Опубликовано

Латр схема подключения

Расчет провода

Автотрансформатор нецелесообразно использовать для больших трансформаций по следующим причинам:

  • Большой риск получить токи, близкие к короткому замыканию. Это компенсируется специальными электронными схемами или дополнительным сопротивлением. Для маленьких нагрузок выгоднее использовать электронный ЛАТР.
  • Теряются преимущества перед трансформаторами: высокий КПД, экономия проводника и стали, малые габариты и вес, стоимость.

Определяемся в каких пределах будет работать ЛАТР. Питание сети выбираем 220 В. В качестве вторичных напряжений выбираем 127, 180 и 250 В. Мощность ограничиваем в 300 Вт. Можете выбрать свои значения и произвести аналогичные расчеты на примере этой статьи.

Обмотка рассчитывается по большему току. Наибольший ток будет при преобразовании напряжения 220 в 127 В. Автотрансформатор в этом случае является понижающим, и к нему подходит схема 1. Исходя из предоставленной схемы, рассчитываем максимальный ток I проходящий в обмотке обеих цепей:

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

  • где I, I2, I3 – токи в соответствующих участках цепи, А;
  • P – мощность, Вт;
  • U1, U2 – напряжения первичной и вторичной цепи, В.

Диаметр провода рассчитываем по формуле:

d = 0,8 * √I = 1 мм.

Из таблицы 1 выбираем тип провода и сечение. Выбор делаем с учетом расчетного тока и среднего значения плотности тока для трансформаторов – 2 А/мм².

Коэффициент трансформации ЛАТРа n вычисляем по формуле:

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

Для дальнейшего расчета вычисляем расчетную мощность Pр:

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

где к – коэффициент, учитывающий КПД автотрансформатора.

Для определения количества витков приходящихся на 1 вольт, необходимо посчитать площадь поперечного сечения сердечника S и определиться с типом магнитопровода:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 см²

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

  • где W0 – количество витков, приходящихся на 1 вольт;
  • m – 50 для стержневого и 35 для тороидального магнитопроводов.

Если сталь не очень высокого качества стоит увеличить значение W0 на 20-30 %. Так же при расчете витков следует увеличить их количество на 5-10 %, чтобы избежать просадки напряжения. Рассчитываем количество витков для выбранных напряжений 127, 180, 220 и 250 В:

w = W0 * U

Получаем 360, 511, 624 и 710 витков.

Для расчета длины провода обматываем один виток на магнитопровод и измеряем его длину. Затем умножаем на максимальное количество витков и прибавляем по 25-30 сантиметров для каждого вывода к клемме.

Процесс сборки

Для сборки регулируемого ЛАТРа выбираем тороидальный магнитопровод (рис. 2). Место наложения обмотки изолируем тряпичной изолентой. Выводим провод для первой клеммы питания. Все последующие провода выводим не разрывая. Закрепляем первый виток на магнитопроводе и начинаем накручивать рассчитанное количество. При достижении витка соответствующего одному из выбранных напряжений, выводим петлю, и продолжаем наматывать провод. На рисунке 3 изображен процесс намотки на деревянном каркасе.

После наложения обмотки лакируем ЛАТР. Наполняем емкость выбранным лаком, и окунаем в него автотрансформатор. Оставляем на длительную просушку.

После просушки помещаем автотрансформатор в корпус. Первый выведенный провод присоединяем к разъему питания. Этот разъем должен быть электрически связан с общей клеммой нагрузки, поэтому соединяем их между собой каким-нибудь проводником. Петлю выведенную для 220 В, соединяем со второй клеммой питания. Остальные провода подключаем к соответствующим клеммам вторичной цепи. На “схеме” 2 изображены выводы проводов.

Для лабораторного автотрансформатора с переменным коэффициентом трансформации добавляем корпус, и делаем крепление для ручки регулятора. К ручке прикрепляем ползунок с угольной щеткой. Щетка должна плотно касаться верхней части обмотки. Помечаем область по которой будет передвигаться щетка, и в этом месте избавляемся от изоляции. Так щетка будет иметь прямой электрический контакт с вторичной обмоткой. Клеммы вторичных напряжений, кроме общей, заменяем одной, соединенной с угольной щеткой (схема 3). При подсоединяем закрепляем вольтметр.

Если следовать написанной статье, то ЛАТР можно с легкостью сделать своими руками.

Проверка

Что бы убедиться в бесперебойной и надежной работе устройства, выполняем следующие пункты:

  1. Подключаем автотрансформатор к сети 220 В;
  2. Проверяем на отсутствие задымления, запаха гари, сильных шумов;
  3. Вольтметром проверяем соответствие выходных значений;
  4. Через 10 — 20 минут работы отключаем ЛАТР. Проверяем не перегрелась ли обмотка.
  5. Снова включаем ЛАТР в сеть и подключаем нагрузку на длительное время.

При отсутствии проблем автотрансформатор готов к работе.

Для плавной регулировки напряжения переменного тока в различных работах, связанных с электротехникой, служат автотрансформаторы (ЛАТР). Их чаще всего используют для изменения напряжения в бытовых приборах, строительстве.

Автотрансформатор – это один из видов трансформаторов. Две обмотки в этом приборе имеют между собой прямое соединение. Вследствие этого между ними появляются два вида связи, одна из которых электромагнитная, а другая электрическая. Катушка имеет несколько выводов с разными значениями выхода напряжения. Отличие от обычного трансформатора состоит в повышенной эффективности, вследствие частичного изменения мощности.

Конструктивные особенности

Трансформаторами называют электроаппаратуру с наличием более 2-х и более обмоток, которые имеют индуктивную связь, служащую для изменения электроэнергии по напряжению.

Обмотка может быть одна только у автотрансформатора, либо несколько обмоток, охваченных магнитным потоком, намотанных на сердечник с ферромагнитными свойствами, у других трансформаторов.

Сегодня приобрели популярность 1-фазные трансформаторы (ЛАТР). Это лабораторный вариант трансформатора, в котором обе обмотки между собой не изолированы, а имеют прямое соединение, поэтому кроме электромагнитной связи у них имеется электрическая связь. Такая общая катушка оснащена несколькими выводами. На их выходе можно получить разное по величине напряжение.

Принцип работы

Благодаря особенности конструкции автотрансформаторы могут выдавать как пониженное напряжение, так и повышенное. На рисунке показаны схемы автотрансформаторов с понижением и повышением напряжения.

Если подключить источник переменного тока к Х и «а», то создается магнитный поток. В этот момент в витках катушки индуцируется разность потенциалов одинакового значения. В итоге, между Х и «а» появляется ЭДС, равная значению ЭДС 1-го витка, умноженного на число витков обмотки, находящихся в промежутке между этими точками.

При подключении нагрузки потребителя к катушке к клеммам Х и «а», ток вторичной катушки пойдет по участку обмотки между этими точками. Имея ввиду то, что первичный и вторичный токи между собой накладываются друг на друга, между Х и «а» будет проходить незначительный ток.

Из-за такой особенности работы автотрансформатора основную часть обмотки выполняют из провода малого поперечного сечения, что уменьшает его стоимость. Если необходимо изменить напряжение в небольших пределах, то целесообразно применять такие автотрансформаторы (ЛАТР).

Типы автотрансформаторов

Нашли применение несколько типов автотрансформаторов:

  • ВУ–25 — Б, служит для сглаживания вторичных токов в защитных схемах трансформаторов.
  • АТД — мощность 25 ватт, долгонасыщаемый, имеет старую конструкцию и мало используется.
  • ЛАТР — 1, служит для применения с напряжением 127 вольт.
  • ЛАТР — 2, применяется с напряжением 220 вольт.
  • ДАТР — 1, служит для слабых потребителей.
  • РНО – для мощной нагруженности.
  • АТЦН применяется в измерительных телеустройствах.

Автотрансформаторы также подразделяют по мощности:

  • Малой мощности, до 1000 вольт;
  • Средней мощности, свыше 1000 вольт;
  • Силовые.

Лабораторные автотрансформаторы

Такой вариант исполнения используют в сетях низкого напряжения для регулировки напряжения в условиях лабораторий. Такие однофазные ЛАТР выполнены из ферромагнитного сердечника в виде кольца, на которое намотан один слой медного провода в изоляции.

В нескольких местах обмотки сделаны выводы в виде ответвлений. Это дает возможность применять такие устройства в качестве автотрансформаторов с возможностью повышения, либо понижения напряжения с неизменным коэффициентом трансформации. Сверху на обмотке выполнена узкая дорожка, на которой очищена изоляция. По ней двигается роликовый или щеточный контакт, позволяющий плавно изменять вторичное напряжение.

Витковых коротких замыканий в таких лабораторных автотрансформаторах не случается, так как ток нагрузки и сети в обмотке направлены навстречу друг другу и близки по значению. Мощности ЛАТР выполняют от 0,5 до 7,5 кВА.

Трехфазные трансформаторы

Кроме других вариантов исполнений существуют еще и трехфазные варианты автотрансформаторов. У них бывает, как три, так и две обмотки.

Фазы в них чаще всего соединяют в виде звезды с отдельной точкой нейтрали. Соединение звездой дает возможность понизить напряжение, рассчитанное для изоляции прибора. Для уменьшения напряжения питание подводят к клеммам А, В, С, а выход получают на клеммах а, b, с. Для повышения напряжения все делается наоборот. Такие трансформаторы используют для уменьшения уровня напряжения при запуске мощных электромоторов, а также для регулировки напряжения по ступеням в электрических печах.

Высоковольтные автотрансформаторы применяют в высоковольтных системах сетей. Использование автотрансформаторов оптимизирует эффективность энергетических систем, дает возможность уменьшить стоимость транспортировки энергии, однако при этом способствует повышению токов коротких замыканий.

Режимы работы

  • Автотрансформаторный.
  • Комбинированный.
  • Трансформаторный.

При соблюдении требований эксплуатации автотрансформаторов, в том числе соблюдения контроля температуры масла, он может функционировать длительное время без перегрева и поломок.

Достоинства и недостатки

Можно выделить такие преимущества:

  • Преимуществом можно назвать высокий КПД, потому что преобразуется лишь малая часть мощности трансформатора, а это имеет значение, когда напряжения выхода и входа отличаются на малую величину.
  • Уменьшенный расход меди в катушках, а также стали сердечника.
  • Уменьшенные размеры и вес автотрансформатора позволяют создать хорошие условия перевозки к месту монтажа. Если необходима большая мощность трансформатора, то его можно изготовить в пределах допустимых ограничений габаритов и массы для перевозки на транспорте.
  • Низкая стоимость.
  • Плавность съема напряжения с подвижного токосъемного контакта, подключенного к обмотке.

Недостатки автотрансформаторов:

  • Чаще всего катушки подключают звездой с нейтралью, которая заземлена. Соединения по другим схемам также возможны, но при их выполнении возникают неудобства, вследствие чего используются редко. Производить заземление нейтрали необходимо через сопротивление, либо глухим методом. Но нельзя забывать, что сопротивление заземления не должно допускать превышения разности потенциалов на фазах в тот момент, когда какая-либо одна фаза замкнула накоротко на землю.
  • Повышенный потенциал перенапряжений во время грозы на входе автотрансформатора делает необходимым монтаж разрядников, которые не отключаются при выключении линии.
  • Электрические цепи не изолированы друг от друга (первичная и вторичная).
  • Зависимость низкого напряжения от высокого, вследствие чего сбои и скачки высокого напряжения оказывают влияние на стабильность низкого напряжения.
  • Низкий поток рассеивания между первичной и вторичной обмоткой.
  • Изоляцию обеих обмоток приходится выполнять для высокого напряжения, так как присутствует электрическая связь обмоток.
  • Нельзя применять автотрансформаторы на 6-10 киловольт в качестве силовых с уменьшением напряжения до 380 вольт, потому что к такому оборудованию имеют доступ люди, а вследствие аварии напряжение с первичной обмотки может попасть на вторичную.

Автотрансформаторы имеют широкую область использования в разных сферах деятельности человека:

  • В устройствах малой мощности для настройки, питания и проверки промышленного и бытового электрооборудования, приборов автоматического управления, в лабораторных условиях на стендах (ЛАТРы), в устройствах и приборах связи и т.д.
  • Силовые варианты исполнений 3-фазных автотрансформаторов применяют для снижения тока запуска электродвигателей.
  • В энергетике мощные образцы автотрансформаторов применяют для осуществления связи сетей высокого напряжения с близкими по напряжению сетями. Коэффициент трансформации в таких устройствах обычно не превосходит 2 – 2,5. Чтобы изменять напряжение в еще больших размерах, требуются другие устройства, а применение автотрансформаторов становится нецелесообразным.
  • Металлургия.
  • Коммунальное хозяйство.
  • Производство техники.
  • Нефтяное и химическое производство.
  • Учебные заведения применяют ЛАТРы для показа опытов на уроках физики и химии.
  • Стабилизаторы напряжения.
  • Вспомогательное оборудование к станкам и самописцам.

Как выбрать автотрансформатор

Для начала определите, где будет использоваться автотрансформатор. Если для испытаний силового оборудования на предприятии, то необходима одна модель, а для питания автомагнитолы во время ремонта, то совсем иная. При выборе лучше следовать некоторым советам:

  • Мощность. Необходимо рассчитать нагрузку всех потребителей. Их общая мощность не должна быть больше мощности автотрансформатора.
  • Интервал регулировки. Этот параметр зависит от действия прибора, то есть, на повышение или на понижение. Чаще всего приборы относятся к виду с понижением напряжения.
  • Напряжение питания. Если вы хотите подключить автотрансформатор к домашней сети, то лучше приобрести прибор на 220 вольт, а если для 3-фазной сети, то на 380 вольт.

С таким прибором вы можете изменить значения напряжения сети и выставить те значения, которые нужны для конкретного вида нагрузки.

Первым рассмотрим однофазный ЛАТР и его принцип работы

Основная задача ЛАТРа — плавное регулирование величины напряжения в заданных пределах. Не всегда, если подается 220В, то максимальной величиной на выходе будет 220В.

Если собрать схему “латр + трансформатор напряжения”, то, регулируя напряжение на латре, будем регулировать и трансформированное напряжение после ТНа. Тем самым можно добиться высокого значения выходной величины.

А если собрать схему “латр + НТ-12”, то можно создать ток большой величины и, например, прогрузить автоматы.

Основными параметрами ЛАТРа при его выборе выступают следующие:

  • однофазный или трехфазный
  • напряжение сети: 127; 220; 380В
  • максимальный ток нагрузки (за этой величиной надо следить, ведь именно из-за превышения допустимого выходного тока регуляторы выходят из строя); чем больше ток, тем габаритнее устройство и тем тяжелее его тягать по объекту при пусконаладке =(
  • ток холостого хода (ток, который протекает по ЛАТРу без подключенной нагрузки)
  • КПД
  • мощность
  • наличие защитных устройств в конструкции
  • наличие гальванической развязки

Сейчас существуют разные модели регуляторов. Но, как у российских, так и у китайских расположение клемм для подключения будет примерно одинаковым. Слева подключается сеть (источник питания, вход, input, большие буквы), а справа подключается нагрузка (выход, output, малые буквы), на которой и будет регулироваться напряжение. На последних моделях чуть выше клемм подключения располагается миниатюрный вольтметр для контроля величины выходного напряжения.

Подключение от сети стоит производить через автоматический выключатель, ибо, так мы обезопасим себя в случае возможной аварийной ситуации. Провода между ЛАТРом и автоматом и между автоматом и сетью должны быть подобраны согласно допустимого сечения. Не следует забывать заземлять прибор.

Также помните о том, что в автотрансформаторе отсутствует гальваническая развязка. Пример, возьмем схему однофазного ЛАТРа (на рисунке снизу слева).

Видим, что Х и х связаны между собой физически. То есть положение ручки прибора может находиться в нулевом положении, а фаза уже будет на выходе, следует быть начеку и не касаться руками выходов ЛАТРа при поданном напряжении. Для подстраховки покупают ЛАТРы с гальванической развязкой или используют разделительный трансформатор (трансформатор с коэффициентом трансформации равным единице; рисунок справа сверху).

Регулирование производится плавным движением ручки, расположенной сверху или сбоку регулятора. Так, перед началом подачи, ручка должна быть выведена в нулевое положение (против часовой стрелки до упора).

Всегда стоит следить, чтобы ручка находилась в нулевом положении — потому что иначе произойдет включение под нагрузкой и ток неизвестной величины отправится в вашу схему. А это не есть нормальный режим.

Хотя, если подаете с ретома-11 ток или напряжение толчком на реле, то это норм. Ретом-11 — это вообще просто набор ЛАТРов с различными параметрами.

ЛАТР-1М

Вот, например, ЛАТР-1М. Легкий, компактный с током до 9А. Кстати, чем меньше ток у прибора, тем больше шансов его спалить. Прибор предназначен для плавного регулирования напряжения от 0 до 250В без разрыва цепи. В легкое замешательство может ввести наличие шести колков для подсоединения проводов. Но пугаться не стоит, сейчас всё поясню.

Значит выходные (нагрузка) клеммы у нас две — это начало (то есть Д или Б) и ролик (точка В). Вращая ролик от начала до конца мы получим на выходе значение напряжения от 0 до 250 В. Однако, лишь при условии, что мы подали правильно напряжение. А подать его можно тремя вариантами (127В, 220В или 250В). В итоге имеем:

  • Входные концы обозначены буквами Д и Е — это переменка 220В
  • Выход на нагрузку от 0 до 250В — буквы Б и В
  • Вход на напряжение 127В — буквы Д и Г
  • Вход на напряжение 250В — Д и А

Принцип работы этого и подобных ЛАТРов заключается в изменении коэффициента трансформации при движении графитового элемента по незаизолированной дорожке обмотки при вращении ручки регулятора. При ручке выкрученной до конца получится не 220В, а 250 за счет дополнительных витков (это продемонстрировано на схеме справа на рисунке выше). Если на входы 0-250 подать 127В, то вся шкала уменьшится пропорционально. Если подать больше вольт, то ЛАТР может испортиться за счет большего тока.

Ниже приведу примерные намоточные данные (количество витков) для различных точек для ЛАТР-1М (9А) и 2М (2А).

Обозначения витки на ЛАТР-1М витки на ЛАТР-2М
А 267 578
Б, Д 4 4
Г 133 294
Е 233 505

Точки Б и Д являются одной точкой и находятся в самом начале (на 4 витках). Точка А является концом обмотки. Точка Г отвечает за 127В на нашем регуляторе. Точка Е отвечает за 220 вольт при подключении сети. А точка В является положением ручки регулятора, то есть это переменная, которая меняется при повороте ручки, догадаться можно по стрелке, которая отходит на схеме от этой буквы.

еще один ЛАТР (неопознанный)

Вариант более дружелюбного к конечному пользователю интерфейса.

В данном варианте по схеме видно, что он может подключаться как к 220В, так и к 127В. А на выходе всегда можно будет получить от 0 до 250В. Это происходит за счет подключения входов к разным коэффициентам трансформации.

На фотке выше можно увидеть дорожку и ролик, который ходит при движении колеса ЛАТРа. Вот так можно наглядно представить, как происходить регулирование напряжения.

ЛАТРы серии TSGC2 и ТDGC2

Данные регуляторы выпускаются как однофазные (TDGC2), так и трехфазные (TSGC2). Разница в одной букве, как видно. Трехфазный представляет собой три однофазных, собранных в одном корпусе. Далее после наименования идет значение максимальной мощности в кВА. Входное напряжение должно быть стабилизированным.

Основные технические данные приведены ниже. Три однофазных латра подключаются на 220В.

Электрические схемы 1ф и 3 ф:

ЛАТР — широко применяемое устройство, которое можно встретить в каждой электролаборатории. При стационарном использовании, профилактической чистке от пыли, грязи и не превышении рабочих параметров прослужит долгую службу. При командировании на объект может пострадать как от транспортировки, так и от неумелых рук. Но это касается не только данного типа оборудования. В любом случае, управлять электричеством — это прикольно =)

Сохраните статью или поделитесь с друзьями

Часто доводилось лицезреть, как между ЛАТРом и сетью подключают автоматический выключатель АП-50

Применение

ЛАТРы применяют в исследовательских центрах, лабораториях для проведения тестирования оборудования переменного тока. Иногда подобные приборы необходимы для стабилизации сетевого напряжения. Например, в момент недостаточного его уровня в сети в данный момент.

Однако сфера его применения ограничена. Если в сети наблюдаются постоянные перепады, скачки, применение автотрансформатора будет бессмысленным. В этом случае потребуется установить стабилизатор. Главным предназначением ЛАТРа является точная настройка напряжения для выполнения различных исследовательских задач, тестов.

Подобное оборудование может потребоваться в процессе наладки приборов промышленного назначения, высокочувствительной аппаратуры, радиоэлектроники. Они обеспечивают правильное питание техники, работающей на низком напряжении. Также их применяют при выполнении зарядки аккумуляторов.

Рассмотрев основные особенности лабораторных автотрансформаторов, можно правильно применять агрегат в различных целях, повышая эффективность и удобство настройки различного оборудования.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *