 220 В и подгруппу низкого напряжения, которая будет питать парилку (и, возможно, моечную).

Почему нельзя использовать ЭТ со светодиодными лампами

Есть пять причин, по которым нельзя обеспечивать питание светодиодных ламп, используя стандартные электронные трансформаторы:

• Светодиодные лампы предусматривают необходимость постоянного напряжения, что обусловлено их нелинейной вольтамперной характеристикой и чувствительностью к любым отклонениям от номинального показателя напряжения. При малейшем превышении такие лампы в итоге могут быстро выйти из строя.
• Электронные трансформаторы являются источниками переменного напряжения с высокой частотой, а показатели всплесков и пиков в некоторых ситуациях достигают 40В, что в итоге часто приводит к полной поломке светодиодов или же драйверов, использующихся в конструкции современных LED-ламп. Помимо этого, подобный подход чреват их нестабильной работой.
• Электронные трансформаторы отличаются наличием в них минимальной нагрузки. Таким образом, если нагрузка подключенной лампы не будет достигать уровня, указанного на блоке питания, трансформатор может вообще не начать работать или же будет работать с повышенными пульсациями, отключаться. Это является критичным моментом, так как потребляемая мощность галогенных ламп значительно превышает аналогичные показатели у светодиодных.
• Блоки питания, предназначенные для энергоснабжения светодиодных ламп, обеспечивают стабилизированное и постоянное напряжение.
• Галогенные лампы отличаются непривередливостью к тому, идет через сеть постоянный или переменный ток. Роль играет только его напряжение. В связи с этим их можно подключать к любым источникам питания.

Виды автоматов

Классификация автоматических выключателей происходит по следующим параметрам:

• количество полюсов;
• номинальный и предельный токи;
• применяемый тип электромагнитного расцепителя;
• максимальная мощность отключаемой способности.

Рассмотрим по порядку.

Количество полюсов

Количество полюсов — такое количество фаз, которое способен защищать автомат. По количеству полюсов автоматы могут быть:

1. Однополюсные.
   Обеспечивается защита одного выходящего провода, одной фазы.
2. Двухполюсные.
   Как правило, это два совмещенных однополюсных автомата с одной общей ручкой управления. В ситуации, когда ток одного из автоматов превышает разрешенную нагрузку происходит отключение обоих устройств. Используются двухполюсные автоматы для полного отключения нагрузки (одна фаза), отключая рабочую фазу и рабочий нуль.
3. Трехполюсные.
   Используются с трехфазными цепями, при превышении нагрузки происходит отключение трех фаз одновременно. Такие автоматы так же имеют один общий размыкатель цепи.
4. Четырехполюсные.
   Аналогичны двухполюсным, но предназначены для работы с трехфазными цепями. При превышении нагрузки происходит размыкание трех фаз и рабочего нуля одновременно.

Номинальный и предельный токи

Тут все просто — такая сила тока, при которой автомат будет размыкать цепь. При номинальном токе и даже немного больше заявленного будет осуществляться работа, однако только при превышении предельного тока на 10–15% произойдет отключение. Обусловлено это тем, что достаточно часто стартовые токи превышают предельно возможные токи на небольшой промежуток времени, поэтому в автомате есть определенный запас времени, по истечению которого произойдет размыкание цепи.

Тип электромагнитного расцепителя

Эта деталь автомата, которая позволяет размыкать цепь при коротком замыкании, а так же в случае повышения тока (перегрузки) на определенное количество раз. Расцепители разделяются на несколько категорий, рассмотрим самые популярные:

• B — размыкание при превышении номинального тока в 3–5 раз;
• C — при превышении в 5–10 раз;
• D — при превышении в 10–20 раз.

Максимальная мощность отключаемой способности. Такое значение тока короткого замыкания (определяется в тысячах ампер), при котором автомат останется рабочим после размыкания цепи из-за короткого замыкания.

Подбор оптимального сечения кабеля

Каждый кабель, как и автомат, имеет определенный разрешенный ток нагрузки. В зависимости от сечения и материала кабеля варьируется и ток нагрузки. Для выбора автомата по сечению кабеля следует использовать таблицу.

Необходимо заметить, что допускается выбирать кабель с небольшим запасом, но никак не пакетный выключатель! Автомат должен соответствовать планируемой нагрузке! В соответствии с правилами устройств электроустановок 3.1.4 — токи уставок автоматов следует выбирать такие, которые будут меньше расчетных токов выбираемых зон.

Рассмотрим на примере, на определенном участке электропроводка проложена кабелем сечением 2.5 мм квадратных, а нагрузка составляет 12 кВт, в данном случае при монтаже автомата (по минимальному току) на 50 А произойдет возгорание проводки, так как провод с данным сечением рассчитан на разрешенный ток в 27 А, а через него проходит значительно больше. В данном случае разрыва цепи не происходит, так как автомат адаптирован под данные токи, а провод — нет, автоматика отключит автомат только в случае короткого замыкания.

Пренебрежение данным правилом грозит серьезными последствиями!

Именно благодаря такому принципу проводка никогда не перегреется и, следовательно, не произойдет возгорания.

Причины

Почему протекает сливной бачок унитаза, можно ли и как именно починить его, если он течет, своими руками? Подобная неисправность возникает, когда:

• мембрана от сифона сломалась;
• груша сильно изношена;
• груша перестает удерживать воду из-за известкового налета на седле;
• гайка на основании перелива ослабла;
• резинка между бачком и унитазом подтекает;
• резиновые прокладки смещаются или запревают;
• бачок унитаза лопнул или треснул;
• запорный клапан слива не слишком хорошо удерживает воду;
• соединение водопроводного шланга со сливным баком ослабло;
• регулятор высоты кнопки смещен;
• резьбовое соединение между площадкой унитаза и сливным баком ослабло;
• болты крепления бачка ослабли или прогнили;
• крепление арматуры сломалось.