Латр схема подключения: Лабораторный автотрансформатор для измерений и испытаний

Лабараторный ЛАТР своими руками: схема и сборка

Трансформатор имеющий электрическую связь между обмотками называют лабораторным автотрансформатором, или ЛАТРом. Вольтаж цепи нагрузки прямо пропорционален обмотке вторичной цепи. В зависимости от конструкции, получение нужного выходного напряжения производиться подключением к соответствующим выводам или вращением ручного регулятора (рис. 1). В этой статье описывается как сделать ЛАТР в домашних условиях.

Подготовка материала

Для сборки ЛАТРа понадобятся следующие материалы и устройства:

• Медная обмотка;
• Тороидальный или стержневой магнитопровод. Можно приобрести в специализированном магазине или извлечь из испорченной техники;
• Термоустойчивый лак;
• Тряпичная изолента;
• Корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания.

Для лабораторного ЛАТРа с переменным коэффициентом трансформации могут дополнительно понадобиться:

1. Цифровой или аналоговый вольтметр.
2. Поворотный механизм, включающий в себя ручку и ползунок с угольной щеткой. Он будет регулировать напряжение.

Расчет провода

Автотрансформатор нецелесообразно использовать для больших трансформаций по следующим причинам:

• Большой риск получить токи, близкие к короткому замыканию. Это компенсируется специальными электронными схемами или дополнительным сопротивлением. Для маленьких нагрузок выгоднее использовать электронный ЛАТР.
• Теряются преимущества перед трансформаторами: высокий КПД, экономия проводника и стали, малые габариты и вес, стоимость.

Определяемся в каких пределах будет работать ЛАТР. Питание сети выбираем 220 В. В качестве вторичных напряжений выбираем 127, 180 и 250 В. Мощность ограничиваем в 300 Вт. Можете выбрать свои значения и произвести аналогичные расчеты на примере этой статьи.

Обмотка рассчитывается по большему току. Наибольший ток будет при преобразовании напряжения 220 в 127 В. Автотрансформатор в этом случае является понижающим, и к нему подходит схема 1. Исходя из предоставленной схемы, рассчитываем максимальный ток I проходящий в обмотке обеих цепей:

I = I2 – I1 = P / U2  –  P / U1 = 300 / 127  –  300 / 220  = 1 А

• где  I, I2, I3 – токи в соответствующих участках цепи, А;
• P – мощность, Вт;
• U1, U2 – напряжения первичной и вторичной цепи, В.

Диаметр провода рассчитываем по формуле:

d = 0,8 * √I = 1 мм.

Из таблицы 1 выбираем тип провода и сечение. Выбор делаем с учетом расчетного тока и среднего значения плотности тока для трансформаторов – 2 А/мм².

Коэффициент трансформации ЛАТРа n вычисляем по формуле:

n = U1 / U2 = 220 / 127 = 1,73

Для дальнейшего расчета вычисляем расчетную мощность Pр:

Pр = P * k * (1 – 1/n) = 300 * 1,2 * (1 – 1/1,73) = 151,92 Вт

где  к – коэффициент, учитывающий КПД автотрансформатора.

Для определения количества витков приходящихся на 1 вольт, необходимо посчитать площадь поперечного сечения сердечника S и определиться с типом магнитопровода:

S = √ Pр = √ 151,92 = 12,325 см²

W0 = m / S = 35 / 12,325 = 2,839

• где  W0 – количество витков, приходящихся на 1 вольт;
• m – 50 для стержневого и 35 для тороидального магнитопроводов.

Если сталь не очень высокого качества стоит увеличить значение W0 на 20-30 %. Так же при расчете витков следует увеличить их количество на 5-10 %, чтобы избежать просадки напряжения. Рассчитываем количество витков для выбранных напряжений 127, 180, 220 и 250 В:

w = W0 * U

Получаем 360, 511, 624 и 710 витков.

Для расчета длины провода обматываем один виток на магнитопровод и измеряем его длину. Затем умножаем на максимальное количество витков и прибавляем по 25-30 сантиметров для каждого вывода к клемме.

Процесс сборки

Для сборки регулируемого ЛАТРа выбираем тороидальный магнитопровод (рис. 2). Место наложения обмотки изолируем тряпичной изолентой.  Выводим провод для первой клеммы питания. Все последующие провода выводим не разрывая. Закрепляем первый виток на магнитопроводе и начинаем накручивать рассчитанное количество. При достижении витка соответствующего одному из выбранных напряжений, выводим петлю, и продолжаем наматывать провод. На рисунке 3 изображен процесс намотки на деревянном каркасе.

После наложения обмотки лакируем ЛАТР. Наполняем емкость выбранным лаком, и окунаем в него автотрансформатор. Оставляем на длительную просушку.

После просушки помещаем автотрансформатор в корпус. Первый выведенный провод присоединяем к разъему питания. Этот разъем должен быть электрически связан с общей клеммой нагрузки, поэтому соединяем их между собой каким-нибудь проводником. Петлю выведенную для 220 В, соединяем со второй клеммой питания. Остальные провода подключаем к соответствующим клеммам вторичной цепи. На “схеме” 2 изображены выводы проводов.

Для лабораторного автотрансформатора с переменным коэффициентом трансформации добавляем корпус, и делаем крепление для ручки регулятора. К ручке прикрепляем ползунок с угольной щеткой. Щетка должна плотно касаться верхней части обмотки. Помечаем область по которой будет передвигаться щетка, и в этом месте избавляемся от изоляции. Так щетка будет иметь прямой электрический контакт с вторичной обмоткой. Клеммы вторичных напряжений, кроме общей, заменяем одной, соединенной с угольной щеткой (схема 3). При подсоединяем закрепляем вольтметр.

Если следовать написанной статье, то ЛАТР можно с легкостью сделать своими руками.

Проверка

Что бы убедиться в бесперебойной и надежной работе устройства, выполняем следующие пункты:

1. Подключаем автотрансформатор к сети 220 В;
2. Проверяем на отсутствие задымления, запаха гари, сильных шумов;
3. Вольтметром проверяем соответствие выходных значений;
4. Через 10 — 20 минут работы отключаем ЛАТР. Проверяем не перегрелась ли обмотка.
5. Снова включаем ЛАТР в сеть и подключаем нагрузку на длительное время.

При отсутствии проблем автотрансформатор готов к работе.

ЛАТР 3А, вх.127,220В вых.0..250В, снабжён вольтметром и предохранителями, разъёмы компьютерные-сетевые и зажимы-банан (восстановлен и переделан из ручного стабилизатора) [лето 2011] / Блог им. Celeron / Сообщество EasyElectronics.ru

Старики знают, что в ту эпоху, когда коммунизм ещё только строился, напряжение в электрических сетях было не 220VAC как сейчас, а по разному (обычно 110..127VAC, в редких новостройках 220VAC) и очень сильно плавало (не то что сейчас) — тогда без стабилизаторов напряжения было никак не обойтись (сейчас-то мы обходимся).

В основе всех стабилизаторов напряжения используются автотрансформаторы. Однако, первые стабилизаторы напряжения регулировались не автоматически, а вручную — фактически, это были просто голые автотрансформаторы, включенные на повышение напряжения (в обратном включении, чем привычные нам ЛАТРы). Но конечно, такие «ручные стабилизаторы» были очень неудобными: приходилось следить за ними, как рыбак за поплавком — ну, точно не меньше! Как же в таком случае расслабиться и посмотреть телевизор? Если каждые полминуты нужно глядеть на маленький экранчик аналогового вольтметра, соображать, и подкручивать сверху ручку (мать мне рассказывала, что ей доставалось от деда, когда она забывала «покрутить эту ручку» — это случалось незавидно регулярно)… Естественно, как только в продаже появились «автоматические стабилизаторы», которые «глядели» на вольтметр сами, — тогда «ручные стабилизаторы» (в количестве 1шт.) были тут же вытеснены в подвалы и забыты (почти на пол века, пока до них не добрался я).

Найдя в подвале древний дедовский «ручной стабилизатор напряжения» — было принято единственно верное решение: разобрать и применить… В итоге, получилось вот такое винтажное чудо:

Далее, будет много фоток (все кликабельны и ведут на полноразмерное изображение)…

Описание и характеристики изделия

• Название: Лабораторно-бытовой автотрансформатор регулируемый однофазный
• Входы и выходы реализованы в разных видах:
  
  есть стандартные гнёзда-зажимы «банан» (обычные для ЛАТРа),
  
  и есть удобные в быту «сетевые компьютерные разъёмы IBM» (ВХОД: Штекер сетевой IBM 3pin монтажный, c предохранителем; ВЫХОД: Гнездо сетевое IBM 3pin монтажное).
  Примечание: в отличие от советских ЛАТРов, здесь каждый вход и выход представлены не тройкой, а только парой контактов — что, однако, не снижает функциональности…
• Максимальная нагрузка (пропускаемая мощность): до 3А, в любом из контуров.
• Первичный и вторичный контуры защищены плавкими предохранителями (итого, две штуки).
  Примечание: Предохранитель входного контура FUSE1 вмонтирован во входной «сетевой штекер IBM» (с левой стороны корпуса). Замечу, что ВХОД через гнездо-зажим «банан» — также скоммутирован через этот предохранитель (для этого разъём IBM был немного «допилен»)…
  Примечание: Обычно, ток во вторичном (выходном) контуре — больше. Поэтому выходной плавкий предохранитель FUSE2 (с правой стороны корпуса) сделан более доступным для замены, в удобном держателе, поскольку вероятность выхода его из строя — больше…
• Индикация режимов работы: две лампочки (неоновая подсветка на тумблере питания; и лампочка накаливания, подключённая непосредственно к катушке автотрансформатора) и аналоговый вольтметр выходного напряжения.
• Переключатель диапазонов входного напряжения питания 127/220VAC — реализован в виде ползункового переключателя (с утопленной клавишей, во избежание случайного переключения).

Осмотрим прибор снаружи

Примечание: От долгой и трудной жизни, металлический корпус повело — поэтому опорные ножки пришлось доделать, чтобы корпус стоял на резине, а не на выступающем металле. Трёхножечная конструкция, оказалось, обладает интересными свойствами: конечно, это гораздо менее устойчиво, чем 4 ножки; но зато, можно совершенно не задумываться и не подбирать высоту ножек — конструкция автобалансируется на трёх точках опоры.

Схема принципиальная ЛАТРа

Органы управления, Порядок работы и Техника Безопасности

1. Вначале, тумблер питания на передней панели должен быть в состоянии «выключено». Питающее напряжение на входных клеммах, очень желательно, должно отсуствовать — в целях техники безопасности.

Внимание: Следует иметь в виду, что входные гнёзда-зажимы «банан» запараллелены с «сетевым штекером IBM», ещё до тумблера питания. (Входы разных типов — равнозначны!) Поэтому если вы подключаете электрически безопасный кабель питания ко ВХОДУ через Штекер сетевой IBM — то высокое напряжение тут же появляется и на входных гнёздах-зажимах «банан» (а последние имеют оголённые металлические контакты)!

Примечание: Тумблер питания (S1 на схеме принципиальной) — двухполюсный. Поэтому пока S1 не включен — напряжение на ВЫХОДЕ устройства полностью отсутствует.

2. Неоновая подсветка на тумблере питания — это индикатор готовности ЛАТРа к работе. Она загорается сразу же, как только ко ВХОДУ ЛАТРа подключают питающее напряжение — ещё до включения тумблера питания.

3. Далее, следует проверить и установить правильное положение «переключателя диапазонов входного напряжения 127/220VAC» (S2 на схеме принципиальной): в Украине/России — следует установить в положение 220V; а Америке/Европе — установить в положение 127V (на случай, если я туда поеду вместе со своим ЛАТРом, случайно). И только после этого допускается включать тумблер питания!

4. Обычно, на этом этапе, Нагрузка к выходам ЛАТРа — не подключена! Поскольку мы не знаем какое выходное напряжение сейчас выставлено ползунком…

5. Можно включать прибор: После включения тумблера питания S1, электрический ток поступает на катушку автотрансформатора — загорается индикатор «рабочего режима»: лампочка накаливания за зелёным стёклышком над вольтметром, подключённая к низковольтному отводу от катушки трансформатора (простой и надёжный индикатор).

Если выходной предохранитель FUSE2 в норме, то сейчас преобразованное напряжение поступает на ВЫХОДы ЛАТРа — стрелочный вольтметр (на передней панели) покажет величину выходного напряжения.

6. Настройте требуемое выходное напряжение «регулировочной ручкой», расположенной сверху прибора…

7. Наконец, подключите к ЛАТРу выходную Нагрузку.
Примечание: Выходные гнёзда-зажимы «банан» также запараллелены с выходным «сетевым гнездом IBM», и включены после выходного предохранителя FUSE2 — они совершенно равнозначны.

8. Можно тестировать поведение Нагрузки при изменяющемся напряжении питания: крутим «регулировочную ручку», смотрим как изменяются показания напряжения на вольтметре (удобно, когда в ЛАТРе есть встроенный вольтметр!)…

8. По завершению работы, первым делом отключаем тумблер питания S1 — зелёная лампочка «рабочего режима» погасает (автотрансформатор обесточен, выходное напряжение отключено), а красная неонка («готов к работе») на тумблере питания — останется светить.
Примечание: такие цветовые кодировки индикаторов выбраны удачно: зелёный — «нормально работаю»; красный — «внимание».

А теперь заглянем внутрь прибора (вскрытие)

Все провода, идущие к трансформаторной катушке — разъёмны без пайки! Это необходимо из-за особенностей строения корпуса (высокая и узкая бочка) — чтобы разбирать и собирать устройство без проблем.

На верхнем фото заметно: Кроме обычных клеммных «кольцевых наконечников под винт M4» (одеваемых на гнёздо-зажим «банан») — для других четырёх проводов, которые идут от трансформатора, но не соединены с выходами непосредственно (не идут под винт гнезда «банан»), я использовал «кабельный наконечник-соединитель» (пара ST-040/B и ST-050/B) в разноцветных термоусадках (жёлтый, белый, зелёный, красный). (Примечание: цвет здесь ключ — в зависимости от назначения проводов, чтобы не перепутать их при коммутации — потому что механически: разъёмы одинаковы!).

В изначальной конструкции «ручного стабилизатора напряжения» многие узлы, представленные на этих фотографиях, отсутствовали или были реализованы иначе:

• Входной разъём отсутствовал: так как это бытовой прибор, то питание поступало по обычному гибкому силовому проводу, жёстко закреплённому внутри корпуса, и оканчивавшемуся бытовой сетевой вилкой.
• В качестве выходной розетки: присутствовала странная конструкция, с двумя втулочками под штырьки вилки, без подпружиненных контактов (бюджетный совковый вариант минирозетки), на пластмассовой основе.
  
  В эту же конструкцию был встроен «переключатель диапазонов входного напряжения 127/220VAC»: реализованный как перекидной контакт клеммника, фиксируемый винтом; и всё накрывалось декоративной крышечкой, также фиксируемой винтом (что интересно: в этой крышечке была проделана щёлочка, через которую можно было наблюдать текущее положение, в котором зафиксирован контакт переключателя) — винтажная эстетика… 🙂
• За давностью лет, все провода в приборе (как и внешний силовой, так и внутренние коммутационные) — совершенно износились и подлежали безусловной замене.
• Но главное: сама катушка автотрансформатора — была целая, без обрывов и замыканий. Механизм подстроечного ползунка — также присутствовал в полной мере (пришлось только его почистить и отрегулировать).
• Вольтметр отсутствовал — в корпусе зияла дыра (панельный вольтметр я потом подобрал отдельно — он почти подошёл по размерам ниши: хотя видно, чуток больше, чем стоявший в конструкции изначально — крепления пришлось переделать и обернуть корпус вольтметра изолирующей фторопластовой плёнкой).
• Зелёного стёклышка «индикатора рабочего режима» — не было (это уже я доделал, и лампочку закрепил). Вместо него был: металлический козырёк (чтобы свет не бил в глаза пользователю), из под которого в щёлку светила лампочка накаливания (почему-то не закреплённая) — подобная конструкция, например, использовалась в подсветке заднего номерного знака старых советских автомобилей (тренд того времени)…

За сим, пока всё…

Подключение латра к сети — Морской флот

Для повышения или понижения уровня напряжения (U) используются трансформаторы, в которых благодаря разному числу витков первичной и вторичной обмоток на выходе можно получить требуемый уровень U. Подобные устройства используются и в лабораторных исследованиях, однако их конструкция имеет свои особенности. При необходимости провести плавную регулировку как однофазного, так и трехфазного напряжения, применяются особые автотранформаторы – ЛАТР, выполняющие функцию блока питания (БП) для различных видов приборов в лаборатории.

Основной особенностью данного устройства является то, что первичная и вторичные обмотки в нем соединены электрическим путем (точнее сказать, контуры обмоток соединены, при этом часть витков относится к первичному, а другая часть – к виткам вторичного типа), что обеспечивает помимо электромагнитной, еще и электрическую взаимосвязь.

Вторичная обмотка на выходе имеет несколько рядов клемм, при этом при подключении к каждой из них можно получить разные уровни U.

Преимущества и недостатки использования ЛАТР

Как уже было сказано выше, подобные виды трансформаторов используются в основном в лабораториях. Основными преимуществами применения данного вида приборов можно считать следующие факторы:

• Высокий КПД, который в ЛАТРах как при однофазном, так и трехфазном токе может достигать значения в 99 %. Такой показатель возможен в том случае, когда различие между U входа и выхода незначительно, при этом выходное напряжение может быть как меньше, так и больше входящего. При этом U выхода всегда имеет синусоидальную характеристику.
• За счет того, что как первичная, так и вторичная обмотки соединены в единый контур, между ними не существует гальванической развязки. При присутствии зануления (в промышленных сетях) это не критично, зато позволяет использовать якорь маленького диаметра (меньший расход материала) и меньшее количество медного провода, необходимого для витков.
• В связи с техническими особенностями, указанными в предыдущем подпункте, автотрансформатор бывает, как правило, небольшого размера и достаточно легок, что в свою очередь, значительно влияет на уменьшение его стоимости.

Виды ЛАТРов и их обозначения

Как уже было сказано выше, все подобные виды трансформаторов работают от цепи переменного тока, причем распространены как однофазные, так и трехфазные модели. В зависимости от их технических характеристик, они обозначаются следующим образом:

• Лабораторный регулируемый автотрансформатр – собственно, ЛАТР.
• Автотрансформатор, применяемый на однофазном переменном токе (однофазные регулятор напряжения) – РНО.
• Применяемый на трехфазном токе (трехфазные регуляторы напряжения) автотрансформатор – РНТ.

Все ЛАТРы применяются для того, чтобы на выходе получить напряжение, отличное от входящего (преобразователь или регулятор напряжения). Зачастую, их применение оправдано для подключения бытовой техники, номинальное напряжение которой по характеристикам, заявленным производителем, отличается от U промышленной сети (230/50 В или 380/50 В).

Все виды трансформаторов представляют собой несколько обмоток, которые связаны индуктивным путем, и могут преобразовывать либо входное напряжение (трансформаторы U), либо входной ток (трансформаторы I). Что касается лабораторных автотранформаторов, в которых имеется также электрическая связь между обмотками, они хотя и активно применяются с середины пятидесятых годов прошлого века, при этом, остаются востребованными и по сегодняшний день.

Модификация подобного прибора значительно изменилась с течением времени. Ранее, в целях осуществления плавной регулировки по U применялся токосъемный контакт, закрепляемый на витках вторичной обмотки, что позволяло быстро изменять параметры напряжения на выходе. Таким образом, в условиях лаборатории всегда существовала возможность изменять работу различных устройств и агрегатов, как то – менять обороты двигателя, усиливать или приглушать яркость освещения или регулировать температуру нагрева паяльника.

В настоящее время ЛАТР имеет достаточно много различных модификаций, самые популярные из них – ЛАТР-1М и ЛАТР-2М. Однако все модели являются преобразователями напряжения по его величине (стабилизаторами U), причем, выходной параметр имеет возможность настройки. Для правильного использования подобных видов устройств необходимо обратиться к инструкции по применению ЛАТРа.

Схема ЛАТР

Как уже было сказано выше, все ЛАТРы относятся к автотранформаторам и обладают незначительной мощностью. При этом, им не требуется регистрация как средства измерения в Госреестре СИ и, соответственно, их не требуется поверять (по метрологическому освидетельствованию).

ЛАТР используется как на однофазной (230/50В), так и на трехфазной (380/50В) сети переменного тока и состоит из следующих составляющих:

• Тороидальный сердечник из стали.
• Обмотка, которая выполнена в виде одного контура (первичная).

При этом ее определенное количество витков зачастую выступает также и в роли вторичной обмотки и может регулироваться в зависимости от требуемого U выхода. Для того, чтобы уменьшить или увеличить число витков вторичной обмотки, в ЛАТРе предусмотрено ручное управление (ручка), поворот которой вызывает скольжение и перемещение угольной щетки от одного витка к другому. Таким образом, изменяется коэффициент трансформации, что и обуславливает различное выходное U.

Как работает ЛАТР

Как уже было сказано, настройка требуемого выходного напряжения осуществляется вручную, посредством вращения ручки, меняющей перемещение угольной щетки. При этом подобная настройка реализуется при подключении прибора к электрической сети.

Один из выходов витков обмотки, относящийся к вторичной, подсоединен к угольной щетке. Второй конец вторичной обмотки является общим с той стороны, где имеется входная сеть. Вращение ручки вызывает перемещение щетки, что в свою очередь изменяет число витков, а следовательно – выходное значение U.

Все устройства, которым необходимо напряжение, отличное от номинального, подсоединяются к выходу ЛАТРа (к специально установленным клеммам). Питание сети подается на входные клеммы автотранформатора.

Спереди автотрансформатора установлен вольтметр для вторичной цепи, который способен показать резкие скачки напряжения (перегрузку), а также позволяет более точно выставить требуемое U на выходе.

ВАЖНО! Данный вольтметр позволяет правильно выставить требуемое напряжение вторичной цепи, однако, для правильной оценки его значения необходимо также замерять U перед потребителем.

Также в корпусе ЛАТРа имеются специальные отверстия (или вентиляционная решетка, установленная в некоторых моделях), которая позволяет производить вентиляцию внутри и предохраняет как сердечник, так и обмотку от перегрева.

Виды применяемых лабораторных автотрансформаторов

Все ЛАТРы, используемые в настоящее время, рассчитаны на питание от сети АС определенных напряжений.

Модели, предназначенные для работы на однофазном токе 230/50В. Имеют один тороидальный сердечник, на котором расположена обмотка. Их схема очень проста.

Устройства, работающие от трехфазной сети АС 380/50В. Они оснащены тремя магнитопроводами, каждый из которых имеет свою обмотку. Здесь схема выглядит несколько иначе.

Все виды подобных трансформаторов могут выдавать как пониженное, так и повышенное напряжение на выходе, а именно:

Основные сферы применения ЛАТР

Все подобные виды автотранформаторов имеют достаточно узкое применение за счет своих конструктивных особенностей, а именно:

• В лабораториях различных НИИ и предприятий для проведения тестовых работ применительно к оборудованию, работающему на АС, а также в качестве стабилизатора U для понижения сетевого напряжения (на входе).
• Для наладки, отладки промышленных приборов, радиоэлектронной и высокочувствительной техники и большинства устройств, для работы которых требуется пониженный уровень U.
• В качестве зарядного устройства для АКБ.
• В ЖКХ.
• В образовательных учреждениях для проведения лабораторных работ.

Однако, если в электросети постоянно имеется нестабильный уровень U, применение ЛАТРа не будет себя оправдывать, так как в подобных случаях требуется установка стабилизатора.

Как изготовить ЛАТР своими руками

Подобный тип автотрансформатора вполне возможно изготовить собственными силами, при этом, предпочтительно начинать с простой модели, предназначенной для однофазного тока с U сети 230/50В.

Для понимания того, что такое трансформатор ЛАТР и как он будет работать, достаточно взглянуть на простейшую схему.

Можно, конечно, собрать и электронный ЛАТР своими руками. Но для начала следует приступать к сборке с элементарных схем.

Следует заранее оговориться, что подобный типы ЛАТРов предназначаются для изменения напряжения в небольших диапазонах. Иначе целесообразно использовать обычные, классические схемы трансформаторов с первичной и вторичной обмотками. При применении ЛАТРа на большой разнице входного и выходного U возможно возникновение следующих проблем:

• Велика вероятность возникновения I, близкого к току КЗ.
• В связи с использованием большего количества материала (сердечника, медной проволоки), вес и габариты полученного трансформатора будут достаточно велики, что также и увеличит его стоимость.
• Низкий КПД.

Для сборки ЛАТРа необходимо подготовить следующие материалы:

• Сердечник (стержневой или тороидальной формы), продаются в специализированных магазинах. Возможно также найти подобный якорь в старой, сломанной технике.
• Медная проволока (для обмотки).
• Изолента (тряпичная).
• Термостойкий лак.
• Корпус, на который необходимо установить входные и выходные клеммы.

Если необходимо собрать автотрансформатор с возможностью изменения выходного U, также потребуются:

• Вольтметр (можно применить как аналоговый, так и цифровой вариант).
• Ручка и ползунок, имеющий угольную щетку (необходимы для регулировки U).

Для того, чтобы правильно подобрать количество витков медной проволоки, необходимо произвести расчет провода. С этой целью необходимо определиться, в каких диапазонах требуется получить напряжение на выходе. В качестве стандартных значений используется 127/50, 180/50 и 250/50, при этом U входа = 230/50В. Также требуется ограничить и задать мощность прибора Р.

Расчет витков обмотки

Для того, чтобы подобрать требуемый провод, необходимо определить максимальный ток, который в

Латр инструкция по применению

Автор На чтение 18 мин. Опубликовано 12.12.2019

Для повышения или понижения уровня напряжения (U) используются трансформаторы, в которых благодаря разному числу витков первичной и вторичной обмоток на выходе можно получить требуемый уровень U. Подобные устройства используются и в лабораторных исследованиях, однако их конструкция имеет свои особенности. При необходимости провести плавную регулировку как однофазного, так и трехфазного напряжения, применяются особые автотранформаторы – ЛАТР, выполняющие функцию блока питания (БП) для различных видов приборов в лаборатории.

Основной особенностью данного устройства является то, что первичная и вторичные обмотки в нем соединены электрическим путем (точнее сказать, контуры обмоток соединены, при этом часть витков относится к первичному, а другая часть – к виткам вторичного типа), что обеспечивает помимо электромагнитной, еще и электрическую взаимосвязь.

Вторичная обмотка на выходе имеет несколько рядов клемм, при этом при подключении к каждой из них можно получить разные уровни U.

Преимущества и недостатки использования ЛАТР

Как уже было сказано выше, подобные виды трансформаторов используются в основном в лабораториях. Основными преимуществами применения данного вида приборов можно считать следующие факторы:

• Высокий КПД, который в ЛАТРах как при однофазном, так и трехфазном токе может достигать значения в 99 %. Такой показатель возможен в том случае, когда различие между U входа и выхода незначительно, при этом выходное напряжение может быть как меньше, так и больше входящего. При этом U выхода всегда имеет синусоидальную характеристику.
• За счет того, что как первичная, так и вторичная обмотки соединены в единый контур, между ними не существует гальванической развязки. При присутствии зануления (в промышленных сетях) это не критично, зато позволяет использовать якорь маленького диаметра (меньший расход материала) и меньшее количество медного провода, необходимого для витков.
• В связи с техническими особенностями, указанными в предыдущем подпункте, автотрансформатор бывает, как правило, небольшого размера и достаточно легок, что в свою очередь, значительно влияет на уменьшение его стоимости.

Виды ЛАТРов и их обозначения

Как уже было сказано выше, все подобные виды трансформаторов работают от цепи переменного тока, причем распространены как однофазные, так и трехфазные модели. В зависимости от их технических характеристик, они обозначаются следующим образом:

• Лабораторный регулируемый автотрансформатр – собственно, ЛАТР.
• Автотрансформатор, применяемый на однофазном переменном токе (однофазные регулятор напряжения) – РНО.
• Применяемый на трехфазном токе (трехфазные регуляторы напряжения) автотрансформатор – РНТ.

Все ЛАТРы применяются для того, чтобы на выходе получить напряжение, отличное от входящего (преобразователь или регулятор напряжения). Зачастую, их применение оправдано для подключения бытовой техники, номинальное напряжение которой по характеристикам, заявленным производителем, отличается от U промышленной сети (230/50 В или 380/50 В).

Все виды трансформаторов представляют собой несколько обмоток, которые связаны индуктивным путем, и могут преобразовывать либо входное напряжение (трансформаторы U), либо входной ток (трансформаторы I). Что касается лабораторных автотранформаторов, в которых имеется также электрическая связь между обмотками, они хотя и активно применяются с середины пятидесятых годов прошлого века, при этом, остаются востребованными и по сегодняшний день.

Модификация подобного прибора значительно изменилась с течением времени. Ранее, в целях осуществления плавной регулировки по U применялся токосъемный контакт, закрепляемый на витках вторичной обмотки, что позволяло быстро изменять параметры напряжения на выходе. Таким образом, в условиях лаборатории всегда существовала возможность изменять работу различных устройств и агрегатов, как то – менять обороты двигателя, усиливать или приглушать яркость освещения или регулировать температуру нагрева паяльника.

В настоящее время ЛАТР имеет достаточно много различных модификаций, самые популярные из них – ЛАТР-1М и ЛАТР-2М. Однако все модели являются преобразователями напряжения по его величине (стабилизаторами U), причем, выходной параметр имеет возможность настройки. Для правильного использования подобных видов устройств необходимо обратиться к инструкции по применению ЛАТРа.

Схема ЛАТР

Как уже было сказано выше, все ЛАТРы относятся к автотранформаторам и обладают незначительной мощностью. При этом, им не требуется регистрация как средства измерения в Госреестре СИ и, соответственно, их не требуется поверять (по метрологическому освидетельствованию).

ЛАТР используется как на однофазной (230/50В), так и на трехфазной (380/50В) сети переменного тока и состоит из следующих составляющих:

• Тороидальный сердечник из стали.
• Обмотка, которая выполнена в виде одного контура (первичная).

При этом ее определенное количество витков зачастую выступает также и в роли вторичной обмотки и может регулироваться в зависимости от требуемого U выхода. Для того, чтобы уменьшить или увеличить число витков вторичной обмотки, в ЛАТРе предусмотрено ручное управление (ручка), поворот которой вызывает скольжение и перемещение угольной щетки от одного витка к другому. Таким образом, изменяется коэффициент трансформации, что и обуславливает различное выходное U.

Как работает ЛАТР

Как уже было сказано, настройка требуемого выходного напряжения осуществляется вручную, посредством вращения ручки, меняющей перемещение угольной щетки. При этом подобная настройка реализуется при подключении прибора к электрической сети.

Один из выходов витков обмотки, относящийся к вторичной, подсоединен к угольной щетке. Второй конец вторичной обмотки является общим с той стороны, где имеется входная сеть. Вращение ручки вызывает перемещение щетки, что в свою очередь изменяет число витков, а следовательно – выходное значение U.

Все устройства, которым необходимо напряжение, отличное от номинального, подсоединяются к выходу ЛАТРа (к специально установленным клеммам). Питание сети подается на входные клеммы автотранформатора.

Спереди автотрансформатора установлен вольтметр для вторичной цепи, который способен показать резкие скачки напряжения (перегрузку), а также позволяет более точно выставить требуемое U на выходе.

ВАЖНО! Данный вольтметр позволяет правильно выставить требуемое напряжение вторичной цепи, однако, для правильной оценки его значения необходимо также замерять U перед потребителем.

Также в корпусе ЛАТРа имеются специальные отверстия (или вентиляционная решетка, установленная в некоторых моделях), которая позволяет производить вентиляцию внутри и предохраняет как сердечник, так и обмотку от перегрева.

Виды применяемых лабораторных автотрансформаторов

Все ЛАТРы, используемые в настоящее время, рассчитаны на питание от сети АС определенных напряжений.

Модели, предназначенные для работы на однофазном токе 230/50В. Имеют один тороидальный сердечник, на котором расположена обмотка. Их схема очень проста.

Устройства, работающие от трехфазной сети АС 380/50В. Они оснащены тремя магнитопроводами, каждый из которых имеет свою обмотку. Здесь схема выглядит несколько иначе.

Все виды подобных трансформаторов могут выдавать как пониженное, так и повышенное напряжение на выходе, а именно:

Основные сферы применения ЛАТР

Все подобные виды автотранформаторов имеют достаточно узкое применение за счет своих конструктивных особенностей, а именно:

• В лабораториях различных НИИ и предприятий для проведения тестовых работ применительно к оборудованию, работающему на АС, а также в качестве стабилизатора U для понижения сетевого напряжения (на входе).
• Для наладки, отладки промышленных приборов, радиоэлектронной и высокочувствительной техники и большинства устройств, для работы которых требуется пониженный уровень U.
• В качестве зарядного устройства для АКБ.
• В ЖКХ.
• В образовательных учреждениях для проведения лабораторных работ.

Однако, если в электросети постоянно имеется нестабильный уровень U, применение ЛАТРа не будет себя оправдывать, так как в подобных случаях требуется установка стабилизатора.

Как изготовить ЛАТР своими руками

Подобный тип автотрансформатора вполне возможно изготовить собственными силами, при этом, предпочтительно начинать с простой модели, предназначенной для однофазного тока с U сети 230/50В.

Для понимания того, что такое трансформатор ЛАТР и как он будет работать, достаточно взглянуть на простейшую схему.

Можно, конечно, собрать и электронный ЛАТР своими руками. Но для начала следует приступать к сборке с элементарных схем.

Следует заранее оговориться, что подобный типы ЛАТРов предназначаются для изменения напряжения в небольших диапазонах. Иначе целесообразно использовать обычные, классические схемы трансформаторов с первичной и вторичной обмотками. При применении ЛАТРа на большой разнице входного и выходного U возможно возникновение следующих проблем:

• Велика вероятность возникновения I, близкого к току КЗ.
• В связи с использованием большего количества материала (сердечника, медной проволоки), вес и габариты полученного трансформатора будут достаточно велики, что также и увеличит его стоимость.
• Низкий КПД.

Для сборки ЛАТРа необходимо подготовить следующие материалы:

• Сердечник (стержневой или тороидальной формы), продаются в специализированных магазинах. Возможно также найти подобный якорь в старой, сломанной технике.
• Медная проволока (для обмотки).
• Изолента (тряпичная).
• Термостойкий лак.
• Корпус, на который необходимо установить входные и выходные клеммы.

Если необходимо собрать автотрансформатор с возможностью изменения выходного U, также потребуются:

• Вольтметр (можно применить как аналоговый, так и цифровой вариант).
• Ручка и ползунок, имеющий угольную щетку (необходимы для регулировки U).

Для того, чтобы правильно подобрать количество витков медной проволоки, необходимо произвести расчет провода. С этой целью необходимо определиться, в каких диапазонах требуется получить напряжение на выходе. В качестве стандартных значений используется 127/50, 180/50 и 250/50, при этом U входа = 230/50В. Также требуется ограничить и задать мощность прибора Р.

Расчет витков обмотки

Для того, чтобы подобрать требуемый провод, необходимо определить максимальный ток, который возможен через обмотку. Максимальный I можно получить при работе автотрансформатора в качестве понижающего с 230В (U1) на 127В (U2). Таким образом, I считается следующим образом:
I = I2 – I1 = P / U2 – P / U1, где:

• I, I2, I3 – тoк на участках, A.
• Р – мощность, Вт.
• U1, U2 – напряжение на входе и выходе, В.

Для того, чтобы подобрать провод требуемого диаметра, необходимо произвести следующий расчет:

Исходя из таблицы по выбору марки провода и его сечения, согласно ПУЭ подбирается требуемый провод.

После этого необходимо высчитать коэффициент трансформации для ЛАТРа, а также расчетную мощность:

Pp = P * k * (1 – 1/n)

В последней формуле k – коэффициент, зависящий от КПД ЛАТРа.

Теперь требуется определить количество витков обмотки, необходимое для U в 1 В. Для этой цели определяется площадь поперечного сечения магнитопровода S:

В данной формуле:

• W0 – количество витков обмотки, необходимое для U в 1 В.
• m – постоянный коэффициент (35 – для тороидального сердечника, 50 – для стержневого)

В зависимости от вида материала, используемого в качестве сердечника, многие предпочитают увеличивать количество витков на 1В на 30%, а общее количество – на 10% во избежание потерь по U.

После этого рассчитывается необходимое количество витков путем перемножения W0 на требуемое напряжение вторичной обмотки:

Чтобы рассчитать требуемую длину провода, необходимо намотать один виток на сердечник, а затем замерить его длину. Умножая полученную величину на рассчитанное выше количество витков, в результате можно получить необходимую длину проволоки. Для того, чтобы проволоки хватило на присоединение к разъемам, с каждой стороны требуется добавить по 30 см.

Сборка ЛАТРа

Для того, чтобы собрать ЛАТР с возможностью регулировки U на выходе, необходимо использовать сердечник тороидального профиля.

Поверхность сердечника, которая будет соприкасаться с медной обмоткой, обматывается тряпичной изолентой. Один конец подготовленной медной проволоки оставляется для крепления разъема. После этого на сам магнитопровод необходимо намотать то количество витков, которое получилось из расчета, представленного выше.

С учетом того, что собираемый ЛАТР предназначен для нескольких уровней напряжения, при достижении первого значения из провода делается петля, после чего намотка витков продолжается до тех пор, пока весь провод не будет использован.

После того, как вся проволока намотана на сердечник, она покрывается термостойким лаком. При этом, самым оптимальным вариантом лакировки будет являться опускание магнитопровода с намотанной медной проволокой непосредственно в емкость, заполненную лаком, после чего его требуется оставить в ней на некоторое время. По истечении необходимого для выбранного лака времени сердечник с обмоткой вынимается из лака и просушивается, после чего помещается в подготовленный корпус.

Один конец намотанного провода подсоединяется к клемме, на которую будет подаваться питание от сети. Не стоит забывать, что она в обязательном порядке должна быть соединена с общим разъемом нагрузки, для этого достаточно соединить их изнутри короба обычным проводом.

Петля обмотки, которая соответствует U=230В, соединяется со второй входной клеммой (идет на БП). Все оставшиеся петли, соответствующие различным напряжениям, подключаются к соответствующим разъемам в зависимости от схемы подключения.

Если собирается ЛАТР, предназначенный для плавного регулирования выходного U, на корпусе делается крепление, в которое вставляется регулирующая ручка с подсоединенной к ней угольной щеткой, при этом она должна прикасаться к верхним виткам обмотки.

Там, где будет двигаться ползунок со щеткой, необходимо счистить лак (можно разметить данный участок на глаз), что обеспечит электрический контакт. В данном случае на выходе будет всего одна клемма, которую необходимо подсоединить к щетке, а также установить вольтметр.

После окончательной сборки получается готовый ЛАТР, собранный своими руками.

Проверка работоспособности собранного автотрансформатора

После сборки, данный автотранформатор необходимо протестировать на работоспособность, для чего требуется придерживаться следующей последовательности действий:

1. На входные клеммы подается напряжение 230/50 В.
2. После подачи U необходимо выждать некоторое время и убедиться в отсутствии постороннего шума, вибрации, запаха или появления дыма.
3. Поворачивая ручку регулятора, сверить необходимое значение выходных U с заданными.
4. После непродолжительного времени работы отключить трансформатор, открыть корпус и проверить обмотку на возможный перегрев.

Если все вышеуказанные пункты соблюдены и не замечено никаких отклонений в нормальной работе прибора, данный ЛАТР может использоваться по своему назначению. Таким образом, подобные лабораторные автотрансформаторы возможно применять не только в условиях учреждения, но и в быту, обеспечивая требуемое напряжения для работы разнообразных приборов.

Трансформаторные устройства обеспечивают нормальное функционирование различной электротехники. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) выполняет функции своеобразного блока питания для напряжения сети переменного типа. Что такое ЛАТР, каковы его особенности и основной принцип работы, будет рассмотрено далее.

Особенности

Рассматривая, что это такое ЛАТР, следует отметить, что это разновидность автотрансформаторов. Он характеризуется невысокой мощностью, ему не требуется госреестр. Принцип работы, которым обладает лабораторный регулировочный автотрансформатор, заключается в настройке напряжения переменного типа однофазной(слева на фото) или трехфазной сети(справа).

Схема ЛАТРа включает в себя стальной сердечник тороидального типа. На нем присутствует всего один контур. Двух отдельных обмоток у этого устройства нет. Контуры совмещены. Одна часть может быть отнесена к виткам первичного типа, а другая – к виткам вторичного типа. Регулировочный автотрансформатор ЛАТР имеет достаточно простую схему. Пользователь может самостоятельно настраивать количество витков вторичной обмотки. Это отличает представленную разновидность агрегатов от других трансформаторов. О том как собрать ЛАТР своими руками мы писали здесь.

Конструкция

Регулировать представленный агрегат становится возможным посредством наличия в конструкции поворотной ручки. С ее помощью задается количество витков вторичного контура. Ручка связывается с угольной щеткой. Регулируемые автотрансформаторы позволяют управлять обмотками после включения аппаратуры. При этом щетка, согласно инструкции, скользит вдоль контура, задавая показатель трансформации.

С угольной щеткой соединяется один из выходов вторичной обмотки. Другой ее конец подведен к входной стороне сети. Потребители подсоединяются к выходным клеммам, а они, в свою очередь, подключаются к электросети. Это делает применение оборудования эффективным и удобным.

На лицевой панели прибора устанавливается вольтметр. Он снимает показания вторичной цепи. Это позволяет оперативно реагировать на перегрузки. Вольтметр предоставляет возможность производить регулировку точно.

На корпусе есть вентиляционная решетка. Это обеспечивает естественное охлаждение магнитопривода.

Разновидности

Существует оборудование, рассчитанное на регулировку напряжения трехфазной или однофазной сети. Во втором варианте электронный ЛАТР имеет одну обмотку и один сердечник. Трехфазный агрегат включает в свою конструкцию три сердечника. На каждом из них есть по одной обмотке.

ЛАТРы могут как понижать, так и повышать напряжение. Это их основная особенность. Однофазные разновидности создают напряжение в сети от 0 до 250 В. ЛАТР трехфазный (380 В в сети) может регулировать диапазон от 0 до 450 В.

Следует отметить, что КПД обеих разновидностей приборов высокий. Он достигает 99%. При этом создается выходное напряжение синусоидной формы.

Применение

ЛАТРы применяют в исследовательских центрах, лабораториях для проведения тестирования оборудования переменного тока. Иногда подобные приборы необходимы для стабилизации сетевого напряжения. Например, в момент недостаточного его уровня в сети в данный момент.

Однако сфера его применения ограничена. Если в сети наблюдаются постоянные перепады, скачки, применение автотрансформатора будет бессмысленным. В этом случае потребуется установить стабилизатор. Главным предназначением ЛАТРа является точная настройка напряжения для выполнения различных исследовательских задач, тестов.

Подобное оборудование может потребоваться в процессе наладки приборов промышленного назначения, высокочувствительной аппаратуры, радиоэлектроники. Они обеспечивают правильное питание техники, работающей на низком напряжении. Также их применяют при выполнении зарядки аккумуляторов.

Рассмотрев основные особенности лабораторных автотрансформаторов, можно правильно применять агрегат в различных целях, повышая эффективность и удобство настройки различного оборудования.

Что такое ЛАТР

Помните, мы как-то с вами рассматривали блок питания и даже делали его сами. Блок питания выдавал нам постоянное напряжение от нуля и до какого-то значения, которое, конечно же, зависит от крутизны блока питания. Согласитесь, очень удобная штука. Но есть один минус – он нам выдает только постоянное напряжение.

Но, раз есть блок питания на постоянное напряжение, то должен быть блок питания и на переменное напряжение. И называется такой блок питания лабораторный автотрансформатор или сокращенно ЛАТР. Что это за вещь и с чем ее едят?

ЛАТР – это тот же трансформатор. Он преобразовывает переменное напряжение одной величины в переменное напряжение другой величины. Но вся фишка в том, что мы можем менять при необходимости напряжение на выходе ЛАТРа.

Виды ЛАТРов

Трехфазный ЛАТР – это три однофазных ЛАТРа, запиханные в один корпус.

Описание ЛАТРа РЕСАНТА

Давайте рассмотрим однофазный ЛАТР латвийского производства РЕСАНТА (читается по-русски) марки TDGC2-0.5 kVA.

Сверху наш ЛАТР выглядит вот так:

Мы видим крутилку, с помощью которой можем выставлять нужное нам напряжение.

На лицевой стороне видим какое-то подобие вольтметра переменного напряжения. На клеммы слева заводим напряжение из розетки 220 Вольт, ну а с клемм справа выводим нужное нам напряжение, покрутив крутилку в нужном направлении ;-).

Работа ЛАТРа на практике

Давайте проведем опыты с лампочкой накаливания в 95 Ватт 220 Вольт. Для этого цепляем ее к клеммам справа.

Интересно, при каком напряжении начнет светится спираль лампочки? Давайте узнаем! Крутим крутилку, пока не заметим слабое свечение лампочки.

Смотрим на шкалу крутилки. 35 Вольт!

А вы знаете, что в США в розетке 110 Вольт? Интересно, как бы светилась наша лампочка в США? Выставляем 110 Вольт.

Светится, как говорится, в пол накала.

А вот теперь посмотрите, как она светится при 220 Вольтах

Дальше повышать напряжение нет смысла. Лампочку жалко.

Если хотите выставить напряжение с большой точностью, то конечно же, здесь не обойтись без мультиметра. Для этого ставим крутилку мультиметра на положение измерения переменного напряжения

Цепляемся и меряем переменное напряжение. Заодно подгоняем с помощью крутилки ЛАТРа нужное напряжение

Техника безопасности при работе с ЛАТРом

Хочется также добавить пару слов о технике безопасности. Есть ЛАТРы без гальванической развязки. Это означает, что фазный провод из сети идет прямо на выход ЛАТРа. Схема ЛАТРа без гальванической развязки выглядит вот так:

В этом случае на выходной клемме ЛАТРа может появиться напряжение сети 220 Вольт с вероятностью 50/50. Все зависит от того, как вы воткнете сетевую вилку ЛАТРа в розетку 220 Вольт.

Если присмотреться к схемотехническому изображению на самой лицевой панели ЛАТРа, то можно увидеть, что клемма “Х” и “х” (те, которые два нижних) связаны между собой простым проводом:

То есть если на клемме “Х” фаза, то и на клемме “х” тоже будет фаза! Вы ведь не будете каждый раз замерять фазу в розетке, чтобы воткнуть правильно вилку? Поэтому БУДЬТЕ крайне ОСТОРОЖНЫ! Старайтесь не задевать голыми руками выходные клеммы ЛАТРа!

В принципе я задевал и ничего со мной такого не произошло. Дело оказалось в том, что у меня деревянный пол, который почти является диэлектриком. Замерял напряжение между мной и фазой – вышло около 40 Вольт. Поэтому я и не чувствовал эти 40 Вольт. Если бы я взялся одной рукой за батарею или встал бы голыми ногами на землю, а другой рукой взялся бы за выход “х” ЛАТРа, то меня тряхануло бы очень сильно, так как через меня прошли бы полноценные 220 Вольт.

Разделительный трансформатор и ЛАТР

Есть также более безопасные виды ЛАТРов. В своем составе они имеют развязывающий трансформатор. Схема такого ЛАТРа выглядит примерно вот так:

Как мы видим, фазный провод изолирован от выходных клемм такого ЛАТРа, благодаря трансформатору, принцип работы которого вы можете прочитать в этой статье. В этом случае нас может тряхануть, если мы на выходе ЛАТРа с помощью крутилки выставим высокое напряжение и возьмемся сразу за два выходных провода ЛАТРа.

Заключение

ЛАТР – прибор очень полезный. Я бы посоветовал начинающему электронщику ЛАТР на 500 ВА. Такие ЛАТРы очень компактные и удобные. Работает ЛАТР по принципу трансформатора. Чем меньше витков во вторичной обмотке, тем меньше напряжение на выходе. Когда мы крутим крутилку, мы добавляем витки, а следовательно и напряжение. Принцип работы трансформатора подробно рассмотрен в этой статейке. Думаю, говорить про применение ЛАТРа нет смысла, так как он используется везде, где надо понизить переменное напряжения или даже чуточку его повысить.

Где купить ЛАТР

ЛАТР выгоднее всего купить либо в ближайшем радиомагазине, либо все-таки заказать в российском интернет-магазине, так как тяжелые товары из Китая обойдутся дороже. Можете присмотреть по этой ссылке .

Электронный латр своими руками (схемы)

Основным поводом для создания электронного ЛАТРа своими руками является избыток на рынке электротоваров ненадежных регуляторов. Выходом из ситуации может быть образец промышленного типа, но такие экземпляры стоят дорого и обладают внушительными габаритами, что затрудняет его использование в домашних условиях.

Схема устройства электронного ЛАТРа.

Что представляет собой прибор

Стоит упомянуть, что лабораторные автотрансформаторы (ЛАТР) широко использовались еще полвека тому назад. Прежние варианты прибора обладали токосъемным контактом, который был расположен на вторичной обмотке. Это позволяло плавно изменять выходное напряжение (его значение).

Если подключались всевозможные лабораторные приборы, был вариант оперативной смены напряжения. Например, при необходимости легко можно было повлиять на степень нагрева паяльника, регулировать яркость освещения, обороты электродвигателя и многое другое. Вот такой своеобразный регулирующий блок питания.

Рисунок 1. Схема простого варианта ЛАТРа.

Нынешний вариант ЛАТРа обладает различными модификациями. В целом его можно считать трансформатором, в котором происходит трансформация переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой. Устройство широко используется в качестве стабилизатора напряжения. Основной особенностью является возможность изменения напряжения на выходе из прибора. ЛАТРы бывают нескольких вариантов исполнения:

• однофазного;
• трехфазного.

Трехфазный вариант представляет собой вмонтированные в едином корпусе три однофазных лабораторных автотрансформатора. Кстати, желающих стать обладателем трехфазного варианта значительно меньше.

Простой прибор для регулирования

Существует весьма простенький вариант ЛАТРа, который доступен даже для начинающих, его схема изображена на рис. 1. Регулируемый таким прибором диапазон напряжений находится в пределах 0-220 вольт. Данный самодельный регулятор обладает мощностью 25-500 Вт. Увеличение мощности устройства может быть проведено посредством установки тиристоров VD1 и VD2 на радиаторы.

Полупроводниковые приборы (речь идет о тиристорах ВД1 и ВД2) следует подключить параллельно с нагрузкой R1. Пропускаемый ими ток имеет противоположные направления. Когда прибор включается в сеть, тиристоры остаются закрытыми, в отличие от конденсаторов С1 и С2, зарядка которых производится резистором R5. Если есть потребность, с помощью резистора R5 можно изменить напряжение, которое получается во время нагрузки. Резистор и конденсаторы создают фазосдвигающую цепь.

Рисунок 2. ЛАТР с биполярным транзистором.

Фазосдвигающая цепь – это электрический четырехполюсник, гармонический сигнал на выходе которого сдвигается по фазе относительно входного сигнала. Распространены в САУ в качестве устройств корректировки, которые обеспечивают устойчивость и необходимое качество управления. Частными случаями являются дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Данное техническое решение позволяет использовать для нагрузки не половинную мощность, а полную. Достигается это благодаря тому, что используются оба полупериода переменного тока.

К недостаткам можно отнести форму переменного напряжения на нагрузке. В этом варианте она не строго синусоидальная. Специфика работы полупроводниковых приборов является основной причиной. Наличие такой особенности способно вызвать помехи в сети. Но их можно устранить путем дополнительной установки дросселей (фильтров последовательной нагрузки) на схему. Такие фильтры можно найти даже в неисправном телевизоре.

Регулятор напряжения: вариант с трансформатором

Лабораторный автотрансформатор, который не станет причиной помех в сети и способный на выходе давать синусоидальное напряжение, устроен немного сложнее предыдущего.

Его схема (рис. 2) содержит биполярный транзистор VТ1. Он выступает в роли регулирующего элемента в таком устройстве. Мощность этого транзистора определяется в зависимости от необходимой нагрузки. В схеме он включен последовательно с нагрузкой и функционирует как реостат. Такой вариант предоставляет способность производить регулировку рабочего напряжения как во время активных, так и реактивных нагрузок.

К сожалению, и тут имеется свой недостаток. Он заключается в том, что задействованный регулирующий транзистор выделяет слишком большое количество тепла. Чтобы устранить его, понадобится теплоотводящий радиатор, который будет обладать достаточной мощностью. В данном случае площадь такого радиатора должна составлять как минимум 250 см².

В такой модели используется трансформатор Т1, который должен обладать мощностью от 12 и до 15 Вт и вторичным напряжением от 6 до 10 В. Выпрямление тока происходит с помощью диодного моста VD6. Выпрямленный ток к транзистору VТ1 в любом варианте полупериода проходит через мост диодов VD2 и VD5. Чтобы произвести регулировку базового тока транзистора VТ1, необходимо прибегнуть к помощи переменного резистора R1. Таким образом происходит изменение параметров тока нагрузки.

С помощью вольтметра РV1 осуществляется контроль величины напряжения на выходе из устройства. Вольтметр берется с расчетом на напряжение от 250 до 300 В. Если есть необходимость повышения мощности нагрузки, следует произвести замену транзистора VD1 и диодов VD2-VD5 более мощными. За этим, разумеется, последует увеличение площади радиатора.

Как можно заметить, самостоятельная сборка ЛАТРа возможна, необходимо лишь обладать знаниями в этой области и обзавестись нужными материалами.

Использование ЛАТРа

Использование ЛАТРа в качестве повышающей ступени

Колебание напряжения в наших сетях порой бывает настолько значительным (может опускаться до 90 В или подниматься свыше 280 В или еще хуже), что далеко не каждый стабилизатор может справиться с подобной задачей.
Одним из возможных решений данной проблемы является использование ЛАТРа. ЛАТР — лабораторный автотрансформатор, используется для получения регулируемого вручную выходного напряжения во всевозможных задачах.
Перейдем к конкретным цифрам. Простой однофазный ЛАТР позволяет из номинального напряжения 220 В получить напряжение от 0 до 250 В. Фактически устанавливая на ЛАТРе определённое положение ручки задаётся не выходное напряжение, фиксированный коэффициент трансформации – некий множитель, на который и умножается входное напряжение и в результате мы имеем на выходе трансформированное (умноженное) выходное напряжение, равное

, где:
Uвых — выходное напряжение, В;
Kтр — коэффициент трансформации;
Uвх — входное напряжение, В

Например, выставив при Uвх = 220В Uвых = 242В, мы имеем

Если на входе ЛАТРа будет Uвх = 136В на выходе мы получим Uвых = 1.1×136 = 150В. И если наш стабилизатор обладает рабочим диапазоном 150-250В, которым обладает большинство стабилизаторов то, добавив на входе стабилизатора ЛАТР, мы сделаем возможным работу нашей системы уже в диапазоне 136-227В (136×1.1 = 150В и 227×1.1 = 250В)

Максимально достижимый коэффициент повышения при штатном включении ЛАТРа 250/220=1.14. При таком коэффициенте, установив ЛАТР перед стабилизатором с тем же диапазоном 150-250В, получим систему с диапазоном 132-220В. И если есть уверенность, что напряжение в сети не поднимается выше 230В, то можно смело использовать такую схему с учётом того, что требования к качеству напряжения большинства приборов укладываются в рамки 210-230В. Конечно, используя ЛАТР с внештатной схемой подключения, можно добиться гораздо больших значений коэффициента трансформаций до 2-3 и более. Но установка такого большого значения возможна только тогда, когда точно известно, что максимально возможное сетевое напряжение после повышения ЛАТРом не окажется выше 250В, что требует тщательного расчета. В противном случае, стабилизатор, установленный после, не справится с таким напряжением. Например, установив коэффициент равный 2, необходимо быть уверенным, что напряжение в сети не поднимется выше 125В, что возможно в каких-то особых случаях, например при питающей сети 127В. Таким образом, использование значений коэффициента трансформации Kтр свыше 1.14 возможно только для специализированных задач и требует тщательных расчётов.

Следует также заметить, что приведенные расчеты имеют приблизительный характер, не учитывающий явления, происходящие при значительных нагрузках и значения могут несколько отличаться от приведенных. Не приведены здесь и расчеты, касающиеся мощностей и токов. Чтобы корректно подобать повышающую ступень, лучше всего в каждом конкретном случае рассматривать ситуацию индивидуально, при необходимости консультироваться со специалистом.
Подводя итог вышесказанному, можно утверждать, что использование ЛАТРа с большинством стабилизаторов позволяет получить выигрыш нижней рабочей границы стабилизатора до 20В, а если стабилизатор имеет нижнюю рабочую границу где-нибудь вольт 195, как некоторые модели итальянских ВЕГА и ОРИОН, то и свыше 30В. Насколько это практически и экономически обосновано, судить, конечно же, потребителю.

как сделать, схемы, пошаговая инструкция

Кроме обычных трансформаторов, в которых несколько обмоток, есть автотрансформаторы, в которых всего одна катушка. При необходимости можно произвести сборку автотрансформатора своими руками.

Принцип действия

Основной принцип действия автотрансформатора аналогичен обычному аппарату:

• ток, протекающий по первичной обмотке, создает магнитное поле и магнитный поток в магнитопроводе;
• величина этого поля зависит от силы тока и от числа витков;
• изменения магнитного потока наводят ЭДС во вторичной обмотке;
• величина наведенной ЭДС зависит от числа витков во вторичной обмотке.

Особенность автотрансформатора в том, что часть витков первичной обмотки является также вторичной. В связи с тем, что ЭДС в первичной и вторичной обмотках направлены встречно, ток в общей части катушки I¹² равен разнице I¹ и I². При равенстве входного и выходного напряжения или Ктр=1 I¹² определяется индуктивным сопротивлением катушки.

Основные плюсы и минусы

В связи с особенностями конструкции автотрансформатор обладает преимуществами и недостатками по сравнению с обычными устройствами.

Достоинства автотрансформатора, проявляющиеся при Ктр0,5-2:

• меньший вес и габариты;
• более высокий КПД, связанный с пониженными потерями в обмотках и магнитопроводе.

Кроме достоинств, эти устройства имеют недостатки:

• Повышенный ток КЗ. Это связано с тем, что ток нагрузки ограничен не насыщением магнитопровода, а сопротивлением нескольких витков вторичной обмотки.
• Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. Это делает невозможным применение этих аппаратов в качестве разделительных и для питания низковольтных устройств в опасных условиях, требующих низкого напряжения согласно ПУЭ.

Мощность автотрансформатора

Мощность любого электроаппарата равна произведению тока на напряжение Р=I*A. В обычном трансформаторе она равна мощности нагрузки с учетом КПД.

Мощность автотрансформатора рассчитывается немного иначе.  В повышающем напряжение аппарате она складывается из мощности первичной обмотки части Р¹²=I¹²*U¹² и мощности повышающей обмотки Р²=I²*U⅔. В связи с тем, что ток, протекающий через первичную катушку меньше, чем ток нагрузки, то мощность автотрансформатора меньше мощности нагрузки. Фактически, мощность аппарата определяется разностью первичного и вторичного напряжений и током вторичной обмотки P=(U¹-U²)*I².

Особенно это заметно при небольших (10-20%) отклонениях выходного напряжения. Аналогичным образом рассчитывается понижающий автотрансформатор.

Информация! Это позволяет уменьшить сечение магнитопровода и диаметр провода обмотки. В связи с этим автотрансформатор легче и дешевле обычного устройства.

Что такое ЛАТР

Кроме силовых аппаратов, заменяющих обычные трансформаторы, в школах, институтах и лабораториях используются ЛАТРы – Лабораторные АвтоТРанформаторы. Эти устройства используются для плавного изменения напряжения на выходе аппарата. Самые распространенные конструкции представляют из себя катушку, намотанную на тороидальном магнитопроводе. С одной из сторон провод очищен от лака и по нему при помощи поворотного механизма двигается графитный ролик.

Питающее напряжение подаётся на концы катушки, а вторичное снимается с одного из концов и графитного ролика. Поэтому ЛАТР не может поднимать напряжение выше сетевого, в некоторых модификациях выше 250В.

Кроме катушечных, есть электронные ЛАТРы. Фактически, это не автотрансформатор, а регулятор напряжения. Есть разные виды таких устройств:

• Тиристорный регулятор. В этих аппаратах в качестве силового элемента установлены тиристор и диодный мост или симистор. Недостаток в отсутствии синусоидальной формы выходного напряжения. Самый известный прибор такого типа – диммер ламп освещения.
• Транзисторный регулятор. Дороже тиристорного, требует установки транзисторов на радиаторы. Обеспечивает синусоидальную форму выходного напряжения.
• ШИМ-контроллер.

Совет! Для того, чтобы получить напряжение выше сетевого, ЛАТР подключается ко вторичной обмотке повышающего трансформатора.

Область применения

Особенности автотрансформатора позволяют применять его в быту и разных областях промышленности.

Металлургическое производство

Регулируемые автотрансформаторы в металлургии применяются для проверки и настройки защитной аппаратуры прокатных станов и трансформаторных подстанций.

Коммунальное хозяйство

До появления автоматических стабилизаторов эти аппараты применялись для обеспечения нормальной работы телевизоров и другой аппаратуры. Они представляли из себя обмотку с большим числом отводов и переключателем. Он переключал вывода катушки, а выходное напряжение контролировалось при помощи вольтметра.

В настоящее время автотрансформаторы используются в релейных стабилизаторах напряжения.

Справка! В трехфазных стабилизаторах установлены три однофазных автотрансформатора, и регулировка производится в каждой фазе по-отдельности.

Химическая и нефтяная промышленность

В химической и нефтяной промышленности эти аппараты применяются для стабилизации и регулировки химических реакций.

Производство техники

В машиностроении такие аппараты используются для пуска электродвигателей станков и управления скоростью вращения дополнительных приводов.

Учебные заведения

В школах, техникумах и институтах ЛАТРы применяются при выполнении лабораторных работ и демонстрации законов электротехники, и опытах по электролизу.

Изготовление самодельного ЛАТРа

В продаже есть достаточно готовых устройств, но при необходимости его можно сделать самостоятельно. За основу лучше взять трансформатор на О- или Ш-образном магнитопроводе. Изготовление ЛАТРа на тороидальном железе сводится к его перемотке и требует очень высокой аккуратности при наматывании катушки.

Подготовка материала

Для изготовления регулируемого автотрансформатора необходимы:

• Магнитопровод. Его сечение определяет мощность автотрансформатора.
• Обмоточный провод. Его сечение зависит от мощности и потребляемого тока устройства.
• Термоустойчивый лак. Необходим для пропитки катушки после намотки проводов. Допускается замена масляной краской.
• Тряпичная изолента или киперная лента и корпус с закрепленными разъемами для подключения нагрузки и питания. Желательно разместить в корпусе цифровой или аналоговый вольтметр
• Многопозиционный переключатель. Его допустимый ток должен соответствовать току аппарата. При необходимости допускается производить переключение выводов автотрансформатора при помощи пускателей.

Расчет провода

Перед началом намотки катушки необходимо определить сечение провода и необходимое количество витков/вольт (n/v). Этот расчёт производится по поперечному сечению магнитопровода при помощи онлайн-калькуляторов или по специальным таблицам.

Если для изготовления устройства используется исправный трансформатор, то эти параметры определяются по имеющимся обмоткам:

• подключить трансформатор к сети 220В;
• вольтметром измерить выходное напряжение V;
• отключить аппарат;

• разобрать магнитопровод;
• размотать вторичную обмотку, считая количество витков N;
• по формуле n/v=N/V вычислить количество витков/вольт – основной параметр для расчета катушки;
• измерить сечение провода первичной обмотки.

Совет! Если первичная обмотка не была пропитана лаком и разматывается без нарушения изоляции, то допускается использовать её для намотки катушки автотрансформатора.

Схема

Перед началом работ составляется схема обмотки с указанием количества витков и напряжением на каждом из выводов. В отличие от обычного трансформатора автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая изображается с одной из сторон черты, символизирующей магнитопровод.

Для расчетов витков необходимо определить число выводов. Оно зависит от количества положений многопозиционного переключателя. Один из отводов может совпадать с сетевым выводом:

• определить и указать на схеме напряжение V каждого из положений переключателя;
• рассчитать необходимое число витков между отводами по формуле N=(n/v)*(V²-V³), где V¹, V², V³ и т.д. – напряжение на последующих выводах;
• указать на схеме количество витком между каждыми из отводов.

Совет! При необходимости сделать повышающий автотрансформатор к первичной обмотке добавляется необходимое количество витков. Для этого допускается использовать провод, снятый со вторичной обмотки.

Намотка катушки

После выполнения всех расчётов производится намотка катушки. Она выполняется на готовом или специально изготовленном каркасе вручную или при помощи намоточного станка:

• наматывается необходимое число витков в секции;
• выполняется ответвление – из обмоточного провода, не обрывая его, делается петля длиной 5-20 см и скручивается в жгут;
• после изготовления отвода продолжается намотка катушки;
• операции 1-3 повторяются до завершения намотки;
• готовая обмотка закрепляется киперной лентой и покрывается лаком или краской.

Процесс сборки

После завершения намотки и высыхания лака производится сборка автотрансформатора:

• собирается магнитопровод;
• собранный аппарат устанавливается в корпус;
• подключаются многопозиционный переключатель и вольтметр;
• собранный автотрансформатор подключается к клеммам.

Проверка

После сборки работоспособность устройства необходимо проверить:

• первичная обмотка аппарата подключается к сети;
• измеряются напряжения при каждом из положений переключателя и данные сравниваются с расчетными;
• через 20 минут трансформатор отключается и проверяется на нагрев – при его отсутствии производятся повторные испытания под нагрузкой.

Как сделать трансформатор из автотрансформатора

Кроме изготовления ЛАТРа из обычного трансформатора возможно обратная операция – изготовление трансформатора из ЛАТРа. Такие устройства обладают более высоким КПД из-за лучших свойств тороидального сердечника по сравнению с Ш-образным магнитопроводом.

Для такой переделки достаточно намотать вторичную обмотку:

• посчитать количество витков между выводами 220В;
• определить число витков/вольт

Электронный автотрансформатор

Более современным способом регулировки является использование электронных устройств. Любое из них можно изготовить своими руками.

Тиристорный регулятор

Простейшая схема такого приспособления представляет собой переменный резистор, включенный между анодом и управляющим электродом тиристора. Это позволяет получать пульсирующее постоянное напряжение и управлять им в диапазоне 0-110В.

Для регулировки переменного напряжения 0-220В применяется встречно-параллельная схема соединения, а резистор включается между управляющими электродами.

Вместо двух тиристоров целесообразно применение симистора, а в качестве схемы управления использовать диммер для ламп накаливания.

Транзисторное управление

Самая качественная регулировка получается при использовании транзисторного регулятора. Он обеспечивает плавное изменение и правильную форму выходного напряжения.

Недостаток этой схемы в нагреве выходных транзисторов. Для его уменьшения и повышения КПД целесообразно подключить регулятор к выходным клеммам автотрансформатора – грубая регулировка осуществляется переключением обмоток, а плавная при помощи транзисторов.

ШИМ-регулятор

Самым современным способом является применение ШИМ-контроллера (широтно-импульсная модуляция). В качестве силовых элементов полевые или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Что такое диаграмма отношений сущностей (ERD)?

База данных

— это абсолютно неотъемлемая часть программных комплексов. Полноценное использование ER Diagram в проектировании баз данных гарантирует вам создание высококачественного дизайна базы данных для использования при создании, управлении и обслуживании баз данных. Модель ER также предоставляет средства для общения.

Сегодня мы расскажем вам все, что вам нужно знать об ER-диаграммах. Прочитав это руководство по ERD, вы получите необходимые знания и навыки о диаграммах ER и проектировании баз данных.Вы узнаете, что такое ERD, почему ERD, обозначения ERD, как рисовать ERD и т. Д., А также множество примеров ERD.

Вы ищете бесплатный инструмент ERD для более быстрого, простого и быстрого создания моделей данных? Visual Paradigm Community Edition предоставляет вам редактор ERD для проектирования баз данных. Это отмеченный международными наградами разработчик моделей, при этом он прост в использовании, интуитивно понятен и полностью бесплатен.

Скачать бесплатно

Что такое ER-диаграмма (ERD)?

Прежде всего, что такое диаграмма отношений сущностей?

Entity Relationship Diagram, также известная как ERD, ER-диаграмма или ER-модель, представляет собой тип структурной диаграммы для использования при проектировании базы данных.ERD содержит разные символы и соединители, которые визуализируют две важные информации: основные сущности в рамках области действия системы и взаимосвязи между этими сущностями .

И поэтому она называется диаграммой «Сущность» и «Отношения» (ERD)!

Когда мы говорим о сущностях в ERD, очень часто мы имеем в виду бизнес-объекты, такие как люди / роли (например, Студент), материальные бизнес-объекты (например, Продукт), нематериальные бизнес-объекты (например,г. Журнал) и т. Д. «Взаимосвязь» — это то, как эти сущности связаны друг с другом в системе.

В типичном дизайне электронной отчетности можно найти символы, такие как прямоугольники со скругленными углами и соединители (с разными стилями их концов), которые изображают сущности, их атрибуты и взаимосвязи.

Когда рисовать диаграммы ER?

Итак, когда мы будем рисовать ERD? Хотя модели ER в основном разрабатываются для проектирования реляционных баз данных с точки зрения визуализации концепций и с точки зрения физического проектирования баз данных, существуют и другие ситуации, когда диаграммы ER могут помочь.Вот несколько типичных случаев использования.

• Дизайн базы данных — В зависимости от масштаба изменений, изменение структуры базы данных непосредственно в СУБД может быть рискованным. Чтобы не испортить данные в производственной базе данных, важно тщательно спланировать изменения. ERD — это инструмент, который помогает. Рисуя ER-диаграммы для визуализации идей дизайна базы данных, у вас есть возможность выявить ошибки и недостатки дизайна, а также внести исправления перед внесением изменений в базу данных.
• Отладка базы данных — Отладка проблем с базой данных может быть сложной задачей, особенно когда база данных содержит много таблиц, которые требуют написания сложного SQL для получения необходимой информации. Визуализируя схему базы данных с помощью ERD, вы получаете полную картину всей схемы базы данных. Вы можете легко находить объекты, просматривать их атрибуты и определять отношения, которые они имеют с другими. Все это позволяет анализировать существующую базу данных и легче выявлять проблемы с базой данных.
• Создание базы данных и установка исправлений — Visual Paradigm, инструмент ERD, поддерживает инструмент создания базы данных, который может автоматизировать процесс создания базы данных и исправления с помощью диаграмм ER. Таким образом, с помощью этого инструмента ER-диаграммы ваша ER-структура больше не является статической диаграммой, а является зеркалом, которое действительно отражает физическую структуру базы данных.
• Помощь в сборе требований — Определение требований информационной системы путем построения концептуального ERD, который отображает бизнес-объекты высокого уровня системы.Такую исходную модель также можно развить в физическую модель базы данных, которая помогает создавать реляционную базу данных или помогает в создании карт процессов и режимов потока данных.

Руководство по нотациям ERD

Диаграмма ER содержит сущности, атрибуты и отношения. В этом разделе мы подробно рассмотрим символы ERD.

Организация

ERD-сущность — это определяемая вещь или понятие в системе , например, человек / роль (например,г. Студент), объект (например, счет-фактура), концепция (например, профиль) или событие (например, транзакция) (примечание: в ERD термин «объект» часто используется вместо «таблица», но они одинаковы). При определении сущностей воспринимайте их как существительные. В моделях электронной отчетности объект отображается в виде прямоугольника с закругленными углами, его имя находится вверху, а его атрибуты перечислены в теле формы объекта. В приведенном ниже примере ERD показан пример объекта ER.

Атрибуты объекта

Также известный как столбец, атрибут — это свойство или характеристика объекта, который его содержит .

Атрибут имеет имя, которое описывает свойство, и тип, который описывает тип атрибута, например varchar для строки и int для целого числа. Когда ERD создается для разработки физической базы данных, важно обеспечить использование типов, которые поддерживаются целевой СУБД.

На приведенном ниже примере ER-диаграммы показан объект с некоторыми атрибутами.

Первичный ключ

Также известный как PK, первичный ключ — это особый вид атрибута объекта, который однозначно определяет запись в таблице базы данных.Другими словами, не должно быть двух (или более) записей с одинаковым значением атрибута первичного ключа. В приведенном ниже примере ERD показан объект «Продукт» с атрибутом первичного ключа «ID» и предварительный просмотр записей таблицы в базе данных. Третья запись недействительна, поскольку значение идентификатора «PDT-0002» уже используется другой записью.

Внешний ключ

Также известный как FK, внешний ключ — это ссылка на первичный ключ в таблице . Он используется для определения отношений между сущностями.Обратите внимание, что внешние ключи не обязательно должны быть уникальными. Несколько записей могут иметь одни и те же значения. В приведенном ниже примере диаграммы ER показан объект с некоторыми столбцами, среди которых внешний ключ используется для ссылки на другой объект.

Отношения

Связь между двумя объектами означает, что два объекта каким-то образом связаны друг с другом . Например, студент может записаться на курс. Таким образом, объект «Студент» связан с Курсом, и связь представлена ​​как соединительный элемент между ними.

Мощность

Количество элементов определяет возможное количество вхождений в одном объекте, которое связано с количеством вхождений в другом . Например, в ОДНОЙ команде МНОГИЕ игроков. Когда они присутствуют в ERD, команда сущности и игрок связаны отношениями «один ко многим».

На диаграмме ER мощность представлена ​​в виде гусиной лапки на концах соединителя. Три основных кардинальных отношения — один к одному, один ко многим и многие ко многим.

Пример однозначного числа элементов

Отношения «один к одному» в основном используются для разделения объекта на две части, чтобы предоставить информацию кратко и сделать ее более понятной. На рисунке ниже показан пример однозначного отношения.

Пример числа элементов «один ко многим»

Отношение «один ко многим» относится к отношениям между двумя сущностями X и Y, в которых экземпляр X может быть связан со многими экземплярами Y, но экземпляр Y связан только с одним экземпляром X.На рисунке ниже показан пример связи «один ко многим».

Пример числа элементов «многие ко многим»

Отношение «многие ко многим» относится к отношениям между двумя объектами X и Y, в которых X может быть связан со многими экземплярами Y и наоборот. На рисунке ниже показан пример отношения «многие ко многим». Обратите внимание, что отношение «многие ко многим» разделено на пару отношений «один ко многим» в физическом ERD. В следующем разделе вы узнаете, что такое физический ERD.

Концептуальные, логические и физические модели данных

ER-модель обычно строится на трех уровнях абстракции:

Хотя все три уровня модели ER содержат сущности с атрибутами и отношениями, они различаются целями, для которых они созданы, и аудиториями, для которых они предназначены.

Общее понимание трех моделей данных состоит в том, что бизнес-аналитик использует концептуальную и логическую модель для моделирования бизнес-объектов, существующих в системе, в то время как разработчик базы данных или инженер базы данных разрабатывает концептуальную и логическую модель ER для создания физической модели, которая представляет собой физическая структура базы данных готова для создания базы данных.В таблице ниже показаны различия между тремя моделями данных.

Концептуальная модель против логической модели против модели данных:

Концептуальная модель данных

Conceptual ERD моделирует бизнес-объектов, которые должны существовать в системе, и отношения между ними .Концептуальная модель разработана для представления общей картины системы путем распознавания вовлеченных бизнес-объектов. Он определяет, какие сущности существуют, а НЕ какие таблицы. Например, таблицы «многие ко многим» могут существовать в логической или физической модели данных, но они просто показаны как отношения без количества элементов в концептуальной модели данных.

Пример концептуальной модели данных

ПРИМЕЧАНИЕ. Концептуальное ERD поддерживает использование обобщения при моделировании «своего рода» отношений между двумя объектами, например, треугольник является разновидностью формы.Использование похоже на обобщение в UML. Обратите внимание, что только концептуальный ERD поддерживает обобщение.

Логическая модель данных

Logical ERD — это подробная версия концептуального ERD . Логическая модель ER разработана для обогащения концептуальной модели путем явного определения столбцов в каждой сущности и введения операционных и транзакционных сущностей. Хотя логическая модель данных по-прежнему не зависит от фактической системы базы данных, в которой будет создана база данных, вы все равно можете принять это во внимание, если это повлияет на дизайн.

Пример логической модели данных

Физическая модель данных

Physical ERD представляет собой фактический проект реляционной базы данных . Физическая модель данных развивает логическую модель данных, присваивая каждому столбцу тип, длину, допускающее значение NULL и т. Д. Поскольку физический ERD представляет, как данные должны быть структурированы и связаны в конкретной СУБД, важно учитывать соглашение и ограничение фактическая система базы данных, в которой будет создана база данных.Убедитесь, что типы столбцов поддерживаются СУБД и зарезервированные слова не используются при именовании сущностей и столбцов.

Пример физической модели данных

Как нарисовать диаграмму ER?

Если вам трудно начать рисовать диаграмму ER, не волнуйтесь. В этом разделе мы дадим вам несколько советов по ERD. Попробуйте выполнить следующие шаги, чтобы понять, как эффективно нарисовать диаграмму ER.

1. Убедитесь, что вы четко понимаете цель рисования ERD.Вы пытаетесь представить общую архитектуру системы, которая включает определение бизнес-объектов? Или вы разрабатываете ER-модель, готовую для создания базы данных? Вы должны четко понимать цель разработки ER-диаграммы с нужным уровнем детализации (более подробно читайте в разделе Концептуальные, логические и физические модели данных).
2. Убедитесь, что вы четко представляете объем модели. Знание области моделирования не позволяет вам включать в проект избыточные объекты и связи.
3. Нарисуйте основные объекты, участвующие в области.
4. Определите свойства объектов, добавив столбцы.
5. Внимательно просмотрите ERD и проверьте, достаточно ли сущностей и столбцов для хранения данных системы. Если нет, рассмотрите возможность добавления дополнительных сущностей и столбцов. Обычно на этом шаге вы можете идентифицировать некоторые транзакционные, операционные и событийные сущности.
6. Рассмотрите отношения между всеми сущностями и соотнесите их с надлежащей мощностью (например,g Связь «один ко многим» между сущностью «Клиент» и «Заказ»). Не беспокойтесь, если есть сиротские сущности. Хотя это нечасто, но вполне законно.
7. Примените метод нормализации базы данных, чтобы реструктурировать объекты таким образом, чтобы уменьшить избыточность данных и улучшить целостность данных. Например, сведения о производителе могут изначально храниться в сущности Product. В процессе нормализации вы можете обнаружить, что детали повторяют записи по записям, затем вы можете разделить их как отдельную сущность «Изготовитель» и с внешним ключом, который связывает Продукт и «Изготовитель».

Примеры моделей данных

Пример

ERD — Система проката фильмов

Пример ERD — Кредитная система

Пример

ERD — Интернет-магазин

Использование ERD с диаграммой потока данных (DFD)

В системном анализе и проектировании диаграмма потока данных (DFD) может быть нарисована для визуализации потока информации внутри системных процессов. На диаграмме потока данных есть символ, называемый хранилищем данных, который представляет таблицу базы данных, которая предоставляет информацию, необходимую для системы.

Поскольку физическая диаграмма ER представляет собой схему реальной базы данных, объекты в таком ERD согласованы с хранилищами данных в DFD. Вы можете нарисовать ERD как дополнение к DFD, представив структуру информации, которая течет в системе, или, наоборот, нарисовать DFD в дополнение к ERD, показывая, как данные будут использоваться системой во время выполнения.

Использование ERD с BPMN Business Process Diagram (BPD)

При отображении бизнес-процессов диаграмма бизнес-процессов (BPD) BPMN может быть нарисована для визуализации бизнес-процессов.На диаграмме бизнес-процесса есть символ, называемый объектом данных, который представляет данные, вводимые / выводимые из действий процесса.

Поскольку концептуальная и логическая модель данных обеспечивает высокоуровневое представление бизнес-объектов в системе, сущности в таких ERD согласованы с объектами данных в BPD. Вы можете нарисовать ERD как дополнение к BPD, представив структуру объектов данных, необходимых для бизнес-процесса, или, наоборот, нарисовать BPD в дополнение к ERD, показывая, как данные будут использоваться в бизнес-процессе.

Выбор инструмента ERD

Разработка модели данных с помощью ERD требует времени и усилий. Полезный инструмент для проектирования баз данных поможет сократить ваши затраты времени и усилий. Visual Paradigm предоставляет вам не только инструмент ERD, но и набор функций визуального моделирования, которые помогут вам рисовать быстрее и проще. Он поддерживает большинство популярных систем управления реляционными базами данных, представленных сегодня на рынке, как с точки зрения дизайна базы данных, так и с точки зрения создания базы данных и обращения с ERD.

Дизайнер ERD доступен в Visual Paradigm Modeler, который стоит всего 6 долларов США в месяц.Мы рекомендуем вам скачать и попробовать. Предлагается 30 дней БЕСПЛАТНОЙ оценки. Кредитная карта не требуется.

Вы узнали, что такое ER-диаграмма и как создать ERD для проектирования базы данных или моделирования данных. Пора попробовать самому. Получите Visual Paradigm Community Edition, бесплатный инструмент ERD, и разработайте свою собственную модель ER с помощью бесплатного инструмента ER Diagram. Он прост в использовании и интуитивно понятен.

Скачать бесплатно

Ссылки по теме

1. Узнайте больше о мощном инструменте ERD от Visual Paradigm

.Диаграмма активности

— символы диаграммы активности, примеры и многое другое

Что такое диаграмма активности?

Диаграмма действий визуально представляет серию действий или поток управления в системе, подобный блок-схеме или диаграмме потока данных. Диаграммы деятельности часто используются при моделировании бизнес-процессов. Они также могут описывать шаги в диаграмме вариантов использования.
Смоделированные действия могут быть последовательными и одновременными. В обоих случаях диаграмма активности будет иметь начало (начальное состояние) и конец (конечное состояние).

Между ними есть способы изобразить действия, потоки, решения, охранников, слияние и временные события и многое другое. Узнайте о символах диаграммы активности ниже:

Обозначения и символы базовой схемы деятельности

Начальное состояние или начальная точка

Маленький закрашенный кружок, за которым следует стрелка, представляет начальное состояние действия или начальную точку для любой диаграммы деятельности. Для диаграммы активности с использованием дорожек убедитесь, что начальная точка находится в верхнем левом углу первого столбца.

Действие или состояние действия

Состояние действия представляет собой непрерывное действие объектов. Вы можете нарисовать состояние действия в SmartDraw, используя прямоугольник с закругленными углами.

Поток действия

Потоки действий, также называемые ребрами и путями, иллюстрируют переходы из одного состояния действия в другое. Обычно их рисуют линией со стрелками.

Поток объектов

Поток объектов относится к созданию и изменению объектов по действиям.Стрелка перехода от действия к объекту означает, что действие создает объект или влияет на него. Стрелка потока объектов от объекта к действию указывает, что состояние действия использует объект.

Решения и ответвления

Ромб представляет собой решение с альтернативными путями. Если действие требует принятия решения до перехода к следующему, добавьте ромб между двумя действиями. Исходящие альтернативы должны быть помечены условным или защитным выражением.Вы также можете обозначить один из путей «else».

Охранники

В UML охранники — это заявление, написанное рядом с ромбиком решения, которое должно быть истинным, прежде чем перейти к следующему действию. Это не обязательно, но полезно, когда перед тем, как двигаться дальше, требуется конкретный ответ, например «Да, напечатаны три этикетки».

Синхронизация

Узел ветвления используется для разделения одного входящего потока на несколько параллельных потоков. На диаграмме активности он представлен в виде прямой, немного более толстой линии.

Узел соединения объединяет несколько параллельных потоков обратно в один исходящий поток.

Режим разветвления и соединения, используемые вместе, часто называют синхронизацией.

Временное событие

Это относится к событию, которое останавливает поток на время; это изображает песочные часы.

Событие слияния

Событие слияния объединяет несколько потоков, которые не являются параллельными.

Отправленные и полученные сигналы

Сигналы показывают, как действия могут быть изменены извне системы.Обычно они появляются в парах отправленных и полученных сигналов, потому что состояние не может измениться, пока не будет получен ответ, подобно синхронным сообщениям на диаграмме последовательности. Например, перед выполнением заказа требуется авторизация платежа.

Прерывающаяся кромка

Событие, такое как отмена, которое прерывает поток, обозначенный знаком молнии.

Дорожки

Дорожки объединяют связанные действия в один столбец.

Конечное состояние или конечная точка

Стрелка, указывающая на закрашенный кружок, вложенный в другой кружок, представляет конечное состояние действия.

Примеры диаграмм деятельности

Лучший способ понять диаграммы активности — взглянуть на несколько примеров диаграмм активности.

Щелкните любую из этих диаграмм действий, включенных в SmartDraw, и отредактируйте их:

Просмотрите всю коллекцию примеров и шаблонов диаграмм действий SmartDraw

Учебное пособие по диаграммам действий

Вы можете создать диаграмму активности, соединяя и объединяя различные состояния активности.Начальная точка обычно отмечается темным закрашенным кружком со стрелкой, указывающей на
следующее состояние обычно представляет собой прямоугольник со скругленными углами. Все потоки действий представлены стрелками, указывающими переходы из состояния в состояние.

SmartDraw упрощает рисование диаграмм активности с помощью встроенных шаблонов диаграмм активности, в которых уже есть все основные символы, закрепленные и
инструменты для подключения всего у вас под рукой.

.

Как сгенерировать диаграмму последовательности из Java?

Мгновенный реверс — это процесс создания модели класса UML из заданного исходного кода. С мгновенным реверсом вы можете перевернуть снимок своей кодовой базы на классы UML и сформировать диаграмму классов в дальнейшем. Instant reverse может считывать тело кода операции в классе Java (исходный файл), анализировать вызовы методов и формировать результат на диаграмме последовательности. Это позволяет вам изучить поведение вашего приложения во время выполнения с помощью диаграммы последовательности, что упрощает поиск потенциальных узких мест и внесение изменений.

Схема последовательности обратного проектирования из исходных файлов

1. Выберите Инструменты> Код> Мгновенное обратное преобразование Java в схему последовательности … на панели инструментов.
2. В окне Instant Reverse добавьте zip-файл с исходным кодом или путь к папке с источником, нажав соответствующую кнопку Добавить в правой части окна. Убедитесь, что в исходных папках есть все исходные файлы всех классов, необходимые для анализа следов вызовов.
   
   

   Окно Instant Reverse

   ПРИМЕЧАНИЕ:

   Вы можете инвертировать несколько исходных путей, добавляя их один за другим.

3. Щелкните Далее .
4. Выберите операцию, содержание которой необходимо проанализировать, и сформируйте диаграмму последовательности.
   
   

   Выберите операцию, чтобы проанализировать ее тело кода и сформировать диаграмму

5. Щелкните Далее .
6. На странице Выберите диаграмму выберите диаграмму для визуализации результата. Вы можете либо сформировать новую диаграмму последовательности, выбрав Создать новую диаграмму последовательности и введя имя диаграммы, либо выбрать . Выбрать существующую диаграмму последовательности и выбрать существующую диаграмму последовательности для визуализации результата.
   
   

   Выберите диаграмму для визуализации результата

7. Нажмите Готово .Когда процесс будет завершен, вы можете получить результат в виде диаграммы последовательности.
   
   

   Сформированная диаграмма последовательности

Изменение более глубокого уровня детализации кода

Мгновенный реверс не выполняет детализацию внутри вызовов методов бесконечно. Вместо этого он отменяет только выбранную операцию. Если вы хотите обратить более глубокий уровень детализации, щелкните правой кнопкой мыши сообщение целевой последовательности и выберите Instant Reverse Java Source во всплывающем меню.

Связанные ресурсы

Следующие ресурсы могут помочь вам узнать больше о теме, обсуждаемой на этой странице.

• Новичок в Visual Paradigm? У нас есть много руководств по UML, которые помогут вам начать работу с Visual Paradigm

.

• Визуальная парадигма на YouTube
• Ноу-хау Visual Paradigm — Советы и рекомендации, вопросы и ответы, решения проблем пользователей
• Свяжитесь с нами, если вам нужна помощь или у вас есть предложения

.