Коррекция напряжения сети

При подключении потребителей электроэнергии с использованием воздушной линии электропередачи, вследствие ряда причин, напряжение в сети часто бывает либо пониженным, либо повышенным, что небезопасно для бытовых приборов. Предлагаемое несложное устройство позволяет привести напряжение к норме, позволяя подключать нагрузку большой мощности.В сельской местности, а также в частном секторе в городах электроснабжение потребителей обычно осуще­ствляется по воздушной пинии. При двухпроводной ли­нии (фаза + ноль) в конце протяженной линии во вре­мя пика потребления (обычно в вечерние часы) напря­жение может падать до 170…180 В.

При 4-проводной линии (3 фазы + ноль) из-за пере­коса фаз вследствие неравномерного распределения на­грузки возможно как значительно повышенное, так и такое же значительно пониженное напряжение (в за­висимости от подключенной фазы). И если пониженное напряжение может лишь нарушить режим работы быто­вых приборов, то повышенное грозит выходом приборов со строя. В продаже имеются стабилизаторы напряже­ния сети, однако соотношение цена/качество (дешевые слиш­ком не надежны) не позволяет отдать им предпочтение. Для маломощных потребителей можно применить обычный авто­трансформатор, который использовался со старыми лампо­выми телевизорами. Меняя местами вход и выход, можно либо повышать, либо понижать напряжение на нагрузке. Мож­но также использовать феррорезонансные стабилизаторы на­пряжения.

Однако для таких приборов как мультиварка, хлебопеч­ка или микроволновка, которые потребляют большой ток, потребуется довольно мощный автотрансформатор.

Предлагаемое устройство (рис.1) позволяет, используя трансформатор небольшой мощности, привести к норме на­пряжение, давая возможность подключать мощную нагруз­ку. В устройстве используется принцип сложения либо вычи­тания напряжения вторичной обмотки трансформатора, вклю­ченной последовательно с нагрузкой. А так как ток вторич­ной обмотки может быть большим, следовательно, к устрой­ству можно подключать нагрузку с большим рабочим током.

Рассчитать максимальную мощность в нагрузке можно по формуле:

Рнагр=(Р_тр/U₂)•220 В,

где:
Р_тр — мощность трансформатора;
U₂ — напряжение вторичной обмотки.

Так, например, трансформатор мощностью 300 Вт при на­пряжении вторичной обмотки 40 В способен работать с на­грузкой до 1,5 кВт.

При переключении первичной обмотки тумблером SA1 меняется фазировка вторичной обмотки, в результате обмот­ка оказывается включенной либо в фазе (напряжение вто­ричной обмотки суммируется с напряжением сети), либо в противофазе (напряжение вторичной обмотки вычитается из напряжения сети). Переключая напряжение вторичной обмотки тумблерами SA2 и SA3 можно компенсировать разницу между реальным напряжением в сети и необходимым 220 В. Вольт­метр PV1 на выходе устройства позволяет контролировать напря­жение на нагрузке.

В положении тумблеров, по­казанном на схеме (рис.1), на­грузка питается непосредствен­но от сети, без компенсации, при этом вольтметр PV1 показывает реальное напряжение в сети. В авторском варианте исполь­зовался готовый трансформатор мощностью 300 Вт, с вто­ричной обмоткой 20+20 В, что, в принципе, автора устраи­вало. В первичной обмотке имелись отводы, что позволяло изменять число витков в зависимости от реального напря­жения в сети. Это улучшает характеристику трансформатора при больших разбросах напряжения в сети, однако не явля­ется критичным.

Рис. 1

Изменив вторичные обмотки трансформатора, как пока­зано на рис.2, можно уменьшить шаг переключений до 10 В. Рассчитывают трансформатор по общепринятым формулам. Диаметр провода вторичной обмотки выбирают, исходя из максимального тока нагрузки, который равняется: Iнагр=(Р_тр/U₂). Предохранитель FU1 выбирают в зависимос­ти от максимальной мощности подключаемой нагрузки. На передней панели (фото) расположены тумблеры SA2 и SA3, а также вольтметр PV1. В нижней части — переключатель числа витков первичной обмотки. На задней панели распо­ложены предохранитель FU1, тумблер SA1, а также гнездо подключения нагрузки.

Рис. 2

В устройстве использованы тумблеры SA2 и SA3 — типа ТВ1-2, группы контактов соединены параллельно, SA1 типа ТП1-2.

Устройство испытывалось (напряжение в сети от 180 В до 260 В, напряжение на выходе 220 В) в разных режи­мах, от активной нагрузки до реактивной. Включенный в на­грузку бытовой «компрессорный» холодильник легко запу­скался, «просадка» напряжения в момент пуска была око­ло 20 В, однако оставшиеся 200 В были достаточны для нор­мального запуска. Также нормально работали кипятильник (1,5 кВт) и хлебопечка (650 Вт). При периодически изменя­ющемся напряжении в сети необходимо следить за напря­жением на выходе.

Длительная эксплуатация показала, что при стабильно по­вышенном либо пониженном напряжении использование ус­тройства вполне оправдано.

Автор: Виктор Кандауров, п. Камышеваха, Луганской обл.