Принципиальная схема подключения ЛАТР

Для проведения лабораторных работ, а также для наладки и испытания различных устройств из области радиотехники, существует специальный прибор лабораторный автоматический трансформатор (ЛАТР). Схема подключения ЛАТР отвечает всем требованиям безопасности, с ее помощью осуществляется плавная регулировка переменного тока.

Использование трансформаторов ЛАТР

Данная конструкция трансформатора используется при лабораторных исследованиях с нестандартным напряжением. С его помощью, в ручном режиме поддерживается номинальное напряжение нагрузки. Как правило, ЛАТРы применяются при тестировании низковольтных приборов и оборудования.

Нередко, трансформаторы ЛАТР выполняют функцию блока питания в приборах, предназначенных для нагревания нихромовой нити и разрезания пенопластовых, акриловых и прочих материалов.

В трансформатор встраивается вольтметр и регулятор, изменяющий переменный ток на выходе. Коэффициент трансформации изменяется при перемещении контакта, подключающего нагрузку в обмотке ЛАТР.

Подготовка к работе и подключение

После пребывания автотрансформатора в условиях низкой температуры, его нужно выдержать в условиях будущей эксплуатации как минимум 4 часа.

Перед подключением производится осмотр корпуса трансформатора на предмет отсутствия видимых внешних повреждений. После этого, схема подключения ЛАТР предполагает подключение кабеля нагрузки и сетевого кабеля. После всех подключений, осуществляется подача к автотрансформатору питающего напряжения.

Для того, чтобы подключение было выполнено правильно, при отключенной нагрузке, на шкале прибора устанавливается половинное значение напряжения. Затем, необходимо включить вольтметр, первый щуп соединить с нулевым проводом сети, а второй щуп должен контролировать напряжение на выходе автотрансформатора. На одном контакте напряжение будет иметь нулевое, а на втором контакте половинное значение. Это означает, что прибор подключен правильно. В случае неправильного подключения, напряжение на выходе будет таким же, как и в электрической сети, в пределах 220 вольт.

При подключении ЛАТР необходимо соблюдать правила электробезопасности. Внутри прибора существует опасное значение напряжения свыше 220 вольт, при частоте 50 герц. Поэтому, работать с автотрансформатором могут только специалисты с допуском, разрешающим работать с оборудованием при напряжении до 1000 вольт.

С самим трансформатором нужно обращаться бережно, избегать ударов, перегрузок, воздействия агрессивной среды.

Латр 1м схема подключения — как сделать автотрансформатор своими руками?

Электронный ЛАТР

В настоящее время производится много регуляторов напряжения и большинство из них изготовлены на тиристорах и симисторах, которые создают значительный уровень радиопомех. Предлагаемый регулятор помех не даёт совсем и может использоваться для питания различных устройств переменного тока, без каких – либо ограничений, в отличие от симисторных и тиристорных регуляторов.

В Советском Союзе выпускалось очень много автотрансформаторов, которые, в основном, применялись для повышения напряжения в домашней электрической сети, когда по вечерам напряжение очень сильно падало, и ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) был единственным спасением для людей, желающих посмотреть телевизор. Но главное в них то, что на выходе из этого автотрансформатора получается такая же правильная синусоида, как и на входе, не зависимо от напряжения. Этим свойством активно пользовались радиолюбители.
Выглядит ЛАТР так:

Напряжение в этом приборе регулируется при помощи качения графитового ролика по оголённым виткам обмотки:

Помехи в таком ЛАТРе, всё же были из — за искрения, в момент качения ролика по обмоткам.
В журнале «РАДИО», №11, 1999г на странице 40 была напечатана статья «Беспомеховый регулятор напряжения».
Схема этого регулятора из журнала:

В предлагаемом журналом регуляторе не искажается форма выходного сигнала, но низкий коэффициент полезного действия и невозможность получения повышенного напряжения (выше напряжения сети), а также устаревшие комплектующие, которые найти сегодня проблематично, сводят на нет все преимущества данного прибора.

Схема электронного ЛАТРа

Я решил по возможности избавиться от некоторых недостатков регуляторов, перечисленных выше и сохранить их главные достоинства.
От ЛАТРа возьмём принцип автотрансформации и применим его на обычном трансформаторе, тем самым повысим напряжение выше напряжения сети. Мне понравился трансформатор от блока бесперебойного питания. В основном тем, что его не нужно перематывать. Всё нужное в нём есть. Марка трансформатора: RT-625BN.

Вот его схема:

Как видно из схемы, в нём присутствует, помимо основной обмотки на 220 вольт, ещё две, выполненные обмоточным проводом того же диаметра, и две вторичные мощные. Вторичные обмотки отлично подходят для питания цепи управления и работы кулера охлаждения силового транзистора. Две дополнительные обмотки соединяем последовательно с первичной обмоткой. На фотографиях видно, как это сделано по цветам.

На красный и чёрный провода подаём питание.

Добавляется напряжение с первой обмотки.
Плюс две обмотки. Итого получается 280 вольт.
Если нужно большее напряжение, то можно домотать ещё провода до заполнения окна трансформатора, предварительно сняв вторичные обмотки. Только мотать нужно обязательно в том же направлении, что и предыдущая обмотка, и соединять конец предыдущей обмотки с началом следующей. Витки обмотки должны, как бы продолжать предыдущую обмотку. Если намотаете навстречу, то при включении нагрузки будет большая неприятность!
Повышать напряжение можно, лишь бы регулирующий транзистор выдержал это напряжение. Транзисторы из импортных телевизоров встречаются до 1500 вольт, так что простор есть.

Трансформатор можно взять и любой другой, подходящий вам по мощности, удалить вторичные обмотки и домотать провод до нужного вам напряжения. В этом случае, напряжение управления можно получить от дополнительного вспомогательного маломощного трансформатора на 8 – 12 вольт.
Если кому – то захочется повысить КПД регулятора, то можно и здесь найти выход. Транзистор бесполезно расходует электроэнергию на нагрев тогда, когда ему приходится сильно убавлять напряжение. Чем сильнее нужно убавить напряжение, тем сильнее нагрев. В открытом состоянии, нагрев незначителен.
Если изменить схему автотрансформатора и сделать на нём много выводов нужных вам уровней напряжения, то можно при помощи переключения обмоток подать на транзистор напряжение близкое к нужному вам в данный момент. Ограничения в количестве выводов трансформатора не имеется, нужен только соответствующий количеству выводов переключатель.

Транзистор в этом случае будет нужен только для незначительной точной корректировки напряжения и КПД регулятора повысится, а нагрев транзистора уменьшится.

Понадобится

Нам понадобятся детали:

• Радиатор охлаждения с кулером (любой).
• Макетная плата.
• Контактные колодки.
• Детали можно подбирать исходя из наличия и соответствия номинальным параметрам, я ставил то, что первым под руку попало, но выбирал более или менее подходящее.
• Диодные мосты VD1 – на 4 — 6А – 600 В. Из телевизора, кажется. Или собрать из четырёх отдельных диодов.
• VD2 — на 2 — 3 А – 700 В.
• T1 – C4460. Транзистор я поставил от импортного телевизора на 500V и мощностью рассеяния 55W. Можете попробовать любой другой подобный высоковольтный, мощный.
• VD3 – диод 1N4007 на 1A 1000 В.
• C1 – 470mf х 25 В, лучше ёмкость ещё увеличить.
• C2 – 100n.
• R1 – 1 кОм потенциометр любой проволочный, от 500 Ом и выше.
• R2 – 910 — 2 Вт. Подбор по току базы транзистора.
• R3 и R4 — по 1 кОм.
• R5 – подстрочный резистор на 5 кОм.
• NTC1 — терморезистор на 10 кОм.
• VT1 – любой полевой транзистор. Я поставил RFP50N06.
• M – кулер на 12 В.
• HL1 и HL2 – любые сигнальные светодиоды, их можно вовсе не ставить вместе с гасящими резисторами.

Первым делом нужно приготовить плату для размещения деталей схемы и закрепить её на месте в корпусе.
Размещаем на плате детали и припаиваем их.

Когда схема собрана, настаёт время её предварительного испытания. Но нужно это делать очень осторожно. Все детали находятся под напряжением сети.
Для испытания устройства я спаял две лампочки на 220 вольт последовательно, чтобы они не сгорели, когда на них пойдёт напряжение 280 вольт. Одинаковой мощности лампочек не нашлось и поэтому накал спиралей сильно различается. Нужно иметь ввиду, что без нагрузки регулятор работает очень некорректно. Нагрузка в данном устройстве является частью схемы. При первом включении лучше поберегите глаза (вдруг что – то напутали).

Включаем напряжение и потенциометром проверяем плавность регулировки напряжения, но не долго, во избежание перегрева транзистора.
После испытаний начинаем собирать схему автоматической работы кулера, в зависимости от температуры.
У меня не нашлось терморезистора на 10 кОм, пришлось взять два по 22 кОм и соединить их параллельно. Получилось около десяти кОм.
Крепим терморезистор рядом с транзистором с применением теплопроводной пасты, как и для транзистора.
Устанавливаем остальные детали и припаиваем. Не забудьте удалить медные контактные площадки макетной платы между проводниками, как на фото, иначе при включении высокого напряжения может произойти замыкание в этих местах.
Осталось отрегулировать подстроечным резистором начало работы кулера, когда температура радиатора возрастёт.
Помещаем всё в корпус на штатные места и закрепляем. Окончательно проверяем и закрываем крышку.
Смотрите, пожалуйста, видео работы беспомехового регулятора напряжения.
Удачи вам.

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.

Вместо ЛАТРа

Вместо ЛАТРа

Предлагаю схему регулируемого источника переменного напряжения. Указанный регулятор можно использовать вместо лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) для регулирования освещения лампами накаливания, температуры жала паяльника, скорости вращения электродвигателя и т.д. Особенностью данной схемы является использование в качестве регулирующего элемента мощного биполярного транзистора VT1, который выполняет функцию переменного резистора, включенного последовательно с нагрузкой. Предлагаемый регулятор дает возможность регулировать напряжение как при активной, так и при реактивной нагрузке. К недостаткам регулятора можно отнести выделение большого количества тепла регулирующим транзистором и проблему его отвода. Преимущества такого технического решения перед регуляторами на тиристорах или на ЛАТРе следующие:
— отсутствие помех в электросеть от его работы;
— получение на выходе синусоидального напряжения;
— малые габариты и небольшой вес;
— простота схемного решения и не дефицитность деталей.

Диодный мост VD2…VD5 обеспечивает протекание прямого тока через транзистор VT1 при любом полупериоде переменного напряжения сети. Трансформатор Т1 — мощностью 12…15 Вт со вторичным напряжением 6…10 В. Это напряжение выпрямляется диодным мостом VD6 и сглаживается конденсатором С1. Изменяя сопротивление переменного резистора R2, мы тем самым регулируем базовый ток транзистора VT1, а следовательно — и его сопротивление в цепи переменного тока.

Сопротивление R1, включенное в базу транзистора VT1 — токоограничивающее. Диод VD1 — защитный. Он предотвращает попадание на базу транзистора VT1 напряжения отрицательной полярности. Напряжение на выходе регулятора контролируют вольтметром PV1. Как видно из схемы, ток нагрузки (потребителя) зависит от величины управляющего напряжения на базе транзистора. Изменяя это напряжение, мы тем самым управляем током его коллектора, а следовательно — и величиной тока нагрузки. В крайнем нижнем (по схеме) положении движка резистора R2 транзистор VT1 будет полностью открыт, и напряжение на нагрузке — максимальное. В крайнем верхнем положении движка транзистор закрыт, ток через нагрузку — минимальный, и напряжение на выходе регулятора равно нулю.

Конструкция регулятора и его детали. Монтаж — навесной. Диоды — большой мощности (Д245, Д246, Д247, Д248, Д223 и т.д.), и поэтому при данном токе не требуют теплоотводов. Транзистор VT1 установлен на радиатор площадью не менее 250 см2. Выпрямительные диоды (блоки) VD6 — КЦ 405 с любой буквой. Переменное сопротивление R2 — обязательно проволочное ППБ15, ППБЗ мощность не менее 2,5 Вт. Вольтметр переменного тока — на напряжение 250…300 В. Если возникнет необходимость увеличения мощности нагрузки, то потребуется замена регулирующего транзистора VT1 и диодов VD2…VD5 на более мощные. В крайнем случае, можно включать несколько транзисторов в параллель, стараясь подбирать их с одинаковыми коэффициентами усиления h31э. Транзистор КТ856 позволяет подключать нагрузку 150 Вт, КТ834 — 200 Вт, КТ847 — 250 Вт.Соответственно необходимо увеличивать площадь радиаторов или устанавливать небольшой вентилятор для обдува. Диод VD1 тоже необходимо заменить на более мощный с номинальным током 1 А.

Внимание! Данный источник гальванически связан с электросетью 220 В. Корпус источника желательно сделать из диэлектрика, а на ось резистора R2 одеть хорошо изолированную ручку. Необходимо соблюдать меры безопасности при его наладке — все изменения в конструкцию вносить только в отключенном от сети состоянии. …

Литература
1. Горшков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. — М.: Радио и связь, 1988.
2. Боровской В.П. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя. — Технiка, 1987.

В. БАШКАТОВ
Донецкая обл.
г. Горловка-46
Радиолюбитель №2, 1998

Тиристор вместо ЛАТРа

В ремонтной и любительской практике широко используется ЛАТР (лабораторный автотрансформатор регулируемый). При отсутствии ЛАТРа его можно заменить тиристорным регулятором напряжения, электрическая схема которого показана на рис. 49.

Рис. 49. Электрическая схема тиристорного регулятора.

Схема позволяет регулировать напряжение на активной нагрузке в переделах от 0 до 220 В. Мощность нагрузки может быть любой в пределах от 25 до 1000 Вт, а если тиристоры Д1 и Д2 установить на радиаторы, мощность можно увеличить до 1,5 кВт.

Основные элементы регулятора — тиристоры Д1, Д2, включенные встречно друг другу и параллельно нагрузке. Они поочередно пропускают ток то в одном, то в другом направлении.

При включении регулятора в сеть в первый момент оба тиристора закрыты, и конденсаторы заряжаются через резистор R5.

Напряжение на нагрузке устанавливают с помощью перемещенного резистора R5, который совместно с конденсаторами C1, C2 образует фазосдвигающую цепочку. Тиристоры управляются импульсами, формируемыми динисторами Д3, Д4. В некоторый момент, который определяется сопротивлением включенной в цепь части резистора R5, откроется один из динисторов (какой именно, зависит от полярности полупериода). Через него потечет ток разряда соединенного с ним конденсатора, поэтому вслед за динистором откроется и соответствующий тиристор. Через тиристор и соответственно через нагрузку потечет ток. В момент смены знака полупериода тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй динистор и второй тиристор.

Особенность этой схемы в том, что в ней используются оба полупериода переменного тока и к нагрузке подводится полная, а не половинная мощность.

ЛАТР 3А, вх.127,220В вых.0..250В, снабжён вольтметром и предохранителями, разъёмы компьютерные-сетевые и зажимы-банан (восстановлен и переделан из ручного стабилизатора) [лето 2011] / Блог им. Celeron / Сообщество EasyElectronics.ru

Старики знают, что в ту эпоху, когда коммунизм ещё только строился, напряжение в электрических сетях было не 220VAC как сейчас, а по разному (обычно 110..127VAC, в редких новостройках 220VAC) и очень сильно плавало (не то что сейчас) — тогда без стабилизаторов напряжения было никак не обойтись (сейчас-то мы обходимся).

В основе всех стабилизаторов напряжения используются автотрансформаторы. Однако, первые стабилизаторы напряжения регулировались не автоматически, а вручную — фактически, это были просто голые автотрансформаторы, включенные на повышение напряжения (в обратном включении, чем привычные нам ЛАТРы). Но конечно, такие «ручные стабилизаторы» были очень неудобными: приходилось следить за ними, как рыбак за поплавком — ну, точно не меньше! Как же в таком случае расслабиться и посмотреть телевизор? Если каждые полминуты нужно глядеть на маленький экранчик аналогового вольтметра, соображать, и подкручивать сверху ручку (мать мне рассказывала, что ей доставалось от деда, когда она забывала «покрутить эту ручку» — это случалось незавидно регулярно)… Естественно, как только в продаже появились «автоматические стабилизаторы», которые «глядели» на вольтметр сами, — тогда «ручные стабилизаторы» (в количестве 1шт.) были тут же вытеснены в подвалы и забыты (почти на пол века, пока до них не добрался я).

Найдя в подвале древний дедовский «ручной стабилизатор напряжения» — было принято единственно верное решение: разобрать и применить… В итоге, получилось вот такое винтажное чудо:

Далее, будет много фоток (все кликабельны и ведут на полноразмерное изображение)…

Описание и характеристики изделия

• Название: Лабораторно-бытовой автотрансформатор регулируемый однофазный
• Входы и выходы реализованы в разных видах:
  есть стандартные гнёзда-зажимы «банан» (обычные для ЛАТРа),
  и есть удобные в быту «сетевые компьютерные разъёмы IBM» (ВХОД: Штекер сетевой IBM 3pin монтажный, c предохранителем; ВЫХОД: Гнездо сетевое IBM 3pin монтажное).
  Примечание: в отличие от советских ЛАТРов, здесь каждый вход и выход представлены не тройкой, а только парой контактов — что, однако, не снижает функциональности…
• Максимальная нагрузка (пропускаемая мощность): до 3А, в любом из контуров.
• Первичный и вторичный контуры защищены плавкими предохранителями (итого, две штуки).
  Примечание: Предохранитель входного контура FUSE1 вмонтирован во входной «сетевой штекер IBM» (с левой стороны корпуса). Замечу, что ВХОД через гнездо-зажим «банан» — также скоммутирован через этот предохранитель (для этого разъём IBM был немного «допилен»)…
  Примечание: Обычно, ток во вторичном (выходном) контуре — больше. Поэтому выходной плавкий предохранитель FUSE2 (с правой стороны корпуса) сделан более доступным для замены, в удобном держателе, поскольку вероятность выхода его из строя — больше…
• Индикация режимов работы: две лампочки (неоновая подсветка на тумблере питания; и лампочка накаливания, подключённая непосредственно к катушке автотрансформатора) и аналоговый вольтметр выходного напряжения.
• Переключатель диапазонов входного напряжения питания 127/220VAC — реализован в виде ползункового переключателя (с утопленной клавишей, во избежание случайного переключения).

Осмотрим прибор снаружи

Примечание: От долгой и трудной жизни, металлический корпус повело — поэтому опорные ножки пришлось доделать, чтобы корпус стоял на резине, а не на выступающем металле. Трёхножечная конструкция, оказалось, обладает интересными свойствами: конечно, это гораздо менее устойчиво, чем 4 ножки; но зато, можно совершенно не задумываться и не подбирать высоту ножек — конструкция автобалансируется на трёх точках опоры.

Схема принципиальная ЛАТРа

Органы управления, Порядок работы и Техника Безопасности

1. Вначале, тумблер питания на передней панели должен быть в состоянии «выключено». Питающее напряжение на входных клеммах, очень желательно, должно отсуствовать — в целях техники безопасности.

Внимание: Следует иметь в виду, что входные гнёзда-зажимы «банан» запараллелены с «сетевым штекером IBM», ещё до тумблера питания. (Входы разных типов — равнозначны!) Поэтому если вы подключаете электрически безопасный кабель питания ко ВХОДУ через Штекер сетевой IBM — то высокое напряжение тут же появляется и на входных гнёздах-зажимах «банан» (а последние имеют оголённые металлические контакты)!

Примечание: Тумблер питания (S1 на схеме принципиальной) — двухполюсный. Поэтому пока S1 не включен — напряжение на ВЫХОДЕ устройства полностью отсутствует.

2. Неоновая подсветка на тумблере питания — это индикатор готовности ЛАТРа к работе. Она загорается сразу же, как только ко ВХОДУ ЛАТРа подключают питающее напряжение — ещё до включения тумблера питания.

3. Далее, следует проверить и установить правильное положение «переключателя диапазонов входного напряжения 127/220VAC» (S2 на схеме принципиальной): в Украине/России — следует установить в положение 220V; а Америке/Европе — установить в положение 127V (на случай, если я туда поеду вместе со своим ЛАТРом, случайно). И только после этого допускается включать тумблер питания!

4. Обычно, на этом этапе, Нагрузка к выходам ЛАТРа — не подключена! Поскольку мы не знаем какое выходное напряжение сейчас выставлено ползунком…

5. Можно включать прибор: После включения тумблера питания S1, электрический ток поступает на катушку автотрансформатора — загорается индикатор «рабочего режима»: лампочка накаливания за зелёным стёклышком над вольтметром, подключённая к низковольтному отводу от катушки трансформатора (простой и надёжный индикатор).
Если выходной предохранитель FUSE2 в норме, то сейчас преобразованное напряжение поступает на ВЫХОДы ЛАТРа — стрелочный вольтметр (на передней панели) покажет величину выходного напряжения.

6. Настройте требуемое выходное напряжение «регулировочной ручкой», расположенной сверху прибора…

7. Наконец, подключите к ЛАТРу выходную Нагрузку.
Примечание: Выходные гнёзда-зажимы «банан» также запараллелены с выходным «сетевым гнездом IBM», и включены после выходного предохранителя FUSE2 — они совершенно равнозначны.

8. Можно тестировать поведение Нагрузки при изменяющемся напряжении питания: крутим «регулировочную ручку», смотрим как изменяются показания напряжения на вольтметре (удобно, когда в ЛАТРе есть встроенный вольтметр!)…

8. По завершению работы, первым делом отключаем тумблер питания S1 — зелёная лампочка «рабочего режима» погасает (автотрансформатор обесточен, выходное напряжение отключено), а красная неонка («готов к работе») на тумблере питания — останется светить.
Примечание: такие цветовые кодировки индикаторов выбраны удачно: зелёный — «нормально работаю»; красный — «внимание».

А теперь заглянем внутрь прибора (вскрытие)

Все провода, идущие к трансформаторной катушке — разъёмны без пайки! Это необходимо из-за особенностей строения корпуса (высокая и узкая бочка) — чтобы разбирать и собирать устройство без проблем.

На верхнем фото заметно: Кроме обычных клеммных «кольцевых наконечников под винт M4» (одеваемых на гнёздо-зажим «банан») — для других четырёх проводов, которые идут от трансформатора, но не соединены с выходами непосредственно (не идут под винт гнезда «банан»), я использовал «кабельный наконечник-соединитель» (пара ST-040/B и ST-050/B) в разноцветных термоусадках (жёлтый, белый, зелёный, красный). (Примечание: цвет здесь ключ — в зависимости от назначения проводов, чтобы не перепутать их при коммутации — потому что механически: разъёмы одинаковы!).

В изначальной конструкции «ручного стабилизатора напряжения» многие узлы, представленные на этих фотографиях, отсутствовали или были реализованы иначе:

• Входной разъём отсутствовал: так как это бытовой прибор, то питание поступало по обычному гибкому силовому проводу, жёстко закреплённому внутри корпуса, и оканчивавшемуся бытовой сетевой вилкой.
• В качестве выходной розетки: присутствовала странная конструкция, с двумя втулочками под штырьки вилки, без подпружиненных контактов (бюджетный совковый вариант минирозетки), на пластмассовой основе.
  В эту же конструкцию был встроен «переключатель диапазонов входного напряжения 127/220VAC»: реализованный как перекидной контакт клеммника, фиксируемый винтом; и всё накрывалось декоративной крышечкой, также фиксируемой винтом (что интересно: в этой крышечке была проделана щёлочка, через которую можно было наблюдать текущее положение, в котором зафиксирован контакт переключателя) — винтажная эстетика… 🙂
• За давностью лет, все провода в приборе (как и внешний силовой, так и внутренние коммутационные) — совершенно износились и подлежали безусловной замене.
• Но главное: сама катушка автотрансформатора — была целая, без обрывов и замыканий. Механизм подстроечного ползунка — также присутствовал в полной мере (пришлось только его почистить и отрегулировать).
• Вольтметр отсутствовал — в корпусе зияла дыра (панельный вольтметр я потом подобрал отдельно — он почти подошёл по размерам ниши: хотя видно, чуток больше, чем стоявший в конструкции изначально — крепления пришлось переделать и обернуть корпус вольтметра изолирующей фторопластовой плёнкой).
• Зелёного стёклышка «индикатора рабочего режима» — не было (это уже я доделал, и лампочку закрепил). Вместо него был: металлический козырёк (чтобы свет не бил в глаза пользователю), из под которого в щёлку светила лампочка накаливания (почему-то не закреплённая) — подобная конструкция, например, использовалась в подсветке заднего номерного знака старых советских автомобилей (тренд того времени)…

За сим, пока всё…

Автотрансформаторы (ЛАТР). Типы и работа. Применение

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.

Применение

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.

Похожие темы:

ЛАТРа своими руками и способы сборки

На изготовление лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) своими руками многих толкает избыток на электрорынке некачественных регуляторов. Можно использовать и экземпляр промышленного типа, правда, подобные образцы имеют слишком большие размеры и дорого стоят. Именно из-за этого применение их в домашних условиях затруднено.

Что собой представляет электронный ЛАТР?

Автотрансформаторы нужны, чтобы плавно изменять напряжение тока частотой 50—60 Гц во время проведения разных электротехнических работ. Еще их нередко используют, когда требуется уменьшить либо увеличить переменное напряжение для бытового или строительного электрооборудования.

Трансформаторами выступает электрическая аппаратура, которая оснащена несколькими обмотками соединенными индуктивно. Применяется она для преобразования электрической энергии по уровню напряжения или тока.

Кстати, широко использовать электронный ЛАТР начали 50 лет тому назад. Раньше прибор оснащали токосъемным контактом. Его располагали на вторичной обмотке. Так получалось плавно настраивать выходное напряжение.

Когда подключались различные лабораторные устройства, присутствовал вариант оперативного изменения напряжения. Скажем, при желании можно было менять степень нагрева паяльника, настраивать обороты электромотора, яркость освещения и прочее.

В настоящее время ЛАТР имеет разные модификации. В целом он представляет собой трансформатор, преобразующий переменное напряжение одной величины в другую. Подобное устройство служит стабилизатором напряжения. Его главным отличием является возможность регулировки напряжения на выходе из оборудования.

Существуют разные виды автотрансформаторов:

• Однофазный;
• Трехфазный.

Последний тип — установленные в единой конструкции три однофазных ЛАТРа. Однако мало кто желает стать его владельцем. И трехфазные, и однофазные автотрансформаторы оборудованы вольтметром и регулировочной шкалой.

Область применения ЛАТРа

Автотрансформатор используют в различных сферах деятельности, среди них:

• Металлургическое производство;
• Коммунальное хозяйство;
• Химическая и нефтяная промышленности;
• Производство техники.

Кроме этого, он нужен для следующих работ: изготовления бытовых приборов, исследования электрооборудования в лабораториях, наладки и проверки техники, создания телевизионных приемников.

Вдобавок ЛАТР часто используют в учебных заведениях для проведения опытов на уроках химии и физики. Его можно даже обнаружить в составе устройств некоторых стабилизаторов напряжения. Также применяется в качестве дополнительного оборудования к самописцам и станкам. Почти во всех лабораторных исследованиях в виде трансформатора используют именно ЛАТР, поскольку он имеет простую конструкцию и несложен в эксплуатации.

Автотрансформатор в отличие от стабилизатора, который применяется лишь в нестабильных сетях и на выходе создает напряжение 220В с разной погрешностью в 2—5%, выдает точное заданное напряжение.

По климатическим параметрам разрешается использование этих приборов при высоте 2000 метров, но ток нагрузки приходится снижать на 2,5% при подъеме на каждые 500 м.

Основные минусы и плюсы автотрансформатора

Главное преимущество ЛАТРа — это более высокий КПД, ведь только некоторая часть мощности трансформируется. Особенно важно, если входное и выходное напряжения немного отличаются.

Их минусом является то, что отсутствует между обмотками электрическая изоляция. Хотя в промышленных электросетях нулевой провод обладает заземлением, поэтому такой фактор особой роли играть не будет, к тому же для обмоток используется меньше меди и стали для сердечников, как следствие, меньший вес и габариты. В результате можно хорошо сэкономить.

Первый вариант — прибор изменения напряжения

Если вы начинающий электрик, то лучше попробовать сначала сделать простую модель ЛАТРа, которая будет регулироваться устройством напряжения — от 0—220 вольт. По такой схеме автотрансформатор имеет мощность — от 25—500 Вт.

Чтобы увеличить мощность регулятора до 1,5 кВт, нужно тиристоры VD 1 и 2 поставить на радиаторы. Подключают их параллельно нагрузке R 1. Эти тиристоры ток пропускают в противоположных направлениях. При включении прибора в сеть они закрыты, а конденсаторы C 1 и 2 начинают заряжаться от резистора R 5. Еще им при необходимости изменяют величину напряжения во время нагрузки. Вдобавок этот переменный резистор вместе с конденсаторами образовывает фазосдвигающую цепь.

Такое техническое решение дает возможность пользоваться сразу двумя полупериодами переменного тока. В итоге для нагрузки применяется полная мощность, а не половинная.

Единственный недостаток схемы в том, что форма переменного напряжения во время нагрузки из-за специфики работы тиристоров оказывается не синусоидальной. Все это приводит к помехам по сети. Для исправления в схеме проблемы достаточно встроить фильтры последовательно нагрузке. Их можно вытащить из сломанного телевизора.

Второй вариант — регулятор напряжения с трансформатором

Не вызывающий помех в сети и дающий синусоидальное напряжение прибор, собирать труднее предыдущего. ЛАТР, схема которого имеет биополярный VT 1, в принципе тоже получится сделать самостоятельно. Причем транзистор служит регулирующим элементом в устройстве. Мощность в нем зависит от нагрузки. Работает он как реостат. Такая модель позволяет изменять рабочее напряжение не только при реактивных нагрузках, но и активных.

Однако представленная схема автотрансформатора тоже не идеальна. Ее минус в том, что функционирующий регулирующий транзистор выделяет очень много тепла. Для устранения недостатка понадобится мощный теплоотводящий радиатор, площадь которого равна не менее 250 см ².

В этом случае применяется трансформатор T 1. Он должен иметь вторичное напряжение около 6—10 В и мощность примерно 12—15 Вт. Диодный мост VD 6 осуществляет выпрямление тока, который впоследствии проходит к транзистору VT 1 в любом варианте полупериода через VD 5 и VD 2. Базовый ток транзистора регулируется переменным резистором R 1, изменяя тем самым характеристики тока нагрузки.

Вольтметром PV 1 контролируют размеры напряжения на выходе из автотрансформатора. Он используется с расчетом напряжения от 250—300 В. Если появляется необходимость увеличить нагрузку, тогда стоит заменить диоды VD 5- VD 2 и транзистор VD 1 на более мощные. Естественно, за этим последует расширение площади радиатора.

Как видно, собрать своими руками ЛАТР, возможно, нужно только иметь немного знаний в данной области и закупить все необходимые материалы.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!