Как посчитать ra выходного трансформатора

Как посчитать ra выходного трансформатора

9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Проектирование лампового усилителя: приведённое сопротивление трансформатора Rа

Проектирование hi-end лампового усилителя некоторые начинают с имеющихся выходных (звуковых) трансформаторов. У разных трансформаторов разное соотношение витков в первичной и вторичной обмотках, и, следовательно — коэффициент трансформации. При разном сопротивлении нагрузки (динамики акустических систем могут иметь сопротивление 4 и 8 Ом) имеющиеся трансформаторы могут работать не во всех схемах, не со всеми лампами. Итак, начнём.

Приведённое сопротивление трансформатора и выбор лампы

Звуковой (выходной) трансформатор в ламповом усилителе нужен для того, чтобы согласовать высокоомный выход лампы с низкоомным динамиком. Здесь мы оперируем таким абстрактным понятием, как приведённое сопротивление трансформатора. Оно рассчитывается по упрощённой формуле:
Ra=K^2*Rн , где K — коэффициент трансформации, а Rн — сопротивление нагрузки.

Для примера, возьмём имеющийся трансформатор ТВ-ЗШ. Параметры его обмоток следующие: первичная — 3000 витков, вторичная — 91 виток. Считаем коэффициент трансформации: K=3000/91=33. По приведённой выше формуле считаем Ra.

Для нагрузки 4 Ом: Ra=33^2*4=4356 Ом
Для нагрузки 8 Рм: Ra=33^2*8=8712 Ом

Мы получили эквивалент сопротивления, которое будет представлять собой трансформатор с указанной нагрузкой в анодной цепи лампы. Определим, какой ток при этом будет протекать в анодной цепи: I=U/R при анодном напряжении +250В.

I=250/4356=57мА при нагрузке 4 Ома
I=250/8721=28мА при нагрузке 8 Ом

Округлим эти значения и считаем, что при использовании трансформатора ТВ-ЗШ и анодном напряжении +250В с нагрузкой 4 Ома анодный ток составит 60мА, а с нагрузкой 8 Ом — 30мА. По этим токам уже можно подобрать лампу. При этом важно, чтобы рабочая точка находилась на линейном участке её работы.

Если лампу подобрать не удаётся, то можно перемотать вторичную обмотку трансформатора. Например, у нас имеются: лампа 6Ф3П, трансформатор ТВ-ЗШ и динамик сопротивлением 4 Ома. Анодный ток для этой лампы — 40мА. Рассчитаем анодное сопротивление (которое будет представлять трансформатор): R=U/I .

Коэффициент трансформации должен быть K=SQR(6250/4)=39.5

При имеющихся 3000 витках первичной обмотки во вторичной должно быть: 3000/39.5=76 витков . Таким образом, от вторичной обмотки нужно отмотать 15 витков. Желательно это сделать в виде отвода, чтобы иметь возможность подключать и другую нагрузку.

Проведём аналогичный расчёт для трансформатора ТВН-2. Его первичная обмотка содержит 2600 витков, а вторичная — 90+3 витка.

Как мы уже рассчитали выше, для нагрузки 4 Ом при анодном напряжении +250В оптимально иметь коэффициент трансформации равный 39.5. Таким образом, вторичная обмотка данного трансформатора должна иметь 2600/39.5=66 витков . Таким образом, можно отмотать 27 витков, аналогично, сделав отвод.

Онлайн-калькулятор для однотактного (SE) каскада

Расчёт ведётся по фрмуле из статьи В.Большова, журнал «Радио» №6/1963 (как видно из формулы, для трансформатора с КПД=90%):

W₂=1.1*W₁*SQR(R_дин/R_а)
Введите свои данные, чтобы рассчитать количество витков вторичной обмотки исходя из количества витков первичной обмотки, сопротивления динамика и Ra лампы.

Количество витков первичной обмотки
Сопротивление динамика	Ом
Ra	Ом

Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя
Электронный дроссель для лампового усилителя

Касаемо сопротивления первичной обмотки по постоянному току:

для триода — 7-10% от внутреннего сопротивления

для пентода — то же, но от приведенного к первичке

Дальше в разделе ламповый звук hi-end и ретро электроника: Восстановление трансформатора ТВ-ЗШ, восстановление трансформатора тв-зш для использования в ламповом усилителе: удаление ржавчины и проварка в парафине. Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Дайджест
радиосхем
Новые схемы интернета — в одном месте!

Новые видео:

Источник

Как посчитать ra выходного трансформатора

Комаров Е. Расчет выходных трансформаторов. — В помощь радиолюбителю. — 1959. — №8. — 10-29.

Назначение выходного трансформатора

Выходной трансформатор радиоприемника или усилителя нужен для согласования выходного сопротивления оконечной лампы каскада с нагрузкой, т. е. громкоговорителем.

Качество работы выходного каскада в основном характеризуется величиной частотных и нелинейных искажений.

Частотные искажения появляются вследствие непостоянства величины сопротивления нагрузки для различных частот.

Вследствие нелинейности характеристик ламп оконечного каскада возникают нелинейные искажения. Большой коэффициент нелинейных искажений в усилителе нетерпим, так как влечет за собой резкое ухудшение качества звучания.

Как величина полезной мощности, так и значение коэффициента нелинейных искажений в большой степени зависят от величины нагрузочного сопротивления оконечного каскада. При неправильном выборе величины нагрузки уменьшается полезная мощность, отдаваемая лампой, и растет коэффициент искажений. Наивыгоднейшие значения сопротивлений нагрузки для типовых режимов конкретных ламп будут приведены в табл.1 в следующем выпуске рассылки.

Нужная величина сопротивления нагрузки для большинства ламп составляет несколько тысяч Ом. Величина же сопротивления звуковых динамических громкоговорителей выражается в единицах ома. Поэтому непосредственное включение катушки громкоговорителя в анодную цепь лампы нецелесообразно.

Для согласования этих сопротивлений я применяют выходные трансформаторы.

Расчет выходных трансформаторов

приведена принципиальная упрощенная схема выходного каскада, на рис.2

изображены эквивалентные схемы этого каскада для различных частот усиливаемого сигнала. Здесь R1 — внутреннее сопротивление лампы; r1 — активное сопротивление первичной обмотки; r2 — активное сопротивление вторичной обмотки; Ls — индуктивность рассеяния трансформатора; R1 — приведенное сопротивление нагрузки (сопротивление со стороны первичной обмотки при включении во вторичную нагрузку); La -индуктивность первичной обмотки.

Расчет выходного трансформатора можно разделить на две части: электрический расчет и конструктивный расчет (по данным электрического расчета).

При электрическом расчете определяются такие параметры трансформатора, как коэффициент трансформации, индуктивность первичной обмотки, индуктивность рассеяния и активные сопротивления обмоток.

При конструктивном расчете находятся числа витков обмоток, диаметр проводов, габариты и сечение стального сердечника.

Заданными величинами при расчете обычно являются: внутреннее сопротивление лампы, наивыгоднейшее сопротивление нагрузки. Величина постоянной составляющей анодного тока лампы (тока покоя), мощность громкоговорителя и сопротивление его звуковой катушки, а также граничные частоты полосы пропускания (частоты, для которых усиление должно быть не меньше 0,7 от максимального уровня).

Приближенный расчет, обладающий достаточной для радиолюбительской практики точностью, может быть проведен по упрощенным формулам, без учета активных потерь в обмотках трансформатора и его индуктивности рассеяния. Поэтому расчет трансформатора по заданным параметрам лампы и громкоговорителя сведется к определению коэффициента трансформации, индуктивности первичной обмотки, чисел витков обмоток, диаметра проводов и объема и сечения стального сердечника.

Расчет выходных трансформаторов для однотактных каскадов

Заданными величинами при расчете являются: внутреннее сопротивление лампы Ri, приведенное сопротивление нагрузки R1, постоянная составляющая анодного тока лампы Iо, мощность громкоговорителя и сопротивление его звуковой катушки, а также допустимые частотные искажения.

Расчет трансформатора начинается с определения требуемого коэффициента трансформации, приводящего сопротивление нагрузки к нужной величине в области средних частот, по формуле:

где n — коэффициент трансформации, выражающий собой отношение чисел витков вторичной обмотки к первичной; Rн — сопротивление звуковой катушки громкоговорителя; R1 — приведенное сопротивление нагрузки.

Следующим этапом расчета является определение индуктивности первичной обмотки, величина которой определяет частотные искажения каскада в области низких частот.

Первичная обмотка трансформатора, как это видно из эквивалентной схемы для низких частот (рис. 2, б), включена параллельно приведенному сопротивлению нагрузки. Индуктивное сопротивление обмотки на низких частотах уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления. Для того чтобы коэффициент частотных искажений не превышал заданного значения, индуктивность первичной обмотки не должна быть меньше определенной величины. Эта величина определяется по формуле:

где при использовании в выходном каскаде триода R = Ri, а для лучевого тетрода или пентода R = 0,1Ri; fн — частота, соответствующая нижней границе полосы пропускания усилителя; М — коэффициент частотных искажений, представляющий собой отношение коэффициента усиления на средних частотах (принят за единицу) к коэффициенту усиления на низких частотах

Если принять fн = 80 Гц, а М = 1,22, то формула для расчета индуктивности первичной обмотки трансформатора упростится и примет вид:

После определения величин n и L2 необходимо найти, исходя из мощности громкоговорителя т.е. той мощности, которую нужно передать из первичной обмотки во вторичную, тип и размеры пластин, а также сечение сердечника по формуле:

где Р — мощность громкоговорителя в Вт, а В — коэффициент, зависящий от типа применяемой лампы, показателей усилителя (полосы пропускания, допустимых искажений) и, в очень сильной степени, от наличия или отсутствия в схеме отрицательной обратной связи.

Источник

Расчет выходного трансформатора

Методика комплексного расчета технических параметров выходного трансформатора для ламповых каскадов мощности.

Исходными данными для расчета выходного трансформатора являются следующие технические параметры:
1) сопротивление нагрузки Rн
2) наивыгоднейшее сопротивление нагрузки лампы оконечного каскада Rа;
3) внутреннее сопротивление лампы оконечного каскада с учетом обратной связи Riβ или просто Ri, если обратная связь отсутствует;
4) низшая рабочая частота fн;
5) мощность трансформатора Ртр.

В результате, проведенного расчета, требуется определить:
1) физические размеры сердечника;
2) числа витков и диаметры проводов обмоток.

Величины Rа, Ri и Ртр берутся из расчета оконечного каскада или из таблиц с набором характеристик соответствующей лампы, используемой выходном каскаде.

Расчет выходных трансформаторов для однотактных схем

1. Коэффициент трансформации

где Rн — сопротивление звуковой катушки громкоговорителя постоянному току (в Oм), Rа — наивыгоднейшее сопротивление нагрузки оконечной лампы (в Oм).
2. Активное сопротивление первичной обмотки трансформатора

3. Сопротивление эквивалентного генератора (в Oм)

где Riβ — внутреннее сопротивление оконечной лампы с учетом обратной связи, которое можно принять равным Ri/A, где A — коэффициент обратной связи. A=1+βK, где K — коэффициент усиления каскада, а β — коэффициент передачи, показывающий какая часть сигнала с выхода усилителя передаётся на вход, в качестве обратной связи.
4. Индуктивность первичной обмотки (в гн)

где fн — низшая рабочая частота (в Гц).
5. Для Ш-образных броневых сердечников, как штампованных так и ленточных, ориентировочные значения параметра (ScSок) можно найти по графику (рис. 1), на котором приведены зависимости произведения площади сечения сердечника Sc на площадь окна Sок от мощности трансформатора Ртр для различных режимов работы оконечного каскада. По найденному значению ScSок, пользуясь разделом справочных данных магнитных сердечников, по таблице 1, можно определить сердечник из наборных пластин, а данные по витым ленточным сердечникам можно найти в таблице 2. Более подробные размеры витых ленточных сердечников, находятся в разделе — Ленточные магнитопроводы.

Рис. 1a. График зависимости мощности выходного трансформатора от произведения площади сечения сердечника на площадь окна Ш-образного магнитопровода, для различных типов ламп и схемотехники при малых значениях мощности.

Рис. 1b. График зависимости мощности выходного трансформатора от произведения площади сечения сердечника на площадь окна Ш-образного магнитопровода, для различных типов ламп и схемотехники при больших значениях мощности.

6. Расчет предварительного числа витков первичной обмотки и величины немагнитного зазора производится по методике, приведенной в разделе сайта — Дроссели.
7. Определяется амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора

8. Проверяется величина максимальной индукции Вм в сердечнике (в Гс)

Где:
Um1 — амплитуда напряжения на первичной обмотке (в В).
Если Вм > 7000 Гс, то число витков первичной обмотки следует определять по формуле

9. Число витков вторичной обмотки

10. Диаметры проводов обмоток (в мм). Для первичной обмотки диаметр рассчитывается по формуле:

Диаметр провода вторичных обмоток выходного трансформатора зависит от тока каждой вторичной обмотки и расчитывается по формуле:

Где: Iа0 — анодный ток оконечной лампы (в ма), I2 — ток во вторичной обмотке (в а).
11. Проверяется размещение обмоток по методике раздела – Трансформатор питания.

Расчет выходных трансформаторов для двухтактных (P-P) схем

1. Определяется коэффициент трансформации и индуктивность первичной обмотки так же, как и для однотактного трансформатора.
2. Выбирается тип пластин по рисунку 1 и таблице 1, определяется средняя длина магнитного пути lс (в см), площадь окна Soк (в см2) и рассчитывается сечение сердечника (в см2)

Где:
Р — мощность трансформатора (в вт).
По табл. 1 подбирается подходящий тип сердечника.
3. Число витков первичной обмотки

Где:
L1 индуктивность первичной обмотки (в Гн), μн — начальная магнитная проницаемость материала сердечника.
4. Амплитуда напряжения на первичной обмотке

Источник