Transformatorbasiertes Netzteil: Sichere 12-VAC-Schritt-Down-Schaltung aufbauen

Transformatorbasiertes Netzteil

Diese Anleitung führt Sie durch den Aufbau eines 12-VAC-Netzteils aus einem 120-VAC-Schritt-Down-Transformator. Es werden benötigte Bauteile, Verdrahtungspraxis, Sicherungsauswahl und Sicherheitsprüfungen behandelt, um eine zuverlässige und sichere Schaltung zu gewährleisten.

Bauteile & Materialien

• 120 VAC auf 12 VAC Schritt-Down-Transformator mit Mittenabgriff am Sekundärkreis (z. B. Radio Shack #273-1365, #273-1352 oder #273-1511)
• Reihenklemmenleiste (mindestens drei Klemmen)
• Standard-Haushaltsstecker mit Netzkabel
• Netzschalter für das Kabel
• Optionales Gehäuse (z. B. Elektro-Verteilerdose)
• Optionale Sicherung und Sicherungshalter

Transformatoren lassen sich aus alten Radios bergen, oft für wenige Dollar in Secondhand-Läden erhältlich. Für präziseste Spezifikationen empfiehlt sich der Neukauf bei einem Elektronikfachhändler.

Falls Sie eine Sicherung einbauen, wählen Sie eine träge (langsame) Auslösung, um den Einschaltstromstoß des Transformators zu verkraften, ohne vorzeitig auszulösen. Berechnen Sie den Sicherungswert, indem Sie die VA-Leistung des Transformators durch 120 V teilen, um den Primärstrom zu ermitteln, und wählen Sie eine Sicherung mit etwas höherem Nennstrom.

Querverweise

• Lessons in Electric Circuits, Band 2, Kapitel 1: „Basic AC Theory“
• Lessons in Electric Circuits, Band 2, Kapitel 9: „Transformers“

Lernziele

• Verstehen, wie ein Transformator Spannung heruntertransformiert
• Zweck von Abgriffswicklungen kennenlernen
• Sichere Verdrahtungstechniken für Haushaltsstrom anwenden

Schaltplan

Aufbauillustration

Anleitung

Warnung: Dieses Projekt arbeitet mit 120 V AC. Stellen Sie sicher, dass alle Hochspannungsleiter vollständig isoliert sind und niemals blankdrähtige Verbindungen auf der Primärseite freiliegen.

Alle Drahtverbindungen sollten für Zuverlässigkeit verlötet werden. Verwenden Sie echtes Isolierband – kein Gewebeband, Tesaband oder Packband – zum Isolieren der Lötstellen.

Falls Sie den Transformator in ein Metallgehäuse einbauen, verbinden Sie den Schutzkontakt eines dreipoligen Steckers mit dem Gehäuse, um eine Erdung bereitzustellen. Ein Kunststoffgehäuse kann ohne Erdung genutzt werden, aber ein Metallgehäuse ist aus Sicherheitsgründen vorzuziehen.

Vor dem Anschluss an die Steckdose führen Sie eine Sicherheitsprüfung mit einem Ohmmeter durch: Bei eingeschaltetem Netsschalter messen Sie den Widerstand zwischen jedem Steckerstift und dem Transformatorgehäuse. Der Wert sollte unendlich sein (kein Durchgang). Erscheint ein endlicher Widerstand, liegt ein Kurzschluss vor, der behoben werden muss.

Prüfen Sie als Nächstes die Transformatorwicklungen. Bei eingeschaltetem Schalter sollte der Widerstand zwischen den Steckerstiften niedrig sein. Bei ausgeschaltetem Schalter sollte er gegen unendlich steigen, was einen offenen Kreis bestätigt. Prüfen Sie auch die Durchgängigkeit auf der Sekundärseite; der Sekundärwiderstand sollte aufgrund des Windungsverhältnisses deutlich niedriger sein als der Primärwiderstand.

Wenn das Kabel eingesteckt und der Schalter eingeschaltet ist, messen Sie die Wechselspannung an den Sekundärklemmen. Zwei der Klemmen sollten ca. 12 V anzeigen. Die dritte Klemme, der Mittenabgriff, sollte halb so viel Spannung relativ zu den anderen beiden Klemmen liefern.

Bewahren Sie diesen Aufbau als Niederspannungs-AC-Netzteil für zukünftige Experimente dieser Reihe auf.

Computersimulation

Schaltplan mit SPICE-Knotennummern:

Netlist (kopieren in eine .cir-Datei):

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
* AC-Analyse bei 60 Hz:
.ac lin 1 60 60
* Primärspannung zwischen Knoten 2 und 0:
.print ac v(2,0)
* (obere) Sekundärspannung zwischen Knoten 5 und 4:
.print ac v(5,4)
* (untere) Sekundärspannung zwischen Knoten 4 und 3:
.print ac v(4,3)
* (gesamte) Sekundärspannung zwischen Knoten 5 und 3:
.print ac v(5,3)
.end

Zugehörige Arbeitsblätter

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