Transformátor je zariadenie na prenos energie z jedného obvodu do druhého prostredníctvom elektrickej indukcie. Je určený na prevod hodnôt prúdu a napätia, na galvanické oddelenie elektrických obvodov, na prevod odporu vo veľkosti a na iné účely.

Transformátor môže pozostávať z dvoch alebo viacerých vinutí. Budeme uvažovať transformátor vyrobený z dvoch oddelených vinutí bez feromagnetické jadro(vzduchový transformátor), ktorého schéma je znázornená na obr. 5.12.

Vinutie so svorkami 1-1' pripojené k zdroju energie je primárne vinutie, vinutie, ku ktorému je pripojený odpor záťaže, je sekundárne. Primárny odpor vinutia , sekundárny odpor – .

Transformátorové rovnice s akceptovanou polaritou cievok a smerom prúdov majú tvar:

- pre primárne vinutie

Pre sekundárne vinutie

Vstupná impedancia transformátora

Označme aktívny odpor sekundárneho okruhu

potom je možné rovnice prepísať

(5.22)

Vstupná impedancia transformátora. Zvažujem to a dosadením do prvej rovnice (5.21) dostaneme to

Vstupný odpor transformátora zo strany primárnych svoriek teda pozostáva z dvoch pojmov: – odpor primárneho vinutia bez zohľadnenia vzájomnej indukcie, ktorá sa objavuje v dôsledku javu vzájomnej indukcie. Odpor je akoby pridaný (zavedený) zo sekundárnej cievky, a preto sa nazýva zavedený odpor.

Vstupná impedancia ideálneho transformátora.

Ideálny transformátor (teoretický koncept) je transformátor, v ktorom sú splnené podmienky

(5.24)

Navyše s určitou chybou možno takéto podmienky splniť v transformátore s jadrom s vysokou magnetickou permeabilitou, na ktorom sú navinuté vodiče s nízkym aktívnym odporom.

Vstupná impedancia tohto transformátora je

(5.25)

V dôsledku toho ideálny transformátor zapojený medzi záťaž a zdroj energie mení odpor záťaže úmerne druhej mocnine transformačného pomeru n.

Vlastnosť transformátora previesť hodnoty odporu je široko používaná v rôznych oblastiach elektrotechniky, komunikácií, rádiovej techniky, automatizácie a predovšetkým na účely prispôsobenia odporu zdroja a záťaže.

Ekvivalentný obvod transformátora

Obvod dvojvinutého transformátora bez feromagnetického jadra je možné znázorniť tak, ako je znázornené na obr. 5.14. Rozloženie prúdu v ňom je rovnaké ako v obvode na obr. 5.12 bez spoločného bodu medzi vinutiami.

Urobme to v diagrame na obr. 5.14 odpojenie indukčných väzieb. V tomto prípade získame ekvivalentný obvod transformátora (obr. 5.15), v ktorom nie sú žiadne magnetické spojenia.

Energetické procesy v indukčne viazaných cievkach

Diferenciálne rovnice vzduchového transformátora (obr. 5.15):

(5.25)

Vynásobme prvú rovnicu a druhú rovnicu:

(5.26)

Pridaním týchto rovníc získame celkový okamžitý výkon, ktorý sa spotrebuje zo zdroja a spotrebuje sa v primárnom a sekundárnom vinutí transformátora a v záťaži

(5.27)

kde je okamžitý výkon pri záťaži, ;

– okamžitá energia vynaložená na teplo vo vinutiach transformátora, ;

- energia magnetického poľa vinutia transformátora, .

Trojfázové generátory.

Trojfázovým obvodom (systémom) sa rozumie kombinácia trojfázového zdroja (generátora), záťaže a spojovacích vodičov.

Je známe, že keď sa vodič otáča v rovnomernom magnetickom poli, indukuje sa v ňom emf

. (1.1)

Na jednu os pevne pripevníme tri rovnaké cievky (vinutia), navzájom posunuté v priestore o (120°) a začneme ich otáčať v rovnomernom magnetickom poli s uhlovou rýchlosťou w (obr. 1.1).

V tomto prípade bude cievka A indukovaná

Rovnaké hodnoty EMF sa objavia v cievkach B a C, ale 120° a 240° po začiatku rotácie, t.j.

(1.3)

Súbor troch cievok (vinutí) rotujúcich na rovnakej osi s uhlovou rýchlosťou w, v ktorých sú indukované EMP, rovnakej veľkosti a posunuté od seba o uhol 120°, sa nazýva symetrický trojfázový generátor. Každá cievka generátora je fázou generátora. V generátore na obr. 1.1 fáza B „nasleduje“ po fáze A, fáza C nasleduje po fáze B. Táto postupnosť striedania fáz sa nazýva priama postupnosť. Pri zmene smeru otáčania generátora dôjde k opačnému sledu fáz. Priama postupnosť založená na vzťahoch (1.2, 1.3) zodpovedá vektorovému diagramu EMF znázornenému na obr. 1.2, a, pre reverzný – vektorový diagram EMF na obr. 1,2, b.

V budúcnosti sa všetky diskusie o výpočte trojfázových obvodov budú týkať iba trojfázových systémov s priamou sekvenciou EMF generátora.

Graf zmien okamžitých hodnôt EMF pri y = 90° je znázornený na obr. 1.3. V každom okamihu je algebraický súčet emf nula.

Krajné body cievok (vinutia) sa nazývajú koniec a začiatok. Začiatky cievok sú označené A, B, C, konce sú X, Y, Z (obr. 1.4, a).

Fázové vinutia trojfázového generátora môžu byť znázornené ako zdroje EMF (obr. 1.4, b).

Mýtus o elektrónkových zosilňovačoch.

Elektrónkový zosilňovač nemôže byť napájaný priamo zo siete.

Preto je nainštalovaný konverzný transformátor 220 V / …220 V! Samozrejme, v sekundárnom vinutí je ich viac ako 220 a menej ako 220, v závislosti od výberu svietidiel a ich režimu. Ale, vidíte, dosť často sú elektrónkové zosilňovače napájané z usmernených 220 V (t.j. konštantných 295...305 V - podľa toho, koľko je v zásuvke). Prečo teda Hi-End zariadenia, ktoré presadzujú princíp „čo najmenšieho detailu vo zvukovej ceste“ potrebujú tento „extra“ prvok?!

Na chvíľu si predstavte (zatiaľ podržte protiargumenty), aké výhody bude mať taký elektrónkový zosilňovač. Náklady na samotné zariadenie sa teda pravdepodobne znížia (zistite, o koľko, ak má zosilňovač stredný výkon a triedu „A“). Hmotnosť. Takejto mysli sa výrazne uľaví. Voľného miesta bude určite viac. Nie výkonový transformátor- žiadne vodítka! Argument je celkom pôsobivý. Každý, komu elektrónkové zosilňovače zvyknú bzučať (aj keď len trochu), bude súhlasiť s tým, že bez toho brumu by to bolo lepšie. Pohodlnejšie, takpovediac. Nebude čo hučať a zohrievať. Čo ešte? Potom najviac „zabijácky“ argument: váš zosilňovač nebude závisieť od výkonovej rezervy toho istého výkonového transformátora. Celá najbližšia rozvodňa je vám k dispozícii! Dynamika zvuku bude maximálna možná pre daný obvod vášho zosilňovača.

Minúta uplynula. Mínusy. Alebo skôr jedno mínus, mimochodom jediné. Ale mínus s veľkým písmenom – „Fáza“!! Najnebezpečnejšia vec pre ľudské zdravie a pohodu elektroniky. Každý však používa počítače a notebooky. A majú impulzné bloky napájací zdroj, s notoricky známym priamym napájaním zo siete. Hovoríte teda, že existuje „galvanická izolácia“. A kto vám, prepáčte, bráni nainštalovať túto „galvanickú izoláciu“ do vášho elektrónkového zosilňovača. Navyše v akomkoľvek elektrónkový zosilňovač bola čiastočne implementovaná. Neverte mi?! Pamätajte na výstupný (audio) transformátor. Koľko voltov ide do primárneho vinutia? V priemere 300 voltov alebo aj viac. Ale nikto nekričí "Nie!" Takmer všetci majitelia elektrónkových zosilňovačov ich inštalujú a úspešne používajú. Dúfam, že nie je potrebné pokračovať v logickom reťazci na tému „ako urobiť galvanickú izoláciu celého obvodu“ a nielen jeho „výstup“.

Pre tých, ktorí pochybujú o výhode „ďalšej časti, ktorá zavádza ďalšiu fázu/frekvenciu a iné skreslenia“, je tu pracovný diagram takéhoto zosilňovača:

V skutočnosti je obvod „mostovým“ spojením dvoch rovnakých zosilňovačov. Akýsi druh OTL naopak. Čo to dáva? Znížia sa požiadavky na zvlnenie napájacieho napätia. Celkové skreslenie je znížené, pretože zosilňovače pracujúce v protifáze kompenzujú nielen zvlnenie napájacieho napätia, ale aj vlastné skreslenia (zavedené kaskádami). A keďže koncový stupeň je vyrobený podľa topológie „kaskádového obvodu-SRPP - Shunt Regulated Push Pull“ (SRPP, kaskáda s dynamickou záťažou), vo výstupnom transformátore nie je žiadna konštantná súčiastka (tých notoricky známych 300 voltov anódového napätia). Neexistuje žiadna železná zaujatosť - žiadne špecifické skreslenia vlastné klasickým obvodom. V každom prípade nie je potrebné uplatňovať osobitné opatrenia na boj proti tomuto škodlivému javu. Čo zjednodušuje požiadavky na výstupný transformátor. Okrem toho táto topológia sľubuje lepšie kvalitatívne charakteristiky. Vstupná (ovládacia) kaskáda je tiež „dvojposchodová“. Stupne ovládačov tohto typu sa pomerne často používajú v technológii svietidiel. Ale vo výstupnom štádiu je to oveľa menej bežné. Faktom je, že výstupný výkon odstránený z takéhoto stupňa - „cascode“ - je štyrikrát nižší ako dve klasicky paralelné lampy. Koho teda v prvom rade zaujíma účinnosť zosilňovača (napríklad výrobné spoločnosti domáce prístroje), a kvalita je až na druhom mieste, tento návrh obvodu nie je z definície vhodný. Maximálny výstupný výkon tohto zosilňovača je však úplne dostatočný na pohon aj reproduktorov s nízkou citlivosťou. A je to 8W. Pri akustických systémoch s citlivosťou nad 90 dB/W/m je to viac než dostatočná rezerva. Dovoľte mi pripomenúť, že „elektrónkové Watty“ znejú o niečo hlasnejšie (takpovediac) ako „tranzistorové“.

Aby signál prišiel v protifáze na vstup zosilňovača, najsymetrického z existujúce druhy Bassreflex - transformátor. Jeho transformačný pomer je zvolený 1:2+2 pre CD štandard (2 V eff.). Vstupný transformátor teda plní tri funkcie: je to fázový menič, prispôsobovací transformátor a plní funkciu..."galvanickej izolácie". Vstup zosilňovača je symetrická linka (symetrické zapojenie).

Obvod zosilňovača je umiestnený v kryte prírodné drevo, ktorý má lakový povlak. Neexistujú žiadne obrazovky. Obvod nevyžaduje úpravu režimov ani žiadne vyvažovanie. Výber párov (použiteľných) svietidiel sa nevyžaduje. Vodič používa žiarovky 6N9S. Tí, ktorí uprednostňujú „analyticky neutrálny“ zvuk pred „hudobnejšími“ farbami, môžu tieto žiarovky nahradiť 6N8S (bez zmeny hodnôt odporu). Zvuk získa ten „elektrónkový“ tón zvuku, ktorý má rada väčšina používateľov hudobných nahrávok. Malo by sa pamätať na to, že zisk žiaroviek 6N8S je dvakrát nižší ako 6N9S, čo povedie k zníženiu výstupného výkonu na polovicu a bude 4 W. Koncový stupeň využíva „tesné“ elektrónky 6N13C rovnakej „oktalovej“ série. Preto je optimálne začať počúvať hudbu po 90 minútach (!) po zapnutí zosilňovača. Po uplynutí tejto doby začne zosilňovač „sound_right“.

Na fotografii je zosilňovač č.5 vyrobený podľa tohto obvodu. Namiesto výstupných elektrónok 6N13S boli použité 6N5S. Výstupný výkon -7,5 W (8 ohmov).

Ďalšie informácie (údaje o vinutí prispôsobených transformátorov a možnosti použitia hotových transformátorov ako výstupných transformátorov a pod.) nájdete v časopise „Radioconstructor“ č. 2, 2014, s. 6-9.

Potreboval som napájací zdroj pre domácu mini vŕtačku vyrobenú zo 17-voltového motora. Skontroloval som veľa obvodov rôznych napájacích zdrojov, ale všetky používali transformátor, ktorý nemám a nejako sa zdráham kúpiť. Potom som sa rozhodol urobiť niečo jednoduchšie a zbierať energiu pre toto napätie - 17 voltov. Obvod je pomerne jednoduchý, takýto hotový napájací zdroj je potrebné napájať striedavým napätím 220 voltov, skrátka obvod napájať zo zásuvky a na výstupe dostaneme 17 voltov. DC napätie. Typicky sa zdroje tohto typu používajú vo všetkých druhoch malých domácich vecí, napríklad v baterke s batériou, ako nabíjačka, kde je potrebný malý prúd, až do 150 mA, alebo v elektrických holiacich strojčekoch.

Takže podrobnosti o diagrame. Takto vyzerajú vysokonapäťové kovové filmové kondenzátory (červené) a naľavo od nich je elektrolytický kondenzátor 100 uF.

Namiesto mikroobvodu 78l08 Môžete použiť stabilizátory napätia ako napr KR1157EN5A (78l08) alebo KR1157EN5A (7905).

Ak chýba usmerňovacia dióda 1N4007 , potom ho možno nahradiť 1N5399 alebo 1N5408 , ktoré sú určené na vyšší prúd. Sivý kruh na dióde predstavuje jej katódu.

Rezistor R1 bol nastavený na 5W a R2 - na 2W, kvôli poistke, hoci obidva mohli byť použité pri 0,5W.

Zenerova dióda BZV85C24 (1N4749), navrhnutý pre výkon 1,5 W a pre napätie do 24 voltov, je možné ho nahradiť domácim 2С524А .

Tento beztransformátorový napájací zdroj bol zostavený bez úpravy výstupného napätia, ale ak chcete zorganizovať takúto funkciu, jednoducho pripojte k výstupu 2 mikroobvody 78L08 premenlivý odpor približne 1 kOhm a jeho druhý výstup ide do mínusu obvodu.

Samozrejme, existuje doska pre obvod beztransformátorového napájania, je vo formáte Lay, môžete si ju stiahnuť. Myslím, že chápete, že diódy bez označenia sú 1n4007 .

Hotová konštrukcia musí byť umiestnená v plastovom puzdre, pretože obvod pripojený k sieti je pod napätím 220 voltov a za žiadnych okolností sa ho nedotýkajte!

Na týchto fotkách môžete vidieť napätie na vstupe, teda napätie vo výstupe a koľko voltov dostaneme na výstupe zdroja.

Video o činnosti beztransformátorového napájacieho obvodu

Veľká výhoda tejto schémy Rozmery hotového zariadenia možno považovať za veľmi skromné, pretože kvôli absencii transformátora môže byť tento napájací zdroj malý a náklady na diely pre obvod sú relatívne lacné.

Nevýhoda schémy môžeme predpokladať, že existuje nebezpečenstvo náhodného dotyku s pracovným zdrojom a zásahu elektrickým prúdom. Autor článku - egoruch72.

Diskutujte o článku BEZTRANSFORMÁTOROVÉ NAPÁJANIE OBVODOV

V súčasnosti je v dome veľa malých zariadení, ktoré si vyžadujú stálu energiu. Patria sem hodinky s LED displejom, teplomery, prijímače malých rozmerov atď. V zásade sú určené na batérie, no tie sa vybijú v tú najnevhodnejšiu chvíľu. Jednoduchým východiskom je napájanie zo sieťových zdrojov. Ale aj malý sieťový (zmenšovací) transformátor je dosť ťažký a zaberá dosť miesta a spínané zdroje sú stále zložité, vyžadujú si určité skúsenosti a drahé vybavenie na výrobu.

Riešením tohto problému, ak sú splnené určité podmienky, môže byť beztransformátorový zdroj so zhášacím kondenzátorom. Tieto podmienky:

• úplná autonómia napájaného zariadenia, t.j. nemali by k nemu byť pripojené žiadne externé zariadenia (napríklad magnetofón k prijímaču na nahrávanie programu);
• dielektrické (nevodivé) puzdro a rovnaké ovládacie gombíky pre samotný napájací zdroj a k nemu pripojené zariadenie.

Dôvodom je skutočnosť, že pri napájaní z beztransformátorovej jednotky je zariadenie pod potenciálom siete a dotyk s neizolovanými prvkami sa môže dobre „triasť“. Stojí za to dodať, že pri nastavovaní takýchto zdrojov napájania by ste mali dodržiavať bezpečnostné pravidlá a opatrnosť.

V prípade potreby použite na nastavenie osciloskop, napájanie musí byť pripojené cez oddeľovací transformátor.

V najjednoduchšej forme má obvod beztransformátorového zdroja tvar znázornený na obr.

Na obmedzenie nábehového prúdu pri pripájaní jednotky k sieti je odpor R2 zapojený do série s kondenzátorom C1 a usmerňovacím mostíkom VD1 a paralelne je k nemu zapojený odpor R1, aby sa po odpojení kondenzátor vybil.

Beztransformátorový napájací zdroj je vo všeobecnosti symbiózou usmerňovača a parametrický stabilizátor. Kondenzátor C1 pre striedavý prúd je kapacitný (jalový, t.j. energiu nespotrebujúci) odpor Xc, ktorého hodnota je určená vzorcom:

kde ( - sieťová frekvencia (50 Hz); C - kapacita kondenzátora C1, F.

Potom možno výstupný prúd zdroja určiť približne takto:

kde Uc je sieťové napätie (220 V).

Vstupná časť ďalšieho zdroja (obr. 2a) obsahuje predradný kondenzátor C1 a mostíkový usmerňovač z diód VD1, VD2 a zenerových diód VD3, VD4. Rezistory R1, R2 hrajú rovnakú úlohu ako v prvom okruhu. Oscilogram výstupného napätia bloku je na obr. 2b (keď výstupné napätie prekročí stabilizačné napätie zenerových diód, inak funguje ako bežná dióda).

Od začiatku kladného polcyklu prúdu cez kondenzátor C1 do momentu t1 sú zenerova dióda VD3 a dióda VD2 otvorené a zenerova dióda VD4 a dióda VD1 sú zatvorené. V časovom intervale t1...t3 zostanú zenerova dióda VD3 a dióda VD2 otvorené a cez otvorenú zenerovu diódu VD4 prechádza stabilizačný prúdový impulz. Napätie na výstupe Uout a na zenerovej dióde VD4 sa rovná jej stabilizačnému napätiu Ust.

Impulzný stabilizačný prúd, ktorý prechádza diódovým zenerovým diódovým usmerňovačom, obchádza RH záťaž, ktorá je pripojená k výstupu mostíka. V čase t2 dosiahne stabilizačný prúd maximum a v čase t3 je nulový. Až do konca kladného polcyklu zostanú zenerova dióda VD3 a dióda VD2 otvorené.

V okamihu t4 končí kladný polcyklus a začína sa záporný polcyklus, od začiatku ktorého do okamihu t5 sú už otvorené zenerova dióda VD4 a dióda VD1 a zenerova dióda VD3 a dióda VD2 sú zatvorené. V časovom intervale t5-t7 zostávajú zenerova dióda VD4 a dióda VD1 naďalej otvorené a cez zenerovú diódu VD3 prechádza priechodný stabilizačný prúdový impulz pri napätí UCT, maximálne v čase t6. Od t7 až do konca negatívneho polcyklu zostanú zenerova dióda VD4 a dióda VD1 otvorené. Uvažovaný cyklus činnosti diódovo-zenerovho diódového usmerňovača sa opakuje v nasledujúcich periódach sieťového napätia.

Usmernený prúd teda prechádza zenerovými diódami VD3, VD4 z anódy na katódu a v opačnom smere - impulzný prúd stabilizácia. V časových intervaloch t1...t3 a t5...t7 sa stabilizačné napätie mení najviac o niekoľko percent. Hodnota striedavého prúdu na vstupe mostíka VD1...VD4 je v prvom priblížení rovná pomeru sieťového napätia ku kapacite predradného kondenzátora C1.

Prevádzka diódovo-zenerovho diódového usmerňovača bez predradného kondenzátora, ktorý obmedzuje priechodný prúd, je nemožná. Funkčne sú neoddeliteľné a tvoria jeden celok - usmerňovač kondenzátor-zenerova dióda.

Rozpätie hodnôt UCT zenerových diód rovnakého typu je približne 10%, čo vedie k dodatočným zvlneniam výstupného napätia s frekvenciou napájacej siete; amplitúda zvlneného napätia je úmerná rozdielu v Ust hodnoty zenerových diód VD3 a VD4.

Pri použití výkonných zenerových diód D815A...D817G je možné ich inštalovať na bežný radiátor, ak ich typové označenie obsahuje písmená "PP (zenerové diódy D815APP...D817GPP majú prepólovanie vývodov). V opačnom prípade diódy a zenerové diódy treba vymeniť.

Beztransformátorové napájacie zdroje sú zvyčajne zostavené podľa klasickej schémy: zhášací kondenzátor, usmerňovač striedavého napätia, filtračný kondenzátor, stabilizátor. Kapacitný filter vyhladzuje zvlnenie výstupného napätia. Čím väčšia je kapacita filtračných kondenzátorov, tým menšie zvlnenie, a teda väčšia konštantná zložka výstupného napätia. V niektorých prípadoch si však vystačíte aj bez filtra, ktorý je často najnáročnejším komponentom takéhoto zdroja energie.

Je známe, že kondenzátor pripojený k obvodu striedavého prúdu posúva svoju fázu o 90°. Kondenzátor s fázovým posunom sa používa napríklad pri pripájaní trojfázového motora do jednofázovej siete. Ak v usmerňovači použijete kondenzátor s fázovým posunom, ktorý zabezpečuje vzájomné prekrytie polvĺn usmerneného napätia, v mnohých prípadoch sa zaobídete bez objemného kapacitného filtra alebo výrazne znížite jeho kapacitu. Zapojenie takéhoto stabilizovaného usmerňovača je na obr.3.

Trojfázový usmerňovač VD1.VD6 je pripojený k zdroju striedavého napätia cez aktívne (rezistor R1) a kapacitné (kondenzátor C1) odpory.

Výstupné napätie usmerňovača stabilizuje zenerovu diódu VD7. Kondenzátor C1 s fázovým posunom musí byť navrhnutý na prevádzku v obvodoch so striedavým prúdom. Tu sú vhodné napríklad kondenzátory typu K73-17 s prevádzkovým napätím najmenej 400 V.

Takýto usmerňovač sa môže použiť tam, kde je potrebné zmenšiť rozmery elektronického zariadenia, pretože rozmery oxidových kondenzátorov kapacitného filtra sú spravidla oveľa väčšie ako rozmery fázovo posunutého kondenzátora s relatívne malým kapacita.

Ďalšou výhodou navrhovanej možnosti je, že odber prúdu je takmer konštantný (pri konštantnej záťaži), pričom pri usmerňovačoch s kapacitným filtrom v momente zapnutia štartovací prúd výrazne prevyšuje ustálenú hodnotu ( kvôli nabitiu filtračných kondenzátorov), čo je v niektorých prípadoch krajne nežiaduce.

Popísané zariadenie je možné použiť aj so sériovými stabilizátormi napätia, ktoré majú konštantnú záťaž, ako aj so záťažou, ktorá nevyžaduje stabilizáciu napätia.

Úplne jednoduchý beztransformátorový zdroj (obr. 4) sa dá postaviť „na kolene“ doslova za pol hodinu.

V tejto verzii je obvod určený pre výstupné napätie 6,8 V a prúd 300 mA. Napätie je možné zmeniť výmenou zenerovej diódy VD4 a v prípade potreby VD3.A inštaláciou tranzistorov na radiátory môžete zvýšiť zaťažovací prúd. Diódový mostík - akýkoľvek navrhnutý pre spätné napätie najmenej 400 V. Mimochodom, môžete si spomenúť aj na „staroveké“ diódy. D226B.

V inom beztransformátorovom zdroji (obr. 5) je ako stabilizátor použitý mikroobvod KR142EN8. Jeho výstupné napätie je 12 V. Ak je potrebné nastavenie výstupného napätia, potom je kolík 2 mikroobvodu DA1 pripojený k spoločnému vodiču cez variabilný odpor, napríklad typ SPO-1 (s lineárnou charakteristikou zmeny odporu) . Potom sa výstupné napätie môže meniť v rozsahu 12...22 V.

Ako mikroobvod DA1 na získanie iných výstupných napätí je potrebné použiť vhodné integrované stabilizátory, napríklad KR142EN5, KR1212EN5, KR1157EN5A atď. Kondenzátor C1 musí mať prevádzkové napätie aspoň 300 V, značka K76-3, K73 -17 alebo podobné (nepolárne, vysoké napätie). Oxidový kondenzátor C2 funguje ako filter napájacieho zdroja a vyhladzuje zvlnenie napätia. Kondenzátor C3 znižuje vysokofrekvenčné rušenie. Rezistory R1, R2 sú typu MLT-0,25. Diódy VD1...VD4 je možné nahradiť KD105B...KD105G, KD103A, B, KD202E. Zenerova dióda VD5 so stabilizačným napätím 22...27 V chráni mikroobvod pred napäťovými rázmi pri zapnutí zdroja.

Napriek tomu, že teoreticky kondenzátory v obvode striedavého prúdu nespotrebúvajú energiu, v skutočnosti môžu v dôsledku strát vytvárať určité teplo. Vhodnosť kondenzátora ako tlmiaceho kondenzátora pre použitie v beztransformátorovom zdroji si overíte jednoduchým pripojením do siete a po pol hodine posúdením teploty puzdra. Ak sa kondenzátor dokáže výrazne zahriať, nie je to vhodné. Špeciálne kondenzátory pre priemyselné elektroinštalácie sa prakticky nezohrievajú (sú určené pre veľké jalový výkon). Takéto kondenzátory sa zvyčajne používajú v žiarivky, v predradníkoch asynchrónnych elektromotorov atď.

V 5-voltovom zdroji (obr. 6) so zaťažovacím prúdom do 0,3 A sa používa kondenzátorový delič napätia. Pozostáva z papierového kondenzátora C1 a dvoch oxidových kondenzátorov C2 a C3, tvoriacich spodné (podľa zapojenia) nepolárne rameno s kapacitou 100 μF (protisériové zapojenie kondenzátorov). Polarizačné diódy pre oxidový pár sú mostíkové diódy. Pri uvedených menovitých hodnotách prvkov je skratový prúd na výstupe napájacieho zdroja 600 mA, napätie na kondenzátore C4 pri absencii zaťaženia je 27 V.

Napájací zdroj prenosného prijímača (obr. 7) sa ľahko zmestí do priestoru pre batérie. Diódový mostík VD1 je určený na prevádzkový prúd, jeho maximálne napätie je určené napätím poskytovaným zenerovou diódou VD2. Prvky R3, VD2. VT1 je analógom výkonnej zenerovej diódy. Maximálny prúd a strata výkonu takejto zenerovej diódy sú určené tranzistorom VT1. Môže to vyžadovať chladič. V každom prípade by však maximálny prúd tohto tranzistora nemal byť menší ako zaťažovací prúd. Prvky R4, VD3 - obvod indikujúci prítomnosť výstupného napätia. Pri nízkych zaťažovacích prúdoch je potrebné vziať do úvahy prúd spotrebovaný týmto obvodom. Rezistor R5 zaťažuje napájací obvod nízkym prúdom, čím sa stabilizuje jeho činnosť.

Zhášacie kondenzátory C1 a C2 sú typu KBG alebo podobné. Môžete použiť aj K73-17 s prevádzkovým napätím 400 V (vhodné je aj 250 V, keďže sú zapojené do série). Výstupné napätie závisí od odporu zhášacích kondenzátorov voči striedavému prúdu, aktuálneho zaťažovacieho prúdu a stabilizačného napätia zenerovej diódy.

Na stabilizáciu napätia beztransformátorového napájacieho zdroja so zhášacím kondenzátorom môžete použiť symetrické dinistory (obr. 8).

Keď je filtračný kondenzátor C2 nabitý na otváracie napätie dinistora VS1, zapne sa a obíde vstup diódového mostíka. Záťaž v tomto čase prijíma energiu z kondenzátora C2. Na začiatku ďalšieho polcyklu sa C2 opäť nabije na rovnaké napätie a proces sa opakuje. Počiatočné vybíjacie napätie kondenzátora C2 nezávisí od záťažového prúdu a sieťového napätia, preto je stabilita výstupného napätia jednotky pomerne vysoká.

Pokles napätia na dinistore pri zapnutí je malý, stratový výkon, a teda jeho zahrievanie, je podstatne menší ako u zenerovej diódy. Maximálny prúd cez dinistor je asi 60 mA. Ak táto hodnota nestačí na získanie požadovaného výstupného prúdu, môžete „napájať dinistor triakom alebo tyristorom (obr. 9). Nevýhodou takýchto zdrojov je obmedzená voľba výstupných napätí, daná spínacími napätiami. z dinistorov.

Beztransformátorový zdroj s nastaviteľným výstupným napätím je znázornený na obr. 10a.

Jeho vlastnosťou je použitie nastaviteľnej negatívnej spätnej väzby z výstupu jednotky na tranzistorový stupeň VT1, zapojený paralelne s výstupom diódového mostíka. Tento stupeň je regulačným prvkom a je riadený signálom z výstupu jednostupňového zosilňovača na VT2.

Výstupný signál VT2 závisí od rozdielu napätia dodávaného z premenlivého odporu R7, zapojeného paralelne s výstupom napájacieho zdroja, a zdroja referenčného napätia na diódach VD3, VD4. V podstate je obvod nastaviteľný paralelný stabilizátor. Úlohu predradného odporu hrá zhášací kondenzátor C1, paralelne riadený prvok hrá tranzistor VT1.

Tento zdroj funguje nasledovne.

Pri pripojení k sieti sú tranzistory VT1 a VT2 uzamknuté a úložný kondenzátor C2 sa nabíja cez diódu VD2. Keď základňa tranzistora VT2 dosiahne napätie rovné referenčnému napätiu na diódach VD3, VD4, tranzistory VT2 a VT1 sa odblokujú. Tranzistor VT1 posúva výstup diódového mostíka a jeho výstupné napätie klesá, čo vedie k poklesu napätia na akumulačnom kondenzátore C2 a k blokovaniu tranzistorov VT2 a VT1. To zase spôsobuje zvýšenie napätia na C2, odblokovanie VT2, VT1 a opakovanie cyklu.

Vďaka negatívnej spätnej väzbe pracujúcej týmto spôsobom zostáva výstupné napätie konštantné (stabilizované) ako pri zapnutej záťaži (R9), tak aj bez nej (pri voľnobehu). Jeho hodnota závisí od polohy potenciometra R7.

Horná (podľa schémy) poloha motora zodpovedá vyššiemu výstupnému napätiu. Maximálny výstupný výkon daného zariadenia je 2W. Limity nastavenia výstupného napätia sú od 16 do 26 V a so skratovanou diódou VD4 - od 15 do 19,5 V. Úroveň zvlnenia na záťaži nie je väčšia ako 70 mV.

Tranzistor VT1 pracuje v striedavom režime: keď je zaťaženie - v lineárnom režime, pri voľnobehu - v režime modulácie šírky impulzov (PWM) s frekvenciou pulzácie napätia na kondenzátore C2 100 Hz. V tomto prípade majú napäťové impulzy na kolektore VT1 ploché okraje.

Kritériom pre správny výber kapacity C1 je získanie požadovaného maximálneho napätia na záťaži. Ak sa jeho kapacita zníži, potom sa nedosiahne maximálne výstupné napätie pri menovitom zaťažení. Ďalším kritériom pre výber C1 je stálosť napäťového oscilogramu na výstupe diódového mostíka (obr. 10b).

Napäťový oscilogram má tvar sekvencie usmernených sínusových polvĺn sieťového napätia s obmedzenými (sploštenými) vrcholmi kladných polsínusových vĺn, amplitúda vrcholov je premenlivá hodnota v závislosti od polohy posúvača R7. , a mení sa lineárne, keď sa otáča. Každá polvlna však musí nevyhnutne dosiahnuť nulu, prítomnosť konštantnej zložky (ako je znázornená na obr. 10b bodkovanou čiarou) nie je povolená, pretože v tomto prípade je porušený stabilizačný režim.

Lineárny režim je ľahký, tranzistor VT1 sa málo zahrieva a môže fungovať prakticky bez chladiča. K miernemu zahriatiu dochádza v spodnej polohe motora R7 (pri minimálnom výstupnom napätí). Pri voľnobehu sa tepelný režim tranzistora VT1 zhoršuje v hornej polohe motora R7. V tomto prípade by mal byť tranzistor VT1 inštalovaný na malom radiátore, napríklad vo forme „vlajky“ vyrobenej zo štvorcovej hliníkovej dosky. so stranou 30 mm a hrúbkou 1...2 mm.

Regulačný tranzistor VT1 je stredne výkonný, s vysokým koeficientom prenosu. Jeho kolektorový prúd musí byť 2...3 krát väčšie ako maximálny zaťažovací prúd, prípustné napätie kolektor-emitor nie je menšie ako maximálne výstupné napätie napájacieho zdroja. Ako VT1 je možné použiť tranzistory KT972A, KT829A, KT827A atď. Tranzistor VT2 pracuje v režime nízkeho prúdu, takže akýkoľvek nízkovýkonový pnp tranzistor- KT203, KT361 atď.

Rezistory R1, R2 sú ochranné. Chránia riadiaci tranzistor VT1 pred zlyhaním v dôsledku prúdového preťaženia počas prechodných procesov, keď je jednotka pripojená k sieti.

Beztransformátorový kondenzátorový usmerňovač (obr. 11) pracuje s autostabilizáciou výstupného napätia. To sa dosiahne zmenou času pripojenia diódového mostíka k akumulačnému kondenzátoru. Tranzistor VT1, pracujúci v spínacom režime, je pripojený paralelne k výstupu diódového mostíka. Základňa VT1 je pripojená cez zenerovu diódu VD3 k akumulačnému kondenzátoru C2, oddelenému o DC z výstupu mostíka s diódou VD2, aby sa zabránilo rýchlemu vybitiu pri otvorenom VT1. Pokiaľ je napätie na C2 menšie ako stabilizačné napätie VD3, usmerňovač pracuje ako obvykle. Keď sa napätie na C2 zvýši a VD3 sa otvorí, otvorí sa aj tranzistor VT1 a posunie výstup usmerňovacieho mostíka. Napätie na výstupe mostíka sa náhle zníži takmer na nulu, čo vedie k zníženiu napätia na C2 a vypne sa zenerova dióda a kľúčový tranzistor.

Ďalej sa napätie na kondenzátore C2 opäť zvyšuje, kým sa nezapne zenerova dióda a tranzistor atď. Proces autostabilizácie výstupného napätia je veľmi podobný prevádzke stabilizátor pulzu napätie s pulznou šírkovou reguláciou. Len v navrhovanom zariadení sa frekvencia opakovania impulzov rovná frekvencii zvlnenia napätia na C2. Na zníženie strát musí mať kľúčový tranzistor VT1 vysoký zisk, napríklad KT972A, KT829A, KT827A atď. Výstupné napätie usmerňovača môžete zvýšiť použitím vysokonapäťovej zenerovej diódy (reťazec nízkonapäťových zapojené do série). Pri dvoch zenerových diódach D814V, D814D a kapacite kondenzátora C1 2 μF môže byť výstupné napätie na záťaži s odporom 250 Ohmov 23...24 V.

Podobne môžete stabilizovať výstupné napätie polvlnového diódovo-kondenzátorového usmerňovača (obr. 12).

Pre usmerňovač s kladným výstupným napätím je paralelne s diódou VD1 zapojený tranzistor n-p-n, riadený z výstupu usmerňovača cez zenerovu diódu VD3. Keď kondenzátor C2 dosiahne napätie zodpovedajúce okamihu otvorenia zenerovej diódy, otvorí sa aj tranzistor VT1. V dôsledku toho sa amplitúda kladného polvlnového napätia dodávaného do C2 cez diódu VD2 zníži takmer na nulu. Keď sa napätie na C2 zníži, tranzistor VT1 sa uzavrie vďaka zenerovej dióde, čo vedie k zvýšeniu výstupného napätia. Proces je sprevádzaný pulznou reguláciou trvania pulzu na vstupe VD2, preto je napätie na kondenzátore C2 stabilizované.

V usmerňovači so záporným výstupným napätím musí byť paralelne s diódou VD1 zapojený pnp tranzistor KT973A alebo KT825A. Výstupné stabilizované napätie na záťaži s odporom 470 Ohmov je cca 11 V, zvlnenie napätia je 0,3...0,4 V.

V oboch možnostiach pracuje zenerova dióda v impulznom režime pri prúde niekoľkých miliampérov, ktorý v žiadnom prípade nesúvisí so zaťažovacím prúdom usmerňovača, kolísaním kapacity zhášacieho kondenzátora a kolísaním sieťového napätia. Straty v ňom sú preto výrazne znížené a nevyžaduje chladič. Kľúčový tranzistor tiež nevyžaduje radiátor.

Rezistory R1, R2 v týchto obvodoch obmedzujú vstupný prúd počas prechodných procesov, keď je zariadenie pripojené k sieti. V dôsledku nevyhnutného „odskoku“ kontaktov zástrčky je proces spínania sprevádzaný sériou krátkodobých skratov a otvorených obvodov. Pri jednom z týchto skratov môže byť zhášací kondenzátor C1 nabitý na plnú hodnotu amplitúdy sieťového napätia, t.j. do približne 300 V. Po prestávke a následnom uzavretí okruhu v dôsledku „odskoku“ sa tento a sieťové napätie môže pridať celkovo asi 600 V. Toto je najhorší prípad a treba s ním počítať, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka zariadenia.

Iná verzia kľúčového beztransformátorového napájacieho obvodu je na obr.13.

Sieťové napätie, prechádzajúce cez diódový mostík na VD1.VD4, sa premení na pulzujúcu amplitúdu asi 300 V. Tranzistor VT1 je komparátor, VT2 je spínač. Rezistory R1, R2 tvoria delič napätia pre VT1. Úpravou R2 môžete nastaviť odozvové napätie komparátora. Kým napätie na výstupe diódového mostíka nedosiahne nastavenú prahovú hodnotu, tranzistor VT1 je zatvorený, brána VT2 má odblokovacie napätie a je otvorená. Kondenzátor C1 sa nabíja cez VT2 a diódu VD5.

Po dosiahnutí nastaveného prevádzkového prahu sa tranzistor VT1 otvorí a obíde bránu VT2. Kľúč sa zatvorí a znova sa otvorí, keď napätie na výstupe mostíka klesne pod prevádzkový prah komparátora. Na C1 sa tak vytvorí napätie, ktoré sa stabilizuje integrálny stabilizátor DA1.

S menovitými hodnotami uvedenými v diagrame poskytuje zdroj výstupné napätie 5 V pri prúde až 100 mA. Nastavenie pozostáva z nastavenia prahu odozvy VT1. Namiesto toho môžete použiť IRF730. KP752A, IRF720, BUZ60, 2N6517 je nahradený KT504A.

Na čipe HV-2405E (obr. 14), ktorý priamo konvertuje striedavé napätie na jednosmerné, je možné postaviť miniatúrny beztransformátorový zdroj pre zariadenia s nízkym výkonom.

Rozsah vstupného napätia integrovaného obvodu je -15...275 V. Rozsah výstupného napätia je 5...24 V s maximálnym výstupným prúdom do 50 mA. Dostupné v plochom plastovom kryte DIP-8. Štruktúra mikroobvodu je znázornená na obr. 15a, pinout na obr. 15b.

V obvode zdroja (obr. 14) je potrebné venovať zvláštnu pozornosť rezistorom R1 a R2. Ich celkový odpor by sa mal pohybovať okolo 150 Ohmov a rozptýlený výkon by mal byť aspoň 3 W. Vstupný vysokonapäťový kondenzátor C1 môže mať kapacitu od 0,033 do 0,1 μF. Varistor Rv je možné použiť takmer v akomkoľvek type s pracovným napätím 230,250 V. Rezistor R3 sa volí v závislosti od požadovaného výstupného napätia. V jeho neprítomnosti (výstupy 5 a 6 sú zatvorené) je výstupné napätie o niečo viac ako 5 V, pri odpore 20 kOhm je výstupné napätie asi 23 V. Namiesto rezistora môžete zapnúť zenerovu diódu pomocou požadované stabilizačné napätie (od 5 do 21 V). Na ostatné časti nie sú kladené žiadne špeciálne požiadavky, okrem voľby prevádzkového napätia elektrolytické kondenzátory(výpočtové vzorce sú znázornené v diagrame).

Vzhľadom na potenciálne nebezpečenstvo beztransformátorových zdrojov môže byť v niektorých prípadoch zaujímavá aj kompromisná možnosť: so zhášacím kondenzátorom a transformátorom (obr. 16).

Tu je vhodný transformátor s vysokonapäťovým sekundárnym vinutím, pretože požadované usmernené napätie sa nastavuje výberom kapacity kondenzátora C1. Hlavná vec je, že vinutia transformátora poskytujú požadovaný prúd.

Aby sa zabránilo poruche zariadenia pri odpojení záťaže, mala by byť na výstup mostíka VD1...VD4 pripojená zenerova dióda D815P. V normálnom režime nefunguje, pretože jeho stabilizačné napätie je vyššie ako prevádzkové napätie na výstupe mostíka. Poistka FU1 chráni transformátor a stabilizátor v prípade poruchy kondenzátora C1.

V zdrojoch tohto typu sa môže vyskytnúť napäťová rezonancia v obvode sériovo zapojených kapacitných (kondenzátor C1) a indukčných (transformátor T1) odporov. Na to treba pamätať pri ich nastavovaní a monitorovaní napätí osciloskopom.

Pozrite si ďalšie články oddiele.

Transformátor je zariadenie, ktoré pozostáva z jadra s dvoma vinutiami. Musia mať rovnaký počet závitov a samotné jadro je vyrobené z elektroocele.

Na vstupe zariadenia sa privádza napätie, vo vinutí sa objavuje elektromotorická sila, ktorá vytvára magnetické pole. Závity jednej z cievok prechádzajú týmto poľom, vďaka čomu vzniká samoindukčná sila. V druhom vzniká napätie, ktoré sa líši od primárneho toľkokrát, koľkokrát sa líši počet závitov oboch vinutí.

Transformátor funguje takto:

• Prúd prechádza primárnou cievkou, ktorá vytvára magnetické pole.
• Všetky elektrické vedenia sú uzavreté v blízkosti vodičov cievky. Niektoré z týchto elektrických vedení sa uzatvárajú v blízkosti vodičov inej cievky. Ukazuje sa, že oboje navzájom spojené pomocou magnetických čiar.
• Čím ďalej sú vinutia umiestnené od seba, tým menšia sila je magnetická väzba medzi nimi, pretože menej elektrických vedení prvého lipne na silových vedeniach druhého.
• Prostredníctvom prvého prechádza striedavý prúd (ktoré sa mení v čase a podľa určitého zákona), čo znamená, že aj magnetické pole, ktoré sa vytvorí, bude premenlivé, teda v čase a podľa zákona sa bude meniť.
• Kvôli zmene prúdu v prvej v oboch cievkach prichádza magnetický tok, ktorý mení veľkosť a smer.
  Dochádza k indukcii striedavej elektromotorickej sily. Toto je uvedené v zákone elektromagnetickej indukcie.
• Ak sú konce druhého pripojené k prijímačom elektriny, potom sa v reťazci prijímačov objaví prúd. Prvý dostane energiu z generátora, ktorá sa rovná energii odovzdanej do druhého reťazca. Energia sa prenáša striedavým magnetickým tokom.

Znižovací transformátor je potrebný na premenu elektriny, a to na zníženie jej výkonu, aby sa zabránilo spaľovaniu elektrických zariadení.

Poradie montáže a pripojenie

Napriek tomu, že toto zariadenie vyzerá na prvý pohľad ako zložité zariadenie, môžete si ho zostaviť sami. Ak to chcete urobiť, musíte postupovať podľa týchto krokov:

Príklad schémy zapojenia pre znižovací transformátor 220 až 12 V:

Na uľahčenie navíjania cievok (továrne na to používajú špeciálne vybavenie) môžete použiť dva drevené stojany namontované na doske a kovovú osku navlečenú medzi otvory v stojanoch. Na jednom konci by mala byť kovová tyč ohnutá vo forme rukoväte.

Jednoduché tipy Prečítajte si o výkone v ďalšej recenzii.

V roku 1891 Nikola Tesla vyvinul transformátor (cievku), s ktorým experimentoval s elektrickými výbojmi vysoké napätie. Zistite, ako vyrobiť transformátor Tesla vlastnými rukami.

Užitočné a zaujímavé informácie o pripojení halogénových žiaroviek cez transformátor -.

Výsledky

• Volá sa to transformátor zariadenie s jadrom a dvoma vinutiami cievky. Na vstupe zariadenia je dodávaná elektrická energia, ktorá je znížená na požadované úrovne.
• Princíp činnosti znižovacieho transformátora je vytvoriť elektromotorická sila, ktorá vytvára magnetické pole. Závity jednej z cievok prechádzajú týmto poľom a objavuje sa samoindukčná sila. Prúd sa mení, mení sa jeho veľkosť a smer. Energia sa dodáva pomocou striedavého magnetického poľa.
• Takéto zariadenie je potrebné na premenu energie, čím sa zabráni spaľovaniu elektrického zariadenia a jeho poruche.
• Postup montáže takéhoto zariadenia je veľmi jednoduchý.. Najprv musíte urobiť nejaké výpočty a môžete sa pustiť do práce. Na rýchle a jednoduché navíjanie cievok je potrebné vyrobiť jednoduché zariadenie z dosky, stojanov a rukoväte.

Na záver vám dávame do pozornosti ďalší spôsob montáže a pripojenia znižovacieho transformátora od 220 do 12 voltov: