Трансформатор на частоту 400 Гц в осветительной сети с частотой 50 Гц

Трансформатор на частоту 400 Гц в осветительной сети с частотой 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 ранее описанных 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 далее.

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 работы 24 часа на протяжении нескольких лет) эффективной работы. Для этого в табл. 5.1 для примера приводятся названия некоторых популярных трансформаторов, которые автор не раз использовал в своих электронных конструкциях.

Таблица 5.1. Трансформаторы силовые для источников питания с питанием от сети 220 В (некоторые популярные типы из радиолюбительской практики)

Наименование

Пояснение

ТН1-220-50

ТПП218-127/220-П

ТН-2 (3, 5. 6)

ТПП 259-127/220-50

ТПП 255-127/220-50

TC-10

Э-255

ТП60-17

ТПП 277-127/220-50

Обмотки: сетевая 2—9, перемычка 3,7.

Вторичные обмотки независимые: 11—12 (14 В) 13—14 (10 В) 15—16 (6,3 В) 17—18, 19—20, 21—22 (2...3 В)

ТП-112-5

ТПП 217-127/220-50 (225, 235, 236, 261)

ТПП 1204/220/12

ТП121-1

— -

TC-100B

(Мощный)

ТПК2-22

ТП-321-5

ТП8-4-220-50

TC-26-1

В скобках указаны выводы обмоток и выходное напряжение (1-2 — 220 В; 3-4, 4-5 — по 16 В; 6-7 — 19 В 0,2 А; 8-9— 5 В 0,3 А)

ТВК-110Л(ЛМ)

TBK-110-312

TP-1-6/15

TBK-70

Uых(15...17В)

ТП8-3

Uвых (15... 17 В)

ТП20-17

Uвых(15...17В)

ТП45-1

Uвых (15...17 В)

ТП234

TCA-370

TC-370

ТПП232

Аналог ТПП253

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", т. к. 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 ТА 1-220-400.

Его можно применять как понижающий в осветительной сети 220 В 50 Гц в качестве основного элемента источника питания. Выходной ток источника питания невелик,— 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. 5.3 представлена электрическая схема источника питания, где в качестве понижающего трансформатора применен ТА 1-220-400.

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 озаботится самостоятельным изготовлением маломощного источника питания с выходным напряжением 2,5 В (переменный ток) и 27— 30 В (постоянныйток).

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 АОН (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.

 

Электрическая схема включения трансформатора TA1-220-400 в сеть 220 В 50 Гц

 

Рис. 5.3. Электрическая схема включения трансформатора TA1-220-400 в сеть 220 В 50 Гц

Главное в схеме —  не перепутать подключение обмоток трансформатора Т1.

Эксплуатация трансформатора на 400 Гц в сети 220 В с частотой 50 Гц 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/ описывается выражением:

 

выражение для расчета

 

где п — (пи), f (частота) — выражена в Гц, С — емкость конденсатора в фарадах. В том случае, когда напряжение на нагрузке не превышает 30 В, уместно также пользоваться формулой:

 

формула для расчета

 

В этой формуле емкость балластного конденсатора С1 рассчитана в микрофарадах, Uc — напряжение в сети 220 В, Iн — 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.

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).

Диоды VD1, VD2 стабилизируют напряжение на выводах 13 и 16 трансформатора Т1. Если такая стабилизация не нужна, а скачки напряжения из-за отключения/подключения нагрузки в диапазоне ±20% допустимы, то эти диоды можно из схемы исключить.

Оксидные конденсаторы С2 и C3 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 6 и 7 трансформатора Т1, диодным мостом VD3 и конденсатором C3.

На накальных 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.

Кроме указанного на схеме трансформатора подойдут также ТН30-220-400, ТН32-220-400, ТН36-220-400, ТН60-220-400. В этих случаях изменяется только мощность трансформатора (соответственно 30, 32, 36 или 60 Вт) без изменения схемы. А для трансформаторов типа ТН47-220-400, ТН48-220-400 дополнительно потребуется уточнить их цоколевку выводов.

Оксидные конденсаторы С2, С3 типа К50-24, К50-29 с рабочим напряжением не менее 50 В. Постоянный резистор R1 типа MЛT-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.

Литература: Андрей Кашкаров - Электронные самоделки

 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.