Как быть, если имеющийся однополярный выпрямитель необходимо дополнить выпрямителем противоположной полярности, а перемотка сетевого трансформатора нежелательна? Выход из этого положения предложили английские радиолюбители (см. рисунок): дополнительный выпрямитель (мост V2 и сглаживающий конденсатор С4) подключен к вторичной обмотке трансформатора через дополнительные разделительные конденсаторы С1 и С2.
Чтобы первые радиолюбительские конструкции обеспечить постоянным напряжением, нужен маломощный блок питания, работающий от сети переменного тока. Но готовый блок не всегда удается найти в магазине, поэтому зачастую приходится думать о самодельной конструкции. Чтобы облегчить эту задачу, и были разработаны простейшие методы расчета, которые позволят подобрать нужные детали для блока питания в зависимости от предъявляемых к нему требований. Схема предполагаемого блока питания, обеспечивающего нужное выходное напряжение постоянного тока, приведена ниже. В нем использован трансформатор питания, включаемый первичной обмоткой (I) в осветительную розетку и понижающий напряжение (оно снимается с обмотки II) до заданного значения, двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1 -VD4 и конденсатор С1, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения. Полученное в итоге почти постоянное напряжение (пульсации его при подключении нагрузки все же будут) снимают с выходных гнезд XS1 и XS2. Расчет блока питания начинают с выпрямителя. Задача расчета - правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления со вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора.
Исходными данными для расчета выпрямителя служат требуемое напряжение на нагрузке (11н) и потребляемый ею максимальный ток (1н). Порядок расчета следующий: Сначала определяют переменное напряжение U II , которое должно быть на вторичной обмотке трансформатора:
U 11 = BUh,
где Uh - постоянное напряжение на нагрузке, вольт; В -коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблице 1.
Таблица 1
|
коэффициент |
Ток |
нагрузки, А |
||||
|
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
|
d |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,5 |
U |
|
С |
2,4 |
2,2 |
2 |
1,9 |
1,8 |
1,8 |
По току нагрузки определяют максимальный ток, протекающий через каждый диод выпрямительного моста:
1д = 0,5СIн,
где 1д - ток через диод, ампер ; 1н - максимальный ток нагрузки, А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки и определяемый из таблицы 1.
Далее подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:
11обр = 1,511н
где Uo6p - обратное напряжение, В; Uh - напряжение на нагрузке, В.
Теперь надо выбрать диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают полученные расчетные Вами расчетные значения. В заключение можно определить емкость конденсатора фильтра:
Сф=3200 1н / 11нКп
где Сф - емкость конденсатора фильтра, мкФ; 1н -максимальный ток нагрузки. А: 11н - напряжение на нагрузке, В: Кп - коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).
Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определенной «чистоты». К примеру, для питания малогабаритных транзисторных радиоприемников и магнитофонов коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может достигать ю-3...ю 2, усилителей радио и промежуточной частоты - 10"4....Ю"3 предварительных каскадов усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей - Ю^.-.Ю"4. В дальнейшем, когда Вы будете строить подобные выпрямители с последующей стабилизацией выпрямленного напряжения транзисторным стабилизатором, расчетную емкость фильтрующего конденсатора можно будет уменьшить в 5...10 раз.
Следующий этап - это расчет трансформатора питания.
Данные на него у вас уже есть - необходимое напряжение на вторичной обмотке (U„) и максимальный ток нагрузки ( I „ ). Здесь тоже существует определенная последовательность расчета. Сначала определяют максимальное значение тока, протекающего через вторичную обмотку:
1м = 1,51н
где I и - ток через обмотку II трансформатора, А; I H -максимальный ток нагрузки, А.
Далее определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:
Рм =Um In,
где Р„ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; и„ - напряжение на вторичной обмотке. В; 1„ - максимальный ток через вторичную обмотку, А.
Затем подсчитывают мощность трансформатора:
Ртр -1,25 Ри
где Ртр -мощность трансформатора, Вт; Р„ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если изготавливают трансформатор с несколькими вторичными обмотками, то сначала подсчитывают максимальную мощность, потребляемую от каждой вторичной обмотки, потом их суммарную мощность, а затем и мощность самого трансформатора.
Теперь можно подсчитать ток, протекающий через первичную обмотку:
li = Prp/U,
где l| - ток через обмотку I, А; Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт: U, - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение),
После этого рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:
S = 1,3 Ртр
где S - сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр - мощность
трансформатора, Вт.
Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:
W,=50U|/S,
где W, - число витков обмотки; U, - напряжение на первичной обмотке В; S - сечение сердечника магнитопровода, см2.
Подсчитывают число витков вторичной обмотки:
W„ = 55U„/S.
Где W„ - число витков вторичной обмотки; UM - напряжение на вторичной обмотке. В; S - сечение магнитопровода, см2.
В заключение определяют диаметр провода обмоток:
d = 0,02 I
где (d - диаметр провода, мм; I - ток через обмотку, мА. Иногда диаметр провода удобнее выбрать по таблице 2.
Таблица 2
|
■обм, |
25 |
25...6 |
60...10 |
100. |
160. |
250. |
400. |
700. |
|
мА |
0 |
0 |
..16 |
..25 |
..40 |
..70 |
..10 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
d, мм | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6
По полученным данным можно подбирать подходящее железо и провод и изготавливать трансформатор. Правда, нелишне сначала прикинуть, разместится ли весь провод на каркасе будущего трансформатора при данных Ш - образных пластинах
- ведь однотипные (по ширине средней части) пластины имеют неодинаковую площадь окна. Для приблизительной оценки достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора Ртр умножить на 50 и сравнить полученный результат (это необходимая площадь окна в мм2) с измеренной площадью окна имеющихся пластин. При выборе сердечника магнитопровода следует придерживаться и еще одного правила
- отношение ширины средней части сердечника к толщине набора (отношение сторон сердечника) должно быть в пределах 1...2.. Полностью методика расчета описывается в [60].
Page URL: http://www.freecircuits.ru/page-96.html
Site URL: http://www.freecircuits.ru
© FreeCircuits.ru