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.
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=(Ртр/U2)•220 В,
где:
Ртр — 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=(Ртр/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.