При самостійному виготовленні малопотужних радіоелектронних пристроїв з живленням від мережі радіоаматори часто стикаються з такою ситуацією, коли мережевий трансформатор виявляється єдиним помітно нагревающимся елементом пристрою, що розсіює у вигляді тепла потужність, іноді в кілька разів перевищує корисну. Вся справа в тому, що трансформатори промислового виготовлення, мають відповідні габарити і напругу, іноді виконані так "економно", що навіть струм холостого ходу викликає їх підвищений нагрів.
Особливо часто цей недолік мають трансформатори, виготовлені в Південно-Східної Азії [1]. Вони більше підходять для країн, де використовується мережеве напруга 220 В з частотою 60 Гц, але для нормальної роботи в мережі з частотою 50 Гц число витків мережевий обмотки виявляється недостатнім.
На рис. 1 показана залежність струму холостого ходу від мережевої напруги деяких трансформаторів. Крива 1 відповідає трансформаторів від універсальних адаптерів "SANWALL" і "BELLSONIC" потужністю 5 Вт, з максимальним струмом навантаження 300 мА, вихідним напругою 3...12 В, має магнітопроводи перетином 1,4 см2. Для порівняння, криві 2 і 3 - трансформатори вітчизняного виробництва ТП - 133 і ТП - 321, у яких площа поперечного перерізу магнитолроводов 2 і 1,6 см2 відповідно.
Враховуючи, що мережеве напруга, особливо в містах, може тривалий час перевищувати 235, а збільшення напруги вище номінального викликає непропорційно велике збільшення струму холостого ходу, до використання таких трансформаторів, особливо в пристроях, призначених для тривалої роботи без нагляду (таймери, терморегулятори, антенні підсилювачі тощо), слід підходити дуже обережно.
Вихід у цій ситуації є. Необхідно включити активне або реактивне баластні опір в ланцюг первинної обмотки мережевого трансформатора для зменшення на ній напруги на 20...30 Ст. Струм холостого ходу і нагрівання трансформатора помітно зменшаться. Звичайно, при цьому знижуються вторинне напруга і потужність трансформатора. Однак, якщо потужність, споживана пристроєм, набагато менше габаритної потужності трансформатора, то це цілком припустимо.
Зазвичай в таких цілях використовують резистори або конденсатори [2]. Основний недолік резистивного баласту - його нагрівання, що обмежує область застосування подібного методу. Причому напруги на первинній обмотці малонагру-женного трансформатора і на резисторі мають різні фази (зсув фаз може доходити до 70...80 град.), тому напруга на резисторі зазвичай вище очікуваного. Наприклад, при напрузі в мережі 220 В і на первинній обмотці не-навантаженого трансформатора 195 В напруга на резисторі може доходити до 45 Ст. Коли навантаження трансформатора збільшується до значень, близьких до номінального, зсув фаз зменшується майже до нуля.
Ємнісний баласт практично не виділяє тепла, але як показує практика, конденсатори найбільш доцільно застосовувати, коли напруга на обмотках трансформатора потрібно зменшити більш ніж на 25...30 %. У будь-якому випадку, якщо використовуються конденсатори, необхідно переконатися, що при зміні навантаження і живлячої напруги в ланцюзі первинної обмотки не виникає резонансних явищ, коли напруга на трансформаторі може різко збільшитися [3].
У разі використання індуктивного баласту подібних явищ не виникає, оскільки фази напруги практично однакові, тепло виділяється тільки на активному опорі обмотки баласту, яке в кілька разів менше, ніж у еквівалентного баластного резистора.
В якості індуктивних баластів зручно застосовувати електромагнітні реле постійного струму на робочу напругу більше 20 В, наприклад, РСМ, РЭС6, РЭС9, РЭС22 і т. д. Щоб зменшити їх габарити, реле можна розібрати і використовувати тільки котушку з магнитопро-приводом. Для усунення брязкоту якір реле слід зафіксувати в притягнутий стані подгибанием або з допомогою загостреної сірники і клею. При виборі реле необхідно враховувати максимальний струм первинної ланцюга трансформатора, який не повинен перевищувати номінального робочого струму реле.
Крива 4 на рис. 1 показує зміну струму холостого ходу трансформатора (залежність 1 на рис. 1) з індуктивним баластом (реле РСМ-2 на напругу 24 В з опором обмотки 750 Ом, номінальний робочий струм 35 мА). На рис. 2 показано навантажувальні характеристики того ж трансформатора (напруга на виході випрямляча з фільтром): крива 1 - без баласту; 2 - з індуктивним баластом (реле РСМ-2); 3 - з еквівалентним (для струму навантаження 20 мА) резистивним баластом - резистором опором 3 кОм і потужністю 4 Вт.
Велика навантажувальна здатність трансформатора з індуктивним баластом по порівняно з еквівалентним резистивним пояснюється, мабуть, зменшенням індуктивності баласту з-за насичення магнітопроводу при збільшенні протікаючого струму. Це помітно по характерному зміни кривизни залежно 2 по відношенню до графіків 1 і 3 при струмі навантаження 150...200 мА.
Література
Автор: Ст. Андрєєв, р. Тольятті Самарської обл.