Трансформаторът е устройство за пренос на енергия от една верига към друга чрез електрическа индукция. Предназначен е за преобразуване на стойности на ток и напрежение, за галванично разделяне на електрически вериги, за преобразуване на съпротивление в големина и за други цели.

Трансформаторът може да се състои от две или повече намотки. Ще разгледаме трансформатор, направен от две отделни намотки без феромагнитна сърцевина (въздушен трансформатор), чиято диаграма е показана на фиг. 5.12.

Намотката с клеми 1-1’, свързана към източника на захранване, е първичната намотка, намотката, към която е свързано съпротивлението на натоварване, е вторичната. Съпротивление на първичната намотка , вторично съпротивление – .

Уравненията на трансформатора с приетата полярност на намотките и посоката на токовете имат формата:

- за първичната намотка

За вторична намотка

Входен импеданс на трансформатор

Нека обозначим активното съпротивление на вторичната верига

тогава уравненията могат да бъдат пренаписани

(5.22)

Входен импеданс на трансформатор. Като се има предвид това и замествайки в първото уравнение (5.21), получаваме това

По този начин входното съпротивление на трансформатора от страна на първичните клеми се състои от два члена: – съпротивлението на първичната намотка без отчитане на взаимната индукция, която се появява поради явлението взаимна индукция. Съпротивлението се добавя (въвежда) от вторичната намотка и следователно се нарича въведено съпротивление.

Входен импеданс на идеален трансформатор.

Идеален трансформатор (теоретична концепция) е трансформатор, при който условията са изпълнени

(5.24)

Освен това, с известна грешка, такива условия могат да бъдат изпълнени в трансформатор със сърцевина с висока магнитна пропускливост, върху която са навити проводници с ниско активно съпротивление.

Входният импеданс на този трансформатор е

(5.25)

Следователно, идеален трансформатор, свързан между товара и източника на енергия, променя съпротивлението на товара пропорционално на квадрата на коефициента на трансформация n.

Свойството на трансформатора да преобразува стойностите на съпротивлението се използва широко в различни области на електротехниката, комуникациите, радиотехниката, автоматизацията и най-вече с цел съпоставяне на съпротивлението на източника и товара.

Еквивалентна схема на трансформатор

Веригата на трансформатор с две намотки без феромагнитна сърцевина може да бъде изобразена, както е показано на фиг. 5.14. Разпределението на тока в него е същото като във веригата на фиг. 5.12 без обща точка между намотките.

Нека го направим в диаграмата на фиг. 5.14 разединяване на индуктивни съединители. В този случай получаваме трансформаторна еквивалентна схема (фиг. 5.15), в която няма магнитни връзки.

Енергийни процеси в индуктивно свързани намотки

Диференциални уравнения на въздушен трансформатор (фиг. 5.15):

(5.25)

Нека умножим първото уравнение по и второто по:

(5.26)

Добавяйки тези уравнения, получаваме общата моментна мощност, която се консумира от източника и се консумира в първичната и вторичната намотка на трансформатора и в товара

(5.27)

където е моментната мощност на товара, ;

– моментна мощност, изразходвана за топлина в намотките на трансформатора, ;

– енергия на магнитното поле на намотките на трансформатора, .

Трифазни генератори.

Трифазна верига (система) се разбира като комбинация от трифазен източник (генератор), товар и свързващи проводници.

Известно е, че когато проводник се върти в еднородно магнитно поле, в него се индуцира ЕДС

. (1.1)

Нека фиксираме твърдо три еднакви намотки (намотки) на една ос, изместени една спрямо друга в пространството на (120°) и да започнем да ги въртим в еднородно магнитно поле с ъглова скорост w (фиг. 1.1).

В този случай намотка A ще бъде индуцирана

Същите стойности на EMF ще се появят в намотките B и C, но съответно 120° и 240° след началото на въртенето, т.е.

(1.3)

Набор от три намотки (намотки), въртящи се на една и съща ос с ъглова скорост w, в които се индуцират ЕМП, еднакви по големина и изместени един спрямо друг на ъгъл 120 °, се нарича симетричен трифазен генератор. Всяка генераторна бобина е генераторна фаза. В генератора на фиг. 1.1 фаза B „следва“ фаза A, фаза C следва фаза B. Тази последователност от редуване на фазите се нарича директна последователност. При промяна на посоката на въртене на генератора ще възникне обратна последователност на фазите. Директната последователност, базирана на отношения (1.2, 1.3), съответства на векторната диаграма на EMF, показана на фиг. 1.2, а, за обратната – векторна диаграма на ЕМП на фиг. 1.2, б.

В бъдеще всички дискусии за изчисляване на трифазни вериги ще засягат само трифазни системи с директна последователност от ЕМП на генератора.

Графиката на промените в моментните стойности на ЕМП при y = 90 ° е показана на фиг. 1.3. Във всеки момент алгебричната сума на ЕДС е нула.

Крайните точки на намотките (намотките) се наричат ​​край и начало. Началата на намотките са обозначени с A, B, C, краищата са съответно X, Y, Z (фиг. 1.4, а).

Фазовите намотки на трифазен генератор могат да бъдат изобразени като източници на ЕМП (фиг. 1.4, b).

Митът за ламповите усилватели.

Ламповият усилвател не може да се захранва директно от електрическата мрежа.

Следователно е инсталиран преобразуващ трансформатор 220 волта / …220 волта! Разбира се, във вторичната намотка има повече от 220 и по-малко от 220, в зависимост от избора на лампи и техния режим. Но, виждате, доста често ламповите усилватели се захранват от ректифицирани 220 V (т.е. постоянни 295...305 V - в зависимост от това колко има в контакта). И така, защо оборудването Hi-End, което насърчава принципа на „възможно най-малко детайли в звуковия път“, се нуждае от този „допълнителен“ елемент?!

Представете си за момент (задръжте контрааргументите засега) какви предимства ще има един такъв лампов усилвател. Така че цената на самото устройство вероятно ще намалее (разберете колко, ако усилвателят е със средна мощност и клас „А“). Тегло. Такъв ум ще изпита голямо облекчение. Със сигурност ще има повече свободно място. Без силов трансформатор - без смущения! Аргументът е доста впечатляващ. Всеки, чиито лампови усилватели са склонни да бръмчат (дори и малко) ще се съгласи, че би било по-добре без бръмченето. По-удобно, така да се каже. Няма да има нищо за тананикане и затопляне. Какво друго? Тогава най-„убийственият“ аргумент: вашият усилвател няма да зависи от резерва на мощност на същия този силов трансформатор. Целият най-близък трафопост е на ваше разположение! Динамиката на звука ще бъде максимално възможна за дадената схема на вашия усилвател.

Мина една минута. минуси. Или по-скоро един минус, единственият, между другото. Но, минус с главна буква – “Фаза”!! Най-опасно нещо за човешкото здраве и благосъстоянието на електрониката. Всички обаче използват компютри и лаптопи. И имат импулсни захранвания, с прословутото директно захранване от мрежата. Така че има „галванична изолация“, казвате вие. И кой, извинете, ви пречи да инсталирате точно тази "галванична изолация" в ламповия си усилвател. В допълнение, той е частично внедрен във всеки тръбен усилвател. Не ми вярваш?! Запомнете изходния (аудио) трансформатор. Колко волта отиват към първичната намотка? Средно 300 волта или дори повече. Но никой не вика "Не!" Почти всички собственици на тръбни усилватели ги инсталират и успешно използват. Надявам се, че няма нужда да продължаваме логическата верига по темата „как да направим галванична изолация на цялата верига“, а не само нейния „изход“.

За тези, които се съмняват в ползата от „допълнителна част, която въвежда допълнителна фаза/честота и други изкривявания“, ето работна диаграма на такъв усилвател:

Всъщност веригата е "мостова" връзка на два идентични усилвателя. Един вид OTL наобратно. Какво дава това? Изискванията за пулсации на захранващото напрежение са намалени. Общото изкривяване е намалено, тъй като усилвателите, работещи в противофаза, компенсират не само пулсациите на захранващото напрежение, но и собствените си изкривявания (въведени от каскади). И тъй като изходното стъпало е направено по топологията “cascode circuit-SRPP - Shunt Regulated Push Pull” (SRPP, каскада с динамично натоварване), в изходния трансформатор няма постоянен компонент (онези прословутите 300 волта анодно напрежение). Няма желязно отклонение - няма специфични изкривявания, присъщи на класическите схеми. Във всеки случай не е необходимо да се прилагат специални мерки за борба с това вредно явление. Което опростява изискванията към изходния трансформатор. В допълнение, тази топология обещава по-добри качествени характеристики. Входната (драйверна) каскада също е направена "двуетажна". Драйверните стъпала от този тип се използват доста често в ламповата техника. Но в изходния етап е много по-рядко срещан. Факт е, че изходната мощност, отстранена от такъв етап - "каскоден" - е четири пъти по-ниска от две класически паралелни лампи. Следователно, за тези, които се интересуват от ефективността на усилвателя, на първо място (например производителите на домакински уреди), и второто качество, този дизайн на веригата не е подходящ по дефиниция. Въпреки това, максималната изходна мощност на този усилвател е напълно достатъчна, за да задвижи дори високоговорители с ниска чувствителност. И е 8 W. При акустични системи с чувствителност над 90 dB/W/m това е повече от достатъчен резерв. Нека ви напомня, че „тръбните ватове“ звучат малко по-силно (така да се каже) от „транзисторните“.

За да може сигналът да постъпи в противофаза на входа на усилвателя, се използва най-симетричният от съществуващите видове фазови инвертори - трансформатор. Коефициентът му на трансформация е избран 1:2+2 за стандарта CD (2 V еф.). Така входният трансформатор изпълнява три функции: той е фазов инвертор, съгласуващ трансформатор и изпълнява функцията на..."галванична изолация". Входът на усилвателя е симетрична линия (балансирана връзка).

Веригата на усилвателя е поставена в корпус от естествено дърво, който е лакиран. Няма паравани. Веригата не изисква настройка на режимите или каквото и да е балансиране. Не се изисква избор на двойки (обслужваеми) лампи. Водачът използва лампи 6N9S. Тези, които предпочитат „аналитично-неутрален” звук пред по-„музикален” цвят, могат да заменят тези лампи с 6N8S (без да променят стойностите на резистора). Звукът ще придобие този "тръбен" тон на звука, който повечето потребители на музикални записи харесват. Трябва да се помни, че усилването на лампите 6N8S е два пъти по-ниско от 6N9S, което ще доведе до намаляване наполовина на изходната мощност и ще бъде 4 W. Изходният етап използва „стегнати“ тръби 6N13C от същата „октална“ серия. Затова е оптимално да започнете да слушате музика след 90 минути (!) след включване на усилвателя. След този период от време усилвателят започва да „звучи правилно“.

Снимката показва усилвател № 5, направен по тази схема. Вместо изходни тръби 6N13S бяха използвани 6N5S. Изходна мощност -7,5 W (8 ома).

Допълнителна информация (данни за намотките на съвпадащи трансформатори и възможности за използване на готови трансформатори като изходни трансформатори и др.) можете да намерите в списание „Радиоконструктор” № 2, 2014 г., стр. 6-9.

Имах нужда от захранване за домашна мини бормашина, направена от 17-волтов двигател. Прегледах много схеми на различни захранвания, но всички те използваха трансформатор, който нямам и някак си не искам да купя. Тогава реших да направя нещо по-просто и да събера мощност за това напрежение - 17 волта. Веригата е доста проста, такова готово захранване трябва да се захранва с 220 волта променливо напрежение, накратко, захранвайте веригата от контакт, а на изхода получаваме 17 волта постоянно напрежение. Обикновено източниците на енергия от този тип се използват във всякакви малки домакински неща, например във фенерче с батерия, като зарядно устройство, където е необходим малък ток, до 150 mA, или в електрически самобръсначки.

И така, подробности за диаграмата. Ето как изглеждат металните филмови кондензатори с високо напрежение (червените), а вляво от тях е електролитен кондензатор 100 uF.

Вместо микросхема 78l08 Можете да използвате стабилизатори на напрежение като KR1157EN5A (78l08) или KR1157EN5A (7905).

Ако няма изправителен диод 1N4007 , тогава може да бъде заменен с 1N5399 или 1N5408 , които са предназначени за по-висок ток. Сивият кръг върху диода представлява неговия катод.

Резистор R1 беше настроен на 5W, а R2 - на 2W, за застраховка, въпреки че и двата можеха да се използват на 0,5 W.

Ценеров диод BZV85C24 (1N4749), предназначен за мощност от 1,5 W и за напрежение до 24 волта, може да бъде заменен с домашен 2С524А .

Това безтрансформаторно захранване е сглобено без регулиране на изходното напрежение, но ако искате да организирате такава функция, просто свържете променлив резистор от приблизително 1 kOhm към щифт 2 на микросхемата 78L08 и неговия втори щифт към минуса на веригата .

Разбира се, има платка за безтрансформаторната захранваща верига, тя е във формат Lay, можете да я изтеглите. Мисля, че разбирате, че диоди без маркировка са 1n4007 .

Готовата конструкция трябва да бъде поставена в пластмасова кутия, тъй като веригата, свързана към мрежата, е под напрежение от 220 волта и при никакви обстоятелства не трябва да я докосвате!

На тези снимки можете да видите напрежението на входа, тоест напрежението в контакта и колко волта получаваме на изхода на захранването.

Видео за работата на безтрансформаторна захранваща верига

Голямото предимство на тази схема Размерите на готовото устройство могат да се считат за много скромни, тъй като поради липсата на трансформатор това захранване може да бъде направено малко, а цената на частите за веригата е сравнително евтина.

Недостатък на схемата можем да предположим, че има опасност от случайно докосване на работещ източник и получаване на токов удар. Автор на статията - егоруч72.

Обсъдете статията БЕЗТРАНСФОРМАТОРНО ЗАХРАНВАНЕ НА ВЕРИГИ

Днес в къщата има много малко оборудване, което изисква постоянно захранване. Те включват часовници с LED дисплеи, термометри, малогабаритни приемници и др. По принцип са предназначени за батерии, но те се изтощават в най-неподходящия момент. Лесен изход е да ги захранвате от мрежови захранвания. Но дори малък мрежов (понижаващ) трансформатор е доста тежък и заема доста място, а импулсните захранващи устройства все още са сложни, изискващи определен опит и скъпо оборудване за производство.

Решение на този проблем, ако са изпълнени определени условия, може да бъде безтрансформаторно захранване с охлаждащ кондензатор. Тези условия:

• пълна автономност на захранваното устройство, т.е. към него не трябва да се свързват външни устройства (например касетофон към приемника за запис на програма);
• диелектричен (непроводим) корпус и същите копчета за управление на самото захранване и свързаното към него устройство.

Това се дължи на факта, че когато се захранва от безтрансформаторно устройство, устройството е под мрежов потенциал и докосването на неговите неизолирани елементи може да се „разклати“ добре. Струва си да добавим, че когато настройвате такива захранвания, трябва да спазвате правилата за безопасност и повишено внимание.

Ако е необходимо, използвайте осцилоскоп за настройка, захранването трябва да бъде свързано чрез изолационен трансформатор.

В най-простата си форма схемата на безтрансформаторно захранване има формата, показана на фиг.1.

За да се ограничи пусковият ток при свързване на устройството към мрежата, резистор R2 е свързан последователно с кондензатор C1 и токоизправителен мост VD1, а резистор R1 е свързан паралелно към него, за да разреди кондензатора след изключване.

Като цяло безтрансформаторното захранване е симбиоза на токоизправител и параметричен стабилизатор. Кондензатор C1 за променлив ток е капацитивно (реактивно, т.е. не консумиращо енергия) съпротивление Xc, чиято стойност се определя по формулата:

където ( - мрежова честота (50 Hz); C - капацитет на кондензатора C1, F.

Тогава изходният ток на източника може да бъде приблизително определен, както следва:

където Uc е мрежовото напрежение (220 V).

Входната част на друг източник на захранване (фиг. 2а) съдържа баластен кондензатор С1 и мостов токоизправител от диоди VD1, VD2 и ценерови диоди VD3, VD4. Резисторите R1, R2 играят същата роля като в първата верига. Осцилограмата на изходното напрежение на блока е показана на фиг. 2b (когато изходното напрежение надвишава стабилизиращото напрежение на ценеровите диоди, в противен случай той работи като обикновен диод).

От началото на положителния полупериод на тока през кондензатор C1 до момента t1, ценеровият диод VD3 и диодът VD2 са отворени, а ценеровият диод VD4 и диодът VD1 са затворени. В интервала от време t1...t3 ценеровият диод VD3 и диодът VD2 остават отворени и през отворения ценеров диод VD4 преминава импулс на стабилизиращ ток. Напрежението на изхода Uout и на ценеровия диод VD4 е равно на стабилизиращото му напрежение Ust.

Импулсният стабилизиращ ток, който преминава за диод-ценеров диоден токоизправител, заобикаля натоварването RH, което е свързано към изхода на моста. В момент t2 токът на стабилизация достига своя максимум, а в момент t3 е нула. До края на положителния полупериод ценеровият диод VD3 и диодът VD2 остават отворени.

В момент t4 завършва положителният полупериод и започва отрицателният полупериод, от началото на който до момента t5 ценеровият диод VD4 и диодът VD1 вече са отворени, а ценеровият диод VD3 и диодът VD2 са затворени. Във времевия интервал t5-t7, ценеровият диод VD4 и диодът VD1 продължават да остават отворени и импулсът на стабилизиращия ток преминава през ценеровия диод VD3 при напрежение UCT, максимално в момент t6. Започвайки от t7 и до края на отрицателния полупериод, ценеровият диод VD4 и диодът VD1 остават отворени. Разгледаният цикъл на работа на диод-ценер диодния токоизправител се повтаря в следващите периоди на мрежово напрежение.

По този начин ректифицираният ток преминава през ценеровите диоди VD3, VD4 от анода към катода, а импулсният стабилизиращ ток преминава в обратна посока. Във времевите интервали t1...t3 и t5...t7 стабилизиращото напрежение се променя с не повече от няколко процента. Стойността на променливия ток на входа на моста VD1...VD4 в първо приближение е равна на отношението на мрежовото напрежение към капацитета на баластния кондензатор C1.

Работата на диод-ценер диоден токоизправител без баластен кондензатор, който ограничава пропускащия ток, е невъзможна. Функционално те са неразделни и образуват едно цяло - кондензатор-ценеров диоден токоизправител.

Разликата в стойностите на UCT на ценерови диоди от същия тип е приблизително 10%, което води до допълнителни пулсации в изходното напрежение с честотата на захранващата мрежа; амплитудата на пулсациите на напрежението е пропорционална на разликата в Ust стойности на ценерови диоди VD3 и VD4.

Когато използвате мощни ценерови диоди D815A...D817G, те могат да бъдат инсталирани на общ радиатор, ако тяхното обозначение на типа съдържа буквите "PP (ценерови диоди D815APP...D817GPP имат обратна полярност на клемите). В противен случай диодите и ценеровите диодите трябва да се сменят.

Безтрансформаторните захранвания обикновено се сглобяват по класическата схема: охлаждащ кондензатор, токоизправител за променливо напрежение, филтърен кондензатор, стабилизатор. Капацитивен филтър изглажда вълните на изходното напрежение. Колкото по-голям е капацитетът на филтриращите кондензатори, толкова по-малка е пулсацията и съответно постоянният компонент на изходното напрежение е по-голям. В някои случаи обаче можете да се справите без филтър, който често е най-тромавият компонент на такъв източник на енергия.

Известно е, че кондензатор, свързан към верига с променлив ток, измества фазата си с 90 °. Кондензатор с фазово изместване се използва например при свързване на трифазен двигател към еднофазна мрежа. Ако използвате кондензатор с фазово изместване в токоизправителя, който осигурява взаимно припокриване на полувълните на коригираното напрежение, в много случаи можете да направите без обемист капацитивен филтър или значително да намалите неговия капацитет. Схемата на такъв стабилизиран токоизправител е показана на фиг. 3.

Трифазният токоизправител VD1.VD6 е свързан към източник на променливо напрежение чрез активни (резистор R1) и капацитивни (кондензатор C1) съпротивления.

Изходното напрежение на токоизправителя стабилизира ценеровия диод VD7. Фазовият кондензатор C1 трябва да бъде проектиран за работа във вериги с променлив ток. Тук например са подходящи кондензатори от типа K73-17 с работно напрежение най-малко 400 V.

Такъв токоизправител може да се използва, когато е необходимо да се намалят размерите на електронно устройство, тъй като размерите на оксидните кондензатори на капацитивен филтър като правило са много по-големи от тези на кондензатор с фазово изместване на сравнително малък капацитет.

Друго предимство на предложената опция е, че консумацията на ток е почти постоянна (в случай на постоянно натоварване), докато при токоизправители с капацитивен филтър в момента на включване стартовият ток значително надвишава стационарната стойност ( поради зареждането на филтърните кондензатори), което в някои случаи е изключително нежелателно.

Описаното устройство може да се използва и със серийни стабилизатори на напрежение, които имат постоянен товар, както и с товар, който не изисква стабилизиране на напрежението.

Напълно просто безтрансформаторно захранване (фиг. 4) може да бъде изградено „на коляно“ буквално за половин час.

В това изпълнение веригата е проектирана за изходно напрежение от 6,8 V и ток от 300 mA. Напрежението може да се промени чрез замяна на ценеров диод VD4 и, ако е необходимо, VD3 , И чрез инсталиране на транзистори на радиатори, можете да увеличите тока на натоварване. Диоден мост - всеки, проектиран за обратно напрежение от най-малко 400 V. Между другото, можете да си спомните и за „древните“ диоди. D226B.

В друг източник без трансформатор (фиг. 5), микросхемата KR142EN8 се използва като стабилизатор. Изходното му напрежение е 12 V. Ако е необходимо регулиране на изходното напрежение, тогава щифт 2 на микросхемата DA1 се свързва към общия проводник чрез променлив резистор, например тип SPO-1 (с линейна характеристика на промяна на съпротивлението) . Тогава изходното напрежение може да варира в диапазона от 12...22 V.

Като микросхема DA1, за да получите други изходни напрежения, трябва да използвате подходящите интегрирани стабилизатори, например KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A и др. Кондензаторът C1 трябва да има работно напрежение най-малко 300 V, марка K76-3, K73 -17 или подобен (неполярни, високо напрежение). Оксидният кондензатор C2 действа като захранващ филтър и изглажда вълните на напрежението. Кондензатор C3 намалява високочестотните смущения. Резисторите R1, R2 са тип MLT-0.25. Диодите VD1...VD4 могат да бъдат заменени с KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E. Ценер диод VD5 със стабилизиращо напрежение 22...27 V предпазва микросхемата от пренапрежения на напрежението, когато източникът е включен.

Въпреки факта, че теоретично кондензаторите в AC верига не консумират енергия, в действителност те могат да генерират малко топлина поради загуби. Можете да проверите пригодността на даден кондензатор като амортизиращ кондензатор за използване в безтрансформаторен източник, като просто го свържете към електрическата мрежа и оцените температурата на корпуса след половин час. Ако кондензаторът успее да се загрее забележимо, той не е подходящ. Специални кондензатори за промишлени електрически инсталации практически не се нагряват (те са предназначени за висока реактивна мощност). Такива кондензатори обикновено се използват във флуоресцентни лампи, в баласти на асинхронни електродвигатели и др.

В 5-волтов източник (фиг. 6) с ток на натоварване до 0,3 A се използва кондензаторен делител на напрежението. Състои се от хартиен кондензатор C1 и два оксидни кондензатора C2 и C3, образуващи долното (според схемата) неполярно рамо с капацитет 100 μF (контрапоследователно свързване на кондензатори). Поляризиращите диоди за оксидната двойка са мостови диоди. При посочените стойности на елементите токът на късо съединение на изхода на захранването е 600 mA, напрежението на кондензатора C4 при липса на товар е 27 V.

Захранващият блок на преносимия приемник (фиг. 7) лесно се побира в отделението за батерии. Диодният мост VD1 е проектиран за работен ток, максималното му напрежение се определя от напрежението, осигурено от ценеровия диод VD2. Елементи R3, VD2. VT1 образува аналог на мощен ценеров диод. Максималният ток и разсейването на мощността на такъв ценеров диод се определят от транзистора VT1. Може да изисква радиатор. Но във всеки случай максималният ток на този транзистор не трябва да бъде по-малък от тока на натоварване. Елементи R4, VD3 - верига, показваща наличието на изходно напрежение. При ниски токове на натоварване е необходимо да се вземе предвид токът, консумиран от тази верига. Резисторът R5 зарежда захранващата верига с нисък ток, което стабилизира нейната работа.

Охлаждащите кондензатори C1 и C2 са тип KBG или подобни. Можете също да използвате K73-17 с работно напрежение 400 V (250 V също е подходящо, тъй като те са свързани последователно). Изходното напрежение зависи от съпротивлението на охлаждащите кондензатори на променлив ток, действителния ток на натоварване и стабилизиращото напрежение на ценеровия диод.

За да стабилизирате напрежението на безтрансформаторно захранване с охлаждащ кондензатор, можете да използвате симетрични динистори (фиг. 8).

Когато филтърният кондензатор C2 се зареди до напрежението на отваряне на динистора VS1, той се включва и заобикаля входа на диодния мост. Товарът в този момент получава захранване от кондензатор C2.В началото на следващия полупериод C2 отново се зарежда до същото напрежение и процесът се повтаря. Първоначалното разрядно напрежение на кондензатора C2 не зависи от тока на натоварване и мрежовото напрежение, поради което стабилността на изходното напрежение на устройството е доста висока.

Спадът на напрежението в динистора при включване е малък, разсейването на мощността и следователно неговото нагряване е значително по-малко от това на ценеровия диод. Максималният ток през динистора е около 60 mA. Ако тази стойност не е достатъчна, за да получите необходимия изходен ток, можете да "захранвате динистора с триак или тиристор (фиг. 9). Недостатъкът на такива захранващи устройства е ограниченият избор на изходни напрежения, определени от превключващите напрежения на динистори.

Безтрансформаторно захранване с регулируемо изходно напрежение е показано на фиг. 10а.

Характеристиката му е използването на регулируема отрицателна обратна връзка от изхода на блока към етапа на транзистора VT1, свързан паралелно с изхода на диодния мост. Този етап е регулаторен елемент и се управлява от сигнал от изхода на едностъпален усилвател към VT2.

Изходният сигнал VT2 зависи от разликата в напрежението, подадена от променливия резистор R7, свързан паралелно с изхода на захранването, и източника на еталонно напрежение на диодите VD3, VD4. По същество веригата е регулируем паралелен регулатор. Ролята на баластния резистор се играе от охлаждащия кондензатор C1, паралелно управляваният елемент се играе от транзистора VT1.

Това захранване работи по следния начин.

Когато са свързани към мрежата, транзисторите VT1 и VT2 са заключени и кондензаторът за съхранение C2 се зарежда през диода VD2. Когато базата на транзистора VT2 достигне напрежение, равно на референтното напрежение на диоди VD3, VD4, транзисторите VT2 и VT1 ​​се отключват. Транзисторът VT1 шунтира изхода на диодния мост и неговото изходно напрежение пада, което води до намаляване на напрежението на кондензатора за съхранение C2 и до блокиране на транзисторите VT2 и VT1. Това от своя страна води до повишаване на напрежението на C2, отключване на VT2, VT1 и повтаряне на цикъла.

Поради отрицателната обратна връзка, действаща по този начин, изходното напрежение остава постоянно (стабилизирано) както при включен товар (R9), така и без него (на празен ход). Стойността му зависи от положението на потенциометъра R7.

Горното (според диаграмата) положение на двигателя съответства на по-високо изходно напрежение. Максималната изходна мощност на даденото устройство е 2 W. Границите на регулиране на изходното напрежение са от 16 до 26 V, а с късо съединен диод VD4 - от 15 до 19,5 V. Нивото на пулсации на товара е не повече от 70 mV.

Транзисторът VT1 работи в променлив режим: при натоварване - в линеен режим, на празен ход - в режим на широчинно-импулсна модулация (PWM) с честота на пулсации на напрежението на кондензатор C2 от 100 Hz. В този случай импулсите на напрежението на колектора VT1 имат плоски ръбове.

Критерият за правилния избор на капацитет C1 е да се получи необходимото максимално напрежение при товара. Ако неговият капацитет е намален, тогава не се постига максималното изходно напрежение при номиналния товар. Друг критерий за избор на C1 е постоянството на осцилограмата на напрежението на изхода на диодния мост (фиг. 10b).

Осцилограмата на напрежението има формата на последователност от коригирани синусоидални полувълни на мрежовото напрежение с ограничени (сплескани) пикове на положителни полусинусоидални вълни; амплитудата на пиковете е променлива стойност, в зависимост от позицията на плъзгача R7 и се променя линейно, докато се върти. Но всяка полувълна непременно трябва да достигне нула; наличието на постоянен компонент (както е показано на фиг. 10b от пунктираната линия) не е позволено, тъй като в този случай режимът на стабилизиране е нарушен.

Линейният режим е лек, транзисторът VT1 се нагрява малко и може да работи практически без радиатор. Леко нагряване се получава в долната позиция на двигателя R7 (при минимално изходно напрежение). При празен ход термичният режим на транзистора VT1 се влошава в горната позиция на двигателя R7.В този случай транзисторът VT1 трябва да бъде инсталиран на малък радиатор, например под формата на „знаме“, изработено от квадратна алуминиева плоча със страна 30 mm и дебелина 1...2 mm.

Регулиращият транзистор VT1 е със средна мощност, с висок коефициент на предаване. Неговият колекторен ток трябва да бъде 2...3 пъти по-голям от максималния ток на натоварване, допустимото напрежение колектор-емитер трябва да бъде не по-малко от максималното изходно напрежение на захранването. Като VT1 могат да се използват транзистори KT972A, KT829A, KT827A и др. Транзисторът VT2 работи в режим на нисък ток, така че е подходящ всеки pnp транзистор с ниска мощност - KT203, KT361 и др.

Резисторите R1, R2 са защитни. Те предпазват управляващия транзистор VT1 от повреда поради текущо претоварване по време на преходни процеси, когато устройството е свързано към мрежата.

Безтрансформаторният кондензаторен токоизправител (фиг. 11) работи с автостабилизиране на изходното напрежение. Това се постига чрез промяна на времето за свързване на диодния мост към запаметяващия кондензатор. Транзисторът VT1, работещ в режим на превключване, е свързан успоредно на изхода на диодния мост. Базата VT1 е свързана чрез ценеров диод VD3 към кондензатор за съхранение C2, отделен от постоянен ток от изхода на моста чрез диод VD2, за да се предотврати бързо разреждане, когато VT1 е отворен. Докато напрежението в C2 е по-малко от стабилизиращото напрежение VD3, токоизправителят работи както обикновено. Когато напрежението на C2 се увеличи и VD3 се отвори, транзисторът VT1 също се отваря и шунтира изхода на токоизправителния мост. Напрежението на изхода на моста рязко намалява до почти нула, което води до намаляване на напрежението на C2 и ценеровият диод и ключовият транзистор се изключват.

След това напрежението на кондензатора C2 се увеличава отново, докато ценеровият диод и транзисторът се включат и т.н. Процесът на автоматично стабилизиране на изходното напрежение е много подобен на работата на импулсен стабилизатор на напрежение с регулиране на ширината на импулса. Само в предложеното устройство честотата на повторение на импулса е равна на честотата на пулсации на напрежението при C2. За да се намалят загубите, ключовият транзистор VT1 трябва да има голямо усилване, например KT972A, KT829A, KT827A и др. Можете да увеличите изходното напрежение на токоизправителя, като използвате ценеров диод с по-високо напрежение (верига от ниско напрежение свързани последователно). С два ценерови диода D814V, D814D и капацитет на кондензатора C1 от 2 μF, изходното напрежение върху товар със съпротивление 250 ома може да бъде 23...24 V.

По същия начин можете да стабилизирате изходното напрежение на полувълнов диод-кондензатор токоизправител (фиг. 12).

За токоизправител с положително изходно напрежение, n-p-n транзистор е свързан паралелно с диода VD1, управляван от изхода на токоизправителя чрез ценеров диод VD3. Когато кондензаторът C2 достигне напрежение, съответстващо на момента на отваряне на ценеровия диод, транзисторът VT1 също се отваря. В резултат на това амплитудата на положителното полувълново напрежение, подадено към C2 през диода VD2, се намалява почти до нула. Когато напрежението на C2 намалява, транзисторът VT1 се затваря благодарение на ценеровия диод, което води до увеличаване на изходното напрежение. Процесът е придружен от регулиране на ширината на импулса на входа VD2, следователно напрежението на кондензатора C2 се стабилизира.

В токоизправител с отрицателно изходно напрежение pnp транзистор KT973A или KT825A трябва да бъде свързан паралелно с диода VD1. Изходното стабилизирано напрежение на товар със съпротивление 470 ома е около 11 V, напрежението на пулсации е 0,3...0,4 V.

И в двата варианта ценеровият диод работи в импулсен режим при ток от няколко милиампера, което по никакъв начин не е свързано с тока на натоварване на токоизправителя, изменението на капацитета на охлаждащия кондензатор и колебанията в мрежовото напрежение. Следователно загубите в него са значително намалени и не изисква радиатор. Ключовият транзистор също не изисква радиатор.

Резисторите R1, R2 в тези схеми ограничават входния ток по време на преходни процеси в момента, в който устройството е свързано към мрежата. Поради неизбежното "подскачане" на контактите на захранващия щепсел, процесът на превключване е придружен от поредица от краткотрайни къси съединения и отворени вериги. По време на едно от тези къси съединения, охлаждащият кондензатор C1 може да бъде зареден до пълната амплитудна стойност на мрежовото напрежение, т.е. до приблизително 300 V. След прекъсване и последващо затваряне на веригата поради „подскачане“ това и мрежовото напрежение могат да се сумират и да достигнат общо около 600 V. Това е най-лошият случай, който трябва да се вземе предвид сметка за осигуряване на надеждна работа на устройството.

Друга версия на ключовата безтрансформаторна захранваща верига е показана на фиг. 13.

Мрежовото напрежение, преминаващо през диодния мост на VD1.VD4, се преобразува в пулсираща амплитуда от около 300 V. Транзисторът VT1 е компаратор, VT2 е превключвател. Резисторите R1, R2 образуват делител на напрежение за VT1. Чрез регулиране на R2 можете да зададете напрежението на отговор на компаратора. Докато напрежението на изхода на диодния мост достигне зададения праг, транзисторът VT1 е затворен, портата VT2 има отключващо напрежение и е отворена. Кондензатор C1 се зарежда през VT2 и диод VD5.

Когато се достигне зададеният работен праг, транзисторът VT1 се отваря и заобикаля портата VT2. Ключът се затваря и ще се отвори отново, когато напрежението на изхода на моста стане по-малко от работния праг на компаратора. По този начин се задава напрежение на C1, което се стабилизира от вградения стабилизатор DA1.

С номиналните стойности, показани на диаграмата, източникът осигурява изходно напрежение от 5 V при ток до 100 mA. Настройката се състои в задаване на прага на реакция VT1. Вместо това можете да използвате IRF730. KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 се заменя с KT504A.

Миниатюрно безтрансформаторно захранване за устройства с ниска мощност може да бъде изградено върху чипа HV-2405E (фиг. 14), който директно преобразува променливото напрежение в постоянно напрежение.

Диапазонът на входното напрежение на ИС е -15...275 V. Диапазонът на изходното напрежение е 5...24 V с максимален изходен ток до 50 mA. Предлага се в плосък пластмасов корпус DIP-8. Структурата на микросхемата е показана на фиг. 15а, pinout е показан на фиг. 15b.

В схемата на източника (фиг. 14) трябва да се обърне специално внимание на резисторите R1 и R2. Общото им съпротивление трябва да бъде около 150 ома, а разсейваната мощност - минимум 3 W. Входният високоволтов кондензатор C1 може да има капацитет от 0,033 до 0,1 μF. Варистор Rv може да се използва в почти всеки тип с работно напрежение 230,250 V. Резисторът R3 се избира в зависимост от необходимото изходно напрежение. При отсъствието му (изходи 5 и 6 са затворени), изходното напрежение е малко повече от 5 V, при съпротивление от 20 kOhm изходното напрежение е около 23 V. Вместо резистор можете да включите ценеров диод с необходимото стабилизиращо напрежение (от 5 до 21 V). Няма специални изисквания за други части, с изключение на избора на работно напрежение на електролитни кондензатори (формулите за изчисление са показани на диаграмата).

Като се има предвид потенциалната опасност от безтрансформаторни източници, в някои случаи може да представлява интерес компромисна опция: с охлаждащ кондензатор и трансформатор (фиг. 16).

Тук е подходящ трансформатор с високоволтова вторична намотка, тъй като необходимото ректифицирано напрежение се задава чрез избиране на капацитета на кондензатора C1. Основното е, че намотките на трансформатора осигуряват необходимия ток.

За да се предотврати повреда на устройството, когато товарът е изключен, ценеровият диод D815P трябва да бъде свързан към изхода на моста VD1...VD4. В нормален режим той не работи, тъй като стабилизиращото му напрежение е по-високо от работното напрежение на изхода на моста. Предпазител FU1 предпазва трансформатора и стабилизатора в случай на повреда на кондензатора C1.

В източници от този тип може да възникне резонанс на напрежение във верига от последователно свързани капацитивни (кондензатор C1) и индуктивни (трансформатор T1) съпротивления. Това трябва да се помни, когато ги настройвате и наблюдавате напреженията с осцилоскоп.

Вижте други статиираздел.

Трансформаторът е устройство, което се състои от сърцевина с две намотки. Те трябва да имат еднакъв брой навивки, а самата сърцевина е изработена от електрическа стомана.

На входа на устройството се прилага напрежение, в намотката се появява електродвижеща сила, която създава магнитно поле. Завоите на една от намотките преминават през това поле, поради което възниква сила на самоиндукция. В другия възниква напрежение, което се различава от първичното толкова пъти, колкото се различава броят на навивките на двете намотки.

Трансформаторът работи по следния начин:

• Токът преминава през първичната намотка, която създава магнитно поле.
• Всички електропроводи са затворени в близост до проводниците на бобината. Някои от тези електропроводи се затварят близо до проводниците на друга бобина. Оказва се, че и двете свързани помежду си чрез магнитни линии.
• Колкото по-далеч са намотките една от друга, толкова по-малка е силата на магнитното свързване между тях, тъй като по-малко силови линии на първата се придържат към силовите линии на втората.
• Чрез първия преминава променлив ток(което се променя във времето и по определен закон), което означава, че създаденото магнитно поле също ще бъде променливо, тоест ще се променя във времето и по закон.
• Поради промяната на тока в първата и в двете бобини пристига магнитен поток, който променя величината и посоката.
  Възниква индукция на променлива електродвижеща сила. Това е посочено в закона за електромагнитната индукция.
• Ако краищата на втория са свързани към приемници на електричество, тогава във веригата от приемници ще се появи ток. Първият ще получи енергия от генератора, която е равна на енергията, дадена на втората верига. Енергията се предава чрез променлив магнитен поток.

Понижаващ трансформатор е необходим за преобразуване на електричеството, а именно за намаляване на неговата производителност, така че да може да се предотврати изгарянето на електрическо оборудване.

Ред на монтаж и свързване

Въпреки факта, че на пръв поглед това устройство изглежда сложно устройство, можете да го сглобите сами. За да направите това, трябва да изпълните следните стъпки:

Пример за схема на свързване на понижаващ трансформатор 220 до 12 V:

За да улесните навиването на намотките (фабриките използват специално оборудване за това), можете да използвате две дървени стойки, монтирани на дъска, и метална ос, навита между отворите на стойките. В единия край металният прът трябва да бъде огънат под формата на дръжка.

За прости съвети относно ефективността прочетете следния преглед.

През 1891 г. Никола Тесла разработва трансформатор (намотка), с който експериментира с електрически разряди с високо напрежение. Разберете как да направите трансформатор на Tesla със собствените си ръце.

Полезна и интересна информация за свързване на халогенни лампи чрез трансформатор -.

Резултати

• Нарича се трансформатор устройство със сърцевина и две намотки на бобина. На входа на устройството се подава електричество, което се намалява до необходимите нива.
• Принципът на работа на понижаващ трансформатор е да създаде електродвижеща сила, която създава магнитно поле. Завоите на една от намотките преминават през това поле и се появява сила на самоиндукция. Токът се променя, неговата величина и посока се променят. Енергията се доставя с помощта на променливо магнитно поле.
• Такова устройство е необходимо за преобразуване на енергия, като по този начин предотвратява изгарянето на електрическо оборудване и неговата повреда.
• Процедурата за сглобяване на такова устройство е много проста.. Първо трябва да направите някои изчисления и можете да започнете работа. За да навиете бързо и лесно намотките, трябва да направите просто устройство от дъска, стойки и дръжка.

В заключение предлагаме на вашето внимание друг метод за сглобяване и свързване на понижаващ трансформатор от 220 до 12 волта: