W tym opracowaniu przedstawię Państwu ciekawe urządzenie w nie zupełnie zgodnym z zamierzeniami producenta zastosowaniu. Mowa o przekładniku napięcia - urządzeniu stosowanym w sieciach elektroenergetycznych do pomiaru wartości napięcia jednofazowego na liniach średniego i wysokiego napięcia. Mi nie za bardzo potrzebne jest urządzenie pomiarowe tego typu, a skoro już wpadło do mojego laboratorium zobaczymy co da się z nim zrobić. Zacznijmy jednak od początku ....
Przekładnik taki działa zasadzie identycznej do zwykłego transformatora. Napięcie z linii WN doprowadzane jest do uzwojenia pierwotnego, które jest bardzo dobrze zabezpieczone i posiada dużą liczbę zwojów. Dzięki temu na uzwojeniu wtórnym o dużo mniejszej liczbie zwojów otrzymujemy niskie napięcie, które w prosty sposób możemy podać na mierniki i dzięki odpowiedniemu wyskalowaniu w bezpieczny sposób można dokonywać pomiarów. Przekładniki montuje się na słupach bardzo blisko linii tak więc do budynków sterowni lub innych urządzeń kontrolno pomiarowych doprowadzany jest już sygnał napięciowy o niskich wartościach.
Mój przekładnik przystosowany był do pomiarów napięć w sieciach średniego napięcia o wartościach do 15 kV, przy czym na wyjściu uzwojenia wtórnego przy takiej wartości na pierwotnym powinien wystawić 220 V. Wyobraźmy sobie teraz sytuację w której zamienimy sobie uzwojenia i fabryczne wtórne potraktujmy jako nasze pierwotne. Zaraz zaraz, dlaczego mamy sobie coś wyobrażać ?
Przekładnik napięciowy.
Wyobrażać sobie coś to mogą teoretycy, my musimy poeksperymentować :) Ja moją przygodę zacząłem od pomiaru wartości rezystancji uzwojenia "pierwotnego" i okazało się, że ma ona wartość jedynie 0,5 Ω. Niestety nie mam bladego pojęcia jakiej grubości drutem nawinięte jest to uzwojenie, nie znam też parametrów rdzenia więc nie mogłem od tak podłączyć transformatora do sieci co by go nie usmażyć i nie wywalić zabezpieczeń elektrycznych w budynku.
Na pierwszy ogień poszedł więc regulowany autotransformator w roli dławika. Mój przekładnik połączyłem szeregowo przez uzwojenie pierwotne tego autotransformatora a wtórne zwarłem. Zwiększając moc autotransformatora cały czas kontrolując płynący prąd powodowałem zwiększanie wartości prądu w obwodzie przekładnika i niestety już przy zadaniu 10% mocy okazało się, że przekroczyłem dopuszczalną moc dla mojego autotrafa (2,5 kW).
Wyładowanie łukowe na "wtórnym uzwojeniu przekładnika.
Jednak, jak na powyższych zdjęciach widać przy prądzie uzwojenia pierwotnego na poziomie 10 A przekładnikiem już można się pobawić. Otrzymujemy piękne wyładowanie łukowe, którego transformator nawet po długim czasie nawet trochę się nie nagrzewa. Z tego faktu można wnioskować, że uzwojenie wg. nas pierwotne nawinięto całkiem grubym drutem przez który można przepuścić jeszcze wiele więcej amperów. Czytając trochę o tych przekładnikach dowiedziałem się, że tak właśnie jest ze względu na ewentualne zwarcia w trakcie normalnej pracy urządzenia. Stronę pomiarową zabezpiecza się dodatkowo bezpiecznikami, ale i tak uzwojenie wykonane jest z naprawdę grubego drutu. Uzwojenie pierwotne też jest wytrzymałe i przy napięciach na poziomie kV nie popłyną tam duże prądy więc spokojnie można się bawić wyładowaniami.
Solankowy regulator mocy przekładnika.
Zamiast autotransformatora, który niestety ma ograniczony zakres mocy zastosowałem dwie blaszane elektrody zanurzone w wodzie do której stopniowo dolewałem nasyconego roztworu soli kuchennej. Takie rozwiązanie stosowano kiedyś do rozpędzania dużych karuzeli w wesołych miasteczkach zanim pojawiły się takie cuda jak falowniki. Do mojego przekładnika system ten okazał się niezastąpiony. Na przewód założyłem cęgi prądowe i dodając pipetką roztworu soli obserwowałem jak prąd rośnie. Powyższe zdjęcie po lewej to zachowanie regulatora mocy przy prądzie 27 A. I co najlepsze dla transformatora to nic szczególnego, po długiej zabawie, której efekty zaraz pokarzę, transformator zrobił się lekko ciepły. Niestety więcej już nie dałem rady podkręcić bo po przekroczeniu 30 A wywalało wszelkie zabezpieczenia w budynku i nastawały egipskie ciemności.
Wyładowania łukowe na drabinie jakubowa przy mocy przekładnika 6,5 kW
Powyżej prezentacja efektów wyładowania łukowego na drabinie jakubowa. Przy tej mocy to najpiękniejsze wyładowania jakie kiedykolwiek widziałem. łuk elektryczny zapala się na dole i przepięknie podąża ku górze, gdzie wygina się w łuk i z trzaskiem gaśnie. Na zdjęciach widać też ile ciepła się wydziela, można to zobaczyć obserwując załamania światła na gorącym powietrzu w niektórych miejscach.
Wyładowania elektryczne w żarówce z włóknem wolframowym.
Wyładowania w żarówce i chwila jej implozji.
Przypalanie starej żarówki i wyładowania na nowej.
Przepalenie kolejnej żarówki i zabawa z żółtymi wyładowaniami.
Wyładowania łukowe przy mocy pobieranej z sieci na poziomie 7 kW.
Dwie żaróweczki zakończyły swój żywot w troszkę nietypowy sposób. Na ostatnich zdjęciach widzimy wyładowania łukowe zabarwione na żółto jonami sodu pochodzącymi ze szkła, które stopiło się i parowało. Zanim żarówka się przetopiła i rozszczelniła mogliśmy obserwować piękne wyładowania w argonie pod zmniejszonym ciśnieniem. Część wyładowań płynęła także po powierzchni szkła od strony zewnętrznej. W kolejnych eksperymentach przedstawię próby prowadzenia wyładowania w rurce szklanej.
Wyładowanie przeprowadzone w szklanej rurce.
Moment przetopienia szklanej rurki i zapalenie się łuku elektrycznego.
Nasz przekładnik w trakcie pompowania weń 7 kW mocy praktycznie w ogóle się nie nagrzewa, śmiem więc twierdzić, że całkiem sporo z tej mocy wyłazi po drugiej stronie. Odliczając to, co wydziela się w naszym czajniczku :) Świadczyć o tym mogą właśnie eksperymenty ze szkłem gdzie prowadząc wyładowanie w szklanej rurce praktycznie natychmiast zaczyna się ona topić.
Poniżej mała modyfikacja eksperymentu, zapłon plazmy nastąpił na dłuższym odcinku szkła dzięki zmoczeniu rurki roztworem soli. Rurka w ciągu kilku sekund zrobiła się plastyczna i zaczęła się rozpływać.
Dwa ostatnie zdjęcia prezentują świecenie i wręcz odparowywanie rurki przy wyładowaniu prowadzonym pod obciążeniem przekładnika na poziomie 7,5 kW. Poniżej do przekładnika podłączę kilka rurek próżniowych z powietrzem pod różnymi ciśnieniami. Rurki te nie są przystosowane do zasilania tak dużymi napięciami o tak dużej wydajności prądowej. Gdy jedną z nich podłączyliśmy na dłuższą chwilę elektrody się po prostu upaliły. Tak więc załączaliśmy lampę na tak krótko jak to tylko możliwe by wykonać zdjęcie i nie stracić kolejnych lamp.
Na zakończenie mały test sygnalizatora obecności napięcia na liniach energetycznych. Jest to bańka z mieszaniną helu i argonu pod zmniejszonym ciśnieniem. Bańka pięknie świeci gdy jej podstawa ma kontakt z wysokim napięciem.
Niebawem postaram się zmierzyć jaka wartość prądu płynie już po stronie wtórnej i jaką te iskierki mają moc. Muszę tylko wpaść na dobry pomysł pomiarowy bo jak na razie to przypaliłem sobie autotransformator, spaliłem amperomierz analogowy, smaliłem miliamperomierz analogowy i niestety uszkodziłem cęgi prądowe :)
