Adattamento alla tensione di rete

Fra le mie radio ne esistono alcune alimentate a 110,117 o 125 Volt c.a. per le quali ho dovuto risolvere il problema dell'alimentazione atteso che la nostra tensione di rete è di 230 Volt c.a.

  Esistono vari metodi per l'adattamento alla tensione di rete che di seguito vengono illustrati.

radio dotate di trasformatore

Solitamente le radio dotate di trasformatore hanno i filamenti delle valvole alimentati in parallelo.

fig.1
fig.1

Supponendo che la radio sia dotata di trasformatore (T2) ed abbia una tensione di alimentazione inferiore alla nostra tensione di rete, un metodo per adattare la sua tensione è quello di dotarla di un'altro trasformatore (T1), come indicato in fig.1,  o di un autotrasformatore che abbia in uscita una tensione pari a quella di alimentazione della radio in esame.

Questa sarebbe una soluzione pulita sicuramente la migliore fra le possibili , ma occorre che nel mobiletto della radio ci sia lo spazio per accogliere il nuovo trasformatore/autotrasformatore.

Se ciò non è possibile occore adottare la soluzione di fig. 2.

fig.2
fig.2

Si utilizza una resistenza di caduta, R1 di opportune caratteristiche.

Per la scelta della resistenza si opera in questo modo:

Si alimenta la radio tramite un trasformatore o autotrasformatore che deve essere sempre a disposizione in un laboratorio, e si misura, tramite un normale tester, la corrente che circola nella radio.

Conoscendo la tensione di rete (230V) e la tensione di alimentazione (per esempio 125V) si calcola il rapporto fra la differenza delle due tensioni in Volt e la corrente in Amper, misurata.

Supponendo che la corrente misurata sia pari a 0,220  abbiamo che il valore di R1 è pari a : (230-125)/0,220 = 420 Ω.

La potenza dissipata dalla resistenza sarà pari a RI2= 420 x 0,2202= 21 W

 

Radio senza trasformatore

Le radio non dotate di trasformatore hanno i filamenti delle valvole alimentati in serie.

fig.3
fig.3

Nel caso di radio alimentate a tensioni inferiori a 230Volt e senza trasformatore ,il metodo più pulito per l'adattamento alla tensione di rete è quello di utilizzare un trasformatore come in fig.3; può essere utilizzato anche un autotrasformatore.

Anche in questo caso la soluzione è fattibile se il mobiletto può contenere il trasformatore/autotrasformatore.

fig.4
fig.4

Nel caso non si abbia a disposizione un trasformatore come in fig. 3 od un autotraformatore da destinare in uso esclusivo alla radio oppure il mobiletto non abbia la capienza per contenerlo, si può utilizzare una resistenza di caduta di adeguata potenza come indicato in fig.4.

per il calcolo della resistenza R1 da utilizzare si può procedere come nel caso di fig.2.

 

fig.5
fig.5

In questo caso però, a differenza di quello di fig.2, posso considerare separatamente il circuito anodico e  quello dei filamenti ed utilizzare due resistenze di caduta, una per l'anodica ed una per i filamenti.

La potenza di ciascuna delle due sarà di gran lunga inferiore a quella di un'unica resistenza ipotizzata in fig.4.

Infatti nel caso di fig.4, ipottizzando una tensione di rete di 230V, una di alimentazione di 130 V  ed una corrente totale  ia+if = 0,065 A + 0,150 A = 0,215 A, dovrei utilizzare una resistenza di caduta pari a  (230-130)/0,215= 465 Ω con potenza pari a 465 x 0,1252= 22 W.

Nel caso invece di due resistenze di caduta come in fig.5 avrei:

per l'anodica una resistenza di caduta pari a  (230-130)/0,065 = 1540 Ω circa con potenza di 1540 x 0,0652= 7 W circa e per i filamenti pari a (230-130)/0,150= 670 Ω circa con potenza di  15 W circa.

fig.6
fig.6

Sicuramente due resistenze , una da 7 ed una da 15 W sono più gestibili di una da 22 , comunque la situzione può essere ancora migliorata utilizzando il sistema di fig.6.

La presenza del diodo determina il passaggio di una sola onda con il dimezzamento della potenza.

Cioè, chiamando Vmonte la tensione a monte del diodo, ho:

P= Vmonte 2/2 Rcarico =Vcarico2/Rcarico  da questa espressione risulta che a valle del diodo ho una tensione pari a 0,707 x Vmonte.

Quindi se a valle del diodo devo avere una tensione pari a quella di alimentazione della radio VALIM, a monte dello stesso avrò VALIM/0,707 V e quindi se VALIM=130V a monte avrò 184 V ; ora poichè la tensione di rete è pari a 230 V dovrò inserire una resistenza di caduta R3 pari a (230-184)/0,150= 307 Ω in grado di dissipare una potenza pari a 307 x 0,1502; = 2,3 W.

Il diodo impiegato deve essere in grado di erogare una corrente  superiore a quella che si ipotizza circoli nel circuito ed una tensione di picco inversa sufficientemente alta; nel nostro esempio può andar bene  un diodo da 1 A con tensione inversa di picco pari a 1000V.

E' evidente che il diodo può essere messo solo nel circuito del filamento e non nel circuito di placca; nella placca infatti, devo avere una tensione alternata e non pulsante.

fig.7
fig.7

Un'altro metodo di adattamento alla tensione di rete consiste nel porre una resistenza di caduta nel circuito anodico, come nel caso di fig.6 ed un condensatore nel circuito dei filamenti come indicato in fig.7.

In questo caso il calcolo della capacità C3 è semplice atteso che il carico (circuito filamenti) è puramente resistivo.

Per il calcolo di C3 si opera come di seguito indicato.

A causa dello sfasamento di  π/2 fra  tensione  e corrente nel condensatore, possiamo scrivere:

Vrete2-Vcarico2 = Vc32, da cui ricavo Vc3

Poichè sappiamo che Vc3= if/2πfC3 posso ricavare C3= if/2πfVc3 .

Supponenfo che if = 0,150 A e che la somma delle tensioni dei filamenti e delle lampadine (Vcarico) di fig.7 sia pari a 130 V e che la tensione di rete Vrete sia di 230V  50 Hz, ottengo:

Vc3=radq(Vrete2-Vcarico2) = 190 V;

C3= if/2πfVc3 = 0,150/(2 x π x 50 x 190)=2,51 x 10-6 F = 2,51  μF.

E' bene sovradimensionare la tensione di lavoro del condensatore ed evitare condensatori elettrolitici.

Per contrastare gli effetti della sovracorrente iniziale, che in questi circuiti è piuttosto forte, è bene porre in serie al condensatore una resitenza di almeno 100Ω ed in parallelo ad esso una resistenza di valore elevato (superiore a 100KΩ) in modo che si scarichi quando si spegna l'apparecchio.