Включение трансформаторов на 400 Гц в осветительной сети 220 В 50 Гц

Если разобраться по существу в многообразии промышленных и самостоя­тельно изготовляемых радиолюбителями источников питания, то напрашивается удивительный вывод. В основном встречаются такие источники, в которых приме­няются одни и те же (из большого многообразия находящихся в продаже) пони­жающие трансформаторы.

Все эти трансформаторы, по сути, выполняют одну роль. Благодаря магнит­ной индукции часть напряжения на первичной обмотке трансформатора переда­ется 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 (на первичной обмотке). Для понижающего трансформатора, применяемого в маломощном источнике питания, по-настоящему важны несколь­ко вышеописанных электрических параметров.

На практике, один и тот же трансформатор выдает разное напряжение на вто­ричной обмотке, в зависимости от напряжения на первичной обмотке. Причем важно, чтобы частота в осветительной сети равнялась 50 Гц (с незначительными отклонениями). В обозначении трансформаторов частота обязательно указывает­ся на их корпусе.

Это замечание актуально для трансформаторов, работающих в понижающем режиме, когда первичная обмотка имеет сопротивление электрическому току мно­го большее, чем вторичная (и последующие, в случае 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 нет, и ее сопротивление может достигать и 100 Ом, и напри­мер, 1 кОм — все зависит от мощности и предназначения трансформатора. Ра­зумно заметить, что включать непосредственно в сеть 220 В переменного тока трансформатор с обмоткой до 10 Ом опасно. Для этого используются 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 среди электронных конструкций, уверенно за­рекомендовали себя с положительной стороны по безопасности и длительности (в режиме 24 часа годами) эффективной работы. Для этого в таблице для приме­ра приводятся названия некоторых популярных трансформаторов, которые автор не раз использовал в своих электронных конструкциях.

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

Рассмотрим широко распространенный трансформатор ТА1-220-400.

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, порядка 70 мА, однако из-за от­носительно высокого выходного напряжения (до 30 В) такой источник питания оказывается незаменим, например, для питания накальных индикаторов (напри­мер ИВ-21) и в ряде аналогичных случаев. На рис. 13 представлена электриче­ская схема источника питания, где в качестве понижающего трансформатора применен ТА1-220-400. Как видно из схемы —она 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 служить тому радиолюбителю, кто

Таблица

ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ С ПИТАНИЕМ ОТ СЕТИ 220 В (НЕКОТОРЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ ТИПЫ ИЗ РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ)

ТН1-220-50

ТПК2-22

ТПП218-127/220-П

ТП-321-5

ТН-2 (3,5,6)

ТП8-4-220-50

ТПП 259-127/220-50

ТС-26-1 в скобках указаны выводы обмоток и выходное напряжение

ТПП 255-127/220-50

ТС-10

(1-2 — 220 В; 3-4, 4-5 — по 16 В;

Э-255

6-7 — 19 В 0,2 А; 8-9 — 5 В 0,3 А)

ТП60-17

ТВК-110Л (ЛМ)

ТПП 277-127/220-50 обмотки:

сетевая 2-9, перемычка 3,7/ Вторичные

ТВК-110-312

ТР-1-6/15

обмотки независимые:

ТВК-70 UBbK (15…17 В)

11-12 (14 В) 13-14 (10 В) 15-16 (6,3 В)

ТП8-3 ивш (15…17 В)

17-18, 19-20, 21-22 (2…3 В)

ТП20-17 иеых (15…17 В)

ТП-112-5

ТП45-1 УВЫХ(15…17В)

ТПП 217-127/220-50 (225,235,236,261)

ТП234

ТПП 1204/220/12

ТСА-370

ТП121-1

ТС-370

ТС-100В (мощный)

ТПП232, аналог ТПП253

13озаботится 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 и для настройки АОНа (или другого телефона) 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.

Эксплуатации 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 миниатюрным трансформаторам на 400 Гц) источник питания, легкий и относительно недорогой. Емкостное сопро­тивление конденсатора при частоте f описывается выражением:

Xc = 1/2-itfC,

где л; — число «пи»; f — частота, Гц; С — емкость, Ф.

В том случае, когда напряжение на нагрузке не превышает 30 В, уместно так­же пользоваться формулой:

C = 3200-/H/Uc.

Здесь: С — емкость балластного конденсатора, мкФ; Uc — напряжение в сети 220 В; /н — ток нагрузки в цепи, А.

Благодаря включению в данной схеме понижающего трансформатора, безопас­ность использования рекомендуемого 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 для напряжения 220 В (с низковольтными пер­вичными обмотками). Балластный конденсатор в этом случае подбирают так, что­бы при максимальном токе нагрузки выходное напряжение трансформатора соответствовало заданному.