Напевно, багато хто стикався з такою ситуацією, коли куплений імпортний побутовий прилад (наприклад, телефонний апарат або калькулятор) опинявся укомплектованим виносним блоком живлення на мережеве напруга 120 Ст. Випадок це, звичайно, приємним не назвеш, однак радіоаматорові цілком під силу "змусити" блок нормально працювати і від мережевої напруги 220 В.
Як доопрацювати 120-вольтні виносної малопотужний блок живлення для включення в мережа 220 В? Це можна зробити кількома способами. Розглянемо їх коротко.
Як правило, вся "начинка" блоку складається з мережевого трансформатора, випрямляча і згладжуючого конденсатора. Тому спосіб перший - розібрати трансформатор, видалити з каркаса всі обмотки, розрахувати їх заново вже на 220 В, знову намотати котушку і зібрати трансформатор.
Розрахунок трансформатора складності не представляє [1], а ось намотування зажадає чимало клопоту і, звичайно, досвіду.
Непереборною перешкодою при використанні Цього способу може стати той факт, що магнітопровід імпортного трансформатора часто виконують нерозбірним - пластини "намертво" з'єднують вузьким зварним швом. В цьому випадку можна лише порекомендувати викинути трансформатор і підібрати підходящу йому заміну магнітопроводом такого ж (або трохи більшого) перерізу.
Тим, кому перемотування трансформатора здасться неприйнятною, пропонуємо інший очевидний спосіб - включити послідовно з мережевою обмоткою трансформатора баластний резистор, попередньо розрахувавши його опір (в омах) формулою:
Rбал= 12000/РГ, де РГ - габаритна потужність трансформатора в ватах, зазвичай вказується на корпусі блоку.
Спосіб дуже простий, але якщо підрахувати потужність, яка буде виділятися на цьому резисторі (а вона буде приблизно дорівнює потужності трансформатора!), то стане зрозуміло, що застосування способу обмежена.
Замість баластного резистора можна використовувати баластний конденсатор [2]. Тоді з виділюваної в ньому тепловою потужністю проблем не буде - вона близька до нулю, але конденсатор потрібно значних розмірів. Досить сказати, що його номінальна напруга повинна бути не менше 520!
Для підключення до мережі малопотужних електроприладів з постійним споживанням потужності іноді застосовують ще один спосіб, заснований на явищі резонансу струму. Воно може відбуватися у двох паралельних вітках електричної ланцюга, питаемой змінним напругою, якщо характер опору однієї гілки індуктивний, а інший - ємнісний (див. схему). Тут Rекв і Lэкв - відповідно еквівалентні активний опір та індуктивність трансформатора блоку живлення, наведені до його мережевий обмотки, а елементи R1 та С1 введені додатково для реалізації резонансу струму.
Легко бачити, що R1 - той же баластний резистор, але конденсатор С1 тут компенсує індуктивну складову струму первинної обмотки, тому потужність, виділювана на баластному резисторі, менше на 30...50%. Амплітудне напруга на конденсаторі С1 навіть у момент включення не перевищує 200 Ст.
Таким чином, необхідно лише визначити номінали додаткових елементів, а для цього потрібно знати Rекв і Lэкв. На блоці живлення зазвичай вказують вхідна номінальна напруга блоку живлення UBX, повну габаритну потужність Рг, вихідна напруга UBыX, струм навантаження lH і іноді - споживаний струм lBX. Омметром слід виміряти опір мережевий RI і вторинної обмоток RII трансформатора.
Розрахунок починають з визначення споживаного струму (якщо він не зазначений):
lBX=Рг,/UBX. Далі підраховують активну потужність, споживану блоком живлення від мережі: Ра=I2BX · RI+I2H · RII+IH · Uвих
(передбачається, що навантаження блоку чисто активна і не враховуються втрати на вихровий струм і перемагничивание магнітопроводу), і реактивну потужність: Рх= √ Рг2 - Ра2.
За значень активної та реактивної потужності розраховують еквівалентні активну опір і індуктивність трансформатора, наведені до мережевої обмотки:
Рэкв=Ра/|2BX; Lэкв=Рх/ω · I2BX, де ω - 2π · f;
f - частота напруги мережі - 50 Гц.
Ємність конденсатора С1 визначають з умови рівності нулю реактивної провідності ланцюга, утвореної паралельним включенням конденсаторів і трансформатора:
С1=Lэкв/А, де A=ω2 · L2экв +R2экв.
Опір баластного резистора R1 і його потужність PR1 розраховують за формулами:
R1=A/Rекв(UC/UBX-1); PR1=UBX-Rекв(UC-UBX)/A, де UC=220 В.
Запропонована методика була використана при доопрацюванні виносного блоку живлення для калькулятора, який мав наступні параметри: UBX=120; Рг=3-A; Uвыx=5,6; lH=0,2 А; опір обмоток, виміряний омметром, RI=764 Ом; RII=3 Ом. По вихідним значенням були розраховані параметри елементів: Rекв=2748 Ом; Lэкв=12,54 Гн; С1=0,54 мкФ; R1 =6987 Ом; PR1=1,48 Вт. Вибираємо конденсатор МБГЧ ємністю 0,5 мкФ на напругу 250 В і резистор МЛТ-2 опором 6,8 кОм. Розрахунки показали, що при включенні напруга на конденсаторі не перевищує значення, відповідного усталеному режиму (120), а при відключенні - перевищує всього на 4 %.
Висновок - деякі рекомендації. Ємність конденсатора С1 бажано вибирати можливо ближче до розрахункової. Цього домагаються паралельним включенням необхідного числа конденсаторів (значення ємності при цьому підсумовуються). Номінальна напруга всіх конденсаторів повинна бути не менше 200 Ст. Конденсатори слід використовувати паперові (МБГЧ, МБГП та ін), призначені для роботи в ланцюзі змінного струму; при виборі типу і номінальної напруги необхідно скористатися довідником по електричних конденсаторів.
Потужність резистора R1 вибирають більше розрахункової. Іноді потрібне коригування опору резистора, яку краще всього проводити при підключенні до блоку харчування номінального навантаження. При зниженому вихідному напрузі опір повинно бути менше, при підвищеному - більше.
Конденсатор і резистор можна розмістити всередині блоку живлення, якщо знайдеться вільне місце (не забудьте в стінках блоку просвердлити вентиляційні отвори), або в окремому корпусі, виконаному у вигляді перехідника.
Література
Автор: Ст. Чуднов, р. Раменське Московської обл.