Разделительный трансформатор в мастерской домашнего электрика

Как работает разделительный трансформатор

Разделительным трансформатором называется трансформатор, который предназначен для электрического (специалисты говорят — гальванического) разделения питающей электрической сети и потребителя электроэнергии. Потребители — это мы с вами, а зачем нас разделять? Для безопасности!

Основной задачей разделительного трансформатора является повышение электробезопасности за счет того, что его вторичные цепи не имеют электрической связи с землей, а значит — и с заземленной нейтралью трансфоматорной подстанции – источником напряжения.

В этом случае возникновение электрического пробоя на корпус не вызывает перегрузок по току, а сам прибор остается в рабочем состоянии. При случайном прикосновении человека к части устройства, аварийно находящегося под напряжением, ток утечки не превысит жизненно опасного порога и трагедии не случится.

Разделительный трансформатор — в домашнюю мастерскую

Таким образом, разделительный трансформатор далеко не лишний элемент в мастерской домашнего мастера, особенно, если ему приходится сталкиваться с ремонтом домашних бытовых приборов. В продаже не встречаются разделительные трансформаторы непромышленного назначения, но такой несложно изготовить самому на базе подходящего трансформатора от отечественных телевизоров ушедшего поколения.

Подойдет унифицированный трансформатор ТС практически любой мощности, поскольку современные электрические помощники на дому не отличаются большой прожорливостью. Способ переделки — универсальный и не требует особых навыков, а потому — по силам каждому, кто умеет обращаться с паяльником и измерять напряжение.

Для примера приведу готовую конструкцию на основе ТС-250М.

Как сделать разделительный трансформатор

Готовый трансформатор размещен в корпусе от компьютерного блока питания и дополнен еще некоторыми функциями, о которых — позже. Полная схема ТС-250 показана ниже.

Рассмотрим фрагмент схемы, который нас интересует и который будет подвергнут модернизации. В штатной схеме две полуобмотки 1- 2 и 1′ -2′ соединены последовательно и подключаются к розетке 220 вольт. ( Полуобмотки — слово, обозначающее, что каждая обмотка трансформатора разделена на две идентичные части, и размещены эти полуобмотки на двух одинаковых каркасах, как на фото выше. На новых трансформаторах обмотки между собой не соединены).

Соответственно, с полуобмоток 5-15 и 5′-15′ снимается (по паспорту трансформатора) напряжение 208 вольт для питания вторичных цепей. Реально на приведенном экземпляре это напряжение составило 216 вольт на холостом ходу. Несложно догадаться, что каждая из первичных полуобмоток рассчитана на 110 вольт, а вторичные — на 104 вольта(108 вольт).

Показанное ниже изменение схемы позволит получить на выходе трансформатора 220 вольт. Теперь в качестве первичных полуобмоток трансформатора используются 1-2 и 5′-15′, а в качестве вторичных — 1′-2′ и 5-15. За счет идентичности намоточных данных пар полуобмоток, входные и выходные напряжения будут всегда равны. Рис. 6

Следует иметь ввиду, что мощность передаваемая в нагрузку трансформатором, теперь ограничивается мощностью обмотки с меньшим допустимым током. В рассматриваемом случае для обмотки 5-15 (5′-15′) максимальный ток — 0,8 ампера, а значит и максимальная мощность по формуле P = I x U ограничивается и равна P = 0,8А х 220В = 176 Вт.

На практике такой мощности будет с избытком в большинстве случаев. Не следует также опасаться неприятностей из-за того, что на полуобмотку 5′-15′ подается 110 вольт вместо расчетных 104-х. Во-первых, трансформатор все равно будет работать в легком, недогруженном режиме (176 ватт вместо 250), во-вторых, буква М в маркировке трансформатора обозначает, что трансформатор устойчив к перегрузкам и перенапряжениям.

Возвращаемся к конкретной конструкции разделительного трансформатора.

На фото видна розетка для подключения нагрузки с предохранителем и индикаторной лампой в корпусе розетки. А для чего же патрон с лампой накаливания на верхней плоскости, спросите вы? Отвечаю — это доработка, которая существенно расширяет возможности прибора.

Дополнительные функции разделительного трансформатора

Суть доработки ясна из приведенной ниже схемы.

Лампа включена последовательно в первичную обмотку трансформатора, но может быть зашунтирована переключателем, оставшимся здесь от компьютерного блока питания. В этом случае имеем обычный разделительный трансформатор. При разомкнутом переключателе трансформатор превращается в диагностический прибор.

С его помощью теперь несложно провести простейшие операции про диагностике неисправностей устройств с импульсными блоками питания. Рассмотрим это на примере телевизора. Для этого подключим его в розетку включенного в сеть трансформатора, выключатель разомкнут. Включаем телевизор с пульта ДУ или кнопкой и фиксируем поведение лампы:

— ничего не происходит — обрыв в шнуре питания, сгорел входной предохранитель телевизора, выгорели входные цепи блока питания;

— лампа при включении телевизора загорелась ровным полным светом — короткое замыкание в шнуре питания, во входных цепях блока питания;

— лампа ярко вспыхнула и погасла — блок питания исправен, нужно проверить основную плату телевизора.

Необходимо отметить, что проверка устройства (телевизора, в данном случае) происходит в щадящем режиме и не приводит к дальнейшему повреждению тестируемого прибора.

Пониженное переменное напряжение для проверки высоковольтных схем

Случалось ли вам проверять какую-либо электрическую схему под напряжением 220 вольт? Ведь правда — это опасно? С помощью дополнительного выхода трансформатора в

36 вольт это же можно сделать без всякого риска для здоровья.

Для реализации такого режима достаточно соединить последовательно обмотки 8-8′, 6-6′ и 4-4′ и вывести полученное напряжение на внешнюю розетку. На фото она так и подписана — « 36V», а расположена с обратной от выходной, 220-вольтовой розетки стороны . Теперь смело подключайте к ней ваше устройство и прослеживайте протекание тока в цепях, без опаски коснуться рукой элемента схемы под напряжением.

+12 вольт для проверки и настройки автомобильной электроники

В конструкцию включено еще одно дополнение — наличие свободных обмоток позволило встроить в схему двенадцативольтовый интегральный стабилизатор. С его помощью можно проверять и настраивать различные автомобильные и другие устройства рассчитанные на это напряжение.

Стабилизатор 7812 включен по стандартной схеме и особенностей не имеет. На фото ниже его видно внизу, на планке из фольгированного стеклопластика. Выходные клеммы на 12 вольт выведены над розеткой переменного напряжения в 36 вольт, а светодиодный индикатор наличия напряжения +12 вольт — на верхнюю панель конструкции.

Для продвинутых электриков и начинающих электронщиков

Предлагаемая конструкция чрезвычайно проста, но ей по силам решать и более сложные задачи. Это — проверка и ремонт устройств с импульсными блоками питания, в частности — телевизоров и импульсных блоков питания компьютеров.

Проверка работоспособности входных цепей импульсных блоков питания с помощью последовательно включенной лампы накаливания упомянута выше в статье и подробно описана на страницах интернета. Замечу лишь, что с помощью предлагаемой вашему вниманию конструкции это осуществить удобно и просто, не вызывая затруднений даже у начинающего ремонтника.

В тоже время не всем известно, что большинство импульсных блоков питания способны запускаться от пониженных напряжений (без нагрузки, естественно). Поэтому, если подключить исследуемый прибор к 36-вольтовой розетке, то с помощью измерительных приборов можно убедиться в исправности или отказе узла запуска.

Опять же, запитав схему запуска постоянным напряжением +12 вольт от описываемого устройства, легко проверить проверить работу генераторной микросхемы и ее обвязки, других элементов схемы. При этом необходимо отметить, что все работы проводятся при гальванической развязке от питающей сети и при безопасных для жизни напряжениях.

Все работы по пайке, монтажу электрических цепей следует проводить при отключенном от питающей сети устройстве! Это не только сохранит ваше здоровье, но и предотвратит выход элементов электрической схемы из строя при случайном замыкании.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник

Гальваническая развязка 220 своими руками

Продвинутая гальваническая развязка

Автор: игорь_сумы
Опубликовано 07.02.2017
Создано при помощи КотоРед.

Всякий кот, если ему приходится брать в лапы импульсный блок питания с целью его отремонтировать, всегда рискует. То конденсатор возьмет да и испустит дух, то транзистору вздумается отлететь в мир иной ну и другие неприятности бывают. Давно известно, что включение импульсных блоков питания после ремонта через лампочку позволяет избежать брызг, искр, запахов и проч. Фр-ррр, как вспомню, — волосы дыбом на хвосте. А еще опытные коты настоятельно рекомендуют пользоваться при ремонте ИИП гальванической развязкой. Жуть эти импульсные блоки питания. Но мир таков, что их все больше и больше и часто приходится их ремонтировать. Вот как раз для таких котов и предназначено это устройство. Оно позволяет настраивать ИИП через гальваническую развязку, запускать ИИП через лампочку и без оной, кратковременно и на долго. Идею этого устройства я подсмотрел в Польше в сервисном центре маленького городка. Там подобное устройство (правда мощностью в 3 кВт) и без автоматики, точнее с автоматикой на реле, эксплуатируется уже много лет и мне довелось с ним работать. Понять насколько это замечательная идея. И я решил сделать нечто подобное. Я ограничился мощностью трансформатора в 100Вт ибо утюгов и фенов я не беру в лапы с целью ремонта, а для бытовых ИИП этого вполне хватит. Вот что у меня получилось:

Трансформатор гальванической развязки включен в сеть через автомат на 6А на тот случай если что-то пойдет совсем не так, его должно выбить. Пока подобное не случалось. В принципе автомат можно заменить обычным тумблером. В оригинальной конструкции была применена «пробка — автомат» от электросчетчика. Органы управления: слева на фото автомат включения, над ним зеленый светодиод «Готов», под ним переключатель ламп-баеретеров, о нем я расскажу позже. Далее модернизированная выходная розетка, о ней тоже скажу позже, под ней переключатель на 3 положения без фиксации для кратковременной подачи напряжения на выход. Справа от розетки — окно, прикрытое красным светофильтром, через него можно видеть нити накала ламп. Под окном — красная кнопка без фиксации — кнопка включения прибора в долговременный режим.

Работать с этим прибором так:
1. Включаем прибор автоматом, при этом кратковременно вспыхнет светодиод «Готов», что сигнализирует об исправности прибора. В принципе не мешало-бы дополнить прибор еще одним светодиодом, для индикации включенного состояния, но лень свойственная котам и сложность разборки конструкции пока не позволили это сделать. Я решил, что добавлю светодиод когда буду заменять перегоревшую лампу. Итак, светодиод моргнул, все хорошо.
2. Вывести переключатель под розеткой из среднего положения и подать питание на ИИП через лампочку (влево подаем 110В, вправо — 220В). Возможности подать напряжение исключаяя лампочку из цепи этим переключателем нет. Это сделано в целях безопасности. Подав напряжение наблюдаем через окно на то, как вспыхнула и почти погасла лампа-баретер. Если это так, то все в порядке. Можно переходить к «красной кнопке», если же лампа постоянно горит ярко — что-то в схеме ИИП не так, не стоит подавать напряжение. Подробнее методика ремонта ИИП с помощью лампочки много раз описывалась на просторах Интернета
3. Переходим к «Красной кнопке» одно кратковременное нажатие на нее приведет к включению режима 1 . Сработает реле К1 и своими замыкающими контактами подаст напряжение на выход через лампу, а размыкающими разорвет цепь 110В. Это сделано опять таки для безопасности. Ибо никакие ошибочные манипуляции с прибором не выведут его из строя. Без этого контакта можно представить ситуацию, когда и реле К1 сработает и зацепив переключатель хвостом можно закоротить пол вторичной обмотки трансформатора. Не брезгуйте этим контактом если будете повторять это устройство и оставите в нем режим 110В. В этом режиме работы (т.е. 220В через лампочку) группа синих светодиодов в верхней части розетки,на схеме обозначенная VD7-VD8, начнет мигать с частотой около 1 Гц. Повторное кратковременное нажатие на «красную кнопку» отключит этот режим.
4. Длительное (более 1 сек) нажатие на «красную кнопку» включит реле К2 и напряжение 220В со вторичной обмотки трансформатора будет подано в нагрузку в обход ламп-баретеров. Это режим 2. При этом табло из синих светодиодов будет светиться постоянно. Отключить этот режим можно так же длительно удерживая «красную кнопку». Или вытащив из розетки вилку ИИП, об этом расскажу позже.

Схема силовой части прибора

В приборе установлены две лампы-баретеры. На 15Вт и на 60Вт. Первая — для ремонта маломощных ИИП, которые применяются в зарядках телефонов и т.п. Вторая — на 60 Вт для ремонта ИИП телевизоров, усилителей и других относительно-мощных ИИП. Переключатель ламп находится под выключателем питания. К сожалению он позволяет только добавить лампу в 60Вт в параллель к 15-ваттной. Это не совсем логично, но мне очень хотелось применить именно такой, вытяжной выключатель от старой АТС. Он мне так напоминает выключатель питания моего первого осциллографа С1-83, который как раз включался вытяжным выключателем. Ностальгия случается и с котами. Вы можете применить другой выключатель, а лучше переключатель.

Схема блока автоматики.
Блок автоматики питается от дополнительной обмотки трансформатора. Величина переменного напряжения – 18В. За основу блока автоматики взято вот это устройство https://www.drive2.ru/c/292144/ изначально предназначенное для автомобиля. Уж очень мне понравилась идея управлять одной кнопкой. В польском прототипе использовались раздельные конопки и механический микровыключатель в розетке для автоматического сброса при отключении нагрузки. Я применил электронный, на фотореле (DD1/1, DD1/2 на принципиальной схеме). На элементах DD1/3 и DD1/4 собран генератор 1Гц для моргания светодиодной панелью в режиме 1.

Модернизированная розетка. В начале я хотел применить механический микропереключатель и купил для этой цели стенную розетку со шторкой и крышкой турецкой фирмы ViKo. Однако, эксперименты показали, что крышка совсем не нужна и только мешает работе, я ее аккуратно срезал дремелем и разместил на ее месте табло из семи ярких синих светодиодов. Диоды спаял последовательно на полосочке макетной платы и поместил в прозрачную термоусадку. Сверху прикрыл табло синим светофильтром из оргстекла. Шторка, прикрывающая контакты от детей, подпружинена достаточно мощной пружиной, преодолеть силу которой не просто. Я бы сдвигал прибор с места на столе, что не хорошо. Поэтому я решил сделать фотореле. На месте удаленной шторки в розетке я вклеил друг на против друга фотопару из инфракрасного светодиода АЛ107 и фотодиода ФД256. Если посмотреть в правую дырочку розетки через цифровой фотоаппарат телефона то свечение светодиода видно. Если фотодиод засвечен светом светодиода или естественным светом – транзистор VT1 открыт и микроконтроллер находится в состоянии Reset. Если в розетку вставить вилку, транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется и загорится зеленый светодиод «Готов». При включении питания светодиод кратковременно вспыхивает из-за зарядки конденсатора С1. Работу микроконтроллера, программу для него, а так же детальнейшее описание его работы можно найти перейдя по ссылке, которую я указал выше. В качестве W1 использована «пищалка» от компьютера. Без генератора. Можно применить малогабаритную динамическоую головку. С пьезоизлучателем схема не работает. Звуковое сопровождение полезно и оживляет даже такое простое устройство.

Весь блок автоматики размещен на одной макетной плате. Печатная плата не разрабатывалась. Хотя по фотографии можно перенести проволочную «вязь» в рисунок для печатной платы. Это уже на Ваше усмотрение.

Примененные детали.
Трансформатор: готовый 220В на 36В. Был перемотан. Вторичная обмотка удалена, вместо нее намотал 944 витка проводом диаметром 0,55мм. Виток к витку, с межслойной изоляцией. Кроме этого намотана обмотка для питания блока автоматики. Она состоит из 75 витков такого-же провода. Трансформатор пропитан бакелитовым лаком горячей сушки.
Реле. Применены безродные реле от промышленных реле времени серии ВЛ-64. Реле на 24В постоянного тока. Хотя они нормально срабатывают и от 18В. Так же я остановился на этих реле потому что они имеют открытую электромагнитную систему, что позволяет оперативно проверять состояние контактов. Но реле крепились на плату. Поэтому я изготовил из стеклотекстолита две переходные платы для крепления реле. В принципе у Вас может быть другая конструкция как блока реле, так и прибора в целом.

Переключатель без фиксации (на фото черно-коричневый с винтовыми клеммами): от какой-то авиационной техники рассчитан на 10А
Вытяжной переключатель – от старой АТС. Применять не рекомендую. Крепить сложно, да и изоляция не рассчитана на 220В.
Остальные компоненты не должны вызывать вопросов: патроны для ламп стандартные, автомат на 6А тоже. Монтаж силовой части выполнен гибким проводом сечением 1,5мм2.

Устройство смонтировано в подходящем корпусе. Снизу прикрутил резиновые ножки, что бы прибор не скользил по столу. Сверху не мешало – бы предусмотреть ручку. Прибор-то довольно тяжелый. Уже заказал ручку из Китая. Где то едет. Так, что прибор еще можно модернизировать. Работать с прибором просто и приятно. Больше никаих лампочек на столе, от которых прогорает сам стол или бумага на нем. Все аккуратно. Приборчик приятно «мурлыкает» при работе с «красной кнопкой». Кроме этого я нашел возможность оперативно проверять лампочки накаливания, не разбирая прибора. Для этого нужно «красной кнопкой» включить режим 2 и вывести переключатель кратковременного включения в положение 110В. При этом на лампочку (или группу ламп) будет подано 110В и в ее исправности легко убедиться посмотрев через окно (прикрытое красным светофильтром) на нить накала.

Все вопросы как обычно, в личку, или на форум, если моя конструкция нуждается в обсуждении.
ЗЫ. Я благодарен пользователю с ником «Самокат ветерана» из сайта www//http:drive2.ru за то, что он сконструировал устройство которое мне идеально подошло. Не пришлось придумывать свой вариант.

Источник