Napětí 220 V není pro člověka bezpečné. Náhodný kontakt s živým vodičem nebo pouzdrem nástroje pod napětím může být smrtelný, pokud osoba stojí na zemi nebo na uzemněném povrchu. Zvláštní nebezpečí představuje síťový proud ve vlhkých místnostech. Bezpečný provoz zařízení zajišťuje oddělovací transformátor. Slouží k oddělení galvanického spojení napájecího zdroje se síťovým napětím, což snižuje pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem na nulu.
Návrh a princip fungování
Hlavním rozdílem mezi izolačním transformátorem je absence galvanické vazby mezi cívkami, které jsou spolehlivě odděleny galvanickou izolací. Obvykle jsou vinutí tvořící primární obvod transformátoru parametry shodná s vinutími v sekundárních obvodech. V tomto případě je transformační poměr pro tento oddělovací transformátor 1. To znamená, že zařízení se používá výhradně pro galvanické oddělení. Příklad oddělovacího zařízení je na Obr. 1.
Rýže. 1. Oddělovací transformátor
Charakteristickým znakem transformátorů tohoto typu je, že obvody sekundárních vinutí v dělící transformaci nejsou vybaveny ochranným uzemněním. Aby byla zajištěna spolehlivost galvanického oddělení, je mezi cívkami použita dodatečná izolace. V některých případech jsou závity primárních vinutí odděleny ochranným stíněním od sekundárních vinutí nebo jsou fyzicky odděleny do různých částí magnetického obvodu.
Jinak se konstrukce a princip činnosti neliší od jiných typů transformátorů:
- napětí je dodáváno do primárního vinutí ze sítě;
- výsledná magnetická indukce se šíří celým magnetickým obvodem.
- Indukční emf budí elektrický proud v závitech sekundární cívky.
Mezi napětími v cívkách a proudy existuje vztah: velikosti sekundárních napětí jsou přímo úměrné primárním napětím, s koeficientem úměrnosti. k=W2/W1a výstupní proud je nepřímo úměrný proudu v primárním vinutí.
Vzhledem k absenci galvanického spojení mezi cívkami a oddělení od zemního obvodu primárního vinutí nevede náhodný kontakt s jakoukoli svorkou sekundární cívky k úrazu elektrickým proudem. Jen je třeba dávat pozor na současný dotyk různých svorek transformátoru.
V případě elektrického kontaktu s proudovými částmi zařízení napájených oddělovacím transformátorem tak nedochází k vytvoření elektrického obvodu se zemí, což vylučuje možnost úrazu elektrickým proudem. Oddělovací transformátory také zajišťují ochranu připojených elektrických spotřebičů v případě jednofázových poruch. Pokud dojde ke zkratu v primárním okruhu, pak se sekundární okruh jednoduše odpojí. Pro úplnou ochranu však připojte k primárnímu okruhu proudový chránič.
Jmenování
Autonomní výkonová vinutí se používají především k oddělení obvodů elektrických zařízení od napětí dodávaných elektrickou sítí. V tomto případě je výkon zátěže od 100 W do 60 kW. Elektrické spotřebiče, které jsou odděleny od napájecí sítě, dostávají dodatečnou ochranu, jsou bezpečnější na údržbu.
Oddělovací transformátory se používají k připojení zátěže v místnostech s podmínkami. zvýšit riziko úrazu elektrickým proudem. Takovými strukturami jsou sklepy, koupelny a další místnosti se zvýšenou vlhkostí.
Z bezpečnostních důvodů se provádí galvanické oddělení zařízení používaných ve zdravotnických zařízeních. Oddělovací transformátor je vhodné zapojit všude tam, kde jsou zvýšené požadavky na bezpečnost, kde není spolehlivá izolace od země.
Odrůdy
V elektrotechnice se často používá snižovací transformátor s galvanickým oddělením obvodů primárního vinutí a sekundární cívky.
Tento typ oddělovacího redukčního zařízení vám umožňuje vyřešit dva problémy:
- snížit napětí na požadovanou úroveň;
- zajistit bezpečný provoz zařízení.
Řada výkonových transformátorů zahrnuje řadu jednofázových transformátorů s různými jmenovitými výkony. Průmyslové energetické jednotky mají obvykle impozantní rozměry a jsou trvale instalovány ve speciálních skříních (viz obr. 2).
Rýže. 2. Průmyslový oddělovací transformátor
Existují kompaktní přenosná zařízení (viz obr. 3).
Použití přenosných transformátorů je vhodné v případech, kdy elektrické zařízení nelze instalovat trvale, ale je pravidelně používáno. Například při použití elektrického nářadí v kabelových kanálech, sklepech atd. Při jmenovitém primárním napětí pracují tato zařízení stabilně. Jsou dobře chráněny před vlhkostí a dalšími vlivy prostředí.
Rýže. 3. Přenosná separační jednotka
V blocích vstupních signálů, stejně jako v jiných obvodech elektronických zařízení, se používají vysokofrekvenční pulzní transformátory malých rozměrů.
Síťový transformátor je dle provedení jádra nejčastěji tyčového typu. Existují také toroidní modely.
Rýže. 4. Toroidní oddělovací transformátor
Технические характеристики
Průmysl dodává na trh mnoho modelů s různými vlastnostmi. Je prostě nemožné si je zapamatovat. Ano, to není nutné. Většina charakteristik bude zajímat pouze úzké specialisty.
Pro praktické účely postačí znát základní parametry transformátoru. Obvykle jsou tyto parametry uvedeny v pasu zařízení.
Při výběru oddělovacího transformátoru věnujte pozornost následujícím hlavním charakteristikám:
- jmenovitý výkon;
- aktuální frekvence;
- primární napětí;
- výstupní (sekundární) napětí;
- symbol schématu zapojení vinutí;
- napětí v režimu zkratu;
- tepelné ztráty při zkratu;
- proud v klidovém režimu;
- tepelné ztráty při volnoběhu;
- rozměry.
Jmenovitý výkon musí odpovídat nebo mírně převyšovat výkon zátěže. Primární napětí musí odpovídat parametrům primární sítě a sekundární napětí musí odpovídat napájecímu napětí připojených elektrických spotřebičů. Při výběru pulzních transformátorů věnujte pozornost frekvenci proudu.
Charakteristiky psané kurzívou jsou důležité, ale jejich pochopení vyžaduje hlubší znalosti elektrotechniky.
Pořadí připojení
Jednofázové napětí vzniká připojením jedné z fází k nulovému vodiči přes zátěž. V našem případě je zátěží primární vinutí. Proto, když fázový proud vstoupí do těla zařízení, pak když se dotkne a současně kontaktuje uzemněný předmět, elektrický proud prochází tělem operátora.
Použití metody galvanického oddělení tuto možnost eliminuje, protože sekundární vinutí není uzemněno. Před zapojením se proto ujistěte, že máte opravdu co do činění s oddělovacím transformátorem. Chcete-li to provést, zkontrolujte pomocí testeru, zda sekundární vinutí není připojeno k pouzdru a závitům primárního vinutí.
V případě, že sekundární vinutí je jedno a obě cívky jsou fyzicky odděleny na různé části jádra, lze od vizuální kontroly upustit. V opačném případě je vyžadováno ověření. Všimněte si, že mezi sekundárními vinutími (pokud jich je několik) může existovat galvanické spojení, což je normální.
Příklad schématu zapojení je na obrázku 5. Vezměte prosím na vědomí, že skříň zařízení připojeného k primárnímu okruhu je na tomto schématu uzemněna. Kromě toho, za účelem posílení ochrany použit RCD. Pokud používáte přenosný nebo stacionární oddělovací transformátor, nemusíte zařízení uzemňovat v sekundárním okruhu.
Rýže. 5. Schéma zapojení
Potenciální rozdíl mezi fází a zemí v primárním okruhu je 220 V, zatímco v chráněném obvodu je napětí mezi fází a zemí nulové.
Připojte zátěže, jejichž výkon nepřesahuje jmenovitý výkon transformátoru. Nedodržení tohoto pravidla může vést k přehřátí vinutí, které je plné zničení izolace.
Oddělovací transformátor je transformátor, který je určen pro elektrické (odborně řečeno galvanické) oddělení napájecí sítě a spotřebiče elektřiny. Spotřebitelé jste vy a já a proč nás rozdělujete? Pro bezpečnost!
Hlavním úkolem oddělovacího transformátoru je zvýšení elektrické bezpečnosti díky tomu, že jeho sekundární obvody nemají elektrické spojení se zemí, a tedy s uzemněným neutrálem trafostanice – zdrojem napětí.
V tomto případě výskyt elektrické poruchy na krytu nezpůsobí nadproud a samotné zařízení zůstává v provozním stavu. Pokud se člověk náhodně dotkne části zařízení, které je nouzově pod napětím, svodový proud nepřekročí život ohrožující práh a nedojde k žádné tragédii.
Oddělovací transformátor – pro domácí dílnu
To znamená, že oddělovací transformátor Není to zdaleka zbytečný prvek v dílně domácího řemeslníka, zvláště pokud se musí potýkat s opravou domácích spotřebičů. Oddělovací transformátory pro neprůmyslové účely v prodeji nejsou, ale je snadné si je vyrobit sami na základě vhodného transformátoru z tuzemských televizorů minulé generace.
Jednotný automobilový transformátor téměř jakéhokoli výkonu bude stačit, protože moderní električtí asistenti doma nejsou příliš nároční. Metoda modifikace je univerzální a nevyžaduje speciální dovednosti, a proto ji zvládne každý, kdo ví, jak zacházet s páječkou a měřit napětí.
Jako příklad uvedu hotový návrh na základě TS-250M.
Jak vyrobit izolační transformátor
Hotový transformátor je umístěn v pouzdře od zdroje počítače a je doplněn o některé další funkce, o kterých bude řeč později. Kompletní schéma TC-250 je uvedeno níže.
Podívejme se na fragment okruhu, který nás zajímá a který bude předmětem modernizace. Ve standardním zapojení jsou dvě poloviční vinutí 1-2 a 1′-2′ zapojeny do série a připojeny k zásuvce 220 V. (Polovinutí je slovo, které znamená, že každé vinutí transformátoru je rozděleno na dvě stejné části a tato poloviční vinutí jsou umístěna na dvou stejných rámech, jako na fotografii výše. U nových transformátorů nejsou vinutí připojena k navzájem).
V souladu s tím je z polovičních vinutí 5-15 a 5′-15′ (podle pasportu transformátoru) odstraněno napětí 208 voltů pro napájení sekundárních obvodů. Ve skutečnosti na uvedeném příkladu bylo toto napětí 216 voltů při volnoběhu. Je snadné uhodnout, že každé z primárních polovičních vinutí je navrženo pro 110 voltů a sekundární vinutí jsou navržena pro 104 voltů (108 voltů).
Změna obvodu uvedená níže vám umožní získat 220 voltů na výstupu transformátoru. Nyní jsou 1-2 a 5′-15′ použity jako primární poloviční vinutí transformátoru a 1′-2′ a 5-15 jsou použity jako sekundární poloviční vinutí. Vzhledem k identitě dat vinutí párů polovičních vinutí budou vstupní a výstupní napětí vždy stejná. Rýže. 6
Je třeba mít na paměti, že výkon přenášený na zátěž transformátorem je nyní omezen výkonem vinutí s nižším přípustným proudem. V uvažovaném případě je pro vinutí 5-15 (5′-15′) maximální proud 0,8 ampér, a proto je maximální výkon podle vzorce P = I x U omezen a roven P = 0,8 A x 220V = 176W.
V praxi bude tato síla ve většině případů překročena. Neměli byste se také bát potíží kvůli skutečnosti, že do 5′-15′ polovičního vinutí je přiváděno 110 voltů místo vypočtených 104. Za prvé, transformátor bude stále pracovat v lehkém režimu s nedostatečným zatížením (176 wattů místo 250), a za druhé písmeno M v označení transformátoru znamená, že transformátor je odolný proti přetížení a přepětí.
Vraťme se ke konkrétnímu provedení oddělovacího transformátoru.
Na obrázku je zásuvka pro připojení zátěže s pojistkou a kontrolkou v těle zásuvky. Ptáte se, proč je na horní rovině objímka se žárovkou? Odpovědí je, že se jedná o úpravu, která výrazně rozšiřuje možnosti zařízení.
Doplňkové funkce oddělovacího transformátoru
Podstata úpravy je zřejmá z níže uvedeného schématu.
Lampa je zapojena sériově k primárnímu vinutí transformátoru, ale lze ji obejít přepínačem zde vlevo od napájení počítače. V tomto případě máme konvenční izolační transformátor. Když je spínač otevřený, transformátor se stává diagnostickým nástrojem.
S jeho pomocí je nyní snadné provádět jednoduché operace diagnostika poruch zařízení se spínanými zdroji. Podívejme se na to na příkladu televizoru. Chcete-li to provést, připojte jej k zásuvce transformátoru připojeného k síti, spínač je otevřený. Zapněte televizor pomocí dálkového ovladače nebo tlačítka a zaznamenejte chování lampy:
– nic se neděje – došlo k přerušení napájecího kabelu, spálila se vstupní pojistka televizoru, spálily se vstupní obvody napájecího zdroje;
– při zapnutí televizoru se kontrolka rozsvítila rovnoměrným plným světlem – zkrat v napájecím kabelu, ve vstupních obvodech napájecího zdroje;
– lampa jasně zablikala a zhasla – napájení funguje, musíte zkontrolovat hlavní desku televizoru.
Je třeba poznamenat, že testování zařízení (v tomto případě televizoru) probíhá šetrným způsobem a nevede k dalšímu poškození testovaného zařízení.
Snížené střídavé napětí pro testování vysokonapěťových obvodů
Zkontrolovali jste někdy elektrický obvod pod 220 voltů? Je to opravdu nebezpečné? S pomocí dodatečného výstupu transformátoru ~ 36 voltů lze totéž provést bez jakéhokoli ohrožení zdraví.
Pro realizaci tohoto režimu stačí zapojit vinutí 8-8′, 6-6′ a 4-4′ do série a výsledné napětí vyvést do externí zásuvky. Na fotografii je označena „36V“ a je umístěna na opačné straně než výstupní, 220-voltová zásuvka. Nyní k němu můžete své zařízení připojit a sledovat tok proudu v obvodech, aniž byste se museli bát, že se rukou dotknete prvku obvodu pod proudem.
+12 voltů pro testování a ladění automobilové elektroniky
Do návrhu byl zahrnut další doplněk – přítomnost volných vinutí umožnila integrovat do obvodu dvanáctivoltový integrovaný stabilizátor. S jeho pomocí můžete kontrolovat a konfigurovat různá automobilová a jiná zařízení určená pro toto napětí.
Stabilizátor 7812 je zahrnut podle standardního schématu a nemá žádné zvláštní vlastnosti. Na fotce níže je to vidět dole, na proužku sklolaminátové fólie. 12V výstupní svorky jsou umístěny nad 36V AC zásuvkou a +12V LED indikátor je umístěn na horním panelu konstrukce.
Pro pokročilé elektrikáře a začínající elektrotechniky
Navrhovaný návrh je extrémně jednoduchý, ale je schopen řešit i složitější problémy. Jedná se o kontrolu a opravy zařízení se spínanými zdroji, zejména televizorů a spínaných zdrojů pro počítače.
Kontrola funkčnosti vstupních obvodů spínaných zdrojů pomocí sériově zapojené žárovky je zmíněna výše v článku a podrobně popsána na internetu. Poznamenávám pouze, že s pomocí designu nabízeného vaší pozornosti to lze provést pohodlně a jednoduše, aniž by to způsobilo jakékoli potíže i pro začínajícího opraváře.
Ne každý přitom ví, že většina spínaných zdrojů je schopna startovat z nízkého napětí (samozřejmě bez zátěže). Pokud tedy připojíte testované zařízení k 36voltové zásuvce, můžete pomocí měřicích přístrojů ověřit provozuschopnost nebo poruchu odpalovací jednotky.
Opět platí, že napájením startovacího obvodu konstantním napětím +12 voltů z popisovaného zařízení je snadné zkontrolovat činnost mikroobvodu generátoru a jeho zapojení a dalších prvků obvodu. Je třeba poznamenat, že všechny práce jsou prováděny s galvanickým oddělením od napájecí sítě a při napětích, která jsou pro život bezpečná.
Veškeré práce na pájení a instalaci elektrických obvodů provádějte s odpojeným zařízením od napájení! Tím nejen zachováte své zdraví, ale také zabráníte selhání prvků elektrického obvodu v případě náhodného zkratu.
Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Praktická elektronika, Elektrické připojení zařízení, Bezpečnostní opatření
Přihlaste se k odběru kanálu Telegram o elektronice pro profesionály i amatéry: Praktická elektronika pro každý den
