|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Технологія виготовлення саморобних намотувальних вузлів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності лампові Загальні міркування та рекомендації Невипадково у цій книзі питанням технології виготовлення трансформаторів приділено особливу увагу. Практика створення великого числа лампових УЗЧ та аналіз їх роботи показали, що саме трансформатори є основним джерелом нелінійних і частотних спотворень і по суті обмежують смугу пропускання підсилювача, так і мінімально досяжне значення коефіцієнта нелінійних спотворень. Щоб усвідомити, у чому саме виражається цей вплив, доведеться трохи торкнутися теорії. Згадаймо головну умову передачі електричної енергії без втрат (точніше – з мінімально можливими втратами). Воно полягає в тому, що внутрішні опори джерела та споживача мають бути рівними. Якщо при цьому йдеться про передачу енергії не на якійсь одній частоті, а в деякій смузі частот, то очевидно, що ця рівність повинна задовольнятися для будь-якої частоти в межах зазначеної смуги. Візьмемо звичайний однотактний каскад на ламповому тріоді з трансформаторним виходом, навантажений на активне навантаження R. Принципова схема такого каскаду показана на рис. 50. Там же дана і еквівалентна схема (без урахування впливу джерела живлення), де лампа представлена у вигляді генератора з наведеним внутрішнім опором р. Тут і далі розглядатимемо гранично спрощену модель та аналізуватимемо елементарну еквівалентну схему. Вважатимемо, що внутрішній опір лампи певним чином перераховано у внутрішній опір генератора г і що в першому наближенні коефіцієнт трансформації трансформатора n = 1. Очевидно, що умовою оптимальної передачі енергії буде рівність г = R. Розглянемо співвідношення, якими автор протягом багатьох років користувався під час створення різних УЗЧ. Вихідною посилкою для виведення основних формул є така: найвигіднішим навантаженням кінцевої лампи, Що забезпечує максимум неспотвореної віддачі, є навантаження Ra, що дорівнює подвійному внутрішньому опору лампи: Ra = 2Ri, де Ri – внутрішній опір лампи (для змінного струму). За наявності вихідного трансформатора та роботи на активне навантаження Ra=(n^2)*Ra, де n – коефіцієнт трансформації вихідного трансформатора. У цьому випадку умова оптимальної передачі виглядає так: Ra'=(n^2)*Ra=2Ri. Звідси отримуємо формулу визначення оптимального коефіцієнта трансформації: n=sqrt((2Ri)/Ra). Для полегшення пошуку необхідного коефіцієнта трансформації на рис. наведено графік, яким цей коефіцієнт визначається практично миттєво. Величина Ri є довідковою паспортною. Для ламп, рекомендованих у книзі, ці дані є у табл. 1. Для інших ламп, якщо цього параметра немає у довіднику, його можна визначити (у кіломах) за двома іншими паспортними параметрами: Ri=u/S де u-коефіцієнт посилення лампи; S – крутість її характеристики, мА/В. Якщо г >> R, що буває практично завжди, оскільки навантаженням будь-якого УЗЧ є акустична система, гучномовці якої мають опір порядку одиниць, то положення легко виправити підбором необхідного коефіцієнта трансформації вихідного трансформатора. Власне, це і є одне з двох завдань, що вирішуються трансформатором: відокремлення корисної змінної складової сигналу від непотрібної постійної складової та узгодження низького активного опору навантаження з порівняно високим внутрішнім опором лампи.
При розрахунку реального вихідного трансформатора не виникало б жодних проблем, якби трансформатор працював тільки на якійсь одній частоті (байдуже до якої) і використовувався в однотактній схемі. Насправді ж ми маємо якраз протилежне - майже всі сучасні УЗЧ виконуються з двотактними кінцевими каскадами і працюють у дуже широкому діапазоні частот 20 Гц...20 кГц. Відношення граничних частот становить 1:1000, що створює принципово різні, а часом і суперечливі умови взаємовиключення роботи трансформатора. Отже, змінюються і вимоги до нього. У чому суть цих протиріч? Для деякої середньої частоти робочого діапазону (скажімо, 1000 Гц) індуктивний опір первинної обмотки трансформатора багато вище її активного (омічного) опору, що визначається виключно довжиною та діаметром обмотувального дроту. Наприклад, для типового "усередненого" трансформатора промислового лампового радіоприймача індуктивність первинної обмотки знаходиться в межах 10...15 Гн, а активний опір 500...800 Ом. На частоті 1000 Гц індуктивний опір такої обмотки xl становить 62 кОм, тому активним опором обмотки (500...800 Ом), включеним послідовно з її індуктивним опором, можна просто знехтувати - втрати на ньому становлять близько 1 %. Однак на крайній нижній частоті робочого діапазону (а він навіть для найкращих і найдорожчих моделей радіоприймачів не опускався нижче 60...80 Гц) індуктивний опір обмотки складає всього 3,5 кОм, тому активна складова повного опору обмотки втрачається вже 20% корисного сигналу.
Якщо ми захотіли використовувати такий трансформатор в сучасному підсилювачі, де нижня межа робочого діапазону становить 20 Гц, то цій частоті втрати сигналу досягли б вже 70%, тобто. сигнал із частотою 20 Гц відтворити взагалі не вдалося. То що треба робити, щоб вирішити цю проблему? Відповідь очевидна: необхідно збільшити індуктивність первинної обмотки і водночас зменшити її активний опір. Збільшити індуктивність можна, збільшивши кількість витків обмотки та знизивши втрати в магнітопроводі трансформатора. Але зі збільшенням числа витків зростає і активний опір обмотки, а нам потрібно, щоб воно зменшувалося. Зменшити опір обмотки при збільшенні числа її витків можна тільки одним шляхом - збільшенням перерізу (діаметра) обмотувального дроту, але тоді для розміщення обмотки на каркасі потрібно більше місця, а це спричинить збільшення габаритних розмірів трансформатора. Які ж реальні значення індуктивності первинної обмотки та її активного опору Чи можуть вважатися прийнятними для сучасного УЗЧ з нижньою межею смуги пропускання 20 Гц? Якщо задати максимальне допустиме значення втрати сигналу на нижній частоті діапазону 10%, то розрахунки дадуть L = 40 Гн при г = 500 Ом XL = 2 пfL = 6,28 х 20 х 40 = 5 кОм; г = 0,5 кОм; м = 0,1 XL. Конструктивний розрахунок такого "теоретичного" трансформатора з урахуванням того, що для двотактної схеми первинних обмоток має бути дві, а не одна, дає значення 1500...2500 витків дроту ПЕЛ або ПЕВ діаметром (по міді!) 0,44...0,51 ,50 мм для первинної обмотки та 150...0,8 витків дроту діаметром 1,2...20 мм - для вторинної. Для того щоб ці обмотки розмістилися на каркасі, розмір вікна повинен бути приблизно 50х10 мм, що призводить до необхідності застосовувати трансформатор з перетином магнітопроводу не менше ніж 12...10 см при вихідній потужності підсилювача всього 15... 40 Вт. Для підсилювачів з вихідною потужністю 15 Вт перетин відповідно збільшується до 18...XNUMX см. Для порівняння нагадаємо, що такий пакет заліза (перерізом 30х63 мм) мав... силовий трансформатор телевізора "Рубін-102" потужністю 150 Вт! Такою є сьогодні ціна за реальний нижній кордон смуги пропускання підсилювача 20 Гц. Тепер поговоримо про ціну іншого показника - неідентичність даних двох половинок первинної обмотки, намотаних традиційним методом, що незмінно застосовувався в промисловому виробництві, - одна на інший. Давайте уважно розглянемо розріз каркаса котушки вихідного трансформатора, показаний на рис. 52. На каркас спочатку намотувалась одна половина первинної обмотки, потім слідував один або кілька шарів ізоляції, а після неї намотувалась друга половина обмотки (для спрощення картини не враховуватимемо наявність вторинної обмотки). При цьому цілком очевидно, що довжина першого витка (біля основи каркаса) була значно меншою за довжину останнього витка другої половини обмотки. Проте слово "значно" у разі неприйнятно: нас цікавить кількісна сторона питання. Для початку, щоб не завантажувати читача громіздкими обчисленнями, звернемося до найпростіших арифметично-геометричних розрахунків. З малюнка видно, що довжина першого (внутрішнього) витка становить 4+3+4+3=14 см, а останнього (зовнішнього) - 7+8+7+8=30 см. Нас, однак, цікавлять довжини не двох крайніх витків, а порівняльні довжини середніх витків у першій та другій половинах обмотки, оскільки вони прямо пропорційні значенням активних опорів цих двох половин. З того ж малюнка видно, що вони становитимуть l1 = 4+5+4+5 = 18 см і I2 = 6+7+6+7 = =26 см. Оскільки вся обмотка намотана одним і тим самим проводом, співвідношення активних опорів двох її половинок буде так само, тобто. при загальному опорі 500 Ом нижня половинка матиме опір r1 = 200 Ом, а верхня - г2 = 300 Ом.
Ще раз обмовимося, що цей розрахунок досить наближений, але навіть він призводить до наступного результату: якщо в кінцевому каскаді застосовані два тріоди з анодним струмом 100 мА кожен при напрузі джерела 120 В (наприклад, лампи 6С19П), то в результаті падіння напруги на постійному активному опорі обмоток U1=Ia*r1=0,1x200=20B; U2=Iar2=0,lx300=30B на аноді першої лампи залишиться 120 - 20 = 100 В, а на анодідруга -120-30 = 90 ст. Таким чином, при класичній методиці намотування трансформатора і абсолютну рівність числа витків двох половинок первинної обмотки напруги на анодах двох кінцевих ламп будуть відрізнятися на 10%, що, звичайно ж, виключить можливість отримання нелінійних спотворень в межах 1%. Така ціна "класичної" технології намотування вихідного трансформатора. До цього слід додати, що й індуктивності обох половинок обмотки виявляться неоднаковими, оскільки формулу індуктивності багатошарової циліндричної котушки входять діаметри нижнього і верхнього витків, а вони для двох половинок обмотки виявляться різними. Але длячого ми так докладно розглядаємо всі ці питання, замість того, щоб просто навести конкретні конструктивні та намотувальні дані трансформаторів? З єдиною метою: щоб, по-перше, радіоаматор зрозумів, що вимоги до конструювання трансформаторів, з якими він далі зіткнеться, аж ніяк не є невиправданими або надмірними, і, по-друге, щоб при виготовленні трансформаторів він неухильно дотримувався наших вказівок і рекомендацій . Перейдемо до практичного боку справи. Почнемо з вибору типу магнітопроводу для вихідних трансформаторів. З точки зору якості роботи трансформатора форма його залізного магнітопроводу не має істотного значення, але з позиції зручності намотування краще використовувати О-подібні стрічкові розрізні магнітопроводи стрижневого типу. У цьому випадку на кожному з двох стрижнів розміщують два абсолютно однакові каркаси з двома абсолютно ідентичними обмотками, що в принципі виключає різницю в електричних даних цих обмоток. Намотування кожної з двох котушок у цьому випадку не вимагає ніяких спеціальних дій і виконується на звичайному верстаті намотування з "водилом" (укладачем витків) і лічильником точного числа витків, що дозволяє здійснювати щільну рядову пошарову намотування "виток до витка". Намотувати котушки внавал неприпустимо. Поверх половинки первинної обмотки на кожній з двох котушок намотують так само половину витків вторинної обмотки, а після складання трансформатора обидві половини як первинної, так і вторинної обмотки з'єднують послідовно. Такий трансформатор є ідеальним щодо повної ідентичності симетричних частин його обмоток та має незначні зовнішні поля розсіювання. Можна виготовити гарний вихідний трансформатор танашихтованому броньовому магнітопроводі з окремих Ш-подібних пластин, проте його виготовлення більш трудомістке і вимагає виконання додаткових операцій. Перша складність пов'язана з самим магнітопроводом. Насамперед потрібно врахувати, що пластини завтовшки 0,5 мм для наших цілей непридатні. Максимальна допустима товщина 0,35 мм, а якщо залізо буде 0,2 мм – ще краще. Зібравши пакет необхідної товщини, слід додати до нього не менше 10% додаткових резервних пластин (і перемичок) про запас. Всі пластини та перемички необхідно з двох сторін покрити з пульверизатора будь-яким нітрофарбою або рідким цапонлаком, після чого ретельно висушити (на повітрі, на сонці або в духовці). Ця міра потрібна для мінімізації втрат в магнітопроводі на струми Фуко. Після цього кожну пластину і перемичку треба обстежити на предмет відсутності на них задирок і зазубрин, які в процесі збирання пакета можуть порушити (процарапати) захисний шар лаку або фарби. Виявлені дефекти можна усунути за допомогою надфіля, дрібного круга наждачного або ножа. Ще краще замінити дефектні пластини із резервних. Наступна проблема – секційований каркас. Швидше за все, жоден із промислових вам не підійде, особливо якщо він нерозбірний. Але перш, ніж ви приступите до самостійного виготовлення каркаса, потрібно зупинитися на одному з трьох варіантів намотування, показаних на рис. 53. Варіант "а" передбачає наявність каркаса, розділеного точно навпіл додатковою внутрішньою щічкою на всю висоту вікна. У цьому випадку в кожній секції намотується по одній половинці первинної обмотки, поверх якої після декількох шарів ізоляції (кабельним папером або лакотінням) в кожній секції укладається половина витків вторинної обмотки. Секції первинної та вторинної обмоток (зрозуміло, нарізно) з'єднують послідовно.
У варіанті "б" середня щічка стає меншою висоти - нарівні з половинками первинної обмотки. Після їх намотування укладаються два-три шари ізоляції кабельного паперу на всю ширину каркаса, і зверху, а також на всю ширину каркаса, намотується без розриву вся вторинна обмотка. І нарешті, варіант передбачає розбивку каркаса на три однакові секції. У двох крайніх секціях намотують половинки первинної обмотки, а середньої секції - всю вторинну обмотку. З електричної точки зору всі три варіанти є рівноцінними, тому конструктор може зупинити свій вибір на будь-якому з них. Пластини магнітопроводу збирають встик, без зазору, оскільки в двотактних схемах підмагнічування постійним струмом відсутнє. Зібраний трансформатор бажано піддати обробці вологозахисної, здійснити яку в домашніх умовах досить просто. Для цього в залізній банці з-під консервів або будь-якого іншого подібного посуду (каструльці, мисці), усередині якого може поміститися цілком або хоча б частково вихідний трансформатор, потрібно розтопити і добре прогріти віск, парафін, стеарин або промисловий церезин. Трансформатор опускають у банку і витримують у ній 2...3 хв, безперервно підігріваючи розплав. Після повного остигання (до кімнатної температури) застиглі патьоки, якщо вони заважають кріпленню трансформатора, можна обережно видалити дерев'яною або пластмасовою лопаткою (але не сталевим ножем!). Якщо є можливість, готовий трансформатор перед встановленням на шасі бажано помістити в суцільний металевий кожух-екран. Це необхідно зробити, щоб виключити вплив його електричних та магнітних полів на лампи, відкритий друкований монтаж, оперативні регулятори та з'єднувальні дроти і тим самим запобігти виникненню неконтрольованих паразитних зворотних зв'язків. Далі ми наведемо конструктивні дані магнітопроводів та електричні дані обмоток для всіх описаних у книзі підсилювачів, а також намотувальні дані рекомендованих силових трансформаторів та дроселів фільтрів. Однак відразу попереджаємо, що точне повторення даних з точністю до одного витка і використання рекомендованих діаметрів намотувального дроту не завжди оптимально, а в окремих випадках можуть призвести до того, що всі обмотки не помістяться у вікні каркаса. Справа в тому, що використовуються радіоаматорами пакети магнітопроводів можуть дуже сильно, іноді в кілька разів, відрізнятися між собою за якістю трансформаторної сталі, що призводить до отримання різної індуктивності при абсолютно однаковій кількості витків котушок, а отже, до неоптимального режиму кінцевих ламп по неспотвореній. потужності. Коефіцієнт заповнення вікна обмотками також залежить від багатьох даних: від типу застосовуваних обмотувальних проводів (ПЕ, ПЕЛ, ПЕВ-1, ПЕВ-2 і т.д.), що мають при тому самому діаметрі по міді (наприклад, 0,2 мм ) реальні зовнішні діаметри від 0,215 до 0,235 мм; від типу та товщини ізоляції між шарами та обмотками (цигарковий, конденсаторний, кабельний папір, лакоткань, крейдований папір, ватман); від кількості шарів такої ізоляції; від щільності намотування та ступеня натягу дроту; від повноти заповнення кожного шару намотування витками та інших чинників. Кілька важливих рад: 1. Вибирайте магнітопроводи, виготовлені з високоякісних сортів трансформаторної сталі. 2. Намотуючи обмотку, зробіть два-три відведення на її початку або наприкінці з кроком 5% від загальної кількості витків. Це дає можливість за необхідності підібрати найбільш оптимальне число витків. 3. Намотуйте обмотки тільки рядовим способом, щільно укладаючи виток до витка від щічки до щічки каркаса, не залишаючи по краях порожніх місць. 4. Обов'язково після кожного шару обмотки робіть ізоляційну прокладку з тонкого (цигаркового або конденсаторного) паперу так, щоб витки наступного ряду не провалювалися біля щічок каркасу в нижні шари. 5. Уникайте застосування обмотувальних проводів більшого діаметру, ніж зазначено в описі. В іншому випадку обмотки можуть не поміститися у вікні каркаса, і трансформатор доведеться перемотувати. Майте на увазі, що застосування дроту трохи меншого діаметра помітно не вплине на параметри підсилювача, зате гарантуватиме, що всі обмотки вмістяться у вікні каркаса. література 1. Високоякісні лампові УЗЧ Автор: tolik777 (aka Viper); Публікація: cxem.net
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Частина мозку, винна в нікотиновій залежності ▪ Створено кімнатну рослину, яка ефективніша за 30 очищувачів повітря ▪ Антибактеріальні пов'язки з дуріану ▪ Роботи працюють усередині людей ▪ На повітряній кулі – у стратосферу
▪ розділ сайту Вимірювальна техніка. Добірка статей ▪ стаття Унтер-офіцерська вдова. Крилатий вислів ▪ стаття Базилік звичайний. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття УКХ тюнер на мікросхемі К174ХА34 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page