Хорошо известный повышающий трансформатор…. Что делает повышающий трансформатор

Трансформатор, устройство, которое передает электрическую энергию от одной части схемы к другой за счет магнитной индукции и, как правило, с изменением величины напряжения. Трансформаторы работают только с переменным электрическим током (AC).

Трансформаторы имеют важное значение в распределении электроэнергии. Они повышают напряжение, вырабатываемое на электростанциях до высоких значений с целью эффективной передачи электроэнергии. Другие трансформаторы понижают это напряжение в местах потребления.

Многие бытовые приборы оборудованы трансформаторами, для того чтобы по мере необходимости повысить или понизить напряжение поступающее из домашней электросети. Например, для работы телевизора и аудиоусилителя необходимо повышение напряжения, а для работы дверного звонка или термостата низкое напряжение.

Как работает трансформатор

Как правило, простой трансформатора состоит из двух катушек намотанных изолированным проводом. В большинстве трансформаторов, провода намотаны на стержень из железа, называемый сердечником.

Одна из обмоток, ее еще называют первичной обмоткой, подключается к источнику переменного тока, что в свою очередь приводит к появлению постоянно переменного магнитного поля вокруг обмотки. Это переменное магнитное поле, в свою очередь, создает переменный ток в другой обмотке (вторичной обмотке).

Величина, определяемая как отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке, определяет масштаб понижения или повышения напряжения во вторичной обмотки. Данную величину еще называют коэффициентом трансформации.

Например, если у трансформатора имеется 3 витка первичной обмотке и 6 витков во вторичной обмотки, то напряжение во вторичной обмотке будет в 2 раз больше, чем в первичной. Такой трансформатор называется повышающий трансформатор.

И на оборот, если есть 6 витков в первичной обмотке и 3 виток во вторичной, то напряжение снимаемое с вторичной обмотки будет в 2 раз ниже чем в первичной обмотке. Этот вид трансформатора носит название понижающий трансформатор.

Так же следует иметь ввиду, что соотношение тока в обеих катушках находится в обратной зависимости к соотношению их напряжений. Таким образом, электрическая мощность (напряжение умноженное на силу тока) является одинаковой в обеих катушек.

Импеданс (сопротивление потоку переменного тока) первичной катушки зависит от импеданса вторичной цепи и коэффициента трансформации. При правильном соотношении витков трансформатора можно добиться практически одинакового сопротивления обоих контуров.

Согласованные сопротивления имеют важное значение в стерео системах и других электронных систем, потому это позволяет передавать максимальное значение энергии от одного блока схемы другому.

Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации. Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.

Повышение переменного напряжения

Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.

Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).

Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:

Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.

Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – , особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.

Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.

Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор — релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, мы рассказали в статье, на которую сослались.

Цепи постоянного тока

Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью , полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера. Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.

Ku=1/(1-D)

Также рассмотрим типовые ситуации.

Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.

Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».

Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт. Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.

При использовании указанной платы выходной ток будет меньше входного во столько раз, во сколько поднялось напряжение на выходе, без учета КПД преобразователя (он в районе 80-95%).

Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.

Интересно! Любители самоделок часто задают вопрос «как повысить напряжение с 3,7 В до 5 В, чтобы сделать Power bank на литиевых аккумуляторах своими руками?». Ответ прост – использовать плату-преобразователь FP6291.

На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.

Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В. Если бензинового генератора у вас нет – используйте автомобильный аккумулятор и инвертор, чтобы повысить напряжение с 12 до 220 Вольт. Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.

Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта. Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора.

Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.

В случаях, когда нужно получить высокое напряжение, например, поднять с 220 до 1000В, можно использовать специальный умножитель. Его типовая схема изображена ниже. Он состоит из диодов и конденсаторов. Вы получите на выходе постоянный ток, учтите это. Это удвоитель Латура-Делона-Гренашера:

А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).

С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.

Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:

В заключении хотелось бы напомнить о технике безопасности. При подключении трансформаторов, автотрансформаторов, а также работе с инверторами и умножителями будьте аккуратны. Не касайтесь токоведущихчастей голыми руками. Подключения следует выполнять при отключенном питании от устройства, а также избегать их работы во влажных помещениях с возможностью попадания воды или брызг. Также не превышайте заявленный производителем ток трансформатора, преобразователя или блока питания, если не хотите, чтобы он у вас сгорел. Надеемся, предоставленные советы помогут вам повысить напряжение до нужного значения! Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Наверняка вы не знаете:

Нравится(0 ) Не нравится(0 )

Инструкция

Разберите трансформатор. Намотайте поверх имеющихся на нем обмоток еще одну, содержащую ровно сто витков. Снова соберите его.

Обратите внимание

Будьте осторожны при испытаниях трансформатора Тесла. Хоть его максимальная выходная мощность мала, а кратковременный разряд не вызывает серьезных повреждений, неаккуратное обращение с устройством может нанести вред здоровью. Прямой контакт с разрядом может вызвать ожог кожи. Долгое воздействие высокочастотных токов на тело вследствие пребывания в непосредственной близости от источника разрядов, способно нарушить биохимические процессы в коже и стать причиной возникновения различного рода заболеваний.

Источники:

• как сделать генератор теслы в 2019

В большинстве случаев причиной неисправности трансформаторов может быть короткое замыкание, нарушение изоляции провода при длительной тяжелой нагрузке или по стихийным причинам. В любом случае, трансформатор подвергается ремонту. А для этого его необходимо уметь правильно разобрать и заменить неисправные составляющие.

Разобрать инвертора .

Чем специалистов не устраивает трансформатор? Прежде всего, он отличается недостаточной устойчивостью дуги и невысокой стабильностью режима работы. Последний параметр существенно зависит от колебаний напряжения в сети. В этом отношении инвертор обладает неоспоримыми преимуществами. Он гарантирует наличие стабилизированного тока, который не зависит от колебаний напряжения. При работе наблюдается малое разбрызгивание и устойчивая дуга.

От обычного трансформатора инвертор отличается тем, что работает по принципу сварочного выпрямителя. Если частота напряжения высока, общие габариты и вес устройства для обеспечения одной и той же энергии будут минимальными. Для этого в схему инвертора включаются выпрямители и управляющие элементы. Специалисты утверждают, что сама работа с инвертором намного приятнее, чем обращение с трансформатором.

Преимущества инвертора

Чем определяется уважение потребителей к инвертору? С инвертором удобнее работать, поскольку он дает возможность плавно регулировать ток сварки. Некоторые модели имеют дополнительные функции управления этим рабочим параметром. Например, чтобы начать сварку без всяких задержек и вспомогательных касаний изделия электродом, используется функция «горячий старт», которая увеличивает ток на начальной фазе сварочных работ.

Для тех, кому приходится использовать сварку не от случая к случаю, а регулярно, очень важно, что инвертор, в отличие от трансформатора, потребляет значительно меньше электрической энергии. По этой причине его без лишних хлопот можно подключать к бытовой сети или к автономному источнику питания, например, к дизельной установке.

На выбор сварочного агрегата, несомненно, влияют и физические параметры. Большим преимуществом инвертора становятся его малые размеры и незначительный вес. Достичь этого удается, повышая частоту напряжения. Некоторые модели инвертора вполне можно переносить на плече, ведь весит такая «малютка» не более трех-четырех килограммов, позволяя в то же время работать со стандартными электродами. Управляться с трансформатором даже физически подготовленному сварщику значительно сложнее.

Небольшие перепады напряжения в электросети в нашей стране считаются нормой. Однако на самом деле этот параметр не всегда находится в допустимых пределах. Перегрузки нередко становятся причиной критически низкого или высокого напряжения, при котором современная бытовая техника не способна нормально функционировать. При отклонениях параметра сети на 10% электрооборудованию ничего не грозит, но на тех или иных участках электросети иногда наблюдается напряжение в интервале от 110 до 300 В, которое так часто и приводит к поломке дорогостоящей техники.

Для нормализации напряжения в сети с целью защитить быттехнику от сильных перепадов и последующего выхода ее из строя и применяются бытовые трансформаторы. Поэтому если в вашем доме постоянно наблюдаются скачки напряжения, вам стоит задуматься о том, чтобы купить бытовой трансформатор напряжения. Существуют , повышающие трансформаторы, а также универсальные - стабилизаторы напряжения. В быту чаще всего используются последние. Принцип их работы заключается в преобразовании переменного тока одного напряжения в переменный ток другого, что напрямую связано с уровнем напряжения на выходе. Таким образом, стабилизатор, подключенный к сети, может принимать на входе напряжение, сильно отличающееся от нормы, а выдавать идеальное для потребителей, равное 220 вольтам.

В случае критических скачков, справиться с которыми бытовой трансформатор напряжения не в состоянии, он в автоматическом режиме прекращает подачу электроэнергии, то есть попросту отключается. То же самое происходит в случае выхода из строя отдельных его элементов, в частности силового блока. Поэтому использование стабилизаторов напряжения в домашних условиях или на даче полностью оправдано с точки зрения безопасности и экономичности.

Выбирать стабилизатор следует учитывая такие его эксплуатационные характеристики, как:

• мощность модели;
• диапазон входящего напряжения;
• скорость и точность стабилизации;
• дополнительные возможности;
• масса и габариты.

От всего этого напрямую зависят способности трансформатора поддерживать напряжение в пределах допустимых норм, его долговечность, а также удобство использования и, конечно же, его цена.

В быту трансформаторы используются не только для стабилизации напряжения в электросети. В качестве сварочного аппарата также нередко эксплуатируются агрегаты, по своему принципу работы являющиеся классическими повышающими трансформаторами. Так бытовые сварочные трансформаторы являются наиболее распространенными аппаратами, применяемыми для электродуговой ручной сварки. Благодаря их невысокой цене и относительно простой конструкции по сравнению с моделями других типов, они обрели широкую популярность не только среди обычных дачников, но и среди профессионалов. Из недостатков бытовых сварочных трансформаторов наиболее существенными можно назвать большую массу и габариты, а также необходимость наличия определенных навыков для работы с ним.

Низкое напряжение в сети - это проблема, характерная для домохозяйств в частном секторе. 160-180 вольт - такого напряжения недостаточно для работы большинства бытовых электроприборов и светильников. Даже простейшая лампа накаливания при чрезмерно низком напряжении уже не светит, а просто «обозначает» свою нить накаливания нежно-малиновым цветом.

Прежде всего, следует помнить, что поставщик электроэнергии обязан обеспечить качество этой электроэнергии на вводе, то есть, на границе ответственности между абонентом и поставщиком. По факту наиболее часто граница ответственности располагается в точке подключения ответвления ВЛ к частному дому.

Поэтому принципиальное значение имеет вопрос: в пределах чьей зоны ответственности имеется проблема? Если на самой ВЛ напряжение такое же низкое, то отвечает за это энергоснабжающая организация (правление садоводства, «Энергосбыт» и т. д.) Но если там напряжение в порядке, то проблемным участком является ввод, а это уже находится на совести потребителя.

Произвести измерения на опоре ВЛ в точке подключения ответвления практически совсем не просто, да и небезопасно. Производить такие работы могут только квалифицированные сотрудники организации-поставщика электроэнергии.

Например, если проблемы с напряжением имеются только у вас, а соседи, подключенные к вашей же фазе, никаких неудобств не испытывают, то это достаточно ясно указывает на то, что техническая проблема находится именно на вашем ответвлении.

Еще одним характерным признаком проблем именно на вашем вводе может быть отсутствие просадки до включения каких либо электроприборов в именно в вашем доме. То есть, если выключен вводной аппарат - напряжение на вводе полноценное, а если работают одновременно плита, чайник и пылесос, то работать они уже практически не могут, так как просадка очевидна и заметна даже без использования специальных приборов.

Просадка напряжения в пределах границы ответственности домовладельца

Если просадка напряжения происходит именно на вашем ответвлении, то вероятны такие варианты:

1. Сечение вводного проводника недостаточно при имеющейся длине. На слишком тонких проводниках происходит падение напряжения, которое в случае предельной нагрузки может быть весьма значительным.

2. В цепи ответвления имеется , который играет роль дополнительного сопротивления. На этом сопротивлении в соответствии с законом Ома происходит падение напряжения. Этих-то вольтов, «пропадающих» на плохом контакте, может и не хватать.

Потерянные вольты становятся причиной выделения тепла. В первом варианте это не так уж и критично, поскольку вводной проводник греется по всей длине равномерно. А вот при наличии второго варианта плохой контакт будет греться. И весьма интенсивно, вплоть до того, что место нагрева будет видно невооруженным глазом. Нагрев будет способствовать дальнейшему ухудшению контакта, а итогом станет либо полная неработоспособность ввода, либо, в худшем случае, пожар.

Если вы выяснили, что падение напряжения в доме вызвано проблемами в вашем ответвлении ЛЭП, то следует предпринять следующие действия:

1. Критически оценить состояние контактов. Это, в первую очередь, касается места соединения магистральной ЛЭП и вашего ответвления. Как выполнено это соединение? Если при помощи обыкновенной скрутки, то весьма вероятно, что здесь и кроется проблема: переходное сопротивление такого контакта, расположенного под открытым небом, растет неуклонно, а от возгорания спасают только практически идеальные условия охлаждения. Особенно все это актуально в том случае, если скруткой соединяются алюминиевый магистральный и медный ответвительный проводники. К сожалению, такое тоже бывает.

Если же ответвление выполнено при помощи сертифицированных зажимов, то необходимо обратить внимание на состояние корпусов этих зажимов. Оплавление и другие повреждения корпуса зажима могут свидетельствовать о проблемах с электрическим контактом. Убедиться в наличии этих проблем можно, включив в сети предельную нагрузку (как можно больше электроприемников) и произведя нехитрые наблюдения. Если внутри зажима происходит искрение, испускается дым и явно повышается температура, то зажим одназначно является причиной просадки напряжения и подлежит замене.

2. Еще одним местом проблемного контакта могут стать верхние зажимы вводного коммутационного аппарата (чаще всего автомата). В этом случае искрение может исходить прямо из вводного щита, а корпус автоматического выключателя будет иметь признаки оплавления. Тогда вводной аппарат необходимо заменить.

Просадка напряжения в пределах границы ответственности энергосбытовой компании

На первый взгляд, кажется, что этот случай простейший: скооперировались с соседями, написали жалобу - и пожалуйста. Поставщик обязан обеспечить качество поставляемой электроэнергии по закону.

Однако по факту все гораздо сложнее. Пониженное напряжение в сети ЛЭП может быть связано с такими обстоятельствами:

1. перегрузка трансформатора подстанции,

2. недостаточность сечения проводников ЛЭП,

3. «перекос», то есть неравномерная загрузка фаз трансформатора.

Первые две причины нетрудно диагностировать, да непросто устранить: требуется либо замена трансформатора, либо реконструкция ЛЭП. К тому же нагрузка в сети не отличается стабильностью, а значит, и с третьей причиной тоже не все однозначно. Здесь следует отметить, что сегодня на большинстве подстанций исправно работает релейная защита. А это значит, что просадка напряжения из-за банальной перегрузки характерна лишь для некоторых садоводств и глухих поселений.

Обоснование того, что мощность трансформатора недостаточна, или что нагрузка по фазам распределена неравномерно, будет практически невозможно найти. Сейчас имеется перегрузка или перекос, а через полчаса его уже может не быть. Соответственно, и просадка напряжения тоже носит нестабильный характер, а потребители остаются один на один со своей проблемой.

Писать «бумагу» в адрес энергосбытовцев в подобной ситуации, конечно, надо. Но предпринимать какие-то шаги самостоятельно все равно придется. Как вариант - в подобном случае можно добиться разрешения от сбытовой компании и завести в дом . Далее можно установить на вводе автоматический переключатель фаз и всегда пользоваться только наименее загруженной в текущий момент фазой, напряжение в которой будет близко к 220 вольт.

При отсутствии такого разрешения от Энергосбыта можно производить периодическую «смену фазы» при участии электриков эксплуатирующей организации, которые обеспечат необходимое отключение на подстанции. Но надо отметить, что такие действия едва ли радикально решат вопрос.

Недостаточность сечения проводников ЛЭП относительно часто становится причиной просадки напряжения, причем не только в садовоствах, но и в частном секторе в черте города. Дело в том, что пару десятков лет назад эти линии выполнялись самыми дешевыми проводами. Наиболее распространенными были сталеалюминиевые провода АС сечением 16 кв. мм. Сталь обеспечивает этому проводу повышенные несущие способности, но существенно снижает проводимость. И это при том, что сечение 16 кв. мм. итак не особенно велико, а сам алюминий не отличается высокой проводимостью.

На том историческом этапе, когда даже электрическая плита имелась не в каждом частном доме, а других мощных электроприемников дома вообще не держали, ЛЭП из проводов АС-16 было вполне достаточно. А сегодня на месте прежних маленьких домиков возводятся целые дворцы. Причем все чаще отдается предпочтение электрическому бойлерному отоплению. Разумеется, потребление электроэнергии возрастает в разы. И даже если трансформатор на подстанции справляется, или его заменили, то на тонких проводах при больших токах происходит значительное падение напряжения.

Характерным признаком недостаточности сечения проводов ЛЭП или мощности трансформатора подстанции является нормальное напряжение ночью и неизменная просадка в вечернее время. Но стоит заметить, что эти две проблемы зачастую «ходят рука об руку».

Где слабые провода ЛЭП - там и маломощный трансформатор. А устранить проблемы мешает необходимость больших капиталовложений. Один трансформатор стоит около миллиона рублей, в зависимости от его мощности. Вдобавок реконструкция ЛЭП с использованием СИП тоже «встанет в копеечку».

Вот по этим причинам энергосбытовые компании, администрации садоводств и поселков могут хранить молчание годами даже при наличии явных проблем.

Известны такие способы частного решения проблемы низкого напряжения в сети:

1. Установка на свой ввод . Если честно, эта мера в случае просадки до 160-180 вольт сомнительна. Во-первых, стабилизатор такой глубокой стабилизации и подходящей для домовладения мощности будет стоить очень дорого. А во-вторых - десяток таких стабилизаторов в сети ЛЭП - и сеть буквально падает на колени, откуда ее уже не поднять никаким стабилизатором.

2. Установка повышающих трансформаторов напряжения на вводе. Это тоже совсем не подходит. Положим, поставили мы трансформатор, подобрав коэффициент трансформации со 160 до 220 вольт. А утром напряжение в сети пришло в норму, и вместо 220 в розетках стало 300 вольт. Сгорают все приборы и лампочки. Ведь проблема с просадкой напряжения состоит и в том, что просадка эта почти никогда не бывает стабильной.

3. Установка дополнительного заземляющего устройства на вводе. Разумеется, на нулевой рабочий проводник. Смысл здесь в том, что линия ЛЭП - это прямой проводник (фаза) и обратный (ноль). Сечение может быть недостаточным у обоих, но, заземлив нулевой проводник, можно уменьшить сопротивление рабочего нуля и в целом сопротивление линии тоже понизится. Однако такая мера тоже чревата. Прежде всего, тем, что во время ремонта на любой точке линии электрики могут попутать местами ноль и фазу.

В подобном случае заземленная фаза станет причиной короткого замыкания. Другой вариант - обрыв рабочего нуля на ЛЭП. Тогда все рабочие токи пойдут через ваше заземляющее устройство, что может привести к труднопредсказуемым результатам. В лучшем случае заземляющее устройство просто выйдет из строя.

По итогу придется признать, что не существует самостоятельного радикального решения проблемы просадки напряжения из-за слабого трансформатора подстанции или слишком тонких проводов ЛЭП. Один в поле - не воин. Необходимо объединяться с соседями, составлять обращение в адрес энергосбытовой организации и быть готовым к тому, что часть расходов придется брать на себя. Иначе дело может затянуться до бесконечности.

Александр Молоков