Использем трансформатор от старого телевизора
|
Сетевой источник питания для различных самодельных конструкций и проверки их на макетах можно сделать самому. Это и несложно, и в то же время чрезвычайно полезно для повышения своего мастерства, расширения знаний и приобретения опыта, на что, собственно, и направлена вся радиолюбительская деятельность. Радиолюбителям чаще всего требуются два источника питания: один - маломощный, на напряжение от 3 до 12 В и с током нагрузки в десятки, от силы сотни миллиампер; другой - мощный, на напряжение 13,8 В с максимальным током 5...10 А. Первый нужен для отработки различных устройств на макетах и в других случаях, когда потребляемый ток невелик и "гонять" продолжительное время мощный источник просто не имеет смысла. Второй необходим для питания мощных усилителей, СВ аппаратуры, любительских радиостанций, автомагнитол и т. п. Он же с успехом может служить для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей, если в нем имеется узел ограничения максимального тока. Напряжение 13,8 В, ставшее уже стандартным, как раз и соответствует напряжению в бортовой сети автомобиля при работающем генераторе и заряжающейся батарее. В любом отслужившем свой срок ламповом или лампово-полупроводниковом телевизоре вы найдете трансформаторы, да и другие детали и для маломощного, и для мощного блока питания. Маломощный блок на 12 В можно, например, собрать с использованием готового выходного трансформатора кадровой развертки (ТВК) от лампового телевизора. В ряде случаев пригоден и выходной трансформатор лампового усилителя звуковой частоты (ТВЗ), но эффективное (действующее) напряжение на его вторичной обмотке составит около 6 В, при этом выпрямленное не превзойдет 9 В. О том, как собрать блок питания, неоднократно рассказывалось в радиолюбительской литературе, и повторяться здесь не стоит. Остановимся лишь на некоторых мало известных, но важных моментах. Они относятся к любому самодельному устройству. Прежде всего следует определить пригодность трансформатора для блока питания, а для этого надо измерить ток холостого хода первичной обмотки и напряжение на вторичной. Понадобятся авометр, настольная лампа на 220 В мощностью 25...40 Вт и автомобильные лампы на 12 В мощностью 1...5 Вт, чтобы проверить выходное напряжение под нагрузкой. На чистом рабочем столе с хорошим диэлектрическим покрытием (сухая фанера, гетинакс, пластик) собирают цепь последовательно соединенных настольной лампы, авометра, установленного на предел измерения переменного тока не менее 0,5 А и первичной обмотки испытываемого трансформатора. Выводы вторичной обмотки (или обмоток) трансформатора остаются свободными. Лампа здесь выполняет защитную функцию: если вы допустили грубую ошибку, подсоединив низковольтную вторичную обмотку вместо первичной, если в обмотке (или обмотках) трансформатора имеется замыкание и т. д., ничего страшного не произойдет - при включении лампа будет светиться, а авометр покажет лишь потребляемый ею ток. Вместо лампы можно использовать мощный (например, проволочный) резистор сопротивлением 1...1,5 кОм. Если ток холостого хода окажется в норме, при последующих включениях лампу или резистор использовать уже не надо. При работе надо неукоснительно соблюдать правила техники безопасности: все соединения делать, не подключая цепь к сети, изолировать их ПВХ трубками, оснастить цепь сетевым шнуром с вилкой и только потом, заложив левую руку за спину или в карман и держа вилку в правой руке, подключить ее к розетке, посмотреть показания авометра и отключить цепь. Ток холостого хода должен составлять не более 20...30 мА для маломощного трансформатора (возможно, придется перевести авометр на меньший предел, отключив предварительно испытываемую цепь от сети) и не более 100...150 мА для мощного. Больший ток указывает на то, что число витков первичной обмотки мало и, следовательно, магнитная индукция в магнитопроводе слишком велика. Такие трансформаторы "гудят", нагреваются и имеют сильное поле рассеяния, создающее электромагнитные наводки на другую аппаратуру (см., например, статью В. Полякова "Уменьшение поля рассеяния трансформатора" в "Радио", 1983, # 7, с. 28, 29). В ряде случаев, если есть свободная вторичная обмотка на полтора-два десятка вольт, можно включить ее последовательно с первичной и из негодного трансформатора получить вполне приличный - оказывается, что число витков надо увеличить совсем немного, чтобы существенно уменьшить ток холостого хода. Ток холостого хода зависит и от сборки магнитопровода - чем плотнее его части или пластины прилегают друг к другу, тем лучше. В одном из экспериментов ток холостого хода трансформатора ТВЗ-1-9 был равен 40 мА. Его Ш-образный магнитопровод собран встык с небольшим зазором (в усилителе звуковой частоты телевизора через первичную обмотку проходит постоянный подмагничивающий анодный ток лампы, поэтому зазор необходим, чтобы магнитопровод не намагничивался до насыщения). В трансформаторах, работающих без подмагничивания, зазор не нужен, поэтому магнитопровод пришлось разобрать и собрать снова "вперекрышку" когда замыкатели Ш-образных пластин располагаются то с одной, то с другой стороны. В результате ток холостого хода уменьшился до 25 мА, а "гудения" трансформатора стало практически не слышно. После переделки этот трансформатор прекрасно подошел для маломощного блока питания на напряжение 6 В. Рассмотрим теперь вопросы изготовления мощных блоков питания. Для них подойдут сетевые трансформаторы ламповых и лампово-полупроводниковых телевизоров, например, ТС-270 или ТС-180. Расшифровка типа проста: трансформатор сетевой, число обозначает мощность. Его конструкция очень удобна и легка для повторения: две катушки надеты на боковые стороны О-образного магнитопровода, составленного из двух частей и скрепленного стяжками. Первичная (сетевая) обмотка имеет две одинаковые части на двух катушках с тремя выводами от каждой. Секция между выводами 1-2 рассчитана на 110 В, а между выводами 2-3 - на 17 В. Переключатель сети наверняка не нужен, потому что сетей с напряжением 127 В практически осталось мало, а вот наличие 127-вольтных обмоток очень полезно. Соединив их последовательно (рис. 1), получим трансформатор, работающий в легком режиме, без насыщения магнитопровода и с током холостого хода всего около 50 мА. Такой трансформатор может работать сутками. Если же надо на какое-то время его форсировать, отключают выводы 3 и 3' и соединяют выводы 2 и 3' (3 и 2') или даже 2 и 2' ведь в телевизоре-то этот режим считается нормальным! Выходное напряжение выпрямителя или ток зарядки при этом возрастет.
Для получения нужной мощности несколько ламп соединяют параллельно. При нормальном зарядном токе лампы едва светятся, по их накалу можно судить о зарядном токе, а падение напряжения на них невелико. Этот же ограничитель предохраняет устройство от замыкания на выходе или от подключения батареи в обратной полярности - при этом лампы ярко светятся (а при обратной полярности батареи чаще всего перегорают). Если же поставить лампы на 26 В и еще большей мощности, "защита от дурака" будет полной - лампы не выйдут из строя и при обратном подключении батареи к включенному в сеть устройству. Ситуация окажется несколько хуже, когда накальных обмоток на напряжение 6,3 В и ток 4,7 А будет только две, как, например, у трансформатора ТС-180-2. При их последовательном соединении получим всего 13 В. Тут уж не до ограничителя зарядного тока - его едва хватает даже при непосредственном соединении аккумуляторной батареи с выходом выпрямительного моста. Целесообразно мост собрать не на кремниевых, а на германиевых диодах, например, Д305. У них меньше прямое падение напряжения (0,3 В вместо 0,7 В), поэтому и зарядный ток будет больше. Его можно довести до 5 А, форсируя режим первичной обмотки по мере зарядки батареи. Но тем не менее мощность трансформатора в этом случае используется всего на треть. Чтобы изготовить на этом трансформаторе зарядное устройство с током 10...15 А (а такой ток вполне допустим в начале зарядки батарей емкостью 40...50 Ач), надо намотать новую вторичную обмотку. Это не так уж и сложно. Многих останавливает отсутствие провода большого диаметра для вторичной обмотки. Действительно, для большого тока нужен толстый провод (см. таблицу). Но можно с успехом обойтись тем, что есть, используя намотку в несколько проводов. Если намотать двухтактную обмотку для выпрямителя по схеме рис. 2 в три провода и соединить две таких обмотки, размещенных на двух катушках трансформатора параллельно, требуемый диаметр провода для 15-амперного устройства составит всего 0,8 мм. Для ускорения работы обе половины обмотки на каждой катушке необходимо наматывать в шесть проводов. Число витков вторичной обмотки - 2x46. Технология здесь такова: освободив катушки от всех обмоток, кроме первичной с ее внешней изоляцией, наматывают пробные 46 витков, чтобы узнать длину провода, и отмеряют шесть отрезков нужной длины. Припаяв выводы по три провода к лепесткам каркаса, наматывают обмотку, следя, чтобы провода не перехлестывались. При переходе на второй слой укладывают изоляцию из кабельной бумаги. Концы проводов, опять по три, припаивают к двум другим лепесткам каркаса, затем омметром проверяют, не перепутались ли провода. Если все сделано правильно, то малое сопротивление будет только между выводами 6 и 8, а также 5 и 7. Собрав трансформатор и соединив с общим проводом средние выводы обмоток на двух катушках, надо определить, какие крайние выводы соединять вместе. Для этого включают трансформатор в сеть и вольтметром переменного тока (авометром) измеряют напряжение между крайними выводами обмоток на разных катушках. Соединяют вместе те, между которыми напряжение равно нулю, после чего подключают к анодам диодов. При неправильном соединении произойдет замыкание. Руководствоваться нумерацией выводов на рис. 2 надо с осторожностью, потому что неизвестно, в какую сторону вы намотали витки, а от этого зависит фаза напряжения. В заключение несколько слов о борьбе с помехами, проникающими из сети. Когда трансформатор изготавливают только для зарядного устройства, используемого в гараже, проблема помех вас не волнует, и экраны из тонкой фольги, расположенные между первичной и вторичными обмотками, можно удалить. Если же к работающему устройству будут подключать радиоприемную аппаратуру, экраны лучше оставить, а их выводы (4 и 4') соединить с общим проводом. Конденсатор С1 фильтрует высокочастотные помехи, наводимые из сети. Для дополнительной защиты служат конденсаторы С2 и С3, шунтирующие по высокой частоте вторичную обмотку. Их емкость может быть в пределах от 0,01 до 0,5 мкФ. Бумажные конденсаторы здесь не подходят из-за заметной индуктивности выводов, лучше применить керамические. Описанное зарядное устройство годится даже для питания коротковолновой радиостанции мощностью 100 Вт, потребляющей до 20 А при напряжении 13,6 В. В этом случае автомобильный аккумулятор не отключают, он выполняет функцию буферной батареи. Схема соединений показана на рис. 3. Подключать радиостанцию и аккумуляторную батарею (GB1) к выпрямителю зарядного устройства отдельными проводами ни в коем случае нельзя, так как возрастут пульсации питающего напряжения из-за конечного сопротивления проводов. При рекомендуемом же включении даже не требуется сглаживающий оксидный конденсатор. Если вы все-таки захотите его поставить, включать надо как можно ближе к разъему питания радиостанции. Радио №4, 1999 |
Среди вторичных обмоток этих
трансформаторов есть несколько, рассчитанных на напряжение 40...60 В
и сравнительно небольшой ток. Для зарядного устройства они
бесполезны, а вот накальные обмотки на напряжение 6,3 В и ток 4,7 А
подойдут. Если у трансформатора три таких обмотки, их надо соединить
последовательно и подключить к мостовому выпрямителю на мощных
(десятиамперных) полупроводниковых диодах (рис. 1). Ограничителем
зарядного тока с успехом может служить автомобильная лампа на
напряжение 12 В мощностью от 50 до 150 Вт.