Создание мощного блока питания для электролизера своими руками

Рисунок 1.

Назначение и возможности блока питания

Представленный блок питания — это низкочастотный источник значительной мощности, который идеально подходит для домашней мастерской или лаборатории. Его можно использовать в качестве основного питания для небольших установок высокочастотного отопления, например, для питания низковольтных лабораторных печей (водородного отжига, миниатюрных вакуумных печей), индукционных катушек и других подобных устройств. В данном проекте основной задачей блока является питание маломощного электролизера для разложения воды и получения гремучего газа.

Конструктивные особенности и компоновка

Внешний вид и конструкция блока питания продиктованы его назначением. Это выпрямитель с удобным управлением, открытой конструкцией и продуманным расположением входных и выходных клемм. Блок собран на специальной стальной раме, которая размещена непосредственно над основным блоком электролизера — реактором с баковым патрубком и фильтром-сепаратором щелочной пены. Такое решение позволяет минимизировать длину сильноточных соединений, снизить потери в них и придать всей тяжелой установке определенную мобильность.

Необходимые инструменты и материалы

Для реализации проекта потребовался стандартный набор инструментов: металлообрабатывающий инструмент, небольшой сварочный аппарат с принадлежностями, сантехнический и электромонтажный инструмент. Из материалов использовались обрезки металла, крепеж, краска, лак и различные мелочи.

Новости МирТесен

Новости СМИ2

Основной компонент: силовой трансформатор

В качестве основы блока питания был использован трофейный низкочастотный трансформатор, извлеченный из старого самодельного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов (Фото 2, 3).

Фото 3. Несмотря на следы ржавчины, трансформатор оказался качественно намотан и собран. Он работает практически бесшумно, а ток холостого хода находится в пределах нормы. Приблизительная оценка его мощности — около полутора киловатт.

Повышение мобильности: установка на колеса

Чтобы облегчить перемещение тяжелого реактора, он был установлен на колесную базу (Фото 4). В качестве «тележки» использовался отрезок квадратной трубы с парой старых заводских колес, найденных и восстановленных. Труба была укорочена, а затем приварена к внешнему концевому профилю реактора.

Фото 4. Реактор на колесах.

Фото 5. Наклонное положение аппарата на колесах необходимо для обеспечения нормальной циркуляции электролита между реактором и баком.

Конструкция на двух колесах и трех точках опоры позволяет одному человеку катить агрегат по ровной поверхности. Для дополнительной регулировки наклона в нижнюю часть трубы вварена большая накидная гайка, в которую можно вкрутить болт.

Обеспечение безопасности: создание изолятора

Поскольку реактор прессового типа предполагает прохождение тока через его элементы, а металлический каркас блока питания необходимо изолировать от них, был изготовлен прочный изолятор. Он сделан из плотной древесины: нижняя пластина из 15-миллиметровой фанеры и боковины из березовых брусков. Заготовки были выпилены, соединены саморезами и столярным клеем ПВА.

Фото 6. Идея и чертеж изолятора для блока питания.

Фото 7. Процесс сборки деревянного изолятора.

Готовый изолятор плотно прилегает к выступам концевых профилей реактора и крепится к ним двумя парами коротких болтов М6 с широкими потайными шайбами (Фото 8). Для удобства вывода проводов в изоляторе был сделан специальный паз.

Фото 8. Изолятор, прикрученный к реактору, с пазом для провода.

Изготовление металлического каркаса

Каркас для блока питания был сварен из подобранных по размеру металлических обрезков, очищенных от ржавчины. Основная часть была приварена к токоведущим элементам непосредственно на месте, с использованием минимального количества точечных швов, чтобы не повредить деревянный изолятор (Фото 9).

Фото 9. Начальный этап сварки каркаса блока питания.

Управляемый выпрямительный модуль был размещен сбоку от трансформатора в вертикальном положении. Для его крепления к каркасу были приварены вертикальные кронштейны из тонких квадратных трубок, которые также выполняют роль ограничителей, предотвращающих горизонтальное смещение рамы (Фото 10, 11).

Фото 10. Почти готовый каркас с изолятором. Отмечены ограничительные трубки.

Фото 11. Каркас с изолятором. Хорошо видна работа ограничителей.

Фото 12. Компоновка элементов блока питания на раме.

Дополнительные компоненты: батарея конденсаторов

Электролизный реактор может работать в разных режимах, требующих различного напряжения и тока. Для режимов с повышенным напряжением потребовалась батарея оксидных конденсаторов, которая была удобно размещена на специальном кронштейне над трансформатором.

Фото 13. Процесс «формирования» или восстановления старой батареи электролитических конденсаторов с помощью маломощного выпрямителя и токоограничивающего резистора.

Конденсаторы подключались параллельно, а процесс контролировался по напряжению. Восстановление изоляции заняло около полутора недель.

Финальная сборка и монтаж

После полного высыхания краски на каркасе и изоляторе началась окончательная сборка (Фото 14).

Фото 14. Начало сборки: установка трансформатора на основание и монтаж всей конструкции на электролизере.

Выпрямительный модуль был установлен и закреплен винтами. Для подключения к трансформатору были изготовлены сверхпрочные провода из луженого медного обмоточного провода, собранные в жгуты и изолированные термоусадкой (Фото 15).

Фото 15. Паяные соединения между выпрямителем и трансформатором.

Места пайки после остывания были дополнительно изолированы. В процессе работы проводилось поэтапное тестирование, что позволило сразу выявлять и исправлять возможные ошибки, такие как плохие контакты.

Подключение к сети и вспомогательные элементы

На внешнем конце трансформатора был закреплен березовый брусок для организации сетевых проводов (Фото 16). Все провода (силовые, от маломощного трансформатора управления, сетевые и провод для неоновой лампочки-индикатора) были залужены, объединены в жгуты, пропаяны и изолированы.

Фото 16. Брусок для крепления сетевой разводки.

Рисунок 17. Завершенный узел сетевых подключений с индикаторной лампочкой.

Подключение к реактору и датчикам

Провода от выпрямителя к пластинам реактора были выполнены из одножильного провода с винтовыми клеммами на концах. Для надежной пайки в каждой клемме было просверлено отверстие, куда помимо провода вставлялся кусочек луженой меди (Фото 18). После пайки горелкой остатки флюса были тщательно смыты (Фото 19), а соединения защищены термоусадкой.

Фото 18. Подготовка клемм для пайки.

Фото 19. Промывка мест пайки от остатков флюса.

На корпусе выпрямительного модуля была установлена колодка с винтовыми клеммами для подключения внешнего герконового датчика давления (Фото 20).

Рисунок 20. Блок для подключения внешнего датчика.

Положительный вывод был подключен к средней пластине реактора (Фото 21), а для отрицательных полюсов были зачищены участки на торцевых профилях, просверлены отверстия и вкручены болты (Фото 22).