В электротехнической практике часто возникает необходимость иметь блок питания с регулируемым выходным напряжением в широком диапазоне напряжений. Нередко приходится решать задачу оптимизации и числа выводов, и диапазона регулирования, и шага переключения.

Предлагаю способ расчета и построения регулятора переменного напряжения с переключением отводов от первичной и вторичной обмоток силового трансформатора, когда изменение напряжения в шаге регулирования пропорционально величине устанавливаемого напряжения. Шаг находится в степенной зависимости отношения выходных напряжений (максимального и минимального) от количества ступеней регулирования и позиций переключателей. Коэффициент изменения напряжения в каждом шаге регулирования постоянный во всем диапазоне регулирования.

Наиболее удовлетворительным может быть решение, когда большее число шагов регулирования при малом числе переключений получено перемножением числа переключаемых отводов от первичной обмотки на число переключаемых отводов от вторичной с шагом регулирования, возрастающим по мере перехода к более высоким выходным напряжениям.

Для расчета числа витков в силовом трансформаторе такого регулятора необходимы следующие исходные данные:

По этим данным находим коэффициент для расчета оптимального числа витков до отводов в первичной обмотке

К1=[Uм/Um] 1/(N1N2 -1).

Число витков в сетевой обмотке до отводов от 1-го до N1-го

Wsj = 220w1K1(j-1),

где j - порядковый номер отвода от сетевой обмотки.

Коэффициент для расчета числа витков до отводов во вторичной обмотке

К2 = К1N1.

Число витков во вторичной обмотке до отводов от 1-го до N2-гo

W2i = w2UмK1(N1-1) К2(i-1),

где i - порядковый номер отвода от вторичной обмотки.

Если вторичная обмотка работает на диодный мост, то для получения выпрямленных напряжений, равных расчетным, определим число витков до отводов во вторичной обмотке

W2i = w2(2 + UмK1(iN1 - 1).

Напряжение на выходе регулятора для каждой комбинации переключателей

Uвых = 220 W2i w1/(W1j w2).

В качестве примера приведены результаты расчета пропорционального регулятора на 20 напряжений от 3 до 36 В на основе переключателей на 4 положения в сетевой обмотке и на 5 положений во вторичной (рис.1,а). Расчет выполнен для силового трансформатора на сердечнике от трансформатора ТС-180 из блока питания ламповых телевизоров с количеством витков на вольт 3,4 для сетевой обмотки и 3,65 для вторичной.

Положения переключателя вторичной обмотки и число витков до отводов приведены в табл.1.

Таблица 1

Положения переключателя сетевой обмотки П1, номера соответствующих отводов В1 и число витков до этих отводов N1 приведены в табл.2.

Таблица 2

Выходное напряжение, В

Выходное напряжение такого регулятора всегда равно числу, находящемуся "на перекрестии" номеров положении переключателей сетевой и вторичной обмоток. Сердечник трансформатора от ТС-180. В сетевой обмотке 3,4 вит/В с отводами от 1083; 900; 748. Во вторичной: 3,6 вит/с; отводы от 15; 26; 46; 80; 140.

На рис.1,б показаны пример расположения обоих переключателей и порядок прочтения установленного выходного напряжения по номерам положений переключателей. Приведены расчетные данные для регулятора на трансформаторе с сердечником от ТС-180, с витками на один вольт - 3,4 в сетевой и 3,5 во вторичной и с переключателями на три положения в сетевой обмотке и на 5 положений во вторичной.

На рис.2,а показана схема пропорционального регулятора напряжения, изготовленного на основе трансформатора ТС-180 без перемотки его первичных обмоток.

Число витков до отводов во вторичных обмотках секций Т1:

В сетевых обмотках используют для переключения при регулировании два вывода на 110 и 127 В. Коэффициент витков в первичной обмотке К1=1,1547, а так как переключатель в сетевой обмотке имеет два положения, то К2=1,33. Полный диапазон регулирования определяется количеством положений переключателя во вторичной обмотке. Задается одно крайнее напряжение, второе получаем из расчета

Uб/Uм=К1(2N2-1).

На рис.2,б приведены выходные напряжения такого регулятора с переключателем вторичных обмоток на 5 положений и верхним напряжением, равным 28 В.

Электролитические конденсаторы для фильтрации выпрямленного напряжения должны быть на рабочее напряжение не менее чем на 40% больше расчетного самого высокого выходного напряжения.

Автор: А.Н. Романенко