シンプルなブースター装置。スキーム、説明

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シンプルなブースター装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、従来の降圧変圧器を使用して電気ネットワークの電圧を一定量だけ上げたり下げたりできる単純なブースターデバイスについて説明します。

実際には、例えば、白熱ランプの寿命を延ばすために増加した電圧を公称レベルまで下げるか、ランプの光出力を増加させるために減少した電圧を増加することが必要になることがよくある。

これを行う最も簡単、最も手頃で経済的な方法は、従来の降圧 XNUMX 巻線変圧器を使用し、電圧昇圧方式に従って電源を入れることです。このような組み込みは、変圧器の二次低電圧巻線が負荷と直列に接続され、高電圧の一次巻線が負荷またはネットワーク端子に並列に接続されることを意味します。

図1に昇圧トランスのスイッチング回路とそのベクトル図を示します。

シンプルな電圧ブースター

簡略化するために、ベクトル図は変圧器の二次巻線の損失を考慮せずに作成されています。図 1 の a は、昇圧変圧器の接続図とその巻線の子音を含むベクトル図を示しており、巻線の磁束の方向は一致しています。

図 1b は、巻線が逆方向にオンになったときの回路を示しています。これにより、磁束の方向が逆になり、その結果、変圧器の磁束が減少します。

提示された図からわかるように、従来の降圧変圧器を使用すると、その巻線の接続方法に応じて、負荷の電圧を±ΔUだけ増減させることができます。

言い換えれば、必要な昇圧電圧は、従来の降圧トランスの二次巻線の電圧によって決まります。例を考えてみましょう。電圧 0,25/250 V の OSO-220 タイプ (電力 36 VA の単相点灯) の単相降圧変圧器 (一般に「ボイラーボックス」と呼ばれます) があり、L 字型に巻かれています。形状のコア。この変圧器の二次電圧は36 Vで、電圧ブーストU \u36d 220 Vの値になります。これは、巻線の子音または逆のスイッチオンに応じて、主電源電圧220 Vに加算または減算できます。：36 + 256 \u220d 36 または 184−180 \u2d 180 (V)。ネットワークの電圧が低下して 36 V になったとします。その後、電圧ブースト方式による従来の変圧器の助けを借りて、巻線がオンになると電圧を上昇させ、公称値に近づけることができます。なぜなら、U216 = 1 + 256 = 2 (V)。ネットワーク内の電圧が増加した場合 (たとえば、公称負荷に対して U1 = 256 V)、変圧器巻線のいずれかの端を交換することで電圧を下げることができます。この場合、この例では、U36=U220−ΔU=XNUMX−XNUMX=XNUMX (B)、つまり、負荷端子には定格電圧があります。

必要な昇圧電圧が変圧器の標準二次電圧に対応していない場合、二次巻線は必要な電圧、たとえば 20 V まで巻き戻されます。これは、一定の巻数を巻いたり巻き戻したりする可能性を排除するものではありません。トランスの二次巻線は、必要な電圧ブーストを得るために、一次巻線の上に二次巻線が巻かれます。

変圧器の二次巻線は負荷電流に耐えることができなければなりません。二次値による変圧器の総電力はS=U2I2であり、二次巻線の電流I2=S/U2となります。ために

トランス OSO-0,25 220/36 V の場合、この電流は I2=250/36=6,1 (A) となります。したがって、この昇圧トランスの二次巻線には最大 6,1 A の負荷電流を流すことができます。

昇圧に使用される単相変圧器の電力は負荷電力の数分のXNUMXです。それは次の式で決定されます。

Sw=Snom⋅∆U/U=1000⋅22/220=100(VA)、

ここで、Svt は昇圧に使用される単相変圧器の電力 VA です。 Snom - 総負荷電力、VA; ΔU - 必要な電圧ブーストの値、V。 U1 - 昇圧変圧器が接続されているネットワークの電圧、V。

たとえば、昇圧電圧の必要値 ΔU=22 V、負荷電力 Snom=1000 VA、主電源電圧 U1=220 V の場合、昇圧変圧器の電力は Svt=100 VA のみになります。負荷電力が 10 分の XNUMX に減少します。したがって、このようなブースタ装置の寸法、重量、およびコストは比較的小さい。

ブースターデバイスの効率は0,99 ... 0,995の値に達し、電力単位あたりの質量は2,5 ... 3 kg / kV⋅Aです。このような変圧器における電圧と有効電力の損失は小さく、したがって0,5 ... 3に等しいため、無視できます。

図 1 に示す昇圧変圧器のスイッチング回路を使用すると、負荷の電圧を安定化されていない一定の値だけ増減させることができます。そのため、昇圧変圧器は無調整、または「聴覚障害者」ブースター変圧器と呼ばれます。

調整されていない昇圧トランスは、ネットワークの負荷モードに関係なく、電圧ブースト ΔU を生成することを考慮する必要があります。このため、電圧が高い場合には、最小（最大）電圧モードではなく、最小負荷モードに応じて許容値の値を選択する必要があります。したがって、昇圧変圧器をオンにするための非安定化回路は、季節やすべてのモードの負荷に関係なく、ΔU だけ電圧を上昇させる必要があり、低下させる必要がある場合には常に受け入れられます。

昇圧装置は三相化も可能です。このような装置の概略図を図2に示します。

シンプルな電圧ブースター

これは、ほぼすべての企業が備えている即席の手段、つまり 0,25 つの単相ボイラー室 (OSO-0,4、OSM-3U12) または溶接変圧器から作成できます。電圧 36 ～ 40 および 60 ～ XNUMX V のこれらの変圧器の二次巻線は大電流用に設計されており、直列としてラインカットに組み込むために使用できます。これらの巻線により追加の電圧 ΔU が発生します。これらの変圧器の一次巻線は励磁巻線として機能し、スターまたはデルタ回路の三相ネットワークに直接接続できます。このような変圧器は、拡張された産業および農業ネットワークで使用できます。

家庭用には、たとえば [1] に示されているように、ラジオおよびテレビ機器の適切な変圧器を昇圧変圧器として使用できます。

昇圧変圧器は電圧を高めるために最もよく使用されますが、可逆にすることもできます。このようなブースター装置の図を図 3 に示します。

シンプルな電圧ブースター

これは、可動接点の中立位置が中間位置にある 1 つの位置を持つ 1 極スイッチ SA3 の存在によって、図 3 に示された回路と異なります。このようなスイッチの例としては、制御ノブが中間位置と極端な位置に固定され、スイッチング電流が 660 A (最大 220 W)、スイッチング電圧が約 1 V の VT2 タイプのトグルスイッチがあります。スイッチ SA3 の接点 4-1 および 1-2 が閉じると、VT 変圧器の巻線 W2 および W5 がネットワークに接続され、デバイスの出力電圧が主電源電圧に対して +ΔU だけ増加します。。スイッチの接点 4-6 と 2-1 が閉じている場合、変圧器の二次巻線 W2 の端は逆になります。その結果、巻線の磁束は反対の方向を向き、デバイスの出力の電圧は -ΔU だけ減少します。スイッチノブSA1の中間位置では、巻線WXNUMXがネットワークから切り離されて流れなくなり、負荷とVTトランスの一次巻線WXNUMXには流れなくなります。

ブースターデバイスを動作させるときは、安全条件と電気設備の技術的操作の規則に基づいて、デバイスの動作中にVT変圧器の一次巻線W1を開くことは受け入れられないことに留意する必要があります。実際には、一次巻線 W1 が開いているとき、二次巻線 W2 の電流は変化せず、負荷電流と等しくなります。実際、変圧器のこの動作モードはアイドリングモードですが、変圧器のアイドリング電流は負荷電流と等しく、変圧器の通常のアイドリング電流よりも何倍も大きく、この電流は完全に励磁されます。これにより、トランスの磁束が大幅に増加します。

トランスの磁気回路における損失は磁束の二乗に比例します。その結果、変圧器のコアが強く加熱され、絶縁にとって危険であり、さらには変圧器の自然発火の可能性もあります。

さらに、一次巻線 W1 の EMF は磁束に比例して増加し、変圧器自体と生命の両方にとって危険な大きな値に達する可能性があります。

周囲。 OSO-0,25 タイプの変圧器の作者が、一次巻線がオープンで完全に負荷がかかっていない状態でブースタモードで行った研究では、500 V の一次巻線の端子に EMF が発生し、負荷が増加すると、 EMF値が増加しました。

負荷電流が大きい場合、または昇圧変圧器の遠隔制御が必要な場合は、磁気スタータまたは高電流リレーをスイッチングデバイスとして使用できます。このようなブースター装置の概略図を図４に示す。

シンプルな電圧ブースター

それは次のように動作します。初期の始動前の状態では、磁気スターターのコイル K1 および K2 は通電されておらず、磁気スターターの二次巻線 W1.1 の回路内の電源接点 K1.2、K2.1 および K2.2、K2 はオフになります。 VTトランスが開いています。その結果、VT トランスと負荷は非通電になります。

負荷の電圧を ΔU だけ増加するには、「More」ボタンを押します。その結果、最初の磁気スターターのコイル K1 が通電され、スターターがトリガーされ、電源接点 K1.1 と K1.2 が変圧器 VT の巻線をネットワークに接続し、同時に接点 K1.4 が接続されます。「More」ボタンがブロックされ、電気的遮断の接点 K1.3 が開きます。

負荷の電圧を下げる必要がある場合は、「停止」ボタンを押します。この場合、回路は元の状態 (すべての電源接点が開いた状態) に戻り、「減少」ボタンを押します。回路は同様に動作しますが、同時に 2.1 番目の磁気スターターが作動し、VT 変圧器の 2.2 次巻線回路 W2 の電源接点 KXNUMX と KXNUMX が閉じます。その結果、電流が流れます。の位相が逆に変化し、ブースターデバイスの出力の電圧がΔUの値だけ減少します。

この回路には、従来の 11 つの磁気スタータに加えて、3 つの可逆磁気スタータ、たとえば、電流 10 A、電圧 380 V、閉コイルの電圧 220 V 用の PME-XNUMX-XNUMX タイプを使用できます。 V には、スターターのすべての電源接点が同時にオンになることを防止する機械的遮断装置が装備されています。

文学：

コロモイツェフ K.V. 永遠の電球についてもう一度 // 電気技師。 2002年 - 第1位。 -p.9。
タイツ A.A.、メシェル B.S. 産業企業の電気ネットワークにおける電圧と無効電力の規制。 - M.: ゴセネルゴイズダット、1960 年。

著者：K.V。 Kolomoitsev

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