Riduzione del riscaldamento dei trasformatori di alimentatori a bassa potenza. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quando realizzano da soli dispositivi elettronici alimentati dalla rete a bassa potenza, i radioamatori incontrano spesso una situazione in cui il trasformatore di rete risulta essere l'unico elemento riscaldante evidente del dispositivo, dissipando potenza sotto forma di calore, a volte diverse volte superiore a quello utile. Il fatto è che i trasformatori di produzione industriale, di dimensioni e tensione adeguate, a volte sono realizzati in modo così "economico" che anche la corrente a vuoto ne provoca il riscaldamento.

Soprattutto spesso i trasformatori fabbricati nel sud-est asiatico presentano questo svantaggio [1]. Sono più adatti per i paesi in cui la tensione di rete è di 220 V con una frequenza di 60 Hz, ma per il normale funzionamento in una rete con una frequenza di 50 Hz, il numero di spire dell'avvolgimento di rete è insufficiente.

Sulla fig. 1 mostra la dipendenza della corrente a vuoto dalla tensione di rete di alcuni trasformatori. La curva 1 corrisponde ai trasformatori degli adattatori universali "SANWALL" e "BELLSONIC" con una potenza di 5 W, con una corrente di carico massima di 300 mA, una tensione di uscita di 3 ... 12 V, con circuiti magnetici con una sezione trasversale di 1,4 cm2. Per confronto, le curve 2 e 3 sono trasformatori di produzione domestica TP - 133 e TP - 321, in cui l'area della sezione trasversale dei conduttori magnetici è rispettivamente di 2 e 1,6 cm2.

Dato che la tensione di rete, soprattutto nelle città, può superare a lungo i 235 V, e un aumento della tensione al di sopra del nominale provoca un aumento sproporzionato della corrente a vuoto, l'uso di tali trasformatori, soprattutto in dispositivi progettati per lunghi Il funzionamento a lungo termine senza supervisione (timer, termostati, amplificatori d'antenna, ecc.) deve essere affrontato con la massima attenzione.

C'è una via d'uscita in questa situazione. È necessario includere una resistenza di zavorra attiva o reattiva nel circuito di avvolgimento primario del trasformatore di rete per ridurre la tensione su di esso di 20 ... 30 V. La corrente a vuoto e il riscaldamento del trasformatore diminuiranno notevolmente. Naturalmente, questo riduce la tensione secondaria e la potenza del trasformatore. Tuttavia, se la potenza consumata dal dispositivo è molto inferiore alla potenza complessiva del trasformatore, questo è abbastanza accettabile.

Solitamente per tali scopi vengono utilizzati resistori o condensatori [2]. Il principale svantaggio di un reattore resistivo è il suo riscaldamento, che limita la portata di questo metodo. Inoltre, le tensioni sull'avvolgimento primario di un trasformatore leggermente caricato e sul resistore hanno fasi diverse (lo sfasamento può raggiungere fino a 70 ... 80 gradi), quindi la tensione ai capi del resistore è generalmente superiore al previsto. Ad esempio, con una tensione di rete di 220 V e sull'avvolgimento primario di un trasformatore scarico di 195 V, la tensione ai capi del resistore può arrivare fino a 45 V. Quando il carico del trasformatore aumenta a valori prossimi al valore nominale valore, lo sfasamento diminuisce quasi fino a zero.

Il reattore capacitivo praticamente non genera calore, ma come dimostra la pratica, è consigliabile utilizzare condensatori quando la tensione sugli avvolgimenti del trasformatore deve essere ridotta di oltre il 25 ... 30%. In ogni caso, se si utilizzano condensatori, è necessario assicurarsi che al variare della tensione di carico e di alimentazione nel circuito primario non si verifichino fenomeni di risonanza quando la tensione ai capi del trasformatore può aumentare bruscamente [3].

Nel caso di utilizzo di un reattore induttivo, tali fenomeni non si verificano, poiché le fasi di tensione sono quasi le stesse, il calore viene rilasciato solo sulla resistenza attiva dell'avvolgimento del reattore, che è parecchie volte inferiore a quella di un resistore di zavorra equivalente.

È conveniente utilizzare relè elettromagnetici CC per una tensione operativa superiore a 20 V come reattori induttivi, ad esempio PCM, RES6, RES9, RES22, ecc. Per ridurne le dimensioni, il relè può essere smontato e solo una bobina con un circuito magnetico può essere utilizzato. Per eliminare le vibrazioni, l'armatura del relè deve essere fissata nello stato attratto piegando o utilizzando un fiammifero appuntito e colla. Nella scelta di un relè è necessario tenere conto della corrente massima nel circuito primario del trasformatore, che non deve superare la corrente nominale di impiego del relè.

Curva 4 in Fig. 1 mostra la variazione della corrente a vuoto del trasformatore (dipendenza 1 in Fig. 1) con un reattore induttivo (relè PCM-2 per una tensione di 24 V con una resistenza dell'avvolgimento di 750 Ohm, una corrente operativa nominale di 35 mA). Sulla fig. 2 mostra le caratteristiche di carico dello stesso trasformatore (tensione all'uscita del raddrizzatore con filtro): curva 1 - senza zavorra; 2 - con reattore induttivo (relè PCM-2); 3 - con un reattore resistivo equivalente (per una corrente di carico di 20 mA) - un resistore con una resistenza di 3 kOhm e una potenza di 4 W.

La grande capacità di carico di un trasformatore con reattore induttivo rispetto ad un equivalente reattore resistivo è apparentemente dovuta ad una diminuzione dell'induttanza del reattore dovuta alla saturazione del circuito magnetico con un aumento della corrente circolante. Ciò è evidente dal cambiamento caratteristico della curvatura della dipendenza 2 rispetto ai grafici 1 e 3 con una corrente di carico di 150...200 mA.

Letteratura

1. Biryukov S. Adattatori di rete. - Radio, 1998, n. 6, pag. 66, 67.
2. Biryukov S. Collegamento di alimentatori remoti da 120 volt di piccole dimensioni a una rete da 220 V. - Radio, 1998, n. 7, 49.
3. Sadovskov B. Transformer si blocca con un condensatore di zavorra. - Radio, 2000, n. 1, pag. 40, 41.

Autore: V. Andreev, Togliatti, regione di Samara.

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