Обеспечение безопасности дешевого самодельного трансформатора

Я хочу разработать дешевый, но безопасный, маломощный, постоянно включенный нагреватель, чтобы поддерживать температуру в небольшом помещении выше нуля. (Небольшой подземный туннель, через который проходит водопровод автоматической поилки для лошадей.)

У меня есть никель-хромовый провод для элемента, и мне нужен дешевый способ понизить 120 В переменного тока до 50 В переменного тока при 2,3 А. (или 25 В @ 4,6 А или 17 В * 6,9 А и т. д.) Я буду использовать полумостовой выпрямитель для малой мощности и полный мостовой выпрямитель для большой мощности, если труба замерзнет и ее нужно оттаять. Я полагаю, что для этой работы подойдет простой трансформатор с обмоткой вокруг болта. Эффективность не имеет большого значения — предполагается, что он будет генерировать тепло.

Мое предположение состоит в том, что мне нужно сделать первичную катушку с достаточным количеством витков, чтобы ее реактивное сопротивление предотвратило сгорание первичной обмотки. (В конце концов, это провод, соединяющий горячую часть с нейтралью). Основано ли это исключительно на индуктивности/реактивном сопротивлении первичной обмотки? Реактивное сопротивление + сопротивление? Реактивное сопротивление * сопротивление?

Какие факторы я должен предусмотреть, чтобы гарантировать, что: 1) трансформатор не сгорит сам, 2) трансформатор не будет абсурдно неэффективным или опасным, и 3) это разумное использование дешевого самодельного трансформатора. (IOW, если сохранить это в безопасности нереально, я могу либо найти готовый трансформатор для этого, либо найти другой способ подачи питания на нагревательный провод. Это звучит забавно, но я не слишком горжусь чтобы сказали не делать этого)

ПРИМЕЧАНИЕ. В целях безопасности предположим, что нагревательный змеевик, питаемый от вторичной обмотки, в конечном итоге перегорит и станет разомкнутой цепью. И предположим, что это произойдет, но не будет замечено в течение > 2 недель.

Почему бы просто не выбрать размер вашей нихромовой проволоки таким образом, чтобы она производила желаемое количество ватт от 120 В переменного тока вместо того, чтобы возиться с трансформатором?
Вы должны быть в состоянии купить дешевый трансформатор на 24 В переменного тока, они очень распространены в системах видеонаблюдения.
Не стройте собственный силовой трансформатор. Просто не делай этого. Учитывая, что вы чувствуете, что можете использовать болт в качестве магнитного сердечника, еще больше причин не делать этого. Не делай этого.
Учитывая подход типа «намотайте несколько проводов на болт», просто купите трансформатор, рассчитанный на безопасное использование при температуре и уровне влажности, которые вы собираетесь использовать на открытом воздухе, даже если он находится в подземный туннель. Он также будет иметь отключение при перегреве и рассчитан на некоторые злоупотребления. Вы не хотите, чтобы это стало опасным.
«Я полагаю, что для этой работы подойдет простой трансформатор с обмоткой вокруг болта». - из чего сделана труба?
Болт в качестве ядра показывает, что вы знаете об электромагнетизме достаточно, чтобы быть опасным, но недостаточно, чтобы быть безопасным или эффективным. Купите трансформатор. Или купить сетевую трубу-грелку.
для лошадей не может быть так холодно, но вам понадобится изоляция, в противном случае 100 Вт на метр
100-ваттные SMPS довольно дешевы. Версии 12В и 24В самые дешевые. И они имеют встроенную защиту. И стоят столько же, сколько сетевой трансформатор аналогичного качества. Кроме того, напряжение постоянное, так что это действительно все упрощает.... многое.

Ответы (4)

Реактивное сопротивление не будет значительно увеличено за счет увеличения числа витков на первичной обмотке.

Распространенным способом защиты трансформатора от короткого замыкания является уменьшение связи между первичной и вторичной обмотками для увеличения индуктивности рассеяния. Это может быть связано с расположением пластин или даже размещением первичной обмотки на отдельной ветви трансформатора с шунтирующим путем между первичной и вторичной обмотками.

Увеличение числа витков на первичной обмотке увеличит индуктивность намагничивания и уменьшит ток холостого хода.

Мое предположение состоит в том, что мне нужно сделать первичную катушку с достаточным количеством витков, чтобы ее реактивное сопротивление предотвратило сгорание первичной обмотки.

Нет. Индуктивность рассеяния будет той, что вы получите, она не предотвратит перегрузку по току.

Какой фактор я должен предусмотреть, чтобы: 1) Трансформатор не сгорел

Вы добавляете автоматический выключатель, предназначенный для защиты трансформатора.

  1. Трансформатор не будет абсурдно неэффективным или опасным

Если вы купите промышленный, он не будет неэффективным. Когда вы заказываете его, ищите безопасный трансформатор. Он имеет большую изоляцию между первичной и вторичной обмотками, поэтому, если одна расплавится, она не соприкоснется с другой. Напряжения ниже 34 В переменного тока безопасны для прямого прикосновения.

  1. это разумное использование дешевого самодельного трансформатора

Трансформаторы дешевые, но это задача для специалиста. Я никогда не смогу построить один трансформатор лучше и по той же цене, что и специалист, со всеми инструментами для заливки, вакуумным удалением пузырьков воздуха, сертифицированным изоляционным материалом, эпоксидными смолами, ....

Что касается вашего приложения, то есть гораздо более простые решения. Например, полупроводниковый нагревательный элемент. Он имеет два провода, между которыми находится нагревательный материал PTC, поэтому он саморегулирующийся. Он может быть экранирован, поэтому вы можете использовать прямую сеть переменного тока с прерывателем замыкания на землю GFCI, и все готово. Так обслуживаются промышленные водопроводы. Термостат температуры окружающей среды может включать и выключать нагрев.

https://youtu.be/XzPMk2DXhME

Я полагаю, что для этой работы подойдет простой трансформатор с обмоткой вокруг болта.

Неа. Гуглите "Вихревые токи". Большой цельный кусок железа для этого не годится. Вы просто нагреете болт очень, очень сильно.

У меня есть никель-хромовый провод для элемента, и мне нужен дешевый способ понизить 120 В переменного тока до 50 В переменного тока при 2,3 А. (или 25 В при 4,6 А или 17 В * 6,9 А и т. д.)

Вы можете купить нагревательную ленту, предназначенную для оборачивания вокруг труб и мягкого их нагрева. Здесь не нужно сворачивать свои собственные.

Если вы чувствуете необходимость сделать это, используйте достаточно длинный и тонкий провод, чтобы он был как раз при подаче на него 120 В. Если вы хотите больше тепла, то используйте две секции, одну для теплой, другую для горячей.

Но та лента лучше, потому что она уже работает, на конце уже есть штекер и т. д.

Я буду использовать полумостовой выпрямитель для малой мощности и полный мост для большой мощности, если труба замерзнет и ее нужно оттаять.

Подключать полумостовой выпрямитель к силовой цепи, которая идет прямо от сети, — плохая идея. Ваша энергетическая компания предполагает, что ваш дом является нагрузкой переменного тока, которая не возвращает постоянный ток на полюсный трансформатор. Полумостовой выпрямитель делает именно это.

Если вы связаны и полны решимости использовать свою идею с нихромовой проволокой, подключите ее к диммеру лампы, рассчитанному на полную нагрузку, которую будет представлять проволока. Затем просто выключите диммер для «теплого».

+1 за готовую термоленту. Должен быть безопасным, без опасности удара током, если кто-то прикоснется к нему.
Готовая тепловая лента общеизвестно ненадежна. Каждый раз, когда я пытался его использовать, он сгорал в течение нескольких месяцев. Мои сумасшедшие идеи обогревателей исходят из того факта, что я хочу что-то более надежное, чем нагревательная лента.
Если вы еще этого не сделали, попробуйте готовую нагревательную ленту от коммерческого поставщика. Я бы обратился к Granger, MSC или McMaster в США, или к коммерческому поставщику сантехники (в отличие от домашнего магазина). Рабочие, обслуживающие заводы, не собираются с этим мириться и будут готовы потратить деньги босса на что-то, что стоит вдвое (или в десять раз!) дороже, но служит вечно.

Вы можете удалить вторичную обмотку высокого напряжения трансформатора микроволновой печи и намотать вторичную обмотку, чтобы использовать ее для этой цели, если хотите. Примерно вам понадобится около 50 витков на вторичной обмотке (попробуйте) для 50 В переменного тока (около 1 В на виток, поэтому более низкие напряжения могут быть легче намотаны). Недостатком является то, что вам понадобится более толстый провод для более высокого тока, если вы снижаете напряжение.

Вы можете найти различные руководства в сети, я уверен, что некоторые из них лучше, чем другие. Будьте чрезвычайно осторожны со всем, что подключено к сети, и привлеките кого-то из местных, кто хорошо осведомлен и готов помочь вам, прежде чем подключать его к сети.

Преимущество MOT заключается в том, что он уже имеет правильно спроектированную первичную обмотку и сердечник, которых более чем достаточно для вашей выходной мощности.

Как говорит Нил, недостатком является то, что он сделан очень дешево и будет сильно нагреваться, и предполагается, что он будет охлаждаться вентилятором. Это можно смягчить, перемотав первичную обмотку, возможно, на 30-50% больше витков (или, что проще, с меньшим количеством правильно сфазированных наборов витков, добавленных в фазе с первичной обмоткой), но это больше работы. Таким образом, он выглядит очень хорошо по сравнению с болтом с проволокой на нем, но очень плохо по сравнению с надлежащим трансформатором, разработанным с консервативными уровнями потока с использованием кремнистой стали с ориентированной зернистостью.

The advantages of the MOT is that it already has a properly designed primary and core that is more than adequate for your output power.Недостаток MOT заключается в том, что он спроектирован так, чтобы быть как можно более дешевым, потреблять огромный ток намагничивания и работать в горячем состоянии с вентиляторным охлаждением. это не то, что нужно для непрерывной работы или при нагрузке 100 Вт. Это строго для перемотки для точечных сварщиков, нагрузка кВт на короткие периоды.
@Neil_UK Совершенно верно, в идеале вы должны перемотать первичную обмотку с большим количеством витков.
Я обычно рекомендую добавить дюжину или двадцать дополнительных витков к существующей первичной обмотке, не нужно полностью перематывать ее.
@Neil_UK Хороший вопрос ... конечно, добавленные витки должны быть правильно сфазированы и изолированы от вторичной обмотки.