Электроника:Эксперименты/Электрические цепи переменного тока/Трансформатор – блок питания

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Трансформатор – блок питания[1]

Оборудование и материалы

  • Силовой понижающий трансформатор, 120 В / 12 В переменного тока, со вторичной обмоткой с отводом от середины (каталог Radio Shack №273-1365, 273-1352 или 273-1511)
  • Клеммная колодка не менее чем с тремя клеммами
  • Бытовая розетка с вилкой и шнуром
  • Переключатель сетевого шнура
  • Монтажная коробка (по желанию)
  • Предохранитель и держатель предохранителя (дополнительно)

Силовые трансформаторы можно заполучить из старых радиоприёмников, которые обычно продаются в комиссионках за пару баксов (а то и меньше!). Радио также обеспечит шнур питания и вилку, необходимые для этого проекта. Переключатели для сетевого шнура можно приобрести в хозяйственном магазине.

Однако, если вы хотите быть абсолютно уверены, какой тип трансформатора вы приобретаете, вам следует приобрести его в магазине электроники.

Если вы решили оборудовать свой блок питания предохранителем, обязательно приобретите плавкий предохранитель замедленного действия или плавкий предохранитель с задержкой срабатывания. Трансформаторы могут потреблять большие «импульсные» токи при первоначальном подключении к источнику переменного тока, и из-за этих переходных токов быстродействующий предохранитель может сразу перегореть.

Определите правильный номинальный ток предохранителя, разделив номинальную мощность трансформатора «ВА» (в вольт-амперах) на 120 вольт: другими словами, рассчитайте полный допустимый ток первичной обмотки и выберите соответствующий размер предохранителя.

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Определить поведение напряжения на понижающем трансформаторе
  • Определить назначение отводов на обмотках
  • Проиллюстрировать методы безопасного подключения шнуров питания

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: понижающий трансформатор с отводом.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: понижающий трансформатор с отводом.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: понижающий трансформатор с отводом.
Рис. 2. Иллюстрация: понижающий трансформатор с отводом.

Ход эксперимента

Внимание!

Этот проект предполагает использование опасных напряжений. Вы должны удостовериться, что все высоковольтные (бытовые электросети 120 вольт) проводники надёжно изолированы от случайного прикосновения. На «первичной» стороне цепи трансформатора нигде не должно быть видно оголённых проводов.

Обязательно пропаяйте все соединения проводов так, чтобы они были надёжными, и используйте настоящую изоляционную ленту (не клейкую ленту, не скотч, не упаковочную ленту или не любой другой вид!) для изоляции паяных соединений.

Если вы хотите заключить трансформатор в монтажную коробку, рекомендую использовать электрическую «распределительную» коробку, которые можно приобрести в хозяйственном магазине или в магазине электротоваров. Если используемый корпус металлический, а не пластиковый, следует использовать вилку с тремя контактами, при этом контакт заземления (самый длинный на вилке) должен быть подключён непосредственно к металлическому корпусу для максимальной безопасности.

Прежде чем включить вилку в розетку, проверьте безопасность с помощью омметра. Когда сетевой переключатель находится в положении «Вкл.», измерьте сопротивление между любым контактом вилки и корпусом трансформатора. Должно быть бесконечное (максимальное) сопротивление.

Если счётчик регистрирует непрерывность (некоторое значение сопротивления меньше бесконечности), то у вас «короткое замыкание» между одним из проводников питания и корпусом – а это опасно!

Далее проверьте сами обмотки трансформатора на целостность. Когда сетевой переключатель находится в положении «Вкл.», между двумя контактами вилки должно быть небольшое сопротивление. Когда переключатель в положении «Выкл.», индикация сопротивления должна увеличиться до бесконечности (разомкнутая цепь = отсутствие непрерывности).

Измерьте сопротивление между парами проводов на вторичной стороне. Эти вторичные обмотки должны иметь гораздо меньшее сопротивление, чем первичные. Задайтесь вопросом: почему?

Вставьте шнур в розетку и включите переключатель. Вы должны иметь возможность измерять переменное напряжение на вторичной стороне трансформатора между парами клемм. Между двумя из этих клемм вы должны намерить около 12 вольт. Между любыми из этих двух клемм и третьей клеммой замер должен показать половину от этого значения. Этот третий провод является проводом «центрального отвода» вторичной обмотки.

Было бы целесообразно сохранить этот проект в сборке для использования в других экспериментах, показанных в этой книге. С этого момента (и в других экспериментах) я буду обозначать этот «низковольтный источник питания переменного тока», используя вот эту иллюстрацию:

Рис. 3. Иллюстрация для этого и последующих экспериментов: низковольтный источник питания переменного тока.
Рис. 3. Иллюстрация для этого и последующих экспериментов: низковольтный источник питания переменного тока.

Компьютерное моделирование

Схема с номерами узлов SPICE:

Рис. 4. Понижающий трансформатор с отводом (указаны номера узлов для программы SPICE).
Рис. 4. Понижающий трансформатор с отводом (указаны номера узлов для программы SPICE).

Список связей (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

Список связей SPICE

transformer with center-tap secondary * трансформатор с отводом от середины вторичной обмотки
v1 1 0 ac 120 sin
rbogus1 1 2 1e-3
l1 2 0 10
l2 5 4 0.025
l3 4 3 0.025
k1 l1 l2 0.999
k2 l2 l3 0.999
k3 l1 l3 0.999
rbogus2 3 0 1e12
rload1 5 4 1k
rload2 4 3 1k * Настраиваем анализ переменного тока на частоту 60 Гц
.ac lin 1 60 60 * Печатаем первичное напряжение между узлами 2 и 0
.print ac v(2,0) * Печатаем (вверху) вторичное напряжение между узлами 5 и 4
.print ac v(5,4) * Печатаем (внизу) вторичное напряжение между узлами 4 и 3
.print ac v(4,3) * Печатаем (общее) вторичное напряжение между узлами 5 и 3
.print ac v(5,3)
.end

См.также

Внешние ссылки