Автотрансформаторы можно заменить трансформаторами такой же мощности, но трансформаторы не всегда можно заменить автотрансформаторами. Например, включать электрический звонок через автотрансформатор не рекомендуется, так как он не обеспечивает достаточную изоляцию кнопки от электрической сети.
Автотрансформаторы бывают следующих видов:
– переходные – понижающие или повышающие, которые служат для согласования номинальных напряжений бытовых электроприборов и электрической сети;
– регулировочные – которые применяются для регулирования напряжения электрической сети в период его колебаний;
– универсальные – являются одновременно переходными и регулировочными.
Изменение напряжения у регулировочных автотрансформаторов осуществляется плавно или ступенчато, путем передвижения угольного ролика или щетки по виткам обмотки под нагрузкой без разрыва цепи. Автотрансформаторы имеют встроенный вольтметр или другой индикатор для контроля напряжения, которое подается на бытовые приборы через выходные гнезда. Шкала прибора освещается электрической лампочкой.
Стабилизаторы
Стабилизаторы напряжения предназначены для регулирования напряжения телевизоров. Стабилизатор обеспечивает нормальный прием телевизионных передач в условиях, когда напряжение в сети понижено или повышено, а также способствует увеличению срока службы кинескопов, ламп и других элементов телевизора.
При колебаниях напряжения в сети стабилизатор автоматически поддерживает необходимое напряжение питания телевизора, при этом не надо контролировать величину напряжения. Стабилизаторы включают в сеть переменного тока напряжением 127 или 220 В. При этом стабилизированное напряжение в обоих случаях одинаково и равно 220 В.
Стабилизаторы напряжения предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 °C при относительной влажности до 80 % и высоте над уровнем моря до 1000 м. Для питания приборов или аппаратов с электродвигателями (компрессионные холодильники, стиральные машины и т. п.) стабилизаторы не применяются.
Стабилизаторы напряжения выпускаются с линейным сопротивлением в виде выделенного ненасыщенного дросселя, а также с магнитным шунтом. К стабилизаторам напряжения с линейным сопротивлением в виде выделенного ненасыщенного дросселя относятся: ФСН-200, ФСН-200А, ФСН-200В, «Львов-1», «Маяк», «Вега-70», СН-200 и др. К стабилизаторам с магнитным шунтом относятся следующие модели: ТСН-170, ТСН-250, ТСН-200 и др.
Автоматический стабилизатор напряжения «Вега-70» представляет собой электромагнитный регулятор напряжения феррорезонансного типа с параллельным резонансным контуром и выходным фильтром для стабилизации напряжения на нагрузке (напряжения выхода стабилизатора).
Основными элементами стабилизатора являются: автотрансформатор AT, линейный трансформатор Т, конденсатор и дроссель фильтра ДФ. Сердечники Т и ДФ имеют немагнитные зазоры, что делает эти элементы электрически линейными (с пропорциональной зависимостью между током и напряжением). Сердечник AT практически не имеет немагнитного зазора, что делает его нелинейным элементом (непропорционально большое изменение тока при изменениях приложенного напряжения). Сочетание нелинейности AT с линейностью Т положено в основу принципа работы феррорезонансных стабилизаторов.
Для борьбы с гармониками, искажающими выходное напряжение стабилизатора, параллельно нагрузке включается специальный фильтр, в который входят дроссель фильтра ДФ и включенная с ним последовательно емкость 10 мкФ на 250 В.
Все элементы стабилизатора размещены на металлическом основании и закрыты кожухом из ударопрочного декоративного полистирола.
Для охлаждения нагревающихся частей стабилизатора проточным воздухом в основании и кожухе сделаны вентиляционные отверстия. Выключатель стабилизатора расположен на верхней части кожуха. На боковой стенке установлены предохранитель и штепсельные гнезда для подключения электрического соединительного шнура телевизора.
Стабилизаторы с магнитным шунтом отличаются от стабилизаторов с линейным дросселем тем, что в них в качестве линейного сопротивления используется индуктивность рассеяния магнитного потока на пути от первичной ко вторичной обмотке. Эта индуктивность усиливается при помощи внешнего или внутреннего магнитного шунта, создающего благоприятные условия для замыкания через него магнитного потока рассеяния, минуя вторичную обмотку автотрансформатора. Стабилизаторы этого типа, так же как и стабилизаторы с линейным сопротивлением, имеют те же элементы схемы – нелинейное звено в виде параллельного феррорезонансного контура, компенсационную обмотку и фильтр высших гармонических составляющих.
Универсальный источник электрического питания устраняет опасность поражения электрическим током при работе с электрическим инструментом, электрифицированными наглядными пособиями, макетами и т. п. Он состоит из универсального понижающего устройства УП-220/42/36, которое преобразует напряжение сети переменного тока 220 В в переменное напряжение 42 или 36 В; выпрямителей ВУ-4, которые преобразуют вторичное напряжение понижающего устройства в постоянное напряжение 4 В (10 шт.); штепсельных соединений для подключения к понижающему устройству нагрузки (3 шт.) электрических паяльников ПСН-40 на рабочее напряжение 42 В (10 шт.); понижающего устройства, которое имеет три выхода для подключения нагрузки (линии Л1—Л3) и защиту от внутренних и внешних коротких замыканий.
Понижающее устройство универсального источника электрического питания размещается в металлическом корпусе, на котором расположена световая сигнализация о включении его в сеть.
Конструктивное исполнение штепсельной вилки выпрямителя и электропаяльника исключает возможность их включения в сеть 220/127 В.
Изготовление трансформатора с Ш-образным сердечником
После расчета трансформатора, подбора диаметра провода, пластин сердечника, изготавливают каркас для намотки обмоток трансформатора. Допустим необходимо изготовить трансформатор с такими характеристиками: напряжение на первичной обмотке 220 В или 127 В, напряжение на вторичной обмотке 3,5 В, 6 В и 12 В при токе 2 А.
Трансформатор наматывается на сердечнике Ш18 с толщиной пакета 35 мм. По размерам среднего стержня трансформаторной пластины делают деревянный брусок и склеивают на нем из картона прочную катушку. Чтобы склеенную катушку можно было снять с бруска, его нужно обернуть двумя слоями бумаги. Высота катушки должна быть на 1 мм меньше высоты среднего стержня, а щечки должны входить между крайними стержнями буквы «Ш».
Намотку провода на каркас лучше производить на специальном станке со счетчиком количества намотанных витков. Если такого намоточного станка нет, то тогда наматывают обмотки вручную, аккуратно укладывая витки вдоль каркаса. Если напряжение тока 127 В, наматывают на катушку 1200 витков изолированного провода диаметром 0,31-0,35 мм. Если напряжение 220 В, наматывают 2200 витков изолированного провода диаметром 0,25– 0,29 мм.
Концы обмоток выводят через щечки катушки. При этом нужно учесть в каком месте щечки их выводить, чтобы при сборке трансформатора концы не попали под пластины сердечника.
При намотке первичной обмотки необходимо через каждые несколько рядов провода прокладывать ленту парафинированной бумаги или чертежной кальки на всю ширину катушки. При намотке нужно быть внимательным, чтобы крайние витки не западали возле щечек. Намотав первичную обмотку, оборачивают ее двумя-тремя слоями бумаги и уже поверх нее мотают вторичную обмотку.
Число витков вторичной обмотки зависит от того, какое напряжение нужно получить. В данном случае на выходе должно быть несколько разных напряжений для питания различных потребителей. Поэтому вторичную обмотку делают с несколькими отводами. Напряжение во вторичной обмотке будет в несколько раз ниже, чем в первичной, но зато величина тока будет почти во столько же раз больше.
Тонкий провод при прохождении по нему большого тока сильно нагреется. Поэтому вторичную обмотку нужно намотать проводом диаметром не меньше 1 мм. Лучше всего взять провод диаметром около 1,2 мм. Намотав 40 витков вторичной обмотки, складывают провод вдвое и протягивают получившуюся петлю через отверстие в щечке. Это будет первый отвод. Часть обмотки между началом и первым отводом даст напряжение около 3,5 В, нужное для горения лампочки карманного фонаря. Следующий отвод делают через 28 витков. Напряжение между ним и началом обмотки будет 6 В. Сюда можно будет подключить 6-вольтовую автомобильную лампочку. Наконец, намотав еще 67 витков, делают последний вывод. Полное напряжение всей вторичной обмотки будет 12 В и сюда можно подключать 12-вольтовую лампочку.
Готовую катушку оклеивают двумя слоями плотной бумаги. Затем туго набивают ее стальными пластинами «вперехлест». При вставке последних пластин нужно быть внимательным, чтобы их не перекосить, иначе можно углом пластины порезать каркас катушки и повредить обмотку.
После этого сердечник обжимают стальной обоймой с лапками для прикрепления к панели. Если готовой обоймы подходящего размера нет, ее изготавливают самостоятельно. Готовый трансформатор привинчивают к деревянной панели с ножками из двух реек. К выводам первичной обмотки присоединяют шнур с вилкой для подключения к сети переменного тока. Выводы вторичной обмотки присоединяют к четырем клеммам.
С нижней стороны панели прошедшие насквозь концы клемм заливают расплавленной канифолью или так называемой кабельной массой, чтобы между ними не могло возникнуть случайного замыкания, если под панель попадет проволочка или обрезок жести. Во время работы трансформатор немного нагревается, но на это можно не обращать внимания, так как правильно рассчитанный трансформатор должен быть чуть-чуть теплым. Очень плохо, когда трансформатор нагревается очень сильно и начинает дымиться. Значит, где-то повреждена изоляция проводов. В этом случае разбирают трансформатор, находят поврежденное место и устраняют неисправность.