Электрический щит гаража своими руками

Автомобильный гараж для личной машины обычно включает в себя помещение, где располагается само средство передвижения и подвал. Причем часть подвала, как правило, отводят под смотровую яму, а часть - под погреб. Последний располагают либо перед гаражом под проезжей частью (при двухстороннем расположении гаражных боксов), либо сзади - при строительстве гаражей в один ряд. Довольно часто часть первого этажа (собственно гаража) и подвал оборудуют под мастерскую, где устанавливают механизмы с электрическим приводом (токарные, фрезерные и тому подобные станки) и, как правило, электросварочный аппарат. Поэтому электрическая энергия в гараже необходима как для освещения помещения, так и для питания электропривода механизмов, а также всевозможных зарядных и пусковых устройств, обслуживающих автомобиль.

Освещение непосредственно гаража можно выполнить в четырех точках, например, две точки слева и две справа, либо две точки впереди и две позади, то есть схема освещения будет состоять из двух групп с выключателем на каждую группу. Освещение подвала по условиям электробезопасности осуществляют через трансформатор 220/36 В и подразделяют на три группы, одна из которых обеспечивает освещение смотровой ямы, другая - погреба, третья - входа в подвал.

Рис. 1. Схема гаражного щита с зарядным устройством

Схема электрощита, к которому подключают все токоприемники в гараже, показана на рис. 1. Прежде всего для щита понадобится счетчик активной электроэнергии PI. Если есть сварочный трансформатор, то лучше счетчик подобрать с токовой обмоткой, выдерживающей ток не менее 50 А. Автомат SF в схеме также должен быть рассчитан на ток 50 А.

Освещение гаража осуществляют, как было сказано выше, по двум группам (Гр) с помощью двухполюсных тумблеров SA1 и SA2. Освещение подвала ведут через трансформатор Т1 (36 В) мощностью не менее 250 ВА, включаемого тумблером SA3 через предохранитель FU1, по трем группам через однополюсные тумблера SA5; SA6; SA7.

Разводку питания по гаражу и подвалу производят в соответствии с правилами ПУЭ и технике безопасности. Необходимость в определенном числе гнезд (розеток) определяет непосредственно потребитель.

Зарядное устройство должно присутствовать в каждом гараже, а если оно самодельное, то его желательно расположить прямо в щите. Самодельное зарядное устройство лучше выполнить на отдельном силовом трансформаторе. Если же такой возможности нет, то в качестве силового трансформатора зарядного устройства можно использовать трансформатор для освещения подвала. Схема зарядного устройства на основе осветительного трансформатора, который продолжает, кстати, выполнять и свои прямые обязанности, будет приведена ниже. Наиболее простая конструкция регулируемого зарядного устройства получается на основе лабораторного автотрансформатора (ЛАТР-2) с током нагрузки 2 А (возможны также варианты зарядных устройств на основе автотрансформаторов блоков питания от старых телевизоров). ЛАТР-2 имеет выходное напряжение 250 В и мощность Р=500 ВА. Автотрансформатор Т2 в схеме рис. 1 включается тумблером SA4. Через предохранитель FU2, установленный на входе автотрансформатора Т2 и через предохранитель FU3 на выходе напряжение с автотрансформатора подается на вход трансформатора Т3, который может выдавать два регулируемых напряжения 12 В и 27 В (максимальное значение 15 В и 30 В соответственно). Эти напряжения необходимы для токоприемников на 12 В и 27 В (авиационные двигатели и аппаратура). Вторичная обмотка трансформатора Т3 намотана в два провода (бифилярно) и коммутируется тумблером SA8, так что в положении I обмотки включаются параллельно, а в положении II - последовательно. Обратим ваше внимание, что максимальное выходное напряжение автотрансформатора составляет 250 В, поэтому первичная обмотка Т3 должна быть рассчитана не на 220 В, а на 250 В, то есть на 30 В больше. Если используется готовый трансформатор Т3 (его первичная обмотка), то необходимо либо домотать дополнительные витки на 30 В, либо ограничить угол поворота регулирующей ручки автотрансформатора.

Заметим также, что наличие в схеме силового трансформатора Т3 обязательно, так как оно обеспечивает:

1) гальваническую развязку между первичным (опасным для жизни) напряжением 220...250 В и вторичным (низковольтным);

2) увеличение силы выходного тока (ведь ток нашего автотрансформатора не должен превышать 2 А независимо от значения его выходного напряжения). Здесь же при U = 15 В и соответствующей мощности Т3 выходной ток будет равен:

I = P/U = 500/15 = 33 A.

С трехполюсного тумблера SA8 напряжение поступает на мостовой выпрямитель VD1-VD4 и далее через амперметр РА - на клеммы 12 В и 27 В, которые также коммутируются тумблером SA8. Напряжение 12 В необходимо для питания автомобильных токоприемников (аккумулятора, переноски, двигателей вспомогательных механизмов, кроме стартера, и т.д.), напряжение 27 В требуется для токоприемников, предназначенных для применения в авиации, а также для одновременной зарядки двух автомобильных аккумуляторов. Естественно, что ток источника напряжением 27 В в два раза меньше тока источника напряжением 12 В.

Рис. 2. Схема освещения подвала совместно с зарядным устройством

Схема, при которой возможно совместное использование силового трансформатора Т1 как для зарядного устройства, так и для освещения подвала, показана на рис. 2. Первичная обмотка трансформатора Т1 подключена к выводам 11 и 12, как и в схеме на рис. 1, вторичная обмотка - к выводам 19 и 23 соединена для освещения подвала. Однако вторичная обмотка трансформатора Т1 имеет вывод 24 в средней точке, что позволяет получать постоянное напряжение 0...15 В по схеме со средней точкой, когда каждая полуобмотка (18 В) вторичной обмотки трансформатора Т1 работает в течение полупериода на половинном напряжении этой вторичной обмотки. Нагрузку подключают к клеммам 24 и 26 (см. рис. 2). В двухполупериодном выпрямителе работают тиристоры VS1 и VS2, каждый в свой полупериод. Схема управления тиристорами построена на основе двухбазового диода VT и включает в себя помимо двухбазового диода VT диоды VD3 и VD4, резисторы R1-R5, конденсатор С.

Выпрямленное диодами VD3 и VD4 (рис. 3, а) напряжение поступает через резисторы R2 и R3 на питание схемы управления и заряжает конденсатор С (рис. 3, б) на пути к клеммам нагрузки (клеммы 24 и 26) ток проходит измерительную цепь РА-rш. Как только конденсатор С зарядится до порога срабатывания двухбазового диода VT, последний отпирается и конденсатор С разряжается через низкоомную цепь на выходы VS1 и VS2, однако включается тот тиристор, на котором анодное напряжение положительное. На схеме, приведенной на рис. 2, это тиристор VC1 (случай 1). Таким образом, тиристор VS1 открывается и пропускает остатки полуволны синусоидального напряжения с трансформатора Т1 на нагрузку (рис. 3, в). При малом R2 (бегунок резистора внизу) полуволна пропускается почти полностью, что соответствует максимальному выходному напряжению. При большом R2 (то есть бегунок вверху) на выходе создается нулевое напряжение.

Рис. 3. Диаграммы работы зарядного устройства

С открытием тиристора напряжение со схемы управления снимается, так как оно целиком передается в нагрузку (более низкоомную, чем цепь управления). По окончании полупериода и с началом следующего полупериода синусоидального напряжения (этот случай 2 на рис. 2) тиристор VS1 закрывается, а тиристор VS2 готовится к открытию от управляющего импульса при достижении порогового напряжения на конденсаторе С. Далее процесс повторяется.

При съеме напряжения с клемм 24 и 26, удается получить максимальный ток, так как силовые обмотки 19-24 и 24-23 трансформатора Т1 работают поочередно в течении одного полупериода.

Меньший в два раза ток можно получать на клеммах 25 и 26, однако максимальное напряжение на выходе будет вдвое больше. В этом случае источник работает по схеме мостового выпрямителя: диоды VD1 и VD2, а также тиристоры VS1 и VS2 образуют мостовую схему.

Таким образом, схема позволяет получить два регулируемых выходных напряжения U1 = 0...15 В, U2 = 0...30 В и переменное напряжение 36 В для освещения подвальных помещений. Обмотка ЛАТРа используется в качестве первичной обмотки.

Трансформатор Т1 изготовлен на основе вышеупомянутого ЛАТРа на ток до 2 А. Регулятор - бегунок у него ликвидируют. Обмотку ЛАТРа включают в сеть 220 В на клеммы 0 и 250 В (это позволяет значительно сократить ток холостого хода трансформатора в результате пониженного значения индукции). Далее на первичную обмотку, обеспечив ее изоляцию, наматывают вторичную обмотку алюминиевым или медным проводом сечением 9 мм (шина 4,5x2 мм) в бумажной или стеклянной изоляции. Вторичная обмотка состоит из 80 витков с выводом в средней точке. Схема стабильно работает (только при подключении нагрузки, понятно) во всех диапазонах и применима для любых мощностей.

На основе ЛАТРа "выпрямитель" на 0...15 В позволяет получить ток до 35 А, а "выпрямитель" на 0...30 В - ток до 15 А, что позволяет заряжать автомобильные аккумуляторы различных емкостей. Значение переменного тока на вторичной обмотке трансформатора Т1 (см. рис. 2) 12...15 А, так что трансформатор позволит установить в гараже (клеммы 19 и 23) пять 36-вольтовых 100-ваттных ламп.

Возможно использование трансформатора и выпрямителя одновременно, однако при этом общая нагрузка не должна превышать 500 Вт. В общем этим источником можно пользоваться для самых различных целей. Конструктивно выпрямитель выполнен в общем силовом шкафу. Тиристоры и силовые диоды расположены на двух дюралюминиевых радиаторах размером 200x100x10 мм.

В схеме рис. 1 помимо указанных выше изделий применены счетчик однофазный бытовой СО (на ток 17...34 А), трехфазный автомат типа АЕ на 25 А. На высоком напряжении установлены тумблера (SA1, SA2, SA3 и SA4) типа ТВ-1-2 (двухполюсные), в цепях низкого напряжения применены однополюсные тумблеры (SA5, SA6 и SA7) типа ТВ-1. Тумблер SA8, через который протекает ток до 30 А, типа ЗППГ-15К или ЗППН45 (из авиационного оборудования). Трансформатор Т1 типа ОСМ-3 (ТБС-2) мощностью 250 Вт, Т3 - мощностью 400...630 Вт, диоды VD1-VD4 типа Д215, Д242 на ток до 10 А и на обратное напряжение не менее 50 В. В качестве измерительных приборов можно использовать любые миллиамперметры с соответствующим подбором шунтов и добавочных сопротивлений (самодельных).

В схеме рис. 2 при отсутствии ЛАТРа можно использовать трансформатор ОСМ-3 мощностью 400...630 Вт, диоды те же, тиристоры КУ202. Диоды VD3 и VD4 - любые слаботочные диоды типа КД. Остальные номиналы указаны на схеме.