Réduire l'échauffement des transformateurs des alimentations de faible puissance. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Lors de la fabrication d'appareils électroniques alimentés par le secteur de faible puissance, les radioamateurs se retrouvent souvent dans une situation où le transformateur secteur s'avère être le seul élément chauffant notable de l'appareil, dissipant une puissance sous forme de chaleur, parfois plusieurs fois supérieure à l'utile. Le fait est que les transformateurs fabriqués industriellement, ayant des dimensions et une tension appropriées, sont parfois fabriqués de manière si "économique" que même le courant à vide les fait chauffer.

Particulièrement souvent, les transformateurs fabriqués en Asie du Sud-Est présentent cet inconvénient [1]. Ils sont plus adaptés aux pays où la tension secteur est de 220 V avec une fréquence de 60 Hz, mais pour un fonctionnement normal dans un réseau avec une fréquence de 50 Hz, le nombre de spires de l'enroulement secteur est insuffisant.

Sur la fig. 1 montre la dépendance du courant à vide sur la tension secteur de certains transformateurs. La courbe 1 correspond aux transformateurs des adaptateurs universels "SANWALL" et "BELLSONIC" d'une puissance de 5 W, avec un courant de charge maximal de 300 mA, une tension de sortie de 3 ... 12 V, ayant des circuits magnétiques d'une section de 1,4 cm2. À titre de comparaison, les courbes 2 et 3 sont des transformateurs de production nationale TP - 133 et TP - 321, dans lesquels la section transversale des conducteurs magnétiques est de 2 et 1,6 cm2, respectivement.

Étant donné que la tension du secteur, en particulier dans les villes, peut dépasser 235 V pendant une longue période et qu'une augmentation de la tension au-dessus de la valeur nominale entraîne une augmentation disproportionnée du courant à vide, l'utilisation de tels transformateurs, en particulier dans les appareils conçus pour de longues -le fonctionnement à long terme sans surveillance (minuteries, thermostats, amplificateurs d'antenne, etc.) doit être abordé avec beaucoup de prudence.

Il y a une issue à cette situation. Il est nécessaire d'inclure une résistance de ballast active ou réactive dans le circuit d'enroulement primaire du transformateur secteur pour réduire la tension sur celui-ci de 20 ... 30 V. Le courant à vide et le chauffage du transformateur diminueront sensiblement. Bien sûr, cela réduit la tension secondaire et la puissance du transformateur. Cependant, si la puissance consommée par l'appareil est bien inférieure à la puissance globale du transformateur, cela est tout à fait acceptable.

Habituellement, des résistances ou des condensateurs sont utilisés à ces fins [2]. Le principal inconvénient d'un ballast résistif est son échauffement, ce qui limite la portée de cette méthode. De plus, les tensions sur l'enroulement primaire d'un transformateur légèrement chargé et sur la résistance ont des phases différentes (le déphasage peut atteindre jusqu'à 70 ... 80 degrés), de sorte que la tension aux bornes de la résistance est généralement plus élevée que prévu. Par exemple, avec une tension secteur de 220 V et sur l'enroulement primaire d'un transformateur non chargé de 195 V, la tension aux bornes de la résistance peut atteindre jusqu'à 45 V. Lorsque la charge du transformateur augmente à des valeurs proches de la valeur nominale valeur, le déphasage diminue presque jusqu'à zéro.

Le ballast capacitif ne génère pratiquement pas de chaleur, mais comme le montre la pratique, il est préférable d'utiliser des condensateurs lorsque la tension sur les enroulements du transformateur doit être réduite de plus de 25 ... 30%. Dans tous les cas, si des condensateurs sont utilisés, il faut s'assurer que lorsque la charge et la tension d'alimentation changent dans le circuit primaire, il n'y a pas de phénomène de résonance lorsque la tension aux bornes du transformateur peut augmenter fortement [3].

Dans le cas de l'utilisation d'un ballast inductif, de tels phénomènes ne se produisent pas, puisque les phases de tension sont presque les mêmes, la chaleur n'est libérée que sur la résistance active de l'enroulement du ballast, qui est plusieurs fois inférieure à celle d'une résistance de ballast équivalente.

Il est pratique d'utiliser des relais électromagnétiques CC pour une tension de fonctionnement supérieure à 20 V comme ballasts inductifs, par exemple PCM, RES6, RES9, RES22, etc. Pour réduire leurs dimensions, le relais peut être démonté et seule une bobine avec un circuit magnétique peut être utilisé. Pour éliminer les vibrations, l'armature du relais doit être fixée dans l'état attiré en pliant ou en utilisant une allumette pointue et de la colle. Lors du choix d'un relais, il est nécessaire de prendre en compte le courant maximal dans le circuit primaire du transformateur, qui ne doit pas dépasser le courant de fonctionnement nominal du relais.

Courbe 4 de la Fig. 1 montre l'évolution du courant à vide du transformateur (dépendance 1 sur la Fig. 1) avec un ballast inductif (relais PCM-2 pour une tension de 24 V avec une résistance d'enroulement de 750 Ohm, un courant de fonctionnement nominal de 35 mA). Sur la fig. La figure 2 montre les caractéristiques de charge du même transformateur (tension à la sortie du redresseur avec un filtre) : courbe 1 - sans ballast ; 2 - avec ballast inductif (relais PCM-2); 3 - avec un ballast résistif équivalent (pour un courant de charge de 20 mA) - une résistance d'une résistance de 3 kOhm et d'une puissance de 4 W.

La grande capacité de charge d'un transformateur à ballast inductif par rapport à un ballast résistif équivalent est apparemment due à une diminution de l'inductance du ballast due à la saturation du circuit magnétique avec une augmentation du courant circulant. Ceci est perceptible par le changement caractéristique de la courbure de la dépendance 2 par rapport aux graphiques 1 et 3 à un courant de charge de 150...200 mA.

littérature

1. Adaptateurs réseau Biryukov S.. - Radio, 1998, n° 6, p. 66, 67.
2. Biryukov S. Connexion de petites alimentations à distance de 120 volts à un réseau de 220 V. - Radio, 1998, n ° 7, p. 49, 54.
3. Blocs de transformateur Sadovskov B. avec un condensateur de ballast. - Radio, 2000, n° 1, p. 40, 41.

Auteur : V. Andreev, Tolyatti, région de Samara.

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