Что такое анодно накальный трансформатор

Особенности анодно-накальных трансформаторов для лампового усилителя

Меломаны, которые ценят именно классическое, «ламповое» (а не транзисторное) звучание музыкальных записей, знают: анодно-накальный трансформатор для лампового усилителя является безусловно необходимым устройством. Не только потому, что устройство мультифункционально, но и затем, чтобы устранить проблемы, связанные с применением импульсных источников питания в аппаратуре для воспроизведения звука.

Задачи, решаемые анодно-накальным трансформатором

Электронный трансформатор для питания лампового усилителя отвечает за накал ламп. При наличии некоторых конструктивных недостатков – например, падения выходной мощности и необходимости в прогреве ламп – присутствие устройства в схеме лампового усилителя обеспечивает:

• Снижение чувствительности техники к перепадам питающего напряжения.
• Уменьшаются искажения сигнала, источники которых – каскады лампового усилителя.
• Ликвидируется опасная для человека и элементов схемы усилителя анодная составляющая напряжения (300 В).
• В цепи отсутствует подмагничивание.
• Улучшается качество звучания.

Указанные положительные особенности реализуются на фоне мощности лампового усилителя, которая достигает 4…6 Вт (и более, если используемая акустическая система – с хорошей чувствительностью). Коэффициент усиления варьируется за счёт использования ламп с иными характеристиками. Экранирования анодно-накальный трансформатор не требует, но повышает требования к качеству изоляции обмоток первичной и вторичной обмотки: там присутствует опасное для жизни напряжение.

Для реализации преимуществ потребуется подключение усилителей по симметричной мостовой схеме, что упрощает требования к трансформатору: в частности, не нужно фильтровать анодное напряжение, снижаются требования к синхронности накала ламп. Коэффициент трансформации устройства принимается в соотношении не более чем 1:2. Тогда трансформаторы питания для ламповых усилителей обеспечат не только инвертирование фаз, но и сыграют роль согласующих, гарантируя ту самую гальваническую развязку, отсутствие которой часто становится причиной появления неприятных помех и фона.

Важно! Для прогрева элементов схемы лучше начинать прослушивание музыкальных и звуковых фрагментов через 60 минут.

Особенности проектирования и расчёта анодно-накального трансформатора

Как сделать электронный трансформатор для лампового усилителя? Для успешного решения стоит вспомнить некоторые особенности работы ламповых усилителей. Эти усилители считаются устройствами более низкого уровня, чем несимметричные, но зато обеспечивают необходимую выходную мощность.

Проблема двухкаскадного усилителя – неидеальное затухание появляющихся искажений с подавлением четных гармоник. Но, если удается сохранить уровень искажений на низком уровне, то это обстоятельство в дальнейшем не будет влиять на работу схемы.

Другой характеристикой двухкаскадных ламповых усилителей является высокая общая обратная связь, которая используется для получения необходимых значений коэффициента демпфирования. Это важно, поскольку для увеличения выходной мощности часто используются анодные трансформаторы для ламповых усилителей с низким коэффициентом трансформации. Также стремятся любыми способами снизить число промежуточных компонентов, обеспечивающих прохождение сигнала, например, использовать только один межкаскадный конденсатор, а конденсаторы электролитического типа не применять вовсе.

Намоточные данные трансформатора питания для лампового усилителя определяются из тех соображений, что нити накала ламп часто работают при высоком напряжении постоянного тока и требуют обмотки с высоковольтной изоляцией.

Обычно невозможно объединить высоковольтные обмотки с низковольтными обмотками, когда высокое напряжение превышает 3000 вольт постоянного тока из-за опасности пробоя изоляции. Поэтому большие выпрямительные нити должны нагреваться отдельными трансформаторами. Исключение составляют многофазные выпрямители, где ламповые нити находятся под высоким напряжением, и некоторые вторичные обмотки могут объединяться.

Особенности расположения обмоток накаливания

Обмотки накаливания с низкой емкостью иногда требуются для высокочастотных цепей. при небольших номинальных напряжениях, например, для усилителей малой мощности. Здесь воздух занимает преимущественную часть пространства между обмотками. При больших номинальных значениях проблема усложняется, поскольку емкость увеличивается непосредственно по мере того, как растет средняя длина витка катушки для заданного промежутка между обмотками.

По мере увеличения напряжения наступает момент, после которого эффекты утечки потребуют обмотки с масляной изоляцией, после чего емкость возрастает. Существует предельное значение емкости, ниже которого анодно-накальный трансформатор использовать невозможно.

За исключением только что упомянутых отличий, намоточные данные трансформаторов питания для ламповых усилителей мало чем отличается от конструкции небольших силовых трансформаторов обычной частоты переменного тока. Нагрузка постоянна и имеет единичный коэффициент мощности. Реактивное сопротивление утечки не играет роли из-за его квадратурного отношения к нагрузке. Тем не менее, входное напряжение должно быть точно рассчитано, чтобы обеспечить надлежащий срок службы нити накала на лампах усилителя.

В мощных ламповых усилителях часто необходимо защищать нити накала от высокого начального тока, который они потребляют при номинальном напряжении накала. Это достигается путем автоматического снижения пускового напряжения за счет использования ограничивающего ток трансформатора, который имеет магнитное шунтирование между первичной и вторичной обмотками.

Важно! При выборе исполнения ламп необходимо помнить: когда трубчатая нить холодная, то сопротивление нити составляет небольшую долю от ее эксплуатационного значения.

Уменьшение электромагнитных помех от других обмоток

Часто вместо использования нескольких анодных трансформаторов питания используется одно аналогичное устройство, которое содержит несколько независимых обмоток для различных компонентов лампового усилителя.

Основной из них является обмотка блока питания в цепи накала ламп. В этих случаях возникают помехи между отдельными частями схемы. Например, при использовании импульсных источников питания, наличие коротких, но интенсивных импульсов тока усложняют условия функционирования первичной и вторичной обмоток.

Такие импульсы имеют частоту 50 Гц или 100 Гц, в зависимости от типа используемого выпрямителя. Они очень короткие и интенсивные, а также содержат достаточное количество высокочастотных компонентов, которые создают электромагнитные помехи. Эти помехи в дальнейшем распространяются через основные секции трансформатора. Когда помехи достигают обмотки нити накала, они одновременно создают помехи и в катодной цепи. Внешне они воспринимаются как низкочастотный шум, о котором уже упоминалось в начале статьи.

Помехи могут быть уменьшены путем замыкания их на землю с помощью конденсаторов низкой емкости, подключенных с двух концов устройства. Намоточные данные трансформатора питания для лампового усилителя при этом не изменяются.

Интересно, что любой вид трансформатора, встроенного в схему лампового усилителя, способен устанавливать иную частоту звука путем простой регулировки значений омического сопротивления динамиков.

Источник

Трансформаторы ТАН (127/220-50-М)

Анодные-накальные трансформаторы типа ТАН (127/220-50-М), с уменьшенным расходом меди, в основном аналогичны обычным трансформаторам ТАН. Некоторые типы отличаются незначительно, в основном токами номинальной нагрузки вторичных обмоток. Предназначение их такое же, как и трансформаторов ТАН.
Конструктивные особенности и условия эксплуатации от обычных трансформаторов ТАН не отличаются и здесь не приводятся. При желании их можно найти в сети.

В зависимости от требований к влагоустойчивости трансформаторы различаются по двум исполнениям:

• всеклиматического исполнения (обозначается буквой «В»);
• для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом (обозначается буквами «УХЛ»).

Основные параметры трансформаторов.

Основные электрические параметры трансформаторов типа ТАН с уменьшенным расходом меди броневой конструкции приведены в таблице 1, а стержневой конструкции в таблице 2.

Наибольшие отклонения напряжений вторичных обмоток трансформаторов типа ТАН, измеренные в номинальном режиме при нормальных климатических условиях, составляют ±5%.

Таблица 1. Электрические параметры анодно-накальных трансформаторов броневой конструкции.

Тип	Р, Вт	ток первички, А 127/220 В	напряжения вторичек, В				токи вторичек, А
			7-8 9-10	11-12 13-14	15-16 17-18	19-21 22-24	7-8 9-10	11-12 13-14	15-16 17-18	19-21 22-24
ТАН1-220-50	36	0,37/0,215	28	28	6,3	6,3	0,24	0,19	0,24	0,8
ТАН2-220-50	36	0,37/0,215	56	40	16	6,3	0,095	0,14	0,14	0,8
ТАН3-220-50	36	0,37/0,215	56	56	12,6	6,3	0,104	0,104	0,104	0,8
ТАН4-220-50	36	0,37/0,215	80	80	20	6,3	0,075	0,07	0,075	0,8
ТАН5-220-50	36	0,37/0,215	80	56	24	6,3	0,07	0,095	0,095	0,8
ТАН6-220-50	36	0,37/0,215	125	112	13	6,3	0,055	0,048	0,055	0,8
ТАН7-220-50	36	0,37/0,215	180	112	20	6,3	0,036	0,05	0,05	0,8
ТАН8-220-50	36	0,37/0,215	160	140	20	6,3	0,04	0,04	0,04	0,8
ТАН9-220-50	36	0,37/0,215	315	125	25	6,3	0,025	0,035	0,035	0,8
ТАН10-220-50	36	0,37/0,215	200	180	20	6,3	0,032	0,032	0,032	0,8
ТАН11-220-50	36	0,37/0,215	250	224	26	6,3	0,026	0,026	0,026	0,8
ТАН12-220-50	36	0,37/0,215	224	125	25	6,3	0,032	0,04	0,04	0,8
ТАН13-220-50	50	0,5/0,29	28	28	6,3	6,3	0,34	0,25	0,34	1,05
ТАН14-220-50	50	0,5/0,29	56	40	16	6,3	0,14	0,185	0,185	1,05
ТАН15-220-50	50	0,5/0,29	56	56	12,6	6,3	0,15	0,14	0,15	1,05
ТАН16-220-50	50	0,5/0,29	80	56	24	6,3	0,09	0,15	0,15	1,05
ТАН17-220-50	50	0,5/0,29	80	80	20	6,3	0,12	0,08	0,12	1,05
ТАН18-220-50	50	0,5/0,29	125	112	13	6,3	0,08	0,063	0,08	1,05
ТАН19-220-50	50	0,5/0,29	180	112	20	6,3	0,056	0,06	0,06	1,05
ТАН20-220-50	50	0,5/0,29	160	140	20	6,3	0,053	0,06	0,06	1,05
ТАН21-220-50	50	0,5/0,29	200	180	20	6,3	0,047	0,045	0,047	1,05
ТАН22-220-50	50	0,5/0,29	224	125	25	6,3	0,043	0,057	0,057	1,05
ТАН23-220-50	50	0,5/0,29	315	125	25	6,3	0,035	0,05	0,05	1,05
ТАН24-220-50	50	0,5/0,29	250	224	26	6,3	0,035	0,038	0,038	1,05
ТАН25-220-50	50	0,5/0,29	315	280	35	6,3	0,028	0,03	0,03	1,05
ТАН26-220-50	50	0,5/0,29	355	200	25	6,3	0,03	0,034	0,034	1,05
ТАН27-220-50	60	0,6/0,35	28	28	6,3	6,3	0,35	0,29	0,35	1,6
ТАН28-220-50	60	0,6/0,35	56	40	16	6,3	0,16	0,2	0,2	1,6
ТАН29-220-50	60	0,6/0,35	56	56	12,6	6,3	0,175	0,145	0,175	1,6
ТАН30-220-50	60	0,6/0,35	80	56	24	6,3	0,1	0,15	0,15	1,6
ТАН31-220-50	60	0,6/0,35	80	80	20	6,3	0,1	0,1	0,12	1,6
ТАН32-220-50	60	0,6/0,35	125	112	13	6,3	0,087	0,073	0,087	1,6
ТАН33-220-50	60	0,6/0,35	180	112	20	6,3	0,063	0,065	0,065	1,6
ТАН34-220-50	60	0,6/0,35	160	140	20	6,3	0,065	0,06	0,065	1,6
ТАН35-220-50	60	0,6/0,35	224	125	25	6,3	0,045	0,065	0,065	1,6
ТАН36-220-50	60	0,6/0,35	200	180	20	6,3	0,05	0,05	0,05	1,6
ТАН37-220-50	60	0,6/0,35	250	224	26	6,3	0,04	0,04	0,04	1,6
ТАН38-220-50	60	0,6/0,35	315	125	25	6,3	0,043	0,04	0,043	1,6
ТАН39-220-50	60	0,6/0,35	315	280	35	6,3	0,032	0,032	0,032	1,6
ТАН40-220-50	60	0,6/0,35	355	200	25	6,3	0,029	0,043	0,043	1,6
ТАН41-220-50	78	0,77/0,48	28	28	6,3	6,3	0,475	0,375	0,475	1,9
ТАН42-220-50	78	0,77/0,48	56	40	16	6,3	0,21	0,27	0,27	1,9
ТАН43-220-50	78	0,77/0,48	56	56	12,6	6,3	0,23	0,2	0,23	1,9
ТАН44-220-50	78	0,77/0,48	80	56	24	6,3	0,14	0,2	0,2	1,9
ТАН45-220-50	78	0,77/0,48	80	80	20	6,3	0,16	0,14	0,16	1,9
ТАН46-220-50	78	0,77/0,48	125	112	13	6,3	0,118	0,096	0,118	1,9
ТАН47-220-50	78	0,77/0,48	180	112	20	6,3	0,088	0,083	0,088	1,9
ТАН48-220-50	78	0,77/0,48	160	140	20	6,3	0,084	0,084	0,084	1,9
ТАН49-220-50	78	0,77/0,48	224	125	25	6,3	0,062	0,085	0,085	1,9
ТАН50-220-50	78	0,77/0,48	200	180	20	6,3	0,065	0,07	0,07	1,9
ТАН51-220-50	78	0,77/0,48	250	224	26	6,3	0,054	0,054	0,054	1,9
ТАН52-220-50	78	0,77/0,48	315	125	25	6,3	0,043	0,09	0,09	1,9
ТАН53-220-50	78	0,77/0,48	315	280	35	6,3	0,043	0,043	0,043	1,9
ТАН54-220-50	78	0,77/0,48	355	200	25	6,3	0,035	0,064	0,064	1,9
ТАН55-220-50	100	0,95/0,55	28	28	6,3	6,3	0,605	0,485	0,605	2,45
ТАН56-220-50	100	0,95/0,55	56	40	16	6,3	0,29	0,33	0,33	2,45
ТАН57-220-50	100	0,95/0,55	56	56	12,6	6,3	0,3	0,25	0,3	2,45
ТАН58-220-50	100	0,95/0,55	80	56	24	6,3	0,195	0,24	0,24	2,45
ТАН59-220-50	100	0,95/0,55	80	80	20	6,3	0,2	0,18	0,2	2,45
ТАН60-220-50	100	0,95/0,55	125	112	13	6,3	0,15	0,125	0,15	2,45
ТАН61-220-50	100	0,95/0,55	180	112	20	6,3	0,1	0,125	0,125	2,45
ТАН62-220-50	100	0,95/0,55	160	140	20	6,3	0,11	0,105	0,105	2,45
ТАН63-220-50	100	0,95/0,55	224	125	25	6,3	0,08	0,11	0,11	2,45
ТАН64-220-50	100	0,95/0,55	200	180	20	6,3	0,083	0,09	0,09	2,45
ТАН65-220-50	100	0,95/0,55	250	224	26	6,3	0,065	0,073	0,073	2,45
ТАН66-220-50	100	0,95/0,55	315	125	25	6,3	0,055	0,115	0,115	2,45
ТАН67-220-50	100	0,95/0,55	315	280	35	6,3	0,045	0,065	0,065	2,45
ТАН68-220-50	100	0,95/0,55	355	200	25	6,3	0,053	0,07	0,07	2,45

Таблица 2. Электрические параметры анодно-накальных трансформаторов стержневой конструкции.

Тип	Р, Вт	ток первички, А 127/220 В	напряжения вторичек, В				токи вторичек, А
			7-8 16-17	9-10 18-19	11-12 20-21	13-14 (15) 22-23 (24)	7-8 16-17	9-10 18-19	11-12 20-21	13-14-15 22-23-24
ТАН69-220-50	122	1,14/0,66	28	28	6,3	5 (6,3)	0,68	0,11	0,71	2,8
ТАН70-220-50	122	1,14/0,66	56	40	16	5 (6,3)	0,3	0,47	0,47	2,8
ТАН71-220-50	122	1,14/0,66	56	56	12,6	5 (6,3)	0,295	0,39	0,39	2,8
ТАН72-220-50	122	1,14/0,66	80	56	24	5 (6,3)	0,21	0,33	0,33	2,8
ТАН73-220-50	122	1,14/0,66	80	80	20	5 (6,3)	0,24	0,24	0,24	2,8
ТАН74-220-50	122	1,14/0,66	125	112	13	5 (6,3)	0,18	0,165	0,18	2,8
ТАН75-220-50	122	1,14/0,66	180	112	20	5 (6,3)	0,13	0,15	0,15	2,8
ТАН76-220-50	122	1,14/0,66	160	140	20	5 (6,3)	0,13	0,14	0,14	2,8
ТАН77-220-50	122	1,14/0,66	224	125	25	5 (6,3)	0,1	0,13	0,13	2,8
ТАН78-220-50	122	1,14/0,66	200	180	20	5 (6,3)	0,105	0,11	0,11	2,8
ТАН79-220-50	122	1,14/0,66	250	224	26	5 (6,3)	0,085	0,088	0,088	2,8
ТАН80-220-50	122	1,14/0,66	315	125	25	5 (6,3)	0,07	0,14	0,14	2,8
ТАН81-220-50	122	1,14/0,66	315	280	35	5 (6,3)	0,065	0,072	0,072	2,8
ТАН82-220-50	122	1,14/0,66	355	200	25	5 (6,3)	0,065	0,09	0,09	2,8
ТАН104-220-50	153	1,4/0,82	28	28	6,3	5 (6,3)	0,89	0,9	0,9	3,3
ТАН105-220-50	153	1,4/0,82	56	40	16	5 (6,3)	0,47	0,525	0,525	3,3
ТАН106-220-50	153	1,4/0,82	56	56	12,6	5 (6,3)	0,4	0,49	0,49	3,3
ТАН107-220-50	153	1,4/0,82	80	56	24	5 (6,3)	0,29	0,41	0,41	3,3
ТАН108-220-50	153	1,4/0,82	80	80	20	5 (6,3)	0,26	0,35	0,35	3,3
ТАН109-220-50	153	1,4/0,82	125	112	13	5 (6,3)	0,23	0,215	0,23	3,3
ТАН110-220-50	153	1,4/0,82	180	112	20	5 (6,3)	0,17	0,19	0,19	3,3
ТАН111-220-50	153	1,4/0,82	160	140	20	5 (6,3)	0,17	0,18	0,18	3,3
ТАН112-220-50	153	1,4/0,82	224	125	25	5 (6,3)	0,12	0,19	0,19	3,3
ТАН113-220-50	153	1,4/0,82	200	180	20	5 (6,3)	0,14	0,14	0,14	3,3
ТАН114-220-50	153	1,4/0,82	250	224	26	5 (6,3)	0,11	0,115	0,115	3,3
ТАН115-220-50	153	1,4/0,82	315	125	25	5 (6,3)	0,087	0,19	0,19	3,3
ТАН116-220-50	153	1,4/0,82	315	280	35	5 (6,3)	0,085	0,092	0,092	3,3
ТАН117-220-50	153	1,4/0,82	355	200	25	5 (6,3)	0,08	0,125	0,125	3,3
ТАН118-220-50	190	1,74/1,0	125	112	13	5 (6,3)	0,26	0,28	0,28	4,35
ТАН119-220-50	190	1,74/1,0	180	112	20	5 (6,3)	0,21	0,22	0,22	4,35
ТАН120-220-50	190	1,74/1,0	160	140	20	5 (6,3)	0,205	0,218	0,218	4,35
ТАН121-220-50	190	1,74/1,0	224	125	25	5 (6,3)	0,175	0,19	0,19	4,35
ТАН122-220-50	190	1,74/1,0	200	180	20	5 (6,3)	0,163	0,175	0,175	4,35
ТАН123-220-50	190	1,74/1,0	250	224	26	5 (6,3)	0,13	0,14	0,14	4,35
ТАН124-220-50	190	1,74/1,0	315	125	25	5 (6,3)	0,14	0,155	0,155	4,35
ТАН125-220-50	280	2,5/1,45	125	112	13	5 (6,3)	0,42	0,42	0,42	5
ТАН126-220-50	280	2,5/1,45	180	112	20	5 (6,3)	0,335	0,37	0,37	5
ТАН127-220-50	280	2,5/1,45	160	140	20	5 (6,3)	0,335	0,325	0,335	5
ТАН128-220-50	280	2,5/1,45	224	125	25	5 (6,3)	0,31	0,24	0,31	5
ТАН129-220-50	280	2,5/1,45	200	180	20	5 (6,3)	0,27	0,255	0,27	5
ТАН130-220-50	280	2,5/1,45	315	280	35	5 (6,3)	0,165	0,18	0,18	5
ТАН131-220-50	280	2,5/1,45	250	224	25	5 (6,3)	0,21	0,215	0,215	5
ТАН132-220-50	280	2,5/1,45	315	125	25	5 (6,3)	0,215	0,255	0,255	5
ТАН133-220-50	280	2,5/1,45	355	200	25	5 (6,3)	0,16	0,22	0,22	5
ТАН134-220-50	440	3,9/2,3	200	180	20	5 (6,3)	0,4	0,4	0,4	10
ТАН135-220-50	440	3,9/2,3	250	224	26	5 (6,3)	0,32	0,32	0,32	10
ТАН136-220-50	440	3,9/2,3	280	315	35	5 (6,3)	0,24	0,265	0,265	10
ТАН137-220-50	440	3,9/2,3	315	125	25	5 (6,3)	0,4	0,2	0,4	10
ТАН138-220-50	440	3,9/2,3	355	200	25	5 (6,3)	0,285	0,25	0,285	10

Электрическая принципиальная схема

Трансформаторы типа ТАН выпускаются с двумя типами первичной обмотки (первый тип рассчитан на напряжение сети 127 или 220 В, второй только на 220 В). Возможные варианты обмоток представлены на электрических принципиальных схемах на рисунках 1 — 2.

Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема анодно-накальных трансформаторов ТАН с напряжением питающей сети 127/220 В и частотой 50 герц:
а — броневой конструкции; б — стержневой конструкции.

Рисунок 2. Электрическая принципиальная схема анодно-накальны трансформаторов ТАН с напряжением питающей сети 220 В и частотой 50 герц:
а — броневой конструкции; б — стержневой конструкции.

Подключение к сети переменного тока

Варианты подключения трансформаторов типа ТАН к сети переменного тока с частотой 50 Гц приведены в таблице 3.

Таблица 3. Варианты подключения трансформаторов типа ТАН к сети переменного тока

Номинальное напряжение первичной обмотки, В	Номинальное напряжение сети, В	Броневая конструкция		Стержневая конструкция
		Соединение выводов трансформатора	Выводы, на которые подается напряжение сети	Соединение выводов трансформатора	Выводы, на которые подается напряжение сети
127/220	220	2 и 4	1 и 5	2 и 5	1 и 4
	127	1 и 4, 3 и 6	1(4) и 3(6)	1 и 6, 3 и 4	1(6) и 3(4)
220	220	–	1 и 5	2 и 5	1 и 4

В зависимости от габаритной мощности, типа магнитопровода, напряжения питающей сети и климатического исполнения трансформаторы типа ТАН имеют различные габаритные и установочные размеры, приведенные на рисунке 3 — 8 и в таблице 4.

Конструкция трансформаторов типа ТАН в различных условиях эксплуатации обеспечивает их надежную работу в течение всего заданного срока службы. Она способна противостоять механическим и климатическим воздействиям, сохранять работоспособность при повышенной влажности и во всех случаях температурных воздействий обеспечивать необходимый запас электрической прочности изоляции обмоток.

Трансформаторы типа ТАН с частотой питающей сети 50 Гц изготовляются на магнитопроводах стандартизованного ряда.

Таблица 4. Габаритные и установочные размеры трансформаторов типа ТАН

Источник