Расчет и намотка выходного трансформатора для лампового усилителя
Выбираем выходную лампу – строим нагрузочную прямую и выбираем РТ на ВАХах, находим приведенное сопротивление, выбираем сопротивление акустики (нагрузки), в результате вычисляем соотношение витков первичной и вторичной обмоток = Ктр = √КВ (приведенное сопротивление анода: сопротивление акустики).
Выбираем трансформатор – больше «железа», меньше меди, без фанатизма с габаритной мощностью (из практики воспроизведения низких частот) достаточно 100-160 Вт (10-14 см 2 площади центрального керна). Парадокс, лучший звук у Ш «железа» от компьютерных китайских бесперебойников. Неплохие результаты показал ТСШ-170, правда у него неудобство со сборкой и креплением.
Запасаемся большим тюбиком клея “Момент”, тонким канцелярским и нешироким малярным скотчем. Штанген, металлическая точная линейка, калькулятор, карандаш. ЗАМЕРЫ – окно, что ограничивает железо, точно до десятых мм.
На столе – таблица номиналов диаметров намоточного провода, сечений по меди и по лаку, допустимый ток при токовой нагрузке.
Готовим каркас катушки – чистим от заусенцев, думаем и потом сверлим необходимое количество «дырок» для выводов проводов и контактных для пайки-крепления. Если не получается с мозгами – пропиливаем сквозную щель, одну-две.
Дырки для выводов, для фторопластового провода, чтобы намоточный тонкий не ломался. Дырки для крепления-пайки под голую медь 0,75-1,0 мм, потом залудим.
Готовим межсекционную изоляцию – полоски офисной бумаги с бахромой по 1,5 мм шире окна катушки с каждой стороны.
Пример: 34,5х10 мм, дно = 34,5 мм, высота = 10 мм.
Секционирование – соединение обмоток ТОЛЬКО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ! Любой слой заполняется только полностью и без просветов.
Сначала не меньше половины первички, затем межсекционная изоляция – 3 слоя подготовленной офисной бумаги с бахромой, затем – слой вторички, межсекционная изоляция, затем четверть первички, межсекционная 3 слоя, слой вторички, межсекционная, оставшаяся четверть первички, межсекционная 3 слоя, затем можно слой первички (около 200 витков) для катодной обмотки, и последний оставшийся слой вторички – на нем желательно делать выводы-петли через каждые 5-7 витков для подстройки под конкретную акустику, на слух.
Итого получается: ½ I – II – ¼ I – II – ¼ I – К – II (5+5+5+5+5+5)
Прикидываем – количество витков вторички в одном слое проводом около 1,0 по меди (из практики) – 1,09 лак.
34,5 : 1,09 = 31,65 – 1 виток = 30 витков слой вторички.
Моя задача – первичка 5к и два вывода на 8 Ом и 16 Ом.
Вычисляем витки первички. Через Ктр, для 8 Ом = 25, для 16 Ом = 17.
(Ктр = кв.корень [5к : Ra]) = корень (5000 : 8) = корень 625 = 25 для 8 Ом, и соответственно 16 Ом = 17.
Значит два слоя вторички – 8 Ом, три слоя – 16 Ом.
Прикидываем равенство первичек.
Два слоя вторички = 60 витков (на 8 Ом) х 25 (Ктр 8 Ом) = 1500 витков – прикидочная первичка на 8 Ом.
Три слоя вторички = 90 витков (на 16 Ом) х 17 (Ктр 16 Ом) = 1530 витков – почти одинаково. Выбираем среднее (да простят ГУРУ инета) = итого первичка 1515 витков.
Расчет диаметра первички
Реальная площадь окна = 34,5 х 10 = 345 мм 2 .
Из практики – первичка и вторичка требуют одинаковые площади, на первичку = 345 : 2 = 172,5 мм 2 .
Из практики на вспучивание и изоляцию эту площадь делим на 1,4 и получаем чисто под провод первички = 172,5 : 1,4 = 123,21 мм 2 , делим его на количество витков и получаем площадь для одного витка = 123,21 мм 2 : 1515 витков = 0,08133 мм 2 . Извлекаем квадратный корень и получаем искомый диаметр провода первички по лаку: √0,08133 = 0,2852 мм.
По таблице по лаку ищем ближайшее меньшее, получается по меди: 0,25 – 0,23 мм.
Т.к. провод по меди 0,23 «держит» не менее 110 мА = нам хватит, его и применяем.
ИТОГО: карта намотки = 758 (1515:2) витков 0,23 мм – изоляция – 30 витков 1 мм – изоляция – 379 (1515:4) витков 0,23 мм – изоляция – 30 витков – изоляция – 379 витков 0,23 мм – изоляция – слой 0,23 мм – изоляция – 30 (5+5+5+5+5+5) 1.
Под начало и в конце любого слоя кладем немного клея, чтобы провод не «микрофонил» и укреплял бумагу.
Резвой – «длинные обмотки укладываем аккуратно кучками в четверть высоты, заполняем слой»
При очень длинных обмотках возможно применение межслойного канцелярского скотча в один слой.
Выводы тонкого обмоточного провода желательно маркировать разноцветными кембриками:
Пушпул = без зазора, однотакт = с зазором.
При токе анода до 50 мА – зазор 0,05 мм – один слой кальки, при токе 100-120 мА = зазор 0,1 мм – один слой обычной офисной бумаги, ТОЛЬКО НА ЦЕНТРАЛЬНОМ КЕРНЕ !
Выводы толстых проводов соединяем и формуем как клеммы подключения, придумывать ничего не надо. Тонкие – зачищаем обжигом и аккуратно чистим мелкой наждачкой. Залуживаем и надежно припаиваем к подготовленной панельке из текстолита с закрепленными голого провода около 1 мм клеммами. Эту панельку для удобства крепим на болтах в ближайшем месте от выводов из катушки.
Не забываем маркировку – на «пузе» катушки с удобной стороны под скотч приклеиваем бирку карты намотки и расположения контактов.
Осталось за малым, рассчитываем усилитель (чуть позже), достаём лампы-деталюшки, «слесарим» корпус, изголяемся с питанием, монтируем, жжём канифоль, ругаемся на несоответствие действительности инетовских подписанных ВАХов, пересчитываем под реальные замеры, жжём канифоль, заменяем выбитые квартирные пробки, плюемся на акустику, и наслаждаемся Вотерсом, ну или звуком “Бегущего по лезвию” (Шоночка просто красавица!).
Ответы на вопросы «Почему?» ищем в первоисточниках и не дай божЕ слушаем инетовских ГореГуру (а есть и с сангиг образованием), только через разрядку 450 В конденсаторов на собственных пальцах = другого пути нетУ!
Источник
Некоторые приемы намотки трансформаторов для аудио
Симметричность плеч первичной обмотки по сопротивлению получилась хорошая.
И вот он первенец установлен на шасси. Получился отличный трансформатор, дает хороший плотный бас и хорошую резкость на высоких тонах.
Процесс намотки еще двух трансформаторов для fender 5E3, к сожалению, не заснял, но полуфабрикаты уже намотанных на фото. Уже намотанный силовой и выходной трансформаторы.
Здесь я решил пойти дальше в плане эстетики. Видел, что на всех фирменных усилителях обмотки закрыты металлическими крышками. Если брать «наши» трансы в перемотку, то там не только крышек нет, но и железо не всегда без коррозии. Это обстоятельство, конечно, не очень мешает, а дает дополнительную изоляцию пластин. Так вот крышки я стал делать самостоятельно из оцинкованной жести с полиэстровым покрытием. Из этой жести гнут отливы на окна. Она бывает с одной стороны белой или коричневой, а с другой стороны серой. Рисуем на отрезке жести выкройку.
Процесс изготовления и очередность реза расписаны на картинке. Заштрихованные части, обозначенные цифрой 3 при сгибе, заправляются под часть 4. После того как крышка будет согнута по всем линиям, одеваем на трансформатор, отмечаем что нужно отрезать и отрезаем. Придаем с помощью струбцин нужную форму и сверлим отверстия для стягивающих болтов. Если есть длинное сверло, сверлим прямо по месту через отверстия в железе собранного трансформатора. Края крышки, которые размечали по ширине железа можно отмерить на 2-3 мм больше, чтобы после стяжки трансформатора эти края с помощью киянки загнуть по периметру. Так будет эстетичнее. Следующая стадия — покраска крышки и железа с торцов. Получаем примерно такой вид.
Следующие два трансформатора выходной и силовой опять же для другого JMC800 я мотал уже на моей трансомоталке.
Выходной пропитывал парафином, описанным выше способом. Силовой этой процедуре подвергать не обязательно. В результате получились такие вот братья.
Средний дроссель не в счет. Отличный дроссель из светильников дневного света, не требующий доработки.
На новой трансомоталке процесс намотки стал гораздо веселее.
В общем, для меня миф об ужасах намотки трансформаторов развеян.
:hi:
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Источник
Как правильно намотать выходной трансформатор для двухтактного лампового усилителя
Каждый радиолюбитель, пожелавший собрать ламповый усилитель, сталкивается с вопросом, а какой же ТВЗ ему применить для своей конструкции?
Как рассчитать, как намотать или заказать трансформатор по расчётным данным?
Ведь в интернете он наверняка вычитал, что ТВЗ – это чуть ли не самый главный элемент всего устройства. И от его качества и параметров зависит в целом качество звука всего усилителя.
Так какие же параметры важнее всего в выходном трансформаторе? Как их рассчитать?
Этому и будет посвящена данная статья.
В ней нет ничего нового. Все данные для расчётов взяты из учебников 50 х годов прошлого столетия. А я лишь постараюсь «простым , доступным языком», изложить их здесь с учётом того, что современные носители звука используют полный звуковой диапазон от 20 Гц до 20 кГц, а наш усилитель и ТВЗ в том числе должен с запасом как вниз, так и вверх перекрывать этот диапазон.
Итак, Его величество – выходной трансформатор.
Какие же параметры выходного трансформатора главней всего?
Да практически все. Это:
— Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток r1 и r2,
— полное сопротивление анодной нагрузки, т.е. нагрузка, на которую будет нагружена лампа во время работы с вашим ТВЗ и подключенной к нему акустикой.
— а — коэффициент «альфа», отношение Ra/ Ri, сопротивления нагрузки к внутреннему сопротивлению лампы в рабочей точке.
— L — индуктивность первичной обмотки,
— Ls — индуктивность рассеяния,
— n — коэффициент трансформации
— Rвых – выходное сопротивление усилителя, определяется внутренним сопротивлением выбранной лампы и параметрами выходного трансформатора.
— Кд – коэффициент демпфирования. Отношение Rн / R вых. Сопротивления нагрузки (динамика) к выходному сопротивлению усилителя.Чем он больше, тем лучше, и при определённых значениях и более, ваш усилитель будет одинаково хорошо звучать с любой по сложности импеданса акустикой.
Итак, для примера я выбираю лампу 300В одного из производителей. Её предельно допустимые электрические параметры следующие:
Ua = 450 вольт,
Ia = 100 ma.
На её ВАХах с помощью программы «TubeCurve» строю нагрузочную линию (обозначена красным).
Согласно своим желаниям. Определяю режим работы лампы.
КНИ = 2,586%.
Не превышает предельно допустимых.
Это можно проделать и вручную, распечатав ВАХи принтером на листе бумаги.
Определяем коэффициент «Альфа» = а – коэффициент нагрузки.
а = Ra / Ri = 5,99 kOm / 0,67 = 8,94
Многие могут возразить: Ведь коэффициент «Альфа» выбирается 3 – 5 Ri.
Отвечу: альфа = 3 — не «хайэнд», альфа = 5-7 — неплохо, альфа = 9-10 — для особых гурманов.
Не причисляю себя к особым гурманам, поэтому выбрал режим неплохой, но очень близкий к последним.
Если вы заметили, я ещё данным режимом потерял немного выходной мощности.
Лампа 300В обычно без труда выдаёт 8 ватт при анодной нагрузке 2,5 – 3 кОм.
Хочу заверить, что потеря мощности ввиду увеличения анодной нагрузки, практически не заметна по слуховым ощущениям. Да и на 6 ватт мне вряд ли когда доведётся эту лампу слушать.
Далее: определяем коэффициент трансформации .
Сопротивление моей нагрузки (динамика) Rn = R2 = 8 Ом.
Отсюда n = √ 8 / 5990 = 0,0365, или Ктр = 27,36.
Расчёт целесообразней всего начинать от КПД – коэффициента полезного действия.
Многие именитые могут заявить: «Да плевать нам на этот КПД, подумаешь, потеряем немного выходной мощности, мы в «хайэнде» за мощностью не гоняемся!»
При этом забывают, что КПД зависит напрямую от активных сопротивлений r1 и r2, это во-первых, а во-вторых — от этих же сопротивлений зависит R вых оконечного каскада усилителя.
Чему же равен КПД? (η)
Вычисляем: КПД = 27,36 * 27,36 * 8 Om / 5990 Om =0,99.
Пусть вас не пугает эта цифра. Она говорит только о том, что мы на правильном пути.
Пугать должна цифра 0,85 или даже 0,8. А мы, от идеального трансформатора перейдём к более реальному и зададимся КПД = 0,95. Можно взять и больше, но габариты такого трансформаторы будут неимоверно увеличиваться в размерах. О чём каждый может потом посчитать.
Леонид Пермяк с «Хаенд – борды» составил и любезно предложил график определения R вых. % выходного сопротивления усилителя от КПД трансформатора и выбранного коэффициента «Альфа».
Тогда, при КПД = 0,95 и «Альфа» = 0,89 R вых = 17% от нагрузки 8 Ом.
R вых = 1,36 Ом. И это очень хорошее значение для нагрузки 8 Ом.
Хочу отметить, что этот результат не точный. Он прикидочный, чего нам ожидать.
После вычисления активных сопротивлений первичной и вторичной обмоток, получим более точный результат выходного сопротивления.
Кд (коэффициент демпфирования) при этом будет = 8 / 1,36 = 5,88.
Для нагрузки 4 Ом, R вых. Должно быть меньше 1 ома.
А как же нам получить эти 1, 36 Ом . Для этого вычислим максимально допустимое сопротивлений первичной r1 и вторичной r2 обмоток.
r1 = 0,5 * 5990 * (1 – 0,95) = 149, 75 Ом. Вполне выполнимая задача. И она благодаря высокому выбранному Ra — сопротивлению анодной нагрузки.
r2 = 0,5 * 8 * (1 – 0,95) / 0,95 = 0,21 Ом.
Итак, максимально допустимые активные сопротивления первичной и вторичной обмоток равны 149,75 Ом и 0,21 Ом соответственно. Меньше эти значения могут быть. Это приведёт к улучшению параметров всего ТВЗ. А увеличение этих значений – к ухудшению.
Теперь можно вычислить, какое будет R вых. усилителя.
R вых. = 0,21 + (670 Ом + 149,75 Ом)/ 27,36 ² = 1,17 Ом. Замечательный результат.
Выходное сопротивление уменьшилось, значит увеличится коэффициент демпфирования.
Далее вычисляем минимально необходимую индуктивность первичной обмотки L1 для нижней частоты. Для этого воспользуемся формулой сопротивления эквивалентного генератора для нижней частоты.
r1 – активное сопротивление первичной обмотки;
r2 — активное сопротивление вторичной обмотки;
r’2 = r2 * Ктр² — активное сопротивление вторичной обмотки, приведённое к первичной цепи;
R’2 = R2 * Ктр² – сопротивление нагрузки, приведённое к первичной цепи.
R2 – сопротивление нагрузки (динамика). Вычисляем Rэн.
(Ri + r1) = 670 + 149,75 = 819,75
r’2 = 0,2 * 27,36 2 = 149,71
R’2 = 8 * 27,36 2 = 5988,56
(r’2 + R’2) = 6138,27
тогда,
Rэн = 819,75 * 6138,27 / 819,75 + 6138,27 = 723,17 Ом.
Вычисляем минимально необходимую индуктивность первичной обмотки L1.
Приняв Fн=10Гц и спад на этой частоте -3 дБ (выражение под квадратным корнем при спаде – 3 дБ = 1, Мн – коэффициент частотных искажений ), вычисляем минимально допустимую индуктивность первички:
L1 = 723,17 / 6,28 * 10 = 11,52 Гн. Округлю до 12 Гн.
Кто-то может возразить, что уж больно мала получилась индуктивность первичной обмотки. Она должна быть как минимум раза в 3 больше. Но, параллельно первичке (и приведённой к ней нагрузке) у нас прежде всего подключено Ri лампы, равное в данном случае 670 Ом. И оно хорошо демпфирует первичку, от которой теперь уже не требуется большой L1.
Потому-то я и старался применить лампу с маленьким Ri — чтобы не потребовалось большой индуктивности и многих витков первички.
Применённая мной формула Rэн есть выражение для двух параллельно соединённых сопротивлений — Ri и Ra c учётом паразитных активных сопротивлений.
Однако, в этой бочке мёда есть и ложка дёгтя. И выражается она в том, что норма на спад величиной -3 дБ слишком слабая. Дело в том, что если на какой-то НЧ-частоте такой спад, то ощутимый спад начинается где-то на декаду выше этой частоты, т.е., если такая норма заложена на частоте 10 Гц, то начало спада — где-то на 100 Гц.
Вот картинка, только из очень древней книги:
Именно поэтому, для того, что бы получить «полноценную» частоту 40 Гц, многие ГУРУ, рассчитывают ТВЗ для нижней частоты Fн = 5 – 6 Гц.
Не буду пересчитывать на Fн = 5 Гц и продолжу расчёт как задумал. А каждый желающий может это проделать самостоятельно, и посмотреть что из этого вышло.
Источник
