Transformator separacyjny stosuje się w celu odizolowania się galwanicznego np. od sieci zasilającej. Takie rozwiązanie stosuje się głównie ze względów bezpieczeństwa. W moim konkretnym przypadku chcę się odizolować od sieci zasilającej 230V AC z której zasilane są moje urządzenia pomiarowe np. oscyloskop, generator itp. Generalnie jest taka zasada w miernictwie elektrycznym: nie można dokonywać pomiarów źródła napięcia z którego także jest zasilany nasz przyrząd pomiary (np. oscyloskop). Zasady pomiarów napięcia sieciowego zastały klarownie opisane w artykule na łamach Elektroniki Praktycznej: http://ep.com.pl/files/3431.pdf Chcąc obserwować przebiegi elektryczne stacjonarnym oscyloskopem w urządzeniach zasilanych bezpośrednio z sieci 230V AC zmuszony zostałem do budowy praktycznego w użyciu transformatora separacyjnego.
Jako transformator separacyjny wykorzystałem transformator STM100 produkcji Breve. Ma on moc 100VA. Teoretycznie gotowy jest on odrazu do użycia. Jednak ze względów praktycznych dobrze umieścić go w obudowie, oraz zamontować gniazdko sieciowe AC do łatwego podłączania urządzeń elektrycznych.
Jako dawcę obudowy wykorzystałem obudowę od stacji lutowniczej 868D. Czasami uszkodzone po-serwisowe urządzenia sprzedaje nasz serwis w licytacjach od 1zł na Allegro: gotronik_outlet
Obudowa po 868D idealnie pasuje pod transformator SMT100. Cały korpus jest wykonany z grubego plastiku, posiada miejsca montażowe pod transformator. Z tyłu mamy metalowy panel z już umieszczonym gniazdem zasilającym, które ma zintegrowane miejsce na bezpiecznik. Odpada więc trochę roboty mechanicznej. By cała konstrukcja była bardziej praktyczna na front panelu oprócz niezbędnego gniazdka elektrycznego postanowiłem umieścić dodatkowo panelowy miernik napięcia i prądu AC o symbolu katalogowym BTE-352. Miernik BTE-352 nie wymaga dodatkowego zasilania, a pomiar prądu wykonywany jest przy pomocy dodatkowej cewki przez której środek przekłada się przewód z płynącym prądem. Takie „bezkontaktowe” rozwiązanie pomiaru prądu nie wpływa w żaden sposób na wyjście wtórne transformatora, jak mogłoby to mieć w przypadku klasycznego rozwiązania z bocznikiem. Amperomierz BTE-352 ma zakres pomiaru prądu do 100A, a dokładniej rzecz biorąc do 99,9A. Biorąc pod uwagę moc mojego transformatora wynoszącą 100W i wyjściowe napięcie 230V to maksymalny prąd znamionowy na wyjściu będzie w okolicach 0,434A. Konieczna zatem jest pewna modyfikacja układu do pomiaru prądu by zwiększyć rozdzielczość pomiaru. Wyświetlanie prądu ze standardową rozdzielczością 0,1A w moim przypadku przy prądzie maksymalnym 0,4A jest to poruszanie się praktycznie w granicach błędu. Dlatego zamiast przez otwór cewki pomiarowej przeciągać tylko jedną żyłę z przewodem w którym płynie prąd wykonałem 10 zwojów wokół cewki. Spowodowało to x10 zwiększenie mierzonego sygnału co w konsekwencji zwiększyło moją rozdzielczość pomiarową do 0,01A (oczywiście zmniejszyło to zakres pomiarowy do 9,99A, ale takich wartości prąd na wyjściu 100VA transformatora nie będzie). Pozostało tylko odciąć ścieżkę w mierniku BTE-352 odpowiedzialną za zasilanie „kropki” w wyświetlaczu siedmiosegmentowym, która na stałe była zwarta do masy. Nową „kropkę” nakleiłem na stałe na wyświetlacz LED.
Pomysł na budowę już jest. Wszystkie elementy mam na stole. Można przystąpić do złożenia wszystkiego w jedną całość. Chyba najgorszym etapem było wycięcie miejsca pod miernik panelowy we front panelu. Obróbka mechaniczna zawsze jest problemem gdy się nie ma odpowiednich narzędzi. Narysowałem flamastrem obrys miernika. Nawierciłem kilkanaście otworów wzdłuż narysowanych linii. Następnie za pomocą kombinerek wyrwałem niepotrzebną część. Jeszcze tylko 5-10 minut pracy pilnikiem i otwór jest gotowy. Najtrudniejsze już chyba za mną… uffff Pozostała tylko kosmetyka z front panelem. Należy przewiercić tylko dodatkowe otwory pod gniazdko elektryczne i przewody. Front panel ma kilka otworów „firmowych” wykonanych pod stację lutowniczą. Przed zamontowaniem miernika panelowego i gniazdka elektrycznego wycinam z białej kartki warstwę maskującą i dodatkową drugą z cienkiej folii, która zapobiegnie szybkiemu zabrudzeniu się frontowi obudowy.
Przed umieszczeniem transformatora STM100 w obudowie przykręcam wcześniej przygotowane przewody elektryczne o odpowiedniej długości. Przykręcam transformator do szyn w obudowie przy pomocy 4 wkrętów. Pozostaje teraz tylko wszystko skręcić. Poniżej zamieszcza foto-relację z montażu:
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
transformator separacyjny – budowa
Montaż został zakończony. Mam teraz kompaktowy i poręczny w użyciu transformator separacyjny. Jak widać na wyświetlaczu woltomierza panelowego napięcie na wyjściu transformatora, czyli po stronie wtórnej jest wyższej niż na stronie pierwotnej. Po stronie pierwotnej (napięcie sieciowe) ma wartość 230V, a na wtórnej wyjściu 250-252V (bez obciążenia). Sprawdziłem to multimetrem uniwersalnym z pomiarem wartości skutecznej TrueRMS.
W szkole podstawowej na lekcjach fizyki w trakcie uczono nas że transformator separujący ma przekładnię 1:1. Liczba zwojów po stronie pierwotnej i wtórnej jest równa. W rzeczywistości transformatory separacyjne po stronie wtórnej mają większa liczbę zwojów. Skutkuje to wyższym napięciem na stronie pierwotnej bez obciążenia. Dopiero po obciążeniu transformatora znamionową mocą napięcie na wyjściu mniej więcej spada do poziomu napięcia wejściowego.
W mojej konstrukcji urządzenia przewód ochronny PE połączyłem bezpośrednio z wejścia na wyjścia, ale prawdopodobnie popełniłem błąd – sprawdzę to dokładnie i ewentualnie poprawię. By zachować pełną separację galwaniczną prawdopodobnie takie połączanie błędne.
Dodaj komentarz
Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.