Трансформаторный блок питания: Построение безопасной понижающей схемы 12 ВAC

Трансформаторный блок питания

Это руководство проведет вас через сборку блока питания 12 ВAC от понижающего трансформатора 120 ВAC. Описаны необходимые детали, практики монтажа, выбор предохранителя и проверки безопасности для надежной и безопасной схемы.

Детали и материалы

• Понижающий трансформатор 120 ВAC → 12 ВAC с средней отпиской вторичной обмотки (например, Radio Shack #273-1365, #273-1352 или #273-1511)
• Клеммная колодка (минимум три клеммы)
• Стандартный бытовой сетевой шнур с вилкой
• Выключатель в сетевом проводе
• Опционально: корпус (например, электротехническая коробка для соединений)
• Опционально: предохранитель и держатель предохранителя

Трансформаторы можно достать из старых радиоприемников, часто доступных в магазинах б/у за несколько долларов. Для самых точных спецификаций лучше купить новый трансформатор в магазине электроники.

Если включаете предохранитель, выбирайте медленный (инерционный) тип, чтобы выдержать пусковой ток трансформатора без преждевременного срабатывания. Рассчитайте номинал предохранителя, разделив ВА-номинал трансформатора на 120 В, чтобы найти первичный ток, и выберите предохранитель с немного большим номиналом тока.

Перекрестные ссылки

• Lessons in Electric Circuits, Volume 2, Chapter 1: «Basic AC Theory»
• Lessons in Electric Circuits, Volume 2, Chapter 9: «Transformers»

Цели обучения

• Понять, как трансформатор понижает напряжение
• Изучить назначение отписок обмоток
• Применить безопасные методы монтажа сетевого питания

Схема

Иллюстрация

Инструкции

Предупреждение: Этот проект задействует 120 В переменного тока. Обеспечьте полную изоляцию всех высоковольтных проводников и никогда не оставляйте оголенные провода на первичной стороне.

Все соединения проводов должны быть припаяны для надежности. Используйте настоящую электрическую изолентную ленту — не малярную, канцелярскую или упаковочную — для изоляции паяных соединений.

Если помещаете трансформатор в металлический корпус, соедините заземляющий контакт трехконтактной вилки с корпусом для заземления. Пластиковый корпус можно использовать без заземления, но металлический предпочтительнее для безопасности.

Перед подключением к розетке выполните проверку безопасности омметром: с включенным сетевым выключателем измерьте сопротивление между каждым штырьком вилки и корпусом трансформатора. Показание должно быть бесконечным (нет контакта). Если появляется конечное сопротивление, есть короткое замыкание, которое нужно устранить.

Далее проверьте обмотки трансформатора. С включенным выключателем сопротивление между штырьками вилки должно быть низким. С выключенным — бесконечным, подтверждая разомкнутую цепь. Проверьте также проводимость вторичной стороны; сопротивление вторички должно быть намного ниже первичной из-заverhältения витков.

Когда шнур включен в розетку и выключатель включен, измерьте переменное напряжение на клеммах вторичной обмотки. Две из клемм должны показывать примерно 12 В. Третья клемма — средняя отписка — должна показывать половину этого напряжения относительно каждой из двух других.

Сохраните эту сборку как низковольтный источник переменного тока для будущих экспериментов этой серии.

Компьютерное моделирование

Схема с номерами узлов SPICE:

Нетлист (скопируйте в .cir файл):

transformer with center‑tap secondary
v1 1 0 ac 120 sin
rbogus1 1 2 1e-3
l1 2 0 10
l2 5 4 0.025
l3 4 3 0.025
k1 l1 l2 0.999
k2 l2 l3 0.999
k3 l1 l3 0.999
rbogus2 3 0 1e12
rload1 5 4 1k
rload2 4 3 1k
* Sets up AC analysis at 60 Hz:
.ac lin 1 60 60
* Prints primary voltage between nodes 2 and 0:
.print ac v(2,0)
* Prints (top) secondary voltage between nodes 5 and 4:
.print ac v(5,4)
* Prints (bottom) secondary voltage between nodes 4 and 3:
.print ac v(4,3)
* Prints (total) secondary voltage between nodes 5 and 3:
.print ac v(5,3)
.end

Связанные рабочие листы

• Step‑Up, Step‑Down, and Isolation Transformers Worksheet
• Basic AC‑DC Power Supplies Worksheet
• Impedance Matching With Transformers Worksheet