Fonte de alimentação de 120 volts em uma rede de 220 volts. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Provavelmente, muitos se depararam com tal situação quando um eletrodoméstico importado adquirido (por exemplo, um telefone ou uma calculadora) acabou sendo equipado com uma fonte de alimentação remota para uma tensão de rede de 120 V. Este caso, é claro, não pode ser chamado de agradável, mas um radioamador é perfeitamente capaz de “fazer” a unidade funcionar bem com tensão de rede de 220 V.

Como modificar uma fonte de alimentação remota de baixa potência de 120 volts para conectar a uma rede de 220 V? Isto pode ser feito de várias maneiras. Vamos examiná-los brevemente.

Via de regra, todo o “recheio” do bloco consiste em um transformador de rede, um retificador e um capacitor de suavização. Portanto, o primeiro método é desmontar o transformador, retirar todos os enrolamentos da carcaça, recalculá-los para 220 V, rebobinar a bobina e montar o transformador.

Calcular um transformador não é difícil [1], mas o enrolamento exigirá muito esforço e, claro, habilidade.

Um obstáculo intransponível ao usar este método pode ser o fato de que o circuito magnético de um transformador importado muitas vezes é indissociável - as placas são “firmemente” conectadas por uma solda estreita. Neste caso, só podemos recomendar descartar o transformador e escolher um substituto adequado com núcleo magnético de seção transversal igual (ou um pouco maior).

Para quem considera inaceitável rebobinar o transformador, oferecemos outra forma óbvia - conectar um resistor de reator em série com o enrolamento de rede do transformador, tendo previamente calculado sua resistência (em ohms) pela fórmula:

Rbal = 12000/RG, onde RG é a potência total do transformador em watts, normalmente indicada na carcaça da unidade.

O método é muito simples, mas se você calcular a potência que será liberada neste resistor (e será aproximadamente igual à potência do transformador!), ficará claro que a aplicabilidade do método é limitada.

Em vez de um resistor de lastro, você pode usar um capacitor de lastro [2]. Então não haverá problemas com a energia térmica liberada nele - é próxima de zero, mas será necessário um capacitor de tamanho impressionante. Basta dizer que sua tensão nominal deve ser de no mínimo 520 V!

Para conectar à rede aparelhos elétricos de baixa potência e com consumo constante de energia, às vezes é utilizado outro método, baseado no fenômeno da ressonância de corrente. Pode ocorrer em dois ramos paralelos de um circuito elétrico alimentado por tensão alternada se a natureza da resistência de um ramo for indutiva e a outra for capacitiva (ver diagrama). Aqui Req e Leq são, respectivamente, a resistência ativa e a indutância equivalentes do transformador da fonte de alimentação, reduzidas ao seu enrolamento de rede, e os elementos R1 e C1 são introduzidos adicionalmente para implementar a ressonância de corrente.

É fácil ver que R1 é o mesmo resistor de lastro, mas o capacitor C1 aqui compensa o componente indutivo da corrente do enrolamento primário, então a potência alocada ao resistor de lastro é 30...50% menor. A tensão de amplitude no capacitor C1, mesmo no momento de ligar, não ultrapassa 200 V.

Assim, basta determinar os valores dos elementos adicionais, e para isso é necessário conhecer Req e Leq. A fonte de alimentação geralmente indica a tensão nominal de entrada da fonte de alimentação UBX, a potência total total Pr, a tensão de saída UBx, a corrente de carga lH e às vezes a corrente consumida lbX. Um ohmímetro deve ser usado para medir a resistência da rede RI e dos enrolamentos secundários RII do transformador.

O cálculo começa com a determinação da corrente consumida (se não for especificada):

lbX=Рг,/UBX. A seguir, calcule a potência ativa consumida pela fonte de alimentação da rede: Pa=I2BX RI+I2H RII+IH Uout

(presume-se que a carga da unidade é puramente ativa e as perdas devido à corrente parasita e à reversão da magnetização do circuito magnético não são levadas em consideração) e potência reativa: Рх = √ Rg² - Rá².

Com base nos valores de potência ativa e reativa, são calculadas a resistência ativa equivalente e a indutância do transformador, reduzida ao seu enrolamento de rede:

Req=Pa/|2BX; Lequiv \u2d Px / ω I2BX, onde ω - XNUMXπ f;

f - frequência da tensão da rede - 50 Hz.

A capacitância do capacitor C1 é determinada a partir da condição de que a condutividade reativa do circuito formado pela conexão paralela do capacitor e do transformador seja igual a zero:

C1=Leq/A, onde A=ω2 L2eq + R2eq.

A resistência do resistor de lastro R1 e sua potência PR1 são calculadas usando as fórmulas:

R1=A/Req(UC/UBX-1); PR1=UBX-Req(UC-UBX)/A, onde UC=220 V.

A metodologia proposta foi utilizada para refinar a alimentação remota da calculadora, que possuía os seguintes parâmetros: UBX=120 V; Рг=3 V-A; Uoutx=5,6 V; 0,2H=764 A; resistência do enrolamento, medida com um ohmímetro, RI=3 Ohm; RII = 2748 Ohm. Com base nos valores iniciais foram calculados os parâmetros dos elementos: Req = 12,54 Ohm; Leq=1H; C0,54=1 µF; R6987=1Ohm; PR1,48=0,5 W. Selecionamos um capacitor MBGCh com capacidade de 250 μF para uma tensão de 2 V e um resistor MLT-6,8 com resistência de 120 kOhm. Os cálculos mostraram que quando ligado, a tensão no capacitor não ultrapassa o valor correspondente ao estado estacionário (4 V), e quando desligado, ultrapassa-o em apenas XNUMX%.

Concluindo, algumas recomendações. É aconselhável escolher a capacitância do capacitor C1 o mais próximo possível da calculada. Isto é conseguido conectando em paralelo o número necessário de capacitores (os valores de capacitância são somados). A tensão nominal de todos os capacitores deve ser de no mínimo 200 V. Devem ser utilizados capacitores de papel (MBGCh, MBGP, etc.) projetados para operação em circuito de corrente alternada; Ao escolher o tipo e a tensão nominal, você deve usar um livro de referência sobre capacitores elétricos.

A potência do resistor R1 é escolhida maior que a calculada. Às vezes é necessário ajustar a resistência do resistor, o que é melhor feito ao conectar a fonte de alimentação à carga nominal. Quando a tensão de saída é baixa, a resistência deve ser menor, e quando a tensão de saída é alta, deve ser maior.

O capacitor e o resistor podem ser colocados dentro da fonte de alimentação se houver espaço livre (não se esqueça de fazer furos de ventilação nas paredes da unidade), ou em uma caixa separada em forma de adaptador.

Literatura

1. Nikolaev Yu. Fonte de alimentação caseira? Nada poderia ser mais simples. - Rádio, 1992, nº 4, p. 53, 54.
2. Biryukov S. Cálculo de uma fonte de alimentação de rede com capacitor de extinção. - Rádio, 1997, nº 5, p. 48 - 50.

Autor: V. Chudnov, Ramenskoye, Região de Moscou

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