Надежные понижающие трансформаторы

Если разобраться по существу в многообразии промышленых и самостоятельно изготавливаемых радиолюбителями источников питания, то напрашивается удивительный вывод. В основном встречаются такие источники, в которых применяются одни и теже понижающие трансформаторы из большого многообразия имеющихся в продаже. Все эти трансформаторы, по сути, выполняют одну функцию.

Благодаря магнитной индукции электромагнитная энергия передается с первичной обмотки трансформатора на вторичную обмотку. Род тока при этом не изменяется, а коэффициент трансформации зависит от сопротивления обмоток электрическому току, мощности нагрузки, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, и приложенному напряжению Uc (напряжение на первичной обмотке).

Для понижающего трансформатора, применяемого в маломощном источнике питания, действительно важны только некоторые из вышеописанных электрических параметров.

Трансформатор выдает напряжение на вторичной обмотке в зависимости от напряжения на первичной обмотке. Причем важно, чтобы частота в осветительной сети, к которой подключается первичная обмотка, равнялась 50 Гц (с незначительными отклонениями). Рабочая частота обязательно указывается на корпусе трансформаторов в их обозначении.

Это замечание актуально для трансформаторов, работающих в понижающем режиме, когда первичная обмотка имеет сопротивление электрическому току много большее, чем вторичная (и последующие, если трансформатор имеет несколько обмоток). На практике для того, чтобы понять - годится ли трансформатор в качестве понижающего в цепи 220 В (когда неизвестны его справочные данные или обозначение на корпусе не читается), рекомендуется проверить обмотки омметром и определить обмотку с максимальным сопротивлением.

Ее и подключают в сеть 220 В.

Каких-либо жестких критериев сопротивления первичной (сетевой) обмотки не существует, ее сопротивление может достигать и 100 Ом, и, например, 1 кОм - все зависит от мощности и предназначения трансформатора. Разумно учесть, что опасно включать непосредственно в сеть 220 В переменного тока трансформатор с сопротивлением первичной обмотки до 10 Ом. Для первого включения такого трансформатора желательно использовать автотрансформаторы (включенные между напряжением 220 В и обмоткой экспериментального трансформатора) или балластные конденсаторы, о которых написано ниже.

Радиолюбителям наверняка будет полезно знать, какие сетевые трансформаторы пользуются популярностью у создателей электронных конструкций и зарекомендовали себя с положительной стороны безопасной и длительной работой (24 часа в сутки на протяжении многих лет). В табл. 1.1 для примера приводятся названия некоторых популярных трансформаторов, которые автор не раз использовал в своих электронных конструкциях.

Схемы источники питания

Надежные понижающие трансформаторы

Кроме трансформаторов, рассчитанных на частоту 50 Гц, существуют и другие, разработанные для иных целей, чем источники питания. Например, это накальные трансформаторы на частоту 400 Гц, применяемые в военной промышленности и специализированных электронных устройствах. Радиолюбитель не должен сбрасывать их со счетов, так как с помощью таких «неподходящих» трансформаторов можно изготовить не один десяток полезных устройств в области преобразователей напряжения и источников питания. Эти трансформаторы на практике прекрасно себя зарекомендовали в устройствах преобразования и питания с частотой 380-1000 Гц в разных режимах нагрузки (в том числе максимальной).

Рассмотрим широко распространенный трансформатор ТА1-22(400.

Его можно применять как понижающий в осветительной сети 220 В 50 Гц в качестве основного элемента источника питания. Максимальная выходная мощность такого источника питания будет невелика, однако из-за относительно высокого выходного напряжения (до 30 В) такой источник питания-оказывается незаменим, например для питания накальных индикаторов (типа ИВ-21) и в ряде других случаев.

На рис. 1.23 представлена электрическая схема источника питания, где в качестве понижающего трансформатора применен ТА1-220-400.

Трансформаторы силовые для источников питания от сети 220 В
Трансформаторы силовые для источников питания от сети 220 В

Таблица 1.1. Трансформаторы силовые для источников питания от сети 220 В

Рис. 1.23. Электрическая схема включения трансформатора TA1-220-400

Рис. 1.23. Электрическая схема включения трансформатора TA1-220-400

Как видно - схема классическая, и ничего необычного в ней нет. Точками на схеме обозначены начала обмоток трансформатора, однако для сборки схемы оказывается достаточно только правильно подключить их выводы. Данная схема может с успехом послужить тому радиолюбителю, кто озаботится самостоятельным изготовлением маломощного источника питания с выходным напряжением 2,5 В (переменный ток) и 27-30 В (постоянный ток).

Оба напряжения будут полезны для испытания необычных конструкций. Так, например, напряжение 30 В (как переменного, так и постоянного тока) уместно использовать в лаборатории радиолюбителя при настройке телефонных аппаратов с функцией АОН (и не только).

Этот сигнал будет имитировать сигнал звонка-вызова с телефонной линии. Для настройки АОНа такой сигнал намного безопаснее, чем сигнал с амплитудой в два раза большей (как в реальной телефонной линии). Кроме того, выходное напряжение 2,5 В удобно использовать для питания домашних часов-будильников (с питанием 1,5-3 В, добавив небольшую выпрямительную схему), тогда не придется постоянно покупать батарейки, а также для питания зарядного устройства дисковых аккумуляторов и элементов с таким же номинальным напряжением.

Главное в схеме - не перепутать подключение обмоток трансформатора Т1.

Эксплуатация трансформатора на 400 Гц в сети 220 В практически безопасна благодаря балластному конденсатору С1

и шунтирующему резистору R1, установленным последовательно с первичной обмоткой Т1. Неполярный конденсатор, включенный в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, но, в отличие от резистора, не рассеивает поглощаемую мощность в виде тепла.

Это позволяет сконструировать компактный (благодаря существованию миниатюрных трансформаторов на 400 Гц) источник питания, легкий и относительно недорогой. Емкостное сопротивление конденсатора при частоте тока f описывается выражением:

Благодаря использованию в данной схеме понижающего трансформатора безопасность источника питания многократно повышается (относительно бестрансформаторного источника при прочих равных условиях).

Изменением емкости балластного конденсатора С1 в данной схеме удается регулировать выходное напряжение источника питания, что весьма удобно. Таким же способом можно включать в сеть 220 В и другие трансформаторы с первичными обмотками, не рассчитанными на напряжение 220 В (с низковольтными первичными обмотками). Балластный конденсатор в этом случае подбирают так, чтобы при максимальном токе нагрузки выходное напряжение трансформатора соответствовало заданному.

Балластный конденсатор С1 в данной схеме используется на рабочее напряжение не менее 300 В (например МБГЧ-1, МБГЧ-2, К73-11, К73-17 и аналогичный).

Если скачки напряжения из-за отключения-подключения нагрузки в диапазоне ±20% допустимы, то диоды VD1, VD2 можно из схемы исключить.

Оксидные конденсаторы С2 и СЗ сглаживают пульсации напряжения на выходе выпрямителя, реализованного на диодном мосту VD3. Отвод от середины вторичной обмотки трансформатора ТА1-220-400 (вывод 10) позволяет получить постоянное (относительно общего провода) выходное напряжение 15 В. Если в таком решении необходимости нет, то подключение вторичной обмотки может быть ограничено только выводами 5 и 7 трансформатора Т1, диодным мостом VD3 и конденсатором СЗ.

На макальных трансформаторах (обозначение ТА, ТН), предназначенных для работы в электрических цепях с частотой 400 Гц, можно сделать эффективные преобразователи напряжения для питания, например электробритвы, фотовспышки или маломощных ламп дневного света. Причем основным источником питания будет автомобильный (или иной) аккумулятор с током не менее 500 мА и напряжением не менее 10 В. Схемы таких преобразователей многократно описаны в литературе.

Кроме указанного на схеме трансформатора подойдут также ТНЗО-220-400, ТН32-220-400, ТН36-220-400, ТН60-220-400. В этих случаях изменяется только мощность трансформатора (соответственно 30, 32, 36 или 60 Вт), схема остается той же. А для трансформаторов типа ТН47-220-400, ТН48-220-400 дополнительно потребуется уточнить цоколевку их выводов.

Оксидные конденсаторы С2, СЗ - типа К50-24, К50-29 с рабочим напряжением не менее 50 В. Постоянный резистор R1 - типа МЛТ-1 или аналогичный. Выпрямительный диодный мост VD3 - типа КЦ405А-КЦ405Е (или аналогичный). Его также можно заменить четырьмя дискретными диодами типа Д220, КД105 (или аналогичными) с любым буквенным индексом.

Источник: Сборка книг Кадино, Кашкаров, Крибель

Кашкаров А.П. - Электронные схемы для умного дома.

Надежные понижающие трансформаторы

Кашкаров А.П. - Электронные схемы для умного дома.

Конструктивные особенности трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов служит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная. От содержания кремния, которое отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе вследствие вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты тока: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы изготавливают из лент рулонной стали; предварительно лента покрывается изолирующим и склеивающим составом. На рис. 4.22 показаны конструкции магнитопроводов. Все они легко различимы по внешнему виду.

Стержневые магнитопроводы (см. рис. 4.22, а) собирают из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, называют сястержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стержни между собой, называется ярмом.

Сборка частей магнитопровода может производиться встык и вперекрышку, причем в последнем случае увеличивается механическая прочность и уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластины собирают в единый пакет с изоляционной прокладкой.(между пакетами; для предохранения от замыкания между листами магнитопровода). Сборка встык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора. Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с помощью изолированных от магнитопровода шпилек, либо с помощью специальных бандажей.

Броневые магнитопроводы (см. рис. 4.22, б) собирают из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Эти магнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмотки трансформатора. Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка размещается на среднем стержне, магнитный поток разветвляется на правую и левую части и в крайних стержнях его значение будет в два раза меньше, чем в центральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стержней в два раза по сравнению с центральным.

Ленточный витой магнитопровод (рис. 4.22, в) собирают из отдельных штампованных колец, покрытых изолирующим лаком; сборка производится с помощью намотки на пакет пластин ленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наилучшими магнитными свойствами: наименьшим магнитным сопротивлением, минимальной индуктивностью рассеивания и чувствительностью к внешним магнитным полям. Однако изготовление обмоток в данном случае может произ-. водиться только на специальных станках челночного типа или вручную.

Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типа (рис. 4.22, г и 4.22, д) собираются из отдельных, соединяемых встык магнитопроводов подковообразной формы, а затем стягиваются специальными накладками (хомутами). Такая конструкция магнитопровода значительно упрощает сборку трансформатора..Ленточные магнитопроводы по сравнению

Рис. 4.22. Магчитопроводы трансформаторов: а - стержневой; б - броневой; в - витой ленточный; г - ленточный стержневой; д - ленточный броневой; е -ленточный тороидальный

Рис. 4.22. Магчитопроводы трансформаторов: а - стержневой; б - броневой; в - витой ленточный; г - ленточный стержневой; д - ленточный броневой; е -ленточный тороидальный

с пластинчатыми допускают магнитную индукцию на 20-30% выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопрово-да и КПД трансформатора выше.

По этим причинам ленточные магнитопроводы находят широкое применение.

Тороидальные ленточные магнитопроводы (рис. 4.22, е) производятся путем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформатора изготавливаются на намоточных станках челночного типа.

Обмотки трансформатора выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмотками предусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточная, межслойная и внешняя. При диаметре провода более 1 мм каркас трансформатора выполняется из электрокартона, а отдельные слои обмотки перевязываются хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.

Для повышения электрической прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.-В трансформаторах средней мощности ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения. Это позволяет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток. В низковольтных (до 100 В) трансформаторах малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения. Средняя длина витка обмотки высшего напряжения, выполняемой из дорогостоящего провода малого сечения, получается меньше, что сказывается на общей стоимости трансформатора.

В высоковольтных трансформаторах (свыше 1000 В) применяется раздельное расположение обмоток на стержнях маг-нитопровода.

В конструкции трансформатора предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обоймы, скобы) электрически соединяется с магнитопроводом и заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасности на случай пробоя одной из обмоток.

Маркировка трансформаторов

Каждый промышленно изготовленный трансформатор снабжен щитком из материала, не подверженного атмосферным влияниям.

Щиток прикреплен на видном месте и содержит номинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием или другим способом, обеспечивающим долговечность знаков.

Условное обозначение трансформатора состоит из буквенной и цифровой частей.

Первая буква Т означает трансформатор. Вторые буквы могут быть такими: Н - накальный, О -однофазный, П - понижающий, С - силовой, А - автотрансформатор, В - на витом сердечнике, М - с масляным охлаждением, Д - масляное охлаждение с дутьем (искусственное воздушное и с естественной циркуляцией масла), Ц - масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла через водяной охладитель, Г - грозоупорный трансформатор.

Третья буква обозначает область применения: С - строчный, К - для кадровой развертки, П - питания,.Т - трехобмоточный. Буква «Н» в конце буквенного обозначения указывает на трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой.

Первое число, стоящее после буквенного обозначения трансформатора, показывает номинальную мощность (Вт), второе число -номинальное напряжение высоковольтной обмотки.

Так, тип ТПП 259-127/220-50 означает понижающий трансформатор мощностью 259 Вт и возможностью коммутации первичной обмотки к напряжению 127 или 220В. Тип ТВК-1 ЮЛ означает трансформатор на витом сердечнике для кадровой развертки.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика