БЕЗОПАСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Включение трансформаторов на 400 Гц в сеть 220 В(50 Гц) с помощью балластного конденсатора. Если разобраться по существу в многообразии промышленных и самостоятельно изготовленных радиолюбителями источников питания, то напрашивается удивительный вывод. В основном в них применяются одни и те же (из большой номенклатуры находящихся в продаже) понижающие трансформаторы.

Как известно, коэффициент трансформации зависит от сопротивления обмоток электрическому току, мощности нагрузки, подключенной к вторичной обмотке трансформатора, и приложенному напряжению Uс (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.

На практике один и тот же трансформатор может выдавать разное напряжение на вторичной обмотке, в зависимости от напряжения на первичной обмотке.

У трансформаторов, работающих в понижающем режиме, например трансформаторы 220-110, первичная обмотка имеет сопротивление электрическому току много большее, чем вторичная (и последующие, если их несколько). Для того чтобы разобраться с обмотками (когда неизвестны его справочные данные или обозначение на корпусе не читается), рекомендуется проверить сопротивление обмоток омметром, и ту, что имеет максимальное сопротивление, подключают в сеть 220 В. Каких-либо жестких критериев сопротивления первичной (сетевой) обмотки нет, и оно может составлять и 100 Ом, и 1 кОм — все зависит от мощности и предназначения трансформатора. Разумно заметить, что включать непосредственно в сеть 220 В переменного тока трансформатор с обмоткой сопротивлением до 10 Ом опасно. Для этого используются автотрансформаторы (включенные между напряжением 220 В и обмоткой экспериментального трансформатора) или балластные конденсаторы, о которых и пойдет речь ниже.

Радиолюбителям наверняка будет полезно знать, какие сетевые трансформаторы пользуются популярностью среди электронных конструкций и зарекомендовали себя с положительной стороны по безопасности и длительности (в круглосуточном режиме и годами) эффективной работы. В таблице для примера приводятся обозначения некоторых распространенных 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, накальные трансформаторы на частоту 400 Гц, применяемые в авиационной 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, таких, как преобразователи напряжения и источники 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. Максимальный выходной ток его невелик, порядка 70 мА, однако, из-за относительно высокого выходного напряжения (до 30 В) он оказывается незаменим, например, для питания накальных индикаторов (в частности, ИВ-21) и в ряде аналогичных случаев.

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

Электрическая схема включения трансформатора ТА1-220-400 в сеть 220 В 50 Гц

Данная схема может с успехом служить тому радиолюбителю, кто решит самостоятельно изготовить маломощный источник питания с выходным напряжением 2,5 В (переменный ток) и 27 — 30 В (постоянный ток).

Оба напряжения будут полезны для испытания самодельных оригинальных конструкций. Так, например, напряжение 30 В (как переменного, так и постоянного тока) уместно использовать в лаборатории радиолюбителя при настройке звонков телефонных аппаратов с функцией АОН (и не только). Этот сигнал будет имитировать звонок-вызов с телефонной линии намного безопаснее, чем сигнал из реальной телефонной линии с амплитудой в два раза большей. Кроме того, выходное напряжение 2,5 В удобно использовать для питания домашних часов-будильников с напряжением 1.5…3 В, пропустив его через 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 миниатюрным размерам трансформаторов на 400 Гц) источник питания, легкий и относительно недорогой. Величину емкостного сопротивления конденсатора можно определить по формуле: Хс = 1/2пfС, где п — (пи), f (частота) — выражена в Гц, С — в фарадах. В случае, когда напряжение на нагрузке не превышает 30 В, уместно также пользоваться формулой: С = 3200хIн/Uс. Емкость балластного конденсатора определяется в мкФ, Uс — 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 с низковольтными первичными обмотками (не рассчитанными для напряжения 220 В). 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 аналогичные).

Оксидные конденсаторы С2 и С3 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 С3.

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. Схемы таких преобразователей многократно описаны в литературе.

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 МЛТ-1 или аналогичный. Выпрямительный диодный мост VD3 — типа КЦ405А — КЦ405Е (или подобный). Его также можно заменить четырьмя дискретными диодами типа Д220, КД105 (или аналогичными) с любым буквенным индексом.

Силовые трансформаторы для источников питания от сети 220 В (некоторые популярные типы из радиолюбительской практики): ТН1-220-50; ТПП218-127/220-П; ТН-2 (3,5,6); ТПП259-127/220-50; ТПП255-127/220-50; ТС-10; Э-255; ТП60-17; ТПП277-127/220-50 (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…3В); ТП-112-5; ТПП217-127/220-50 (225,235,236,261); ТПП1204/220/12; ТП121-1; ТС-100В (мощный); ТПК2-22; ТП-321-5; ТП8-4-220-50; ТС-26-1 (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); ТВК-110-312; ТР-1-6/15; ТВК-70 Uвых (15…17 В); ТП8-3 Uвых(15…17В); ТП20-17 Uвых (15…17 В); ТП45-1 Uвых (15-17 В); ТП234; ТСА-370; ТС-370; ТПП232, аналог ТПП253.

А. КАШКАРОВ, г. С.-Петербург