Мощный блок питания
Фото 1.
Предложенный источник питания – низкочастотный (НЧ), значительной мощности и может быть применен в домашней мастерской или лаборатории как блок питания (БП) небольших установок для высокочастотного (ВЧ) нагрева, трансформатор БП может питать низковольтные маломощные лабораторные печи, например, для водородного отжига, миниатюрные вакуумные печи, индукционные катушки и другие подобные приборы. Здесь, БП сконструирован, в основном, для питания электролизера (для разложения воды и получения гремучего газа) небольшой мощности.
Назначение БП во многом определило его облик – кроме электрических параметров, это выпрямитель с удобным управлением, открытое исполнение, места и конструкция внешних вводов-выводов. Кроме этого, конструктивно БП собран на специальной стальной раме удобно расположенной поверх основного узла электролизера - реактора с трубой бака и фильтром отделителем щелочной пены, стыкующийся с ним. Такое расположение укорачивает сильноточные соединения и уменьшает потери в них, дает возможность сделать тяжелый аппарат до некоторой степени мобильным.
Что потребовалось для изготовления.
Набор слесарного инструмента, в том числе и небольшой сварочный инвертор с принадлежностями; набор слесарного инструмента и инструмента для электромонтажа. Комплектующие и материалы, железки из металлолома, крепеж, ЛКМ, ветошь, мелочи.
К делу.
НЧ трансформатор для БП электролизера применил трофейный – доставшийся по случаю, от самодельного зарядного устройства для автоаккумуляторов (Фото 2, 3).
Фото 3. Несмотря на заржавленость, трансформатор прилично намотан и собран, гудит едва слышно, ток холостого хода (х.х.) вполне умеренный. Габаритная мощность – на глазок, этак с киловатт-полтора.
Первым делом поставил, и без БП тяжелый и неудобный для перемещений, реактор на колесики (Фото 4). «Тележку» - отрезок квадратной трубы с парой фабричных колес, сто лет назад сделал для перемещений деревообрабатывающего станка. Теперь, отыскал давно ненужную железку в хламе и зачистил от ржавчины, укоротил – вырезал кусок трубы в средней части, сварил оставшееся встык. Подготовил и приварил тележку к крайнему торцевому профилю реактора.
Фото 4. Реактор на колесиках.
Фото 5. Положение аппарата с колесами – наклонное, для нормальной циркуляции электролита между реактором и баком.
Два колеса и три опорные точки позволяют в одиночку перекатывать тяжелое устройство по ровной поверхности; достаточно устойчиво и не катается самостоятельно. В дно трубы вварена крупная соединительная гайка. Ввернув в нее недлинный болт, при необходимости, можно регулировать им наклон аппарата.
Изолятор.
Реактор пресс-типа (из стянутого пакета пластин с резинками-изоляторами) подразумевает пропускание электрического тока через элементы конструкции. Открытые выводы пластин реактора несколько утоплены между торцевыми профилями, замыкать которые, в общем случае, нельзя. Металлическая рама БП должна быть от них изолирована.
Сплошной изолятор сделал из плотного дерева – основание-пластину из 15 мм фанеры, бортики из березовых брусочков. Выпилил заготовки, собрал на саморезы и столярный ПВА.
Фото 6. БП электролизера, изолятор. Идея.
Фото 7. Изолятор в сборе.
Деревянный изолятор плотно сидит на выступах торцевых профилей реактора, к железкам он прикреплен двумя парами недлинных болтиков М6 с широкими – «кузовными» утопленными шайбами (Фото 8).
Фото 8. Привинченный к реактору изолятор. Добавился и специальный паз для удобного вывода проводов.
Для металлической рамы БП подобрал в своих закромах железки, срезал лишнее, зачистил от ржавчины. Основную часть сварил на живую нитку по месту (Фото 9) – закрепив на изоляторе, небольшими точками, чтобы не слишком горело дерево.
Фото 9. Сварка рамы БП. Начало.
Модуль управляемого выпрямителя находится сбоку от трансформатора и расположен стоя. Для него также по месту вварены пара вертикальных кронштейнов из нетолстой стальной квадратной трубки. Из этой же трубки сделал и ограничители (Фото 10, 11).
Фото 10. Почти готовая рама БП и ее изолятор. Отмечены трубки-ограничители.
Фото 11. Рама БП в сборе с изолятором. Хорошо видна работа ограничителей удерживающих раму от любых горизонтальных перемещений.
Фото 12. Компоновка элементов БП на раме.
Реактор электролизера имеет несколько вариантов подключения, с несколькими вариантами напряжений и тока. В одних случаях требуется напряжение меньше и работать будут только трансформатор с выпрямителем, в других больше, и тогда, им в помощь, понадобится батарея оксидных конденсаторов. Им будет удобно на специальном кронштейне над трансформатором.
Фото 13. Попутная «формовка» батареи старых электролитических конденсаторов – напряжение около ¾ рабочего, маломощный выпрямитель-мост и токоограничительный резистор 3.3 кОм.
Конденсаторы при формовке соединены параллельно. Измеряя напряжение до и после резистора контролируем процесс – как только станет равным, можно выключать. Дело небыстрое - мои наращивали изоляцию полторы недели.
Сборка.
Покрашенные в два слоя рама и изолятор досохли – можно собирать.
Фото 14. Начало сборки отделанных оснований БП, установка трансформатора, примерка на электролизере.
На фото хорошо видна специальная конструкция реактора, для подобной установки БП – «на голову» - удлиненные вверх торцевые заключительные профили, выведенные вбок выходной патрубок со шлангом.
Установил и закрепил мелкими винтиками модуль выпрямителя. Для основного соединения с трансформатором сделал пару мощных проводов, аналогично соединениям в выпрямителе – зачистил наждачкой нетонкий медный обмоточный провод, нарезал кусками и залудил. Собрал в два пучка, изолировал тремя слоями термотрубки, сформовал и впаял (Фото 15).
Фото 15. Вид на паянные соединения между выпрямителем и трансформатором.
По необходимости, место пайки осторожно (канифоль, может вспыхнуть и засажить место пайки) подогревал строительным феном. После остывания заизолировал липкой лентой.
Являясь по своей природе, человеком довольно рассеянным, при подобных работах стараюсь как можно чаще проверять сделанное пробным включением, тогда ошибки выявляются гораздо раньше, исправлять их значительно проще. В данном случае интересно было явно увидеть сколько каждое плохое соединение съедает электричества – к выходному напряжению прирастало вольт-два буквально после каждой пайки, и это при весьма умеренной нагрузке.
Фото 16. На внешнем торце трансформатора, на выступающих шпильках закрепил березовый брусочек для крепления сетевых проводов.
Все их зачистил-залудил и свел в два пучка – выводы от мощного трансформатора, его маломощного «сервисного» брата из выпрямителя, выводов сетевого шнура и вишенкой – неоновой лампочкой из сломанного электрочайника – уже с сопротивлением и по самую маковку заделанной в термотрубки. Пучки скрепил нетолстой залуженной проволочкой и тщательно пропаял. Изолировал двумя слоями термотрубок.
Фото 17. Сетевые выводы БП. Окончательный вид. Лампочка выглядывает.
Выводы от выпрямителя к пластинам реактора сделал из нетонких проводов с моножилой, заканчивающихся клеммами-наконечниками «под винт». Для параллельного соединения двух секций пластин реактора, понадобилось четыре провода. Провода в клеммы впаял (Фото 18).
Фото 18. Для хорошего затягивания припоя в клемму, в каждом стаканчике просверлил отверстие Ø 1.5 мм (отмечены) и кроме самих проводов, плотно натолкал недлинных луженых медных обрезков, чтобы при пайке задействовать капиллярные силы.
Все перемазал флюсом-пастой для огневой пайки, грел небольшой горелкой, паял свинцовым ПОС-61.
Фото 19. Остатки кислотного флюса отмывал в горячей воде, сначала с содой, потом в чистой. Применил ультразвуковую мойку.
Отмытые и высушенные места пайки закрыл несколькими слоями термотрубки.
На внешней стороне стенки модуля выпрямителя, закрепил колодку с парой винтовых клемм – для подключения внешнего герконового датчика давления. От колодки к схеме управления, по элементам конструкции провел провод в тройной изоляции (Фото 20).
Фото 20. Колодка для удобного и разъемного подключения внешнего датчика. Сверху закрывается табельной прозрачной крышечкой.
Фото 21. Подключение к средней пластине реактора вывода «+». Пришлось снимать привинченный изолятор. Второй конец вывода зажимается в винтовой клемме автоматического выключателя на выходе выпрямителя БП. После установки.
Фото 22. Для минусовых выводов зачистил от краски места на торцевых профилях. «Полки» у моего швеллера, толщины внушительной - просверлил отверстия, нарезал М8, притянул наконечники недлинными болтиками. Подложил под головки по шайбе и по стопору.
Фото 23. Реактор электролизера с пристыкованным и подключенным БП.
Babay Mazay, апрель, 2022 г.
Электролизер для домашней мастерской. Часть 3. Бак для электролита – фильтр-отделитель щелочной пены
Фото 1. Место присоединения бака к реактору электролизера.
После общих слов и рассмотрения конструкции реактора электролизера, переходим к аппаратам необязательным –внешнему баку и фильтру-отделителю щелочной пены. Электролизер сможет работать и без них хотя в эксплуатации будет менее удобен, производителен и долговечен. Оба аппарата конструктивно выполнены в едином колоннообразном корпусе жестко и неотъёмно соединенным с конструкциями реактора (Рис. 2).
Внешний бак для электролита позволяет полностью заполнить им реактор, задействуя всю площадь электродов, в отличии от прототипа [1], и повышая общий КПД и стойкость электродов - известно, что их разрушение идет наиболее активно вблизи границы сред, хотя эффект и размывается наличием пены. Благодаря внешнему баку организована и циркуляция электролита через реактор, что улучшает вынос образовавшихся газов (газонаполнение электролита-сопротивление-КПД) и лучше распределяет и рассеивает тепло. Большой запас электролита позволяет прибору слабее реагировать на его расход, что полезно при ручном контроле и пополнении электролизера водой.
Щелочная пена образующаяся при электролизе в реакторе весьма стойка и плотна. Она накапливается и ползет по шлангам из аппарата в аппарат, унося из электролита щелочь. Явление это вредное. Практика эксплуатации электролизера-прототипа [1], показала, что его невысокая пустая колонна-отстойник пены, свою функцию выполняет неважно – фактически задерживает пену только последующий водяной затвор.
Здесь, фильтр-отделитель щелочной пены расположен в верхней части колоны аппарата и представляет собой часть трубы относительно плотно набитую минеральной (базальтовой) ватой [5]. Мелкие пузырьки пены раздавливаются плотно уложенными волокнами, их стенки смыкаются и сливаются разделяясь на газ и жидкость. Недостатком такой конструкции является значительное сопротивление фильтра потоку газа, впрочем, терпимое при невысокой его скорости и расходе.
Рис. 2 Эскиз реактора (1) электролизера и бака с фильтром-отделителем (3). Масштаб и точная конструкция аппаратов не соблюдены.
Колонна бака с фильтром, кроме прочего имеют и ряд элементов повышающих удобство эксплуатации – пара штуцеров с углом 90 град. – вверху и внизу колоны, соединенные прозрачным шлангом, образуют уровень для контроля количества электролита. Широкая горловина сверху позволяет инспектировать и ремонтировать насадку фильтра, небольшой штуцер ниже фильтра - нужен для пополнения реактора водой без сброса давления в системе и соответственно – потери газа. В простом случае эти операции выполняются вручную оператором, хотя систему нетрудно модернизировать до автоматического слежения и подпитки.
Что потребовалось для изготовления.
Набор слесарного инструмента, в том числе и небольшой сварочный инвертор с принадлежностями, УШМ, расходные материалы, мелочи. Все металлические детали электролизера из «чёрной» стали – стандартный прокат из строительного магазина, шланг силиконовый.
Как было дело.
У имеющегося куска трубы выровнял торцы – разметил остро заточенным мелком и обрезал болгаркой. Для разметки использовал ровный лист бумаги – плотно обернув его вокруг трубы и добившись совпадения краев можно надеяться и на ровность образовавшегося торца (Фото 3). Для трубы Ø76 мм достаточно листа формата А4.
Фото 3. Разметка трубы для выравнивания её торца.
Горловину для колоны позаимствовал у старой паяльной лампы не лучшей конструкции (Фото 4) – запорный вентиль у нее установлен перед испарителем – после перекрытия крана лампа еще долго горит и плюется пламенем. Лампу разобрал, тонким диском УШМ срезал нужное с крышки бачка (Фото 5).
Фото 4. Паяльная лампа-донор.
Фото 5. Добытая горловина с пробкой (нет на фото) – стальные, толстостенные.
Из нетонкой стальной пластины вырезал заготовки торцевых пластин, верхнюю разметил и сделал отверстие для горловины – высверлил по кругу ряд мелких отверстий, соединил их надфилем, довел контур окружности до нужного круглым напильником.
Приварил пластины-заглушки к трубе, вварил горловину в крышку.
Из стального прутка, при помощи сверлильного станка, болгарки и малого слесарного загиба выточил штуцеры – выходной для газа, для воды, и пару сложных, изогнутых под 90 ̊ - для шланга-уровня .
Разметил и просверлил отверстия для штуцеров уровня, закрепил из стальной отожженной проволокой и приварил (Фото 6).
Фото 6. Установка штуцеров уровня электролита.
Разметил, просверлил отверстие и вварил короткий прямой штуцер для выхода газов (Фото 7).
Фото 7. Монтаж штуцера для выхода гремучего газа.
Сделал большое отверстие для жесткого выходного патрубка, подогнал к нему недлинный отрезок стальной трубы диаметром 3/4”, вварил.
После экспериментов с подавлением пены, решился модернизировать колону-отстойник пены, аналогичный [1], в фильтр и высокий бак. Для этого разделил длинную трубу на две неравных части сетчатой перегородкой – опорой для насадки (засыпки, заполнителя) фильтра.
Бумажным листом и заточенным мелком разметил трубу в выбранном месте, разрезал УШМ (Фото 8).
Фото 8. Разделенная на два будущих аппарата колона.
Фото 9. Вырезание заготовки сетки.
Из нетонкой пластины (Фото 9) выпилил квадратную заготовку, притупил заусенцы, разметил и просверлил ряд отверстий (Фото 10).
Фото 10. Сетка между аппаратами.
В качестве заполнителя фильтра - волокнистого, плотного, влаго- и щелочестойкого, выбрал базальтовый картон. Он тоньше и существенно плотнее ваты. Ровный лист разметил и острым ножом под линейку вырезал несколько полос, свернул их плотным рулончиком (Фото 11), вставил на свое рабочее место (Фото 12). Заполнение базальтовым картоном выбрал примерно на половину высоты фильтра, иначе сильно увеличивается сопротивление потоку газа. Это кстати – продвинув насадку-рулончик повыше донышком лимонадной бутылки, избегнул оплавления базальтовых волокон при дальнейшей сварке. Насадка экспериментальная, при необходимости ее можно вынуть по частям через горловину сверху.
Фото 11. Набивка фильтра-отделителя щелочной пены.
Фото 12. Заполненный фильтр.
На самом верху бака, чуть выше максимального уровня электролита сделал и вварил еще один нетолстый наклонный, чтобы не сгибался висящий шланг, штуцер (Фото 14) – для подпитки реактора водой «на ходу», без сброса давления газа.
Фото 14. Штуцер для добавки дистиллированной воды.
Разметил, высверлил и довел напильником отверстие для входного патрубка, для приема щелочной пены. Из обрезка трубы сделал и вварил сам патрубок.
С помощью деревянных прокладок – кубиков и обрезков досочек, приставил колонну к реактору, в нескольких местах закрепил сваркой на «живую нитку». Вырезал по месту и аналогично установил и ряд упоров с раскосами из отрезков арматуры (Фото 15).
Фото 15. Жесткое скрепление двух аппаратов – реактора и колонны-бака с фильтром. Стрелочкой показана установленная штанга для крепления мягкого прозрачного шланга-уровня.
После монтажа, отсоединил торцевые пластины реактора (чтобы не пожечь резинки уплотнений) в сборе и тщательно проварил швы (Фото 16).
Фото 16.
Моя отапливаемая мастерская не предназначена для пыли, дыма и копоти. Некоторое количество точных сварочных работ пришлось проводить и там, по чайной ложке, приоткрыв дверь и вооружившись хорошим вытяжным вентилятором. Для сварки основной, подбирал тихую бесснежную погоду и разгребал уголок на открытой веранде (Фото 16).
После сварки, колонну с примыкающими железками и заднюю торцевую пластину реактора, с кривым выходным патрубком, проверил на герметичность – заглушил отверстия и накачал ручным насосом до рабочего давления. Об утечках можно было судить по чувствительному манометру от медицинского тонометра присоединенному к одному из патрубков. В связи с неудобством проведения сварочно-болгарочных работ, свищи и поры в сварочных швах заделал эпоксидной смолой – разогрел в теплом месте компоненты, отмерил на весах, тщательно смешал, густо промазал все сварочные швы, одновременно создавая разрежение внутри аппарата. Для этого термоклеем приделал к горловине фильтра обратный клапан от вакуум-камеры для пропитки трансформаторов и воспользовался штатным насосом (Фото 17).
Фото 17. Заделка течей в сварочных швах эпоксидной смолой. Внутреннее разрежение затягивает клей в свищи.
Несколько дней сушки железок на печи, затем покраска. Применил грунт-эмаль по ржавчине. Она дороже обычной ПФ-115, зато плотная, прочная, очень стойкая. Применяю ее в ответственных местах и не по ржавчине. Свои железки почистил наждачной бумагой и проволочной щеткой, продул сжатым воздухом от пыли, покрасил эмалью в два слоя, залепив предварительно рабочую зону (внутри реактора) бумажным скотчем и нетолстым картоном. По зимнему времени сушил в теплой сухой бане и на печи в мастерской (Фото 18).
Фото 18. Сушка крашеных железок на печи в мастерской.
Сборка.
Переднюю замыкающую пластину реактора в сборе с баком-фильтром горизонтально уложил на чурбачки и на чистовую собрал реактор. Временно стянул парой средних шпилек, уточнил длину изоляторов (на шпильках). Изоляторы сделал из трех слоев термотрубки (Фото 20).
Фото 20. Окончательная сборка реактора. Стрелочкой показана выступающая за металлическую опору изоляция шпилек.
Для более плотного удержания пакета резинок-изоляторов реактора, в зазор между ними и шпильками плотно уложены полосы резины. Это повысит стойкость аппарата к возможному подрыву. Несколько капель машинного масла на резину под шпильками существенно облегчило сборку, пропиленные ножовкой по металлу, шлицы под прямую отвертку на торцах шпилек тоже упростили дело.
Фото 21. Полосы резины подобранной толщины не позволят резинкам сильно сместиться при подрыве.
Стягивание пакета электродов с изоляторами – гайками шпилек. Без ключей с удлиненными ручками и прочего вандализма. Гайки удлиненные М10. Изоляторы и электроды - детали плоские, даже незначительного сжатия достаточно чтобы превратить реактор в монолит. Лучше всего получилось действовать этакой волной (Фото 22).
Фото 22. Упорядоченное затягивание позволило с небольшими усилиями, последовательно, по полтора-два оборота каждую гайку, сильно стянуть пакет не калеча резьбы. Лучше всего получилась в порядке – 1-2-3-4-5-6-7-8-1-2-3-4-5-6-7-8… и т. д.
Собранные аппараты снабдил шлангами – отрезал куски, уточнил длину по месту и обрезал лишнее, натянул шланги на патрубки и зафиксировал червячными хомутами. Шланг-уровень прикрепил в нескольких местах нейлоновыми ремешками к специальной штанге. В крышку горловины, из толстой резины ручным лобзиком по дереву выпилил прокладку.
Фото 23. Реактор электролизера в сборе с внешним баком и фильтром пены. Испытания на герметичность.
Фото 24. Вид на аппараты сверху. Смещенный вбок восходящий канал – выход реактора, позволит удобно расположить сверху него набор импульсных блоков питания [3] или маломощный сварочный инвертор – количество пластин как раз позволяет.
Литература.
Бондаренко Ю.Н. Лабораторная технология. Изготовление газоразрядных источников света
для лабораторных целей и многое другое.
Электролизер для домашней мастерской. Часть 1. Общие положения. Авторский конспект.
Каскадное питание электролизера для получения гремучего газа. Авторский конспект.
Корж В.Н., Дыхно С.Л. – Обработка металлов водородно-кислородным пламенем. Киев,
«Техника», 1985 г.
Эксперимент с фильтром
Точение без токарного станка. Изготовление штуцеров на шланг. Авторский конспект.
Электролизер для домашней мастерской. Часть 2. Реактор. Авторский конспект.
Babay Mazay, февраль, 2022 г.
Москичь 3 удивил. Хороший Аппарат
#дядяколясибиряк
Топ лучших вопросов за майские: про траты на свадьбу, мужскую красоту и инвестиции в 2024 году
— На что лучше потратить деньги: свадьбу или отпуск на месяц?
— Помогите придумать шутки про лысых (для дела)
— Самокатчик сбил человека и скрылся. Чем грозит?
— Вопрос женщинам: самые привлекательные части тела мужчины?
— Куда вложить деньги в 2024 году, чтобы получить прибыль?
— Помогите решить задачку по математике за 5 класс
Ответы на эти и другие вопросы в ленте Эксперты >>>