Принцип действия
Классические преобразователи с регулировкой выходного напряжения, как правило, управляют сопротивлением элемента, выполняющего регулировочную роль (транзистор или тиристор), через него постоянно протекает электрический ток, который и заставляет данный элемент нагреваться, при этом теряется значительная часть мощности. Главное преимущество такого устройства это минимум запчастей, простота, и отсутствие помех. Все остальные характеристики больше относятся к недостаткам. Импульсный преобразователь напряжения использует регулировочный элемент лишь в виде ключа. То есть он работает в двух режимах:
- Закрыт, и не пропускает электрический ток;
- Открыт, и имеет минимальное проходное сопротивление.
При этом каждый из режимов обладает низким выделением тепла, что даёт возможность показывать высокий коэффициент полезного действия (КПД). Нагрузка же получает непрерывно электроэнергию за счёт накопления и хранения её в таких электрических резервуарах, как:
- Индуктивность (катушках);
- Конденсаторах.
Регулировка происходит за счёт изменения времени замкнутого состояния ключевого элемента. Снижение габаритов, а также массы устройств, возможно только за счёт повышения частоты, от 20 кГц до 1 МГц. Импульсные устройства могут формировать на выходе как пониженное напряжение, так и с изменением полярности. За счёт применения в них трансформаторов, работающих на высоких частотах позволяет:
- Качественно изолировать вход от выхода;
- Получить на выходе устройства несколько выходных напряжений.
Как и любое устройство импульсный преобразователь обладает и недостатками, которыми являются:
- Сложность схемы и наличие большего количества запчастей, а значит потенциально существует больше причин поломки;
- Являются источниками помех.
Однако постоянное развитие технологий в этом направлении снижают эти недостатки к минимальным значениям.
Как определить, какой ток в розетке
Какое напряжение в розетке и сила тока – постоянное или переменное, можно определить несколькими способами:
Амперметром. Это специализированный прибор для измерения силы показателя. Значения можно увидеть на шкале посредством соединения розетки, потребителя и амперметра.
Амперметр
- Мультиметр. Это комбинированное устройство, объединяющее в своей цепи омметр, вольтметр и амперметр.
- Расчетным способом. Для того, чтобы определить, какой ток в розетке, необходимо знать показатель мощности прибора. В сеть подается ток с напряжением в 220В, поэтому расчет силы прост: значение мощности разделить на напряжение. Так несложно вычислить ток при включении утюга, мощностью 2,0 кВт, получается, 9.09 Ампер. Таким образом, если напряжение в сети 220 В, то какой по показателю ток протекает в сети, зависит от мощности.
Стоит отметить! Погрешность при измерениях зависит от класса точности устройств, перечисленных в пунктах 1 и 2.
Переменный
Почти 98% электроэнергии вырабатываемой домашней электросетью – переменный ток. Этот ток изменяет как направление, так и величину. При передаче электроэнергии внутри сети, напряжение либо увеличивается, либо уменьшается, в связи чем розетки выпускаются для переменного показателя. Существуют электроприборы, питающиеся от источника постоянного показателя, поэтому их следует привести к одному типу с использованием преобразователей.
Закон Ома
Основные преимущества переменного тока:
- Передача на длинные расстояния.
- Позволяет использовать стандартное генераторное оборудование.
- Отсутствует полярность при подключении.
Однако у данного тока также имеется ряд недостатков:
- Потери в цепи обязывают подбирать розетки с учётом понижающего коэффициента 0,7.
- Возникает электромагнитная индукция, в связи, с чем электричество не всегда распределяется равномерно.
- Проверка и измерение значений осуществляются по сложной схеме.
- Увеличение показателя сопротивления, так как кабель не задействован в полном объеме.
Переменное значение
Постоянный
При упорядоченном движении заряженных частиц в едином направлении, ток называется постоянным, и возникает он в сети с неизменным напряжением при стабильной полярности зарядов. Используется в промышленных автономных установках, что исключает необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния.
Использование постоянного показателя предусматривается в автономных системах, к примеру, в автотранспорте, летательных средствах, морской технике и электропоездах. Широкое использование он получил при организации питания микросхем электроники, средств связи и иной техники, где количество помех максимально сводится к минимуму, вплоть до их полной ликвидации.
В некоторых случаях он нашел применение в сварочных агрегатах, а также в железнодорожных локомотивах, медицине при введении в организм лекарственных препаратов посредством электрофореза.
Постоянный ток
Повышение напряжения в сети электропитания
Если же проблема пониженного напряжения актуальна для всех в округе, то необходимо повысить данный показатель у себя. В данном случае не стоит опасаться больших растрат. В большинстве случаев с указанной проблемой можно справиться быстро и только при помощи подручных средств. При этом все требования безопасности и технической грамотности не будут нарушены.
Если низкое напряжение – стабильное состояние сети, то «выручит» стандартный понижающий трансформатор на напряжение от 12 до 36 В. И здесь нет никакой ошибки. Именно понижающий. Причем невысокой мощности. Устройство в 100 Вт сможет «вытянуть» 500-ваттную нагрузку, а в 1 кВт – 5-киловаттную.
Напряжение в сети можно повысить до допустимого уровня. Никакого волшебства. Нужно лишь указанное приспособление использовать в качестве повышающего автотрансформатора, прибавив в линейному напряжение понижающей обмотки. В этом случае 180 В в розетке преобразуется в 192 В (если использовать понижающий трансформатор на 12 В). Не много. Но вполне достаточно для работы бытовой техники. Если показатель напряжения придет в норму, то автотрансформатор будет выдавать 232 В – это все еще норма. Использование 36 В добавочных может повысить величину напряжения до 256 В (при нормализации показателя до 220 В), что уже негативно скажется на работе электрических приборов. Поэтому оптимальным является понижающий трансформатор на 24 В.
Стабилизатор напряжения
Это наиболее приемлемый метод. Стабилизатор может быть с ручным или автоматическим управлением. Стабилизатор с системой автоматики самостоятельно удерживает необходимую мощность, а ручной приходится настраивать своими руками. Раньше такие приборы были во многих домах, так как электричество в сети имело большие перепады, да и в настоящее время подача электроэнергии часто изменяется. Когда люди на работе, то напряжение нормальное, а вечером, когда все дома, и работают многие устройства, то напряжение может давать сбои.
В таких случаях стабилизатор выполняет две задачи – во-первых, он увеличивает неожиданно уменьшившееся напряжение, позволяя приборам непрерывно функционировать, а во-вторых, он создает безопасность, и предотвращает появление замыканий из-за перепадов питания. Стабилизатор является необходимым устройством, но достаточно дорогостоящим, поэтому если у вас нет в доме старого стабилизатора, то лучше его не приобретать, а воспользоваться другим методом.
Чаще всего стабилизатор постоянно находится в подключенном состоянии, защищая устройства. Многие из них имеют световую индикацию, указывающую на уровень напряжения и режима работы.
Причины падения напряжения
Когда напряжение в сети падает, это считается нормальным явлением, поскольку при передаче электроэнергии, на линии постоянно теряется какая-то ее часть. При нормальных условиях, уровень потерь всегда имеет допустимые пределы. Однако, с течением времени, происходит износ оборудования при одновременном росте потребления электричества.
Увеличение потребления особенно заметно в частных домах при постоянном добавлении новых потребителей электроэнергии. Постепенно, создается такое положение, когда электрическая сеть уже не может нормально обеспечивать энергией всех имеющихся потребителей. При постоянном росте нагрузки, проводов и мощность трансформаторов остаются неизменными.
Большинство электрических приборов должны работать при расчетном токе в диапазоне от 220 до 230 вольт. Когда напряжение падает, то есть становится меньше, то эффект от электроприборов резко снижается, а некоторые из них вообще перестают работать, вплоть до выхода из строя.
Как повысить напряжение сети, расчеты.
Теперь давайте немного посчитаем, хотя бы примерно. Допустим провал напряжения у вас тридцать вольт. Необходимый ток нагрузки равен пяти амперам. Отсюда следует, что нам необходима мощность 150Вт. С такое мощностью гарантированно справится трансформатор от старого лампового телевизора. Например, ТС-180
.
Трансформатор ТС-180, ТС-180-2, ТС180-2В параметры скачать
Так, скачали данные, нашли ТС-180, Складываем все витки первичных обмоток, 375+58+375+58=866 витков. Находим число витков на один вольт 866/220 = примерно, 4 витка на вольт. Для получения необходимых нам 30В умножаем 30 на 4 = 120витков. По 60 витков на катушку (у ТС-180 их две). Диаметр провода для пяти ампер равен 0,7 √I = 0,7√5 = 0,7∙2,236 ≈ 1,56 мм. Небольшие пояснения. Я всегда после разборки заводских трансформаторов увеличиваю число витков первичной обмотки, в первую очередь это связано с тем, что обратно собрать сердечник, как это делают в условиях производства, не удастся. Поэтому увеличение тока холостого хода (возможно в несколько раз из-за отсутствия ферронаполнителя в зазоре, т.к. сердечник разрезной) гарантировано. Да и броневой сердечник полностью не собрать, пластина 1,2,3, все равно останутся.
Вы, наверное, уже заметили, что через такой трансформатор можно питать двигатель мощностью один киловатт. В схеме нет тумблера для подключения нашего трансформатора. Он может коммутировать, как первичную обмотку трансформатора, но здесь будут потери из-за постоянно включенной в сеть вторичной обмотки, так переключать саму вторичную обмотку, но здесь будут потери из-за постоянно включенной первичной обмотки. Пока пишу этот текст, пришла в голову идея. Сейчас допишу и нарисую схему. Так вот, для коммутации трансформатора потребуется два переключателя или один с несколькими направлениями. Все теперь об идее, схему нарисовал. Смотрим схему.
И так, переключатель в нижнем положении, трансформатор добавляет напряжение. Переключатель в верхнем положении, первичная обмотка замкнута накоротко, значит и во вторичной обмотке короткое замыкание, а это ничто иное, что трансформатор исчез, осталось только активное сопротивление вторичной обмотки.
Тааа…к, родилась еще одна схема. Сейчас нарисую. Что же я раньше до этого не додумался, хотя в Сети, может быть, уже давно кто-то это нарисовал. Смотрим.
Если переключатели оба внизу или оба вверху, то трансформатора в цепи нет, в первичной обмотке режим КЗ, оставшееся активное сопротивление менее Ома. Теперь левый вверх, правый вниз – трансформатор, например, добавляет напряжение, а правый вверх левый вниз – убавляет. Ну, вот и все, может, кому это и пригодится. Успехов. К.В.Ю. Да, еще чуть, чуть. А если вместо переключателей применить Н-мост из полевых транзисторов
, да еще микроконтроллер, следящий за уровнем сетевого напряжения, то можно, наверное, сделать стабилизатор переменного напряжения релейного типа с маленьким (относительно) трансформатором на большую (относительно) мощность. Кто бы только все это сделал. По крайней мере есть над чем подумать.
Скачать статью
В крупных городах жители очень редко сталкиваются с проблемами перепадов напряжения в сети, поскольку эти вопросы здесь очень жестко контролируются. Совсем другое положение у жителей поселков. В связи с частыми падениями напряжения, возникает проблема, как повысить напряжение в сети частного дома.
Изготовление своими руками
Для самостоятельного изготовления устройств подобного типа понадобится определенный перечень материалов, которые нужно приобрести. В частности, необходимо купить достаточное количество ленточной изоляции, сердечник (можно использовать от старого телевизора), достаточное количество проводов и эмалевой изоляции.
Изготавливаем намоточный станок. Для этого нам понадобится обычная диска (длина 400 мм и ширина 100 мм). Присоединяем к ней два бруска (50 на 50 мм) на расстоянии в 300 мм друг от друга (в качестве крепления используем обычные шурупы). Предварительно, нужно просверлить данные бруски на одинаковой высоте при помощи сверла диаметром порядка 0,8 см. Заводим в получившиеся отверстия пруток, на конце которого присоединяем катушку.
Вообще, самостоятельное изготовление повышающего трансформатора напряжения представляется довольно трудоемким процессом, требующим не только наличия необходимых материалов, но и некоторым специфическим расчетам. В частности, необходимо будет вычислять количество витков обмоток, а также сечение и диаметр проводов. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что самостоятельная сборка подобного устройства под силу только квалифицированному человеку, знакомому с основными понятиями электрики и расчетов по формулам.
Для остальных же людей, оптимальным выбором будет приобретение готового устройства в специализированном магазине. Однако, и тут не все так просто
Важно изучить технические особенности конкретного аппарата, проконсультироваться со специалистом, который подскажет, какой именно прибор понадобится в вашем конкретном случае
В заключении еще немного информации про изготовление своими руками
Как повысить напряжение в сети до 220 вольт
Если вы написали заявление в компанию о недостаточном напряжении в сети и компания никак не реагирует и не проводит замену трансформатора на более мощный, а так же не меняет магистраль проводов на более мощное сечение, то вам придется устранять эту проблему самостоятельно.
Поставщики электричества устраняя недостаточное напряжение сети сталкиваются с очень большими затратами и идут на это неохотно.
Увеличить или понизить напряжение можно и самостоятельно. Повышающий фактор всегда могут сыграть дополнительные установки, но при подключении на повышение придется приобрести немало документов, поэтому не многие решаются усилить подачу самостоятельно, это касается и той ситуации, когда напряженка высокая и ее нужно понизить. Иногда, лучший вариант – это жалоба и напряг специалистов.
Одним вариантом решения проблемы с недостаточным напряжением является подвод к дому трех фаз, но для этого вам необходимо получить разрешение в энергосбыте.
Если вы получили такое разрешение, то на вводе в дом ставим переключатель фаз и при нужде используем не загруженную.
Еще несколько вариантов решения проблемы с недостаточным напряжением в сети, а именно:
1. Проводим монтаж на вводе в дом стабилизатора напряжения, но не забывайте, то, что если напряжение будет меньше 160 вольт, то в этом случае он бесполезен. Качественный стабилизатор стоит очень дорого и если по вашей улице установят десяток стабилизаторов, то сеть упадет до предела, и он не будет эффективным.
2. Выполняем установку повышающего трансформатора с подобными параметрами. Вся проблема в том, что такой трансформатор будет выдавать необходимое напряжение, если на линии оно будет не достаточным, но если напряжение на линии нормализуется, то он поднимет его до 260 вольт и до высшего придела и все бытовые приборы просто сгорят. Для избегания такой ситуации необходимо установить реле, которое разорвет цепь при достижении предела.
3. Также можно установить дополнительное заземление на вводе в дом. С такой установкой понижается сопротивление нуля и проводки в целом. Но такой способ повышения напряжения в сети очень опасный. Есть вероятность, что при ремонте можно перепутать этот провод с фазой и получить короткое замыкание сети, но это не самое опасное. Самое опасное если обрыв произойдет в подстанции и напряжение может пойти через этот кабель и этим самым повлечет за собой серьезные проблемы.
4. Для собственного дома идеальным вариантом будет установка преобразователя энергии с накопителем. Это самый радикальный вариант.
Преобразователь с накопителем дает возможность получать нормальное напряжение сети в случае отключения электричества. Работает он по принципу бесперебойника для компьютера, но при этом имеет мощность от 3 до10 кВт. Также он может быть подключен к дизельному генератору, который начинает работать после отключения электроэнергии.
Причины падения напряжения
| Причина заниженного напряжения | Способ устранения |
| Недостаточное сечение кабеля магистральной линии электропередач | Обращение в обслуживающую энергетическую компанию |
| Большое количество «скруток» на магистральном кабеле ЛЭП | Обращение в обслуживающую энергетическую компанию |
| Перегрузка понижающего трансформатора на подстанции | Обращение в обслуживающую энергетическую компанию |
| Перекос фаз из-за неравномерной загрузки фаз трансформатора | Обращение в обслуживающую энергетическую компанию |
| Недостаточное сечение провода на вводе | Замена старого кабеля на новый с большим сечением |
| Некачественно выполненное ответвление провода от линии к дому | Повторное подключение к линии с соблюдением всех требований |
| Плохой контакт в распределительном щите, комнатных распределительных коробах или в розетках | Подтягивание контактов |
| Недостаточное сечение кабеля в разводке | Замена старого кабеля на новый с большим сечением |
Защита от перепадов напряжения
В условиях города сетевое напряжение, как правило, сохраняет свое постоянное значение. Однако на первое место выходит защита жилища от скачков напряжения. Здесь уже придется обратиться к «чудесам» электроники: «железно-проволочная» электротехника не в состоянии предложить дешевые, простые и эффективные методы сглаживания упомянутых проявлений. Необходимо приобрести «защитный барьер» — автомат для защиты от скачков напряжения.
«Защитный барьер» — автомат для защиты от скачков напряжения
Нынешние аналоги стоят относительно недорого, просты в подключении, не нуждаются в обслуживании при эксплуатации, компактны.
Для дачи подобное решение не подойдет. Автомат только избавляет от скачков напряжения, а не от стабильного понижения данной величины. Накопителем энергии в защитном барьере является суперконденсатор (однако приставка «супер» не означает, что элемент является электрогенератором).
Перепады напряжения – неизбежность?
Наши жилые дома запитываются по трехфазной системе. К дому подходит четыре провода: три фазовых и один нулевой. Если замерить напряжение между любым фазовым и нулевым проводами, то всегда будет 220 В, если между двумя фазовыми проводами – всегда получим 380 В. В связи с тем, что состояние щитовых оставляет желать лучшего, когда нулевой провод отходит, остается то напряжение, которое есть между двумя фазами, то есть 380 В.
Обрыв нуля в трехфазной сети часто вводит в заблуждение: провод обрывается, а напряжение не исчезает, а наоборот, увеличивается. Это и есть причиной резких перепадов напряжения, точнее, скачков высокого напряжения, которые приводят к порче элекроприборов, электропроводки, а также риску пожара. Можно ли от этого защититься?
Существует ряд вариантов защиты от высокого напряжения и несколько причин, из которых мы рассмотрели только одну. Идеальным решением было бы обновить всю энергосистему не только в квартире, но и во всем доме. Однако в многоквартирных домах это проблематично, кроме того, помимо обрыва нулевого проводника, существуют и другие причины резкого скачка напряжения вверх:
- Удар молнии в линию электропередачи.
- Разрыв проводов от падения на линию электропередач дерева.
- Ошибки в настройке общего электрощитка.
- Одновременное включение или отключение большого количества электроприборов.
Не от каждого случая можно защититься превентивными мерами, поэтому применяют специальные устройства, которые реагируют на скачок и своевременно предотвращают тот вред, который может быть нанесен в результате скачка.
Как повысить напряжение в сети
Часто в деревнях и на дачах говорят о плохом напряжении в электросети. Это связанно не только с их плохим техническим состоянием, но и с покупкой разнообразной бытовой техникой, которой требуется электричество, которого часто не хватает.
В то же время местные электросети не спешат менять оборудование на современное, а значит, на более совершенное которое с достоинством выдержит повышенные нагрузки.
Участник дачного форума «Дом и Дача» Terristor как-то столкнулся с проблемой – стиральная машина перестала работать. То есть барабан с трудом крутился, да и насос не мог поднять воду из скважины.
На 1-ом Рисунке обычная работа понижающего трансформатора. На 2-ом уже переделанный трансформатор готовый к работе на повышение напряжения.
Он замерил напряжение, и прибор показал всего 180 вольт, а этого напряжения не хватает для работы многих бытовых электроприборов.
Но нет, худа без добра. Как-то раз он читал журнал «Радио» и на глаза ему попалась статья о том, как при помощи обычного понижающего трансформатора сделать повышающий.
А фокус состоял в том, что если взять понижающий трансформатор, который из 220 вольт делает 40, поковыряться в нём, то после небольших изменений можно получить на выходе не понижение, а повышения напряжения на 40 вольт от напряжения в сети.
Случайно у Terristor был такой трансформатор. И обладая небольшими познаниями в радиотехнике, он через 15 минут его переделал и сделал пробный пуск.
Перед испытанием напряжение было 192 вольта, а после, как и намечалось, напряжение увеличилось на 40 вольт. Это оказалось отличным решением в сложившейся ситуации и несмотря на нехватку напряжения электроприборы работали безотказно.
Выводы
Плюсы этой систем:
Простота при сборке. Например, при мощности вторичной обмотки трансформатора 100 вольт, можно не опасаясь подключить насос мощностью 500 Вт. Реальная дешевизна прибора.
Напряжение, выдаваемое прибором, автоматически не регулируется и если вдруг напряжение в сети стабилизировалось, и стало 220 вольт то на выходе у вас будет 260 вольт, многовато, но не опасно, если вовремя заметить.
Сам Terristor всю зиму пользовался этим трансформатором. За это время он ни разу не проверял напряжение и ни один электроприбор не испортился.
На случай если напряжение в вашем районе часто меняется можно использовать специальную розетку которая отключает электроприборы которые к ней подключаются если напряжение повысилось сверх нормы. Формулы для расчётов
Нужен трансформатор с первичной обмоткой на 220 вольт. Вторичная обмотка — на необходимое «недостающее напряжение». На вторичной обмотке максимальный ток даже у маломощных понижающих трансформаторов достаточен.
Расчёт можно сделать по нескольким формулам.
По рис. 1
можно вычислить ток вторичной обмотки где Iн – номинальный ток нагрузки А; Pн – номинальная мощность нагрузки (по паспорту трансформатора) Вт; Uн — номинальное напряжение питания нагрузки.
Зная, какое напряжение нужно добавить, определяется требуемая мощность трансформатора по рис. 2
где P – мощность трансформатора в Вт., I2 – номинальный ток вторичной обмотки А, U2 — напряжение вторичной обмотки, В. Затем нужно взять трансформатор с подходящими данными – по мощности и выходному напряжению.
И в завершении нужно подсчитать результат по формуле на рис. 3. где Ктр — коэффициент трансформации; U1 — номинальное напряжение первичной обмотки (220), В.
В последней формуле можно видеть, что напряжение на нагрузке можно как увеличить, так и уменьшить. Чтобы правильно фазировать трансформатор, достаточно поменять местами выводы одной из обмоток.
Трансформатор лучше установить в коридоре или в подвале, потому что установка шумит, а уже оттуда сделать проводку до нужных электроприборов.
Размещено участником форума «Дом и Дача» Terristor Редактор: Адамов Роман
Подписывайтесь на наш Telegram каналЭксклюзивные посты каждую неделю
