Устройство для уменьшения тока холостого хода трансформатора от СВЧ печи

                                                         -----------------------------------------В.МИРОНЕНКО, EW1RT. г.МИНСК -------------------------------------------------

В KB усилителе мощностью до 500 Вт изготовление источника пи­тания анодной цепи генераторной лампы особых трудностей не вы­зывает. А вот более мощный уси­литель потребует громоздкого и довольно дорогого силового транс­форматора, поэтому понятен инте­рес радиолюбителей к любым дру­гим решениям, в том числе, с ис­пользованием силового трансфор­матора от СВЧ печи (СВЧТ). Малые габариты такого трансформатора достигаются за счет большого тока в первичной обмотке, но при этом ухудшается тепловой режим и воз­растает расход энергии.

Недавно мне случайно и недоро­го достался один из таких транс­форматоров (TR-91531485/3). На бирке была указана его мощность — 1500 Вт! Разумеется, возникло желание попробовать применить этот трансформатор в усилителе мощности.

Известно, что такие трансформа­торы сильно греются. Для снижения тока холостого хода некоторые ра­диолюбители доматывают первич­ную обмотку. Однако это приводит к уменьшению габаритной мощности трансформатора и напряжения на вторичной обмотке. Кроме того, не все трансформаторы от СВЧ печей можно разобрать — как правило, их пластины сварены. Выключать трансформатор в паузах при пере­даче практически невозможно. Это можно сделать только при перехо­де в режим приема, но каждое вклю­чение в режим передачи будет про­исходить с задержкой и сопровож­даться броском тока.

В несколько раз уменьшить энер­гопотребление и нагрев СВЧТ мож­но с помощью несложной схемы ав­томатики (рис.1). В авторском вари­анте применялся СВЧТ с магнитны­ми шунтами.

Когда усилитель не потребляет мощность по анодной цепи, за счет включения дополнительного ре­активного сопротивления(дроссе­ля L1) в цепи первичной обмотки СВЧТ ток холостого хода уменьша­ется примерно в 10 раз, а напря­жение на вторичной обмотке — только в 2 раза. При появлении сигнала на входе усилителя мощ­ности за счет шунтирования дрос­селя контактами реле К2.1 транс­форматор переходит в штатный режим, обеспечивая требуемую мощность. Одновременно к датчи­ку входного сигнала (резистору R1) подключается дополнительный резистор R5. За счет этого суммар­ное сопротивление датчика умень­шается. Теперь, как только будет снята нагрузка, и ток в первичной обмотке уменьшится до штатного тока холостого хода — 2,44 А (с магнитными шунтами) для данно­го трансформатора, его можно пе­реключить в дежурный режим. Мо­мент перехода регулируется с по­мощью резистора R6.

Если в СВЧТ шунты удалены, то придется уточнить данные транс­форматора Т1 и сопротивление резисторов R1 и R5. Транзисторы VT1 и VT2 работают в режиме пе­реключения. Транзистор VT1 от­крывается, когда на резисторе R1 создается падение напряжения за счет тока в первичной обмотке трансформатора Т2 при появле­нии нагрузки в цепи вторичной об­мотки. Порог открывания VT1 ре­гулируется с помощью резистора R2. Контакты К1.1 подключают ре­зистор R3, соединенный с базой транзистора VT2, к "плюсу" источ­ника питания, открывая VT2. Ког­да контакты К2.1 реле К2 шунти­руют дроссель L1, на первичной обмотке Т2 появляется полное на­пряжение 220 В. Мощность рези­сторов R1 и R5 (в данном случае 2 — 3 Вт) определяется, как обыч­но, максимальным током, протека­ющим через них. Напряжение на­сыщения транзистора VT1 — 0,2 В. При переходе трансформатора в рабочий режим на резисторе R1 падают сотые доли вольта, поэто­му трансформатор Т1 использует­ся для повышения напряжения.

При повторении устройства прежде всего надо определить ток в первичной обмотке силового трансформатора Т2 (СВЧТ) при разных нагрузках. Для этого соби­рается испытательная установка, схема которой приведена на рис.2.

 Вторичная обмотка транс­форматора Т2 подключается к вто­ричной обмотке нагрузочного трансформатора ТЗ габаритной мощностью 1 кВт. Первичная об­мотка этого трансформатора на­гружается лампами накаливания разной мощности, а его вторичная обмотка уже является заметной нагрузкой для трансформатора Т2, что объясняется меньшим ко­личеством витков вторичной об­мотки ТЗ по сравнению с Т2. По­этому на первичной обмотке ТЗ напряжение составляет 255 В. В СВЧТ установлены 2 магнитных шунта, ограничивающих ток. Из­мерения проводились с шунтами и без них. Шунты расположены между первичной и вторичной об­мотками и закреплены затвердев­шим герметиком. Тем не менее, их легко удалить. Для этого СВЧТ закрепляется в тисках за боковые поверхности, шунты выбиваются сильными ударами с помощью пробойника. Если перед этим не удалить накальную обмотку маг­нетрона, ее можно повредить! Так, в рассматриваемом случае шунт вышел вместе с обмоткой, при этом все 4 витка обмотки были разорваны.

После удаления шунтов транс­форматор Т2 в течение 0,5 часа испытывался на нагрев при токе 5,4 А в первичной обмотке. Нагрев составил 70°С. Результаты изме­рений приведены в таблице.

Итак, можно сделать несколько выводов:

-     шунты ограничивают ток до 50% в зависимости от нагрузки;

-     не всегда шунты следует уда­лять, как рекомендуется в [1]. Если трансформатор используется не на полную мощность (например, при работе SSB), и "просадка" напря­жения еще находится в допусти­мых пределах, то их удаление при­ведет к заметному ухудшению теп­лового режима;

-     после удаления шунтов повыша­ется напряжение, возможно, выше, чем требуется для питания анода лампы. Для снижения напряжения в [1] рекомендуется домотать первич­ную обмотку, а это по эффекту рав­нозначно установке магнитного шун­та ;

-     принудительное охлаждение трансформатора (особенно с уда­ленными шунтами) при длительном включении под нагрузкой является обязательным;

-     потребляемая мощность на холостом ходу без шунтов составля­ет почти 800 Вт, поэтому затраты на ограничение мощности на холо­стом ходу быстро окупаются.

Первичная обмотка трансфор­матора Т1 (рис.1) содержит 50 витков, вторичная —250, диаметр провода — 0,2 мм. "Железо" мо­жет быть любым (подойдет, напри­мер, от трансформаторов транзи­сторных приемников). Конденса­тор С1 — оксидно-полупроводни­ковый (К53-16), имеющий мини­мальную утечку. Следует выби­рать диоды VD1 — VD4 с мини­мальными прямым падением на­пряжения. В схеме применены ди­оды Шотки (1N5819), но это не обязательно. Кроме транзистора МП21В, успешно были испытаны МП42Б и МП16, но можно приме­нить другие германиевые транзи­сторы. При использовании транзи­стора МП42Б напряжение питания на него подавалось от источника 24 В через делитель напряжения 330 0м/470 Ом на резисторах мощностью 1 Вт (этот вариант на рис.1 не показан). Транзистор VT1 следует выбирать с возможно меньшим напряжением насыще­ния и большим коэффициентом передачи тока в режиме малого сигнала. Транзистор VT2 — КТ829А. Гальваническая развязка позволяет применить любой дру­гой подходящий транзистор, в этом случае надо уточнить сопро­тивление резистора R4 для на­дежного и быстрого перехода транзистора в режим насыщения.

Реле К1 — РЭС-15 на напряже­ние 10 В или герконовое, подходя­щее по напряжению срабатывания и сопротивлению обмотки. Конден­саторы С1 и С2 устраняют "дре­безг" контактов реле. Реле К2 — К4 — малогабаритные (RP010024, производства Австрии). Их выбор ничем не ограничен — все зависит от возможности приобрести подхо­дящие реле (важно, чтобы они были одинаковыми). Диоды VD5 и VD6 — Д220, но с выбранными реле и транзисторами применять их не обязательно. Параметры дросселя L1 определяются конк­ретным экземпляром силового трансформатора. В авторском ва­рианте используется магнитопровод УШ 14x21. Число витков — 500. Диаметр провода определяется по формуле:

d = 0,02*кв.кор I,

где d — в миллиметрах;

I— в миллиамперах.

Для тока 320 мА диаметр дол­жен составлять 0,357 мм. За 1 час работы дроссель нагревается до 40 — 45°С. Увеличив число вит­ков, можно пропорционально уменьшить ток.

Интересно, что при токе 320 мА через час работы на холостом ходу повышение температуры "железа" СВЧТ практически не наблюдает­ся, в то время как в [1] отмечается, что "40...45 градусов (на холостом ходу через час) сердечник СВЧТ достигает лишь при холостых токах менее 200 мА. Возможно, расхож­дение связано с влиянием на на­грев габаритной мощности транс­форматора, маркой электротехни­ческой стали или общими теорети­ческими предположениями, кото­рые в данном случае не подтвер­ждаются практикой.

Ток холостого хода СВЧТ без шун­тов с дросселем L1 составил 360 мА, при этом напряжение на вторичной обмотке Т2 — 1600 В.

 Испы­тания подтвердили работоспособ­ность схемы, но некоторые вопро­сы остались:

-     долговечность работы контактов реле К2;

-     кратковременный и не всегда проявляющийся "дребезг" контак­тов К2.1 из-за разброса времени срабатывания реле К2 — К4, хотя решается эта проблема просто — применением реле с тремя груп­пами контактов (например, реле Р15 польского призводства) или тщательной отладкой схемы;

- аварийное шунтирование дросселя L1 в случае несрабаты­вания контактов К2.1 в рабочем режиме (хотя это вряд ли случит­ся — скорее, контакты К2.1 "за­липнут" в положении шунтирова­ния дросселя L1).

ЛИТЕРАТУРА

1. БП из трансформатороа СВЧ печей (http://dl2kq.de/)