Fórum

Konštrukcia oddeľovacieho transformátora

Konštrukcia oddeľovacieho transformátora

Táto konštrukcia prenosného jednofázového oddeľovacieho transformátora je vhodná najmä tam, kde je nutnosť pracovať galvanicky oddelene od rozvodnej siete. Je preto vhodný najmä pre opravárov, údržbárov a kutilov.

Celé zapojenie je veľmi jednoduché, takže ho zvládne zapojiť aj menej skúsený konštruktér. V podstate je vhodný akýkoľvek oddeľovací transformátor, záleží iba od vašich potrieb a plánovaného zaťaženia. Moja konštrukcia je osadená toroidným zalievaným transformátorom s menovitým zaťažením výstupu 500W a výstupným prúdom 2.17A max. Vyjadrené matematicky 230V x 2.17A = 499.1W. Tento výkon mi bude postačovať pri rôznych meraniach osciloskopom, napájaní opravovanej a testovanej elektroniky so zreteľom kladeným  najmä na bezpečnosť.

Je nutné a najmä dôležité poznamenť, že pri meraniach osciloskopom napájame meraný prístroj / zariadenie vždy oddeľovacím transformátorom o patričnom výkone, v opačnom prípade je vysoká pravdepodobnosť zničenia osciloskopu a to z dôvodu rozdielneho zemného potenciálu meraného zariadenia a osciloskopu!

Na konštruciu môžte použiť ľubovoľný tvar jadra transformátora, ovšem netreba zabudnúť na to čo robí "oddelenie oddelením". Ako si môžte všimnuť na mojej konštrukcii, tak mnou použitý transformátor je v celoplastovom prevedení, čo znamená, že ho nie je možné žiadnym spôsobom uzemniť. Vy však pokiaľ máte napríklad transformátor, ktorý uzemnenie umožňuje, tak ho uzemnite - ale IBA NA PRIMÁRNEJ STRANE a pokiaľ budete používať EMI filter, tak aj ten. Rovnako je vhodné pridanie EMI filtra (napríklad z PC zdroja) s ohľadom na jeho zaťazenie, ktorý má za úlohu filtrovať rôzne parazitné frekvencie, ktoré by mohli prenikať zo siete. Tento filter oceníte, pokiaľ budete vykonávať merania, alebo budete týmto transformátorom priamo napájať rôzne audiozariadenia.

Primárna strana

Primárna strana tohoto zariadenia je jasná - EMI filter kombinovný s panelovou zásuvkou 230V ~, ochranná poistka (podľa špecifikácie výrobcu transformátora), sieťový spínač, potrebná prepojovacia kabeláž - lankové vodiče s priemerom 1.5mm.

Sekudárna strana

Sekundárna strana zapojenia v sebe nenesie žiadne záludnosti. Rovnako ako primárnu stranu, tak aj sekundárnu stranu je potrebné istiť. To môžme spraviť dvoma spôsobmi:

  1. Sklokeramickou poistkou
  2. Ističom o vhodne veľkosti a charakteristike

Obe verzie istenia majú svoje výhody a rovnako aj nevýhody. Pri sklokeramickej poistke je jej výhodou cena, ale nevýhodou je jej jednorazové použitie, nakoľko pri jej pretavení je ju nutné nahradiť novou. Naproti tomu istič je výhodný svojim opätovným použitím, nakoľko pri jeho vybavení, ho stačí nahodiť a "ide sa ďalej". Jeho určitou nevýhodov je ovšem jeho konštrukčná veľkosť a tým pádom aj montáž do vhodnej krabice a cena.

Ako vhodný doplnok môžme použiť na sekndárnej strane ampármeter v prevedení "AC ~" - pre striedavé napätie, ktorý nás bude informovať o odoberanom prúde, aby sme transformátor zbytočne nepreťažovali. Vzhľadom na to, že som pre svoju konštrukciu zvolil pomene malú krabičku, tak som nad ampérmetrom nemohol uvažovať, ale bez merania výstupného prúdu som neostal, nakoľko som vyviedol meracie svorky pre pripojenie multimetra, alebo externého ampérmetra. Takéto zapojenie mi "ušetrilo" cca 18€ za panelový ampérmeter a ďalšie financie navyše za väčšiu prístrojovú skrinku.

Výstupná vydlica

Tá je zapojená štandarne až na jeden podstatný detail. A to, že nie je zapojený stredový PE kolík.

Je úplne jedno či sa jedná o použitie celoplastového, alebo iného typu oddeľlovacieho transformátora - Stredový kolík PE sa v tomto type zariadenia nikdy nezapája! Rovnako nie je dovolené spájať potenciály N a PE na výstupnej zásuvke!

Pokiaľ použijete zásuvku rovnakého typu, akú som použil ja máte dve možnosti - buď nepripojíte PE vodič k sekundárnej vidlici, alebo kolík v zásuvke mechanicky odstránite. Samozrejme je možné kúpiť aj špeciálne zásuvky bez stredového kolíka. Pokiaľ by nastala situácia, že budete potrebovať pripojiť viacero zariadení - napriklad 2, tak budete musieť konštrukciu uspôsobiť pre montáž dvoch zásuviek (alebo jednej dvoj zásuvky - v tomto prípade - pokiaľ budú zásuvky konštrukčne oddelené, tak norma ukladá ponechanie kolíka a ich vzájomné prepojenie vykonať fialovým vodičom, ktorý sa ďalej už nikam nepripája - Teda v žiadnom prípade NIE na PE kolík primárnej / prívodnej vidlice, nakoľko takéto zapojenie už nie je bezpečné a nie je oddelené od elektrickej siete a už vôbec nespájať PE a N vývod spolu! Pri pripájaní viacerých zariadení majte na pamäti, že každé musí mať vlastnú zásuvku a ich celkový odber je súčtom ich príkonu W a nesmie sa prekračovať.

Prepojiť stredové kolíky PE je v prípade viacerých zásuviek dôležité. Napríklad  v prípade 2 porúch na dvoch rozdielnych zariadeniach, kedy by sa mohol jeden kryt spojiť s L1 a druhý s L2. Vtedy by ešte nevybavilo istič (poistku) ale pri dotyku kovových krytov by tiekol prúd priamo človekom.

 

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia oddeľovacieho transformátora. Použitý V - meter a A - meter sú iba doplnkové.

Princíp funkcie oddeľovacieho transformátora

Princípom je oddelenie sieťového napätia 230V ~, ktoré je proti zemi životu nebezpečné, nakoľko zemou prechádza napr. poruchový prúd späť k zdroju napätia 230V ~, ktoré však nemá proti zemi žiadny potenciál, teda laicky povedané, ak sa náhodou dotknete ktoréhokoľvek vodiča z výstupu oddeľovacieho transformátora nič sa vám nestane, pretože prúdový okruh nie je uzavretý a prúd nemá kadiaľ tiecť. Nesmiete sa samozrejme dotknúť oboch vodičov, lebo práve medzi nimi je 230V ~, teda napätie, ktoré by mohlo vytvoriť pri priechode Vaším telom životu nebezpečný prúd. Samozrejmosťou je, že na výstupe oddeľovacieho transformátora továrenskej výroby, nie je ochranný kontakt (kolík) spojený !! s ochranným kolíkom v zásuvke aj keď je vo väčšine prípadov osadený. Výrobca o tom informuje piktogramom priamo na prístroji a v užívateľskej príručke. V konečnom dôsledku je výstup oddeľovacieho transformátora zapojený iba ako dvojvodičový L a N.

Popis zapojenia

Zapojenie je jednoduché. Na primárnej strane na pozícii hlavného sieťového spínača odporúčam použiť "podsvetlený" typ, poprípade kontrolku sieťového napájania - dútnavku, alebo diódu LED v patričnom zapojení pre použitie s napájaním na 230V ~. Odporúčam všetky spoje dokonale izolovať - najlepšie zmršťovacími hadičkami tak, aby nemohlo dôjsť k úrazu elektrickým prúdom pri manipulácii vnútri zariadenia pri náhodnom dotyku na živú časť zariadenia. Modul "Softstart", respektíve pomalý nábeh zdroja v tomto prípade nie je potrebný, nakoľko sa v tomto zapojení nejedá o veľký transformátor, pri ktorom by hrozilo vybavenie ističa.

Na sekundárnej strane pre poistkou Po 2 je zapojené aj panelové meradlo pre odoberaný prúd  a výstupné napätie. Tie ovšem nie su nutné, ale je vhodné používať aspoň panelové meradlo pre meranie odoberaného prúdu, aby ste transformátor zbytočne nepreťažovali a nedošlo tak k jeho poškodeniu. Merať výstupný prúd je možné aj za použitia multimetra, tak ako je tomu znázornené na fotografiách z realizácie.Púzdro pre Po 2 (pokiaľ nebude použitý istič) vyveďte na predný panel, kvôli jej prípadnej jednoduchšej výmene.

Konštrukcia zariadenia

Celé zariadenie je umiestnené v plastovej krabičke o rozmeroch 235 x 217 x 92mm. Konkrétne sa jedná o typ Z17 (KP14), ktorú je možné dostať u rúznych predajcov za dobrú cenu. Tento typ s obľubou používam pre svoje zariadenia, nakoľko sa s nimi pracuje veľmi dobre a na trhu je dostatok rôznych veľkostí za výborné ceny.

Predný a zadný štítok je vyrobený ako papierový a následne zalaminovaný. Takto som vyrábal štítky na všetky mnou konštruované výrobky a to s veľmi dobrými výsledkami. Následne po vyvŕtaní všetkých montážnych otvorov v prednom a zadnom panely bola nalepená obojstranná lepiaca páska o širke 5cm a na ňu je nalepený finálny štítok. Nakoniec sa povyrezávajú skalpelom všetky potrebné montážne otvory a osadia sa všetky komponenty. Fotografie celkovej realizácie nájdete nižšie. Panel je navrhnutý pomocou programu Front Panel Designer 6.31, ktorý nájdete na tomto odkaze - klikni, o ktorom spravím v dohľadnej dobe recenziu (keď na to príde čas).

Detail použitej krabičky.

Rozložená krabička. V balení sú aj 4 skrutky a nožičky.

"Polotovar" predného štítku s nalepenou obojstrannou lepiacou páskou.

Detail návrhu predného panela.

Detail štítka použitého transformátora.

Pohľad na vnútorné usporiadanie oddeľovacieho transformátora. Ako ďalší krok, pribudne "Softstart".

Zadná strana oddeľovacieho transformátora s osadenou poistkou na primárnej strane 3.15A a sieťového filtra.

Detail hotového oddeľovacieho transformátora.

Použité komponenty

Pravdu povediac nie je ich veľa a mimo transformátora a krabičky som použil to, čo bolo v šuplíku, takže náklady na stavbu (za kupované diely) boli 25€ za transformátor ("od ruky" - ale nový) a 7.50€ za krabičku. Ďalej sú to 2 poistkové púzdra, 1 EMI filter (vybraný zo starého PC zdroja), dvojpólový sieťový spínač a sieťová zásuvka do panela. Ako nožičky krabičky som nepoužil tie, ktoré boli dodané, ale použil som nalepovacie 1 cm vysoké s rozmerom 1 x 1 x 1 cm, nakoľko na pôvodných sa celé zariadenie "kĺže" po stole a to aj napriek svojej hmotnosti (cca 5kg).

Namerané hodnoty

Napätie na vstupe Napätie na výstupe
241.4 V ~ 249.3 V ~

 

Záver

Čo ďalej? Asi k nemu dorobím "Softstart", nič sofistikované, iba niečo jednoduché, nakoľko pri druhom zapnutí, mi vyletela poistka 3.15A na primárnej strane. Toto jednoduché zariadenie a pod pojmom jednoduché mám na mysli fakt, že ho zvládne zostaviť človek s trochou technického nadania a samozreme s elektrotechnickými znalosťami doslova za pár hodín, môžem odporučiť k stavbe aj začínajúcim amatérom. To, že sa toto zariadenie považuje ako "Bezpečné oddelenie sieťového napätia", je tak bezpečné, ako je znalá jeho obsluha. To znaméná, že môžte rovnako dostať úder po kontakte s oboma koncami vodičov, ktoré sú vyvedené v zásuvke, takže opatrne. Zariadenie slúži na oddelenie potenciálov medzi sieťou a meraným / testovaným zariadením, čo oceníte najmä pri meraniach osciloskopom - nenastane situácia, že si osciloskop neúmyselne zničíte. Rovnako môžem odporučiť toto zariadenie ako zdroj napájania pre audiokomponenty - napríklad pre predzosilňovač, nakoľko sa tak jednoducho zbavíte parazitného brumu v prenosovom reťazci.

Edit 15.7.2020 : Sofstart je doplnený. Je použitý model od poľskej firmy INDEL, konkrétne model SF2.5, ktorý je vhodný pre toroidné transformátory do menovitého príkonu 2.5kW. Je to softstart "jednoduchšej" konštrukcie, ale svoju službu zastane dobre. Jeho jediné obmedzenie uvádza výrobca, aby jeho aktivácia bola v intervale minimálne 30 sekúnd.



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Dušan Viest pred 4 mesiacmi

je to naprosto nevhodné zariadenie pre napríklad servis TV

Elektrolab pred 4 mesiacmi

Zdravím, ďakujem za názor, mohli by ste to ozrejmiť svoj názor? Ďakujem.

Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki Button Seo servis Diallix.net VN-Experimenty Hatiar.eu