Мотаем тороидальный трансформатор для лампового усилителя

Тороидальные трансформаторы в однотактных ламповых УМЗЧ класса А

Множество радиолюбителей и аудиофилов хотели бы иметь качественный ламповый усилитель. Современный ламповый усилитель имеет не только своеобразный, оригинальный внешний вид (фото 1), но и обеспечивает приятное звучание, высокую глубину сцены и хороший передний план, а при прослушивании фонограмм создает в помещении романтическую обстановку. При конструировании и изготовлении таких усилителей многие радиолюбители встречаются с трудностью изготовления выходного трансформатора. Об одной технологии изготовления выходных трансформаторов на тороидальных сердечниках рассказано в этой статье.В радиотехнической литературе практически не раскрыта тема применения тороидальных трансформаторов в выходных однотактных каскадах УМЗЧ, хотя они имеют очень высокие технические показатели, а применяют обычно Ш-образные трансформаторы с немагнитным зазором и всевозможной кучей обмоток, порой соединенных самым причудливым образом.

Проблема применения тороидальных трансформаторов обусловлена высокой зависимостью магнитной индукции в сердечнике от внешнего поля, или, проще говоря, от тока в первичной обмотке.

На рис.1 показана кривая намагничивания сердечника Ш-образного трансформатора.
Крутизна кривой намагничивания сердечника (зависимость магнитной индукции поля — В в сердечнике от напряженности внешнего поля — Н) пропорциональна относительной магнитной проницаемости сердечника µ. Эта зависимость нелинейная. На рабочем участке крутизна более-менее неизменна, потом следует нелинейный участок, где с ростом Н уменьшается µ (рис.1).

В свою очередь, напрямую влияет на индуктивность первичной обмотки трансформатора и на коэффициент передачи трансформатора, в первую очередь, на низких частотах. С ростом тока в первичной обмотке растет и Н. Когда Н превысит определенное значение, µ начинает уменьшаться. Следовательно, будет уменьшаться индуктивность первичной обмотки. Это приведет к еще большему увеличению тока первичной обмотки, следовательно, увеличению Н и падению µ и трансформатор благополучно входит в насыщение.

В однотактных ламповых УМЗЧ класса А через первичною обмотку выходного трансформатора протекает постоянный анодный ток лампы, приводящий к подмагничиванию сердечника и, как следствие, к уменьшению µ для переменной составляющей анодного тока. Сердечник становится более магнитотвердым материалом, и индуктивность первичной обмотки падает, как результат, спад частотной характеристики на низких частотах. По идее, можно было бы увеличить количество витков первичной обмотки и повысить ее индуктивность, но это приведет лишь к дальнейшему падению (вследствие увеличения Н) и насыщению сердечника.

Из изложенного можно сделать вывод, что увеличением числа витков первичной обмотки обычного тора нельзя получить более высокое значение индуктивности первичной обмотки, а лишь насытить сердечник. Индуктивность первичной обмотки тора с подмагничиванием постоянной составляющей будет ниже аналогичной без подмагничивания.

В литературе, например в статье [1], рассматривались трансформаторы с немагнитным зазором в в сердечнике, который уменьшает µ этого сердечника. Нужное значение индуктивности первичной обмотки можно получить изменением количества витков и шириной зазора сердечника. Но практически, размер зазора для получения приемлемых результатов должен быть крайне небольшим — десятые доли миллиметра. Выполнить такой зазор на торе без специального оборудования в домашних условиях практически невозможно.

Задача создания выходного трансформатора на торе сводится к получению нужной индуктивности первичной обмотки при условии не введения трансформатора в режим насыщения.

Раздумывая над данной ситуацией, автор пришел к выводу, что для снижения магнитной проницаемости тора можно пойти по пути как введения зазора, так и попробовать решить проблему посредством увеличения магнитотвердости самого сердечника с помощью внешнего магнитного поля, поместив тор между двух постоянных магнитов в поперечное магнитное поле. Проще говоря, компенсировать подмагничивание сердечника, хотя бы частично, магнитным полем постоянного магнита.

На рис.2 показаны две петли гистерезиса сердечника опытного образца тороидального трансформатора: внутренняя — для обычного тора, внешняя — для тора в поперечном магнитном поле.
Вторым преимуществом такой конструкции является взаимодействие части обмотки тора с внешним магнитотвердым сердечником (магнитами), что приводит, в свою очередь, к увеличению индуктивности первичной обмотки и, как следствие, увеличению системы. В результате протекания одновременно этих двух процессов, значение магнитной проницаемости системы увеличивается. При этом сердечник становится сложнее ввести в режим насыщения.

В идеале, хорошо бы было намотать выходной тор на сердечнике, состоящем из двух торов, один магнитотвердый (магнит), а другой обычный (магнитомягкий).

В связи с тем, что автор не имеет опыта намотки, на радиорынке были приобретены силовые тороидальные трансформаторы (220/12 В). Первичные обмотки у них содержат приблизительно 1100 витков, а вторичные — 60 витков. Вторичные обмотки трансформаторов следует домотать до напряжения 20 В (на «холостом ходу»), добавив на трансформаторы по 30 витков.

Для изготовления одного выходного трансформатора было использовано три силовых, которые были соединены в соответствии со схемой рис.3.Количество витков первичной обмотки выходного трансформатора однотактного лампового УМЗЧ приблизительно составляет 3000-5000, для получения должной индуктивности первичной обмотки.

Для получения оптимальной индуктивности первичной обмотки выходного трансформатора автор соединил последовательно первичные обмотки трех силовых трансформаторов и зажал торы между кольцевыми магнитами (фото 2) с помощью резьбовой шпильки и гаек. Получается немного громоздко, но работает отлично. Магниты можно изъять из сгоревших динамиков.На рис.4 показаны АЧХ усилителя без цепей частотной коррекции при отсутствии магнитов в сердечнике (2) трансформатора и при их наличии (1).
Литература
1. Dr. Tom Hodgson. То Be, or Not To Be, Linear! The Single-Ended Transformer // Sound Practices -№10. — C.37-40.

Автор: Юрий Дьячук, с. Рай-Еленовка, Песочин, Харьковской обл.

Источник: Радиоаматор №11/12, 2014

Источник

Сборка и схемы лампового усилителя с тороидальным выходным трансформатором

Ламповые усилители с любым тороидальным трансформатором – довольно известная разработка, применяемая инженерами-любителями. Собрать усилитель на торе возможно, но учитывать необходимо некоторые аспекты. Для преобразования тока используются различные виды устройств. К числу таких относится тороидальный трансформатор. Намотку допустимо проводить в домашних условиях.

Можно ли собрать ламповый усилитель на торе

Силовой трансформатор выбирают для лампового усилителя, но делается это с учетом определенных технических характеристик. Принцип работы тороидального устройства состоит в том, что оно преобразовывает переменный ток с одними показателями напряжения в другое. При этом возможно нескольку схематических решений: однотактный или двухтактный.

Тороидальные тс в любом случае имеют идентичные конструктивные особенности. В частности, устройства состоят из:

• диска из металла с определенным радиусом (обычно используется качественная сталь);
• прокладки для изоляции прибора;
• вывода первичной обмотки;
• вывода вторичной обмотки;
• инструментов, обеспечивающих изоляцию вторички и первички;
• экранирующей обмотки;

• изоляции сердечника трансформатора;
• предохранителя;
• приборов для крепежа элементов;
• изоляции основной части;
  специального тороидального сердечника.

Именно последний — тороидальный сердечник — отвечает за специфику работы тс. Обмотки соединяются при помощи магнитного провода, технологические характеристик его различаются в зависимости от вида трансформатора.

Плюсы и минусы использования тороидального трансформатора в качестве выходного

Если трансформатор тороидального типа собираются использовать для работы с ламповым усилителем, то сначала оценивают целесообразность этого поступка. Обычно сравнивают тс такого типа со стержневыми или броневыми вариантами, которые обладают похожей спецификой действий. В сравнении с ним у трансформаторов тороидальных имеются такие преимущества:

• нет зазоров и стыков в сердечнике;
• сталь используется прямым методом, так как направляющие проката и магнитного поля, образуемого элементами, идентичное;
• использоваться могут варианты стали марок Э-340, Э-370 и другие.

Поток рассеяния катушки, которая использоваться в тс, должен быть равен нулю. Только использование пластинки из стали позволяет достичь этого показателя. В отличии от оборудования стандартного вида в этих типах магнитное поле, вызываемое внешними раздражителями, практически не влияет на работу.

Использование тороидального трансформатора в качестве выходного для лампового усилителя соответственно позволяет уменьшить влияние окружающих помех. Тороидальный сердечник, если сравнивать его с обычным, показывает гораздо большие экономические и электрические показатели. Его использование более целесообразно.

Сталь в составе позволяет устранить нелинейные искажения. Кроме того, так как напряжение не колеблеться, величина индукции максимальная, то вес и объем сердечника уменьшается, следовательно устройство само весит меньше.

Отдельно специалисты отмечают простоту использования и удобство приборов. Экранов нет, что позволяет комфортно закреплять их. Но следует понимать, что есть и недостатки. К числу таких относится стоимость намотки — она выходит несколько выше.

Возможные схематические решения

Обычно используются трансформаторы вида с немагнитным зазором. Проблема использования заключается в зависимости сердечника от внешнего поля, показателей индуктивности первички.

Однотактный

Кривая намагничивания зависит пропорционально от проницаемости сердечника. Это можно увидеть на схеме зависимости напряженности внешнего поля от величины намагничивания.

Если растет показатель тока на первичной обмотке, то проницаемость будет уменьшаться, а намагниченность увеличиваться. Индуктивность внутреннего слоя понизиться. Это способствует тому, что оборудование начинает работать в режиме насыщения.

Однотактные ламповые усилители дают возможность через тс протекать току, который вызывает намагничивание. Крепеж более мягкого материала невозможен, кроме того, не поможет решить проблему и увеличение витков первички — насыщение сердечника продолжится. Нужные показатели индуктивности достигаются путем смены количества витков и увеличения ширины зазора.

Двухтактный

Проблема создания двухтактного трансформатора идентичная — получить необходимые показатели индуктивности обмотки, но не допустить входа в режим пресыщения.

Для этой цели используется методика создания зазора, а также увеличение твердости магнитной стороны сердечника. Последний помещают в поперечное магнитное поле, которое выступает в роли магнита для середины.

Проведение питания таким образом решает сразу несколько проблем. В первую очередь повышает индуктивность первички. Это означает, что и увеличивается значение магнитной проницаемости. Сердечник не перемещается в режим пресыщения и стабильно работает. Тор наматывается на детали, при этом один является магнитомягким, а другой твердым.

Требования к качеству электрической машины

Самый простой тороидальный трансформатор представляет собой устройство из двух обмоток со стальным сердечником. Предъявляются определенные требования к электрический машине. Обратить внимание следует на то, что:

• первичная обмотка подключается к источнику тока;
• вторичная примыкает к потребителю энергии.

Магнитный провод усиливает индукцию, поэтому его коэффициент подбирается в строгом соответствии с техническими характеристиками обмоток. Витки обмотки определяют, какую силу имеет электромагнетизм. Изменяя число обмоток можно создать систему для лампового усилителя, которая бы преобразовывала любое напряжение.

При самостоятельном изготовлении используйте специальный станок для намотки — он упрощает процесс. Латры берутся одинаковыми, между листами не должно быть зазоров. Если будут щели, то непременно их заполнить железными листами. Выводы обязательно закрепляются при помощи сварочных точек.

Источник

Намотка тороидального трансформатора глазами практика. Отделка и крепёж

Данная статья не претендует на звание бестселлера научно популярной литературы, а скорее руководством для начинающих. В статье рассказывается сам процесс намотки, а не его расчёт.

Рано или поздно в практике каждого радиолюбителя возникает вопрос о том чем питать то или иное устройство. Самые ходовые мощности УНЧ это 2*100 или 2*200. Поэтому оптимальным вариантом есть «бублик» на 150 ватт габаритной мощности, в первом случае такой нужен один для 2 каналов, в другом парочка для двойного моно. Тороидальный трансформатор обладает лучшим соотношением размер-мощность, высокий КПД, а также минимальными помехами. Именно поэтому их так любят аудиофилы. Рассмотрим процесс намотки этого типа трансформаторов более подробно.

Основное, что должен знать и главное понимать человек который мотает трансформатор:

• длина провода (количество витков) это напряжение;
• сечение проводника- это ток которым можно нагружать его;
• если число витков в первичной цепи малое, то это лишний нагрев провода;
• если габаритная мощность недостаточная (потребляется больше возможного) , это опять таки тепло;
• перегрев трансформатора приводит к снижению надёжности.

Итак, что нужно для намотки:

1. Трансформаторное железо в форме тора (далее я напишу где взять);
2. Лакопровод (на обмотку трансформатора нужен обмоточный провод);
3. Скотч малярный (бумажный);
4. Клей ПВА;
5. Тканевая изолента или киперка;
6. Кусочки провода в изоляции;
7. И последнее, но главное — это желание.

ТРАНСФОРМАТОРНОЕ ЖЕЛЕЗО

Рассказывать о том как рассчитать мощность железа я не буду для этого есть уже очень много статей… Расчёт мощности сложен с практической точки зрения, так как не известна марка стали, качество её производства. Поэтому два сердечника с одной габаритной массой имеют разные параметры. Рассмотрим пример намотки сердечника на уже «отработанном» сердечнике. Один из самых легко доставаемых сердечников, качество которого достойно внимания. Является сердечник из советского стабилизатора «Украина-2»(сн-315). В своё время их много погорело, и на рынке можно достать такой аппарат за 20 грн… Нас интересует тор. Намотан этот бублик алюминиевым лакопроводом, мы нещадно его сматываем (или скусываем), нам необходим сердечник (аккуратно чтобы не повредить сердечник). Алюминиевый провод можно использовать для других целей (веники скручивать или провода), или как в моём случае я его переплавляю для других целей (делаю радиаторы). После сматывания получается красивый сердечник с габаритами 96-54-32 мм, соответственно наружный, внутренний диаметр и высота. Ниже приведён пример такого сердечника ( Рис.1 ). Габаритная мощность такого сердечника не менее 120 ватт (проверено на практике).

Перед намоткой необходимо подготовить железо к намотке. Если посмотрите на углы трансформатора то уведите что они под углом 90 градусов, в этих точках будет изгибаться провод и будет облущиваться лак, что б этого не было необходимо обработать углы напильником скруглив их максимально (понимаю что лень но нужно). Минимальный радиус окружности 3мм. На Рис.1 видно что углы уже обработаны, и тор готов к намотке. Небольшая хитрость, при обработке углов напильником необходимо избегать зализывания стали, дабы слои между собой оставались не замкнутыми! Для этого следует производить движения напильником вдоль направления трансформаторной ленты. После обработки рекомендую просмотреть углы на замыкание слоев и доработать их мелким напильником.

Что-б изолировать сердечник от обмотки необходимо его изолировать ТКАНЕВОЙ изолентой (или киперкой пропитанной парафином-воском). Лучше использовать изоленту из шириной около 25мм (Рис.2), тогда будет максимальное покрытие металла в один слой, что позволяет экономить место в окне. Конец намотки не заклеиваем (читаем дальше).

После этих операций сердечник готов к намотке и мы переходим к следующему шагу.

Лакопроводом я называю электрический проводник изоляция которого сделана из лака (по культурному намоточный или обмоточный провод). Бывает разных марок ПЭВ, ПЭВ-2, ПЭТ-155 и другие. Рекомендую использовать ПЭВ-2, насыщенный оранжевый цвет. Также очень хорошо себя показал провод очень тёмный с виду (ПЭЛ), цвета гнилой вишни, такой имеет толстый слой изоляции, что позволяет его использовать для трансформаторов высоковольтников (более 500В). К примеру провод ПЭВ-2, диаметром 1,6мм имеет толщину изоляции около 0,06-0,07мм, а «чёрный» 0,1-0,11мм.

Расчёт сечения провода очень интересный процесс. На эту тему в интернете есть много литературы, и писать о всяких расчётах и тонкостях я не буду (Google в помощь). В зависимости от выбранной вами плотности тока будет разное сечение провода. Главное, что требуется это правильно соотношение мощностей. Необходимо чтоб мощность вторичной обмотки не привышала больше возможности первичной. Как известно КПД трансформаторов в виде тора очень высок и равняется около 97%, поэтому при намотке тора мощностью в 200 ватт, 6 ватт потерь это мелочь которой можно пренебречь. Считаем, что мощность первичной обмотки больше или равна мощности сумме всех вторичных обмоток.

Пример расчёта. Нужно намотать трансформатор. Первичная обмотка рассчитана на 220В. Вторичных обмоток две по 28В. Диаметр провода первичной обмотки 0,6мм в лаке. Толщина лака около 0,06мм и того «чистый» диаметр провода первичной обмотки около 0,54мм. Подставляем в формулу площади круга и получаем сечение 0,228 мм 2 (если вы не знаете как я это рассчитал то купите усилитель и не заморачивайтесь). И так за пропорциею получаем 220В/28В*2=3,92 это значит что вторичная обмотка должна иметь сечение в 3,92 раза толще за первичную обмотку. Как вы видите я не использовал мощность и соответственно плотность тока. Каждый берет плотность тока какую считает правильной (для себя я принимаю 4А/мм 2 , и мои мысли подтверждают реальный тест транса который я дальше опишу).

Для сердечника который описан выше лучше использовать провод по первичке не менее 0,6мм в диаметре. Провод такого сечения и необходимой длины можно найти в старых ламповых телевизорах, ввиде петель размагничеваний. На рынке всегда есть люди которые занимаются покупкой старых телевизоров («барахольщики»), у них можно найти необходимый провод. У нас на рынке есть два вида петель: маленькие и большие, меньшие по 20 грн, большие по 50.

Маленькие по диаметру, таких в телевизорах используется по 2 штуки. Диаметр такой половинчатой петли размагничивания около 40-50см, сечения проводника где-то около 0,6мм. При качественной укладке этой петли хватает на намотку первичной обмотки одного тора с запасом в пару метров.

Если же использовать большую петлю, то длина провода такой буквально в полтора раза больше маленькой по этому выгоднее покупать маленькие петли. Бывает попадается петля от лампового, цветного телевизора, длина провода в такой петле аналогична но сечение провода может достигать 0,7мм. Если вам такая попалась значит повезло.

И так вы нашли петлю размагничивания как правило она обмотана киперной тканью (тряпочная полоска), а сверху прозрачной лентой или изолентой. Возле выводов проводов находится стык, где можно зацепится и аккуратно размотать петлю. Не нужно срезать, спиливать, срывать изоляцию вы можете повредить провод, кроме того эта изоляция нам ещё понадобится. После сматывания у нас остаётся красивый провод который можно использовать. Некоторые перематывают провод на «челнок», лично я так не делаю, зачем провод лишний раз изгибать, если он и так нужной формы, кроме того если наматывать маленькие торы, то челнок займёт больше места и может не пролезть в окно, а также повредить лак. Перед тем как начать его наматывать необходимо сделать скрутки чтоб провод не разъезжался. Для того чтоб делать скрутки необходимо взять кусочки одножильного провода (желательно в ПВХ-изоляции) длиной по 5-7см. Обматываем петлю по кругу из несильно плотным шагом, потом в ходе намотки чтоб добавить (отмотать провода) нужно будет просто прокрутить эту пружинку и провод отделится (смотрим фото Рис.3).

Теперь наша петля имеет один конец с наружной части, а другой где-то внутри, нам нужен именно наружный. Далее вернёмся к железу которое у нас уже обработано и обмотано изолентой или киперкой. Помните мы не заклеивали край вот зачем (смотри на Рис.4). С той стороны где будет верх транса(выводы вверх выходят) на углу тора делаем надрез по центру изоленты и продеваем туда лакопровод уже в изоляции это будет отвод начала обмотки. Некоторые рекомендуют припаивать кусочек гибкого многожильного провода в изоляции и делать такой отвод. Меня такой вариант не устраивает потому что таким образом я не знаю какой провод находится в первичке, а так даже через десяток лет микрометром померил и знаешь что можно жать с него, а с отводом кто знает что там за сечение. Хотя дело ваше.

Изготовим выводы для провода. Выводы обмоток необходимо «усилить» при помощи дополнительной изоляции. Для этих вещей очень хорошо подходит ПВХ-изоляция (советская белая), но ещё лучше подходит изоляция из провода необходимого сечения. Применять термоусадку можно, но лучше использовать ПВХ или изоляцию потому как первая имеет свойство изгибаться в одном месте что нам очень не нужно мы от этого пытаемся защитится дабы провод не отломался. Для того, чтобы стянуть изоляцию рекомендую взять провод который имеет дополнительную изоляцию в виде нитки обмотанную вокруг проводника. В этом случае нить не дает сильной связи между ПВХ и медью и позволяет стянуть изоляцию. Чтоб было проще стягивать провод нужно немного перегибать (под 45 градусов). Рекомендую за раз «натягать» изоляции и пользоваться. ( Рис.2 ).

Отечественные обмоточные провода

Наибольшее распространение получили обмоточные провода в эмалевой изоляции на основе высокопрочных синтетических лаков с температурным индексом (ТИ) в диапазоне 105. 200. Под ТИ понимается температура провода, при которой его полезный ресурс не менее 20000 ч.

Медные эмалированные провода с изоляцией на основе масляных лаков (ПЭЛ) выпускаются с диаметром жилы 0,002. 2,5 мм. Такие провода обладают высокими электроизоляционными характеристиками, которые практически не зависят от внешнего влияния повышенных температур и влажности.

Проводам типа ПЭЛ свойственна большая зависимость от внешнего воздействия растворителей, относительно проводов с изоляцией на основе синтетических лаков. Обмоточный провод ПЭЛ можно отличить от других даже по внешнему признаку — эмалевое покрытие по цвету близко к черному.

Медные провода типов ПЭВ-1 и ПЭВ-2 (выпускаются с диаметром жилы 0,02. 2,5 мм) имеют поливинилацетатную изоляцию и отличаются золотистым цветом. Медные провода типов ПЭМ-1 и ПЭМ-2 (с тем же диаметром, как и ПЭВ) и прямоугольные медные проводники ПЭМП (сечением 1,4. 20 мм2) имеют лакированную изоляцию на поливинил-формалевом лаке. Индекс «2» в соответствующем обозначении проводов ПЭВ и ПЭМ характеризует двухслойную изоляцию (повышенной толщины).

ПЭВТ-1 и ПЭВТ-2 — эмалированные провода с температурным индексом 120 (диаметром 0,05. 1,6 мм), они имеют изоляцию на основе полиуретанового лака. Такие провода удобно монтировать. При пайке не требуется зачищать лакированную изоляцию и применять флюсы. Достаточно обычного припоя марки ПОС-61 (или аналогичного) и канифоли.

Эмалированные провода с изоляцией на полиэфирамидной основе ПЭТ-155 имеют ТИ равный 155. Они выпускаются с жилами не только круглого сечения (диаметра), но и прямоугольного (ПЭТП) типа с диаметром проводника 1,6-1 1,2 мм2. По своим параметрам провода ПЭТ близки к рассмотренным выше проводам типа ПЭВТ, но имеют более высокую стойкость к нагреванию и тепловому удару. Поэтому обмоточные провода типов ПЭВТ и ПЭТ, ПЭТП особенно часто можно встретить в мощных трансформаторах, в том числе в трансформаторах для сварочных работ.

ПРОЦЕСС НАМОТКИ

Для намотки транса вам потребуется 4-5 вечеров и по 2 часа времени, почему не менее 4 дней поймёте дальше.

Один конец провода мы уже запустили и прижали. Далее начинается самое муторное намотка. Мотать рекомендую так. Берём транс (пока что железо), одеваем перчатку или берём в руку какую либо ветошь из натуральной ткани. Усаживаемся на диван или кровать включаем фильм который уже видел или музыку (чтоб не сильно отвлекаться), и начинаем мотать. Каждый виток продеваем в кольцо железа. Мотать нужно виток к витку из внутренней стороны (некоторые умудряются с наружной, каким образом не представляю).

Рекомендации по ходу намотки

Для того чтоб легче было считать витки их лучше группировать по 5 или 10 витков. Натягивать провод необходимо не чётко перпендикулярно (пунктир красная линия) к касательной (чисто красная), а слегка наклонено в сторону намотки(желтый), как будто внутренняя часть намотки идёт впереди наружной (Рис.5). Таким образом намотки провод при натяжке будет сам прижимается к другим уже уложенным виткам. Если у вас провод погнутый он идеально не уложится поэтому он должен быть максимально прямым, для этого во время намотки его нужно сильно натягивать тем самым его выпрямляя. Вот зачем нужны перчатки или ветошь, если не применять перчатки то пальцы и ладонь очень быстро устают и болят. Если наматывать провод сечением больше 1,5мм (очень тяжело) то рекомендую провод для простоты выпрямления слегка перегибать под натяжкой.

(Отец моего друга мотает сварочники 50 герц, вторичка шинка медь 35 квадратов укладывает руками идеально ровно, так он изгибает 5 копеек украины в пельмень- пальцами).

Во время намотки провод осматривается на наличие изъянов, особенно в местах изгиба, если лак нарушен то замазываем его аккуратно изолирующем цапон лаком или краской (на крайний случай обычным лаком для ногтей).

Когда намотали слой до конца. Между слоями необходимо делать межслойную изоляцию. Мне повезло и у меня есть некоторые заначки лакоткани, причем ткань такая что тянется и пропитана чем то липким. Такая если прилипает друг до друга(сложилась) то её очень сложно разделить. От неё слипаются пальцы. Такая лакоткань идеальный изолятор, кроме того обмотка не дребезжит даже при перегрузке. Но такое есть у очень малого числа людей. Теже функции изолятора очень хорошо реализовать при помощи малярного скотча.

После того как намотали слой берём и изолируем его при помощи малярного скотча. Делаем полосочки шириной где-то по 15мм. И этими полосками обматываем транс изначально что-б про изолировать внутреннюю часть намотки провода (изнутри бублика). Затем изолируем пробелы с наружной части бублика. В результате изоляции скотчем получится, что изнутри изоляция накладыванием слоев, станет в два раза толще, с наружи одинарная. После того как обмотали необходимо обильно смазать тор клеем ПВА, это делается для того что-б скотч не разматывался, а также он станет крепче и как будто цельный. Помимо всего клей будет удерживать обмотки что-б те не «гудели». Клея жалеть не нужно, смазываем пальцем и слегка втираем. После чего тору необходимо высохнуть. Я обычно мотаю тор вечером, намотав слой пропитываю клеем, а сам тор для хорошей циркуляции воздуха, ложу на игольчатый радиатор. За ночь тор высыхает и его можно мотать дальше. Вот почему минимум 4 вечера потребуется на намотку (4 вечера- 4 слоя). При необходимости можно ускорить процесс высыхания феном. Мотаем следующий слой… сам процесс намотки аналогичен и ни чем не отличается. По окончанию намотки конец намотки помещаем в такую же изоляцию как в начале обмотки. Затем конец обмотки закрепляем малярным скотчем, изолируем обмотку при помощи скотча малярного и пропитываем клеем.

Есть ещё один хороший вариант изоляции между слоями. Очень хорошо будет если в ходе намотки будете использовать бумагу для выпечки (пергамент) нарезанную на такие же полосочки и после обмотанной. В итоге транс необходимо будет пропитать, а реально сварить на паровой бане смеси 50:50 соответственно парафин:воск. Паровая баня берем в кастрюлю набираем воды и ставим кипятится(нам нужен пар). Сверху устанавливаем емкость в которой помещен трансформатор и воск-парафин. Трансформатор зарание подвязываем на проволоку, конец оставляем(когда смесь потечёт за эту нить нужно в мокать трансформатор как пакетик чая в чашке). Когда будете окунать трансформатор нужно осторожно дабы капли воска не попали на пламя, очень сильно горючь. Ранее именно таким «расстовором» пропитывались выходные трансформаторы для ламповых УНЧ, Хотя и другие качественные трансы тоже. Когда смесь разогрета она имеет очень высокую текучесть почти как у воды, в результате чего бумага стает буквально пропитана парафином и воском. Однако этот вариант будет изначально не эффективен если транс будет греться (теплый) при температуре в 50 градусов, воск уже достаточно мягкий и не будет сдерживать провод от вибрации 50Гц, хотя и будет выполнять функции диэлектрика. (Правда именно из-за вибрации и тре ния провода перетираются и получается замкнутый виток, который приводит к повреждениям уже в ходе эксплуатации ).

Для импульсных трансформаторов рекомендую в качестве пропитки использовать не скотч, а бумагу+ клей БФ-2. Этот клей прежде всего применяется в изготовлении катушек для динамиков. Но в импульсном трансформаторе тоже очень хорошо себя проявил. При неоднократной перегрузке не малейшего писка на частоте преобразования в 15КГц. Разматывая обмотки из каркаса, они снимались шлейфом ш ириной у 8 жил.

В ходе намотки периодически измеряем ток холостого хода, для этого необходимо подключать тестер последовательно с первичной обмоткой в режиме амперметра(читаем инструкцию на тестер). Измерять ток х.х. необходимо очень осторожно ведь работа от сети! Для избегания всяких ЧП рекомендую последовательно с первичкой включить лампочку на 220В, мощности порядка 40Вт. Лампочка будет гореть если число витков сильно мало, если транс намотан правильно то она должна быть лишь с розовым оттенком, что говорит о низком токе который через неё протекает. Трансформатор имеет большие пусковые токи, в момент запуска трансформатора перегрузки могут достигать 160 раз. Поэтому запуск трансформатора необходимо делать не непосредственно через тестер, а при помощи «перемычки» которую потом размыкаешь и ток начинает течь через тестер. Перемычку можно реализовать простым замыканием щупов тестера, которые потом разомкнуть. Каким должен быть ток холостого хода я напишу ниже.

Для трансформаторов у которых низкий ток потребления рекомендуется использовать резистор 10 или 100 Ом(2-5Вт) который включается последовательно с первичной обмоткой. Измерив падение напряжения на резисторе, при помощи закона ома перещетать ток. Такой метод является более предпочтительный нежели первый, но в тоже время более опасным при высоком токе потребления- резистор превращается в уголь за доли секунд.

О том как измерять ток х.х. я вкратце рассказал написал, теперь о значениях. Норму тока х.х. каждый определяет для каждого транса индивидуально, но обычно норма это до 50 мА при 230В, правда некоторые говорят что и 0,5А нормально. Чем ниже ток тем лучше! Чем ниже ток покоя, тем более форма тока х.х. похожа на синус. Если у вас ток х.х. от 20-50 то это терпимо, скажем так на троечку, от 10-20 это четыре, меньше 10мА эт явно пять. У маленьких ториков, ток будет маленьким из-за высокого сопротивления первичной обмотки, это нужно учитывать! Хотя как на меня мотать торы вручную меньше сотни ватт это зверство! Количество витков первичной обмотки в них достигает пару тысяч.

Намотаный мною трансформатор по моей методике имеет ток х.х. равным 11мА (при 4 слоях первички).

Если последовательно всё делать, то получится нечто похожее:

ПРОЦЕСС ТЕСТИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ

О том как измерять ток х.х. я вкратце рассказал написал, теперь о значениях. Норму тока х.х. каждый определяется для каждого транса индивидуально, но обычно норма это до 50 мА при 230В, правда некоторые говорят что и 0,5А нормально. Чем ниже ток тем лучше! Чем ниже ток покоя, тем более форма тока х.х. похожа на синус. Если у вас ток х.х. от 20-50 то это терпимо, скажем так на троечку, от 10-20 это четыре, меньше 10мА эт явно пять. У маленьких ториков, ток будет маленьким из-за высокого сопротивления первичной обмотки, это нужно учитывать! Хотя как на меня мотать торы вручную меньше сотни ватт это зверство! Количество витков первичной обмотки в них достигает пару тысяч.

Очень полезно будет посмотреть форму тока холостого хода, в первичной обмотке при помощи осциллографа. НО!! это нужно делать в очень специальных условиях! Для этого необходим развязывающий трансформатор (220/220В), при том что индукция должна быть очень низкой что-б не вызывать дополнительных искажений формы «синуса». А также латр. Этот пункт теста рекомендую делать только очень опытным специалистам, последствия чреваты выгоранием осциллографа.

При использовании моих параметров намотки я «снимал» с такого транса 150 ватт на протяжении нескольких часов (дольше не было времени).

Изолируем первичную обмотку от вторичной.

После намотки необходимо числа слоев первичной обмотки мы подходим к моменту намотки вторички. Изолировать первичную обмотку от вторичной нужно очень тщательно.

В случае если вдруг сгорит вторичная обмотка то найхутшие последствия это выход из строя УНЧ. Но если в этот момент каким то образом вторичная обмотка «закоротит» на первичную то это уже опасность для жизнь! Ибо вторичная обмотка трансформатора в средней точке подключена к корпусу уся, представьте что когда вы крутите ручку регулировку громкости вас бьет током?! Неприятно поэтому заземление в розетке это не желаемая норма это необходимость, если вам дорого свое здоровье рекомендую уделить этому особое внимание… (Это было небольшое отступление).

Исходя из того что в розетках ОЧЕНЬ редко бывает НАСТОЯЩИЕ заземление, нужно максимально изолировать первичную обмотку от вторичной. Для этой операции можно применить уже накатанный метод и использовать скотч малярный. НО толщину слоя нужно как минимум удвоить, а лучше втрое. Притом пропитка клеем обязательно, клей придаст эластичности и дополнительный слой. Более лучшим вариантом будет применение специальных электротехнических лаков типа ЦАПОН (цвет не важен). В этом случае мы буквально вымачиваем тор в лаке, можно вплоть до того что замочить его! Лак будет более текучий если его подогреть, цапон при нагрев стает похожий на воду, и тем самым хорошо пропитывает обмотки изолируя и закрепляя их. Относительно первичной обмотки это одни из лучших мер, как на меня даже лучше парафина. Если вы собираетесь использовать пропитки то логично что использовать всякие «жёлтые-трансформаторные» скотчи противопоказанно, слой скотча просто не даст протечь глубже, в отличии от бумаги или лакоткани. Касательно «фиксации» и изолирования вторичной обмотки при помощи лаков категорически против (вдруг нужно перемотать вторичную, это будет сделать не возможно, кроме того смотанный провод только на металлолом.)

Если нет лака, а малярный-скотч не впечатляет. Очень даже неплохо будет изолировать обмотки фторопластом, этот материал супер изолятор! С виду он похож на плёнку белого слегка прозрачного цвета (фото ниже).

Основная особенность он термоустойчив к нагреванию (от минус -268 до +260 градусов). Когда мне нужно увеличить температуру жала паяльника, я просто обматываю его фторопластом не давая охлаждаться «телу» паяльника). Такие изюминки можно найти только в спец магазинах, хотя там рядом будет и лакоткань J, что тоже очень хорошо. Доступ к таким ассортиментам есть далеко не у всех, а если хочется… В таком случае рекомендую порыться в закромах. Фторопласт нужной нам формы можно достать в конденсаторах типа ФТ. Если аккуратно демонтировать алюминиевый корпус конденсатора то мы получим сердечник(сам конденсатор) из плотно намотанного так нам нужного фторопласта. Из конденсатора 0,022мкф можно смотать два куска по одному метру. Для изоляции первички нам потребуется около 5-6 метров. То бишь ищем мин 3 конденсатора. Фторопластовые конденсаторы очень хорошие на звук поэтому сначала подумайте, прежде чем их портить.

Учитывайте то что фторопласт не даст пропитаться обмотке транса подобно скотчу, поэтому если хотите пропитать парафином делайте это до изоляции обмоток фторопластом.

Об экранировании первичной обмотки от вторичной опишу немного позже, это уже скорее в раздел о высоких материях.

Финальная отделка транса и его крепёж.

Момент по намотке вторички я пропускаю, потому как он абсолютно аналогичный процессу намотки первички. Что касается финальной отделки то тут нужно понимать некоторые моменты.

Тороидальный трансформатор это замкнутый магнитопровод, лента сердечника намотана плотным рулоном после отожжённая в печи при вакууме. Намотка его осложнена необходимостью продевания провода в окно. Преимуществом его является то что сам сердечник находится внутри не испуская лишних помех, потому как их в момент подхватывают вторички транса. Таким образом сердечник транса- грубая железка находится внутри, а мягкий медный провод вскрытый хрупким лаком его (кусок железки) храбро защищает. Корпус тороида очень сильно подвержен повреждениям из вне. Падение тора из приличной высоты может его «убить» при помощи КЗ обмоток. Тогда как трансы типа ПЛ или Ш-образном железе наоборот защищают вторичную обмотку. Таким образом закрепить ТС-ник намного проще потому что его можно и нужно очень сильно сжимать металическими стяжками дабы уменьшить зазор- щель в сердечнике, и тем самым минимизировать потери и гул- вибрации пластин. Тороид закрепить намного сложнее, а точнее вариантов минимум. Прежде чем делать финальную отделку транса нужно четко представлять, как будет крепиться транс к корпусу.

И всё же, какие варианты изоляции-отделки:

Как вариант можно применить прозрачную ленту в которую была упакована петля размагничивания (кстати некоторые петли обматывались фторопластом, проверьте может вам повезло). В результате получаются очень красивые бублики (видно намотку, и красивый провод). Но повышенная температура трансформатора будет смягчать изоляции тем самым понижая уровень её прочности. Но это не главное! Когда вы изолируете трансформатор «пленкой» уровень теплоотдачи сильно падает, а тор может греться сильнее. Думаю все стараются покупать вещи из натуральных материалов, стараясь избегать синтетику, потому как в ней тело «не дышит» и человек потеет… так почему тор должен терпеть. Для этих вещей более лучше подходит применение киперной ленты (простынь нарезанная в полосы J). Для того что-б она была ещё прочнее я перед намоткой вымачиваю её в том клее- ПВА. Затем обматываю тор, во время намотки лишнее выдавливает. После засыхания образуется хороший жестковатый тряпочный каркас… Если вдруг нужно размотать достаточно просто ненадолго замочить. Также допускаются варианты обработки (по уже обмотанному трансформатору) краской как алкидной так и водоэмульсионной, или спец лаками.

Одним из явных способов крепления тора есть крепёж при помощи болта продетого через центр тора. При креплении таким образом учитывайте то что через болт, а потом днище корпуса, после по стенках корпуса, верхней крышке может образоваться виток сечение которого просто бешенное (в зависимости от диаметра крепёжного болта). Не в коем случае не крепите тор к днищу и верхней крышке, образуете замкнутый виток и спалите тор!

Кроме того в щели между крепежом и верхней крышкой будут наводиться помехи так как болт железный (магнетик). Чем меньше зазор тем выше уровень. Не редко говорят без крышки УНЧ играет всё отлично нет фона накрываю крышкой и появляется сумасшедший фон. Наводятся помехи, для избежание таких наводок необходимо применять крепёжный болт из материалов диамагнетиков, например хорошо себя показала латунь. (но не забываем об возможности образования витка через корпус).

Теперь нужно как то упереться в обмотку тора, при том площадь касания должна быть максимальна, для минимизации давления на провод. Я для этих целей использую заднюю шайбу и керно от магнитной системы динамиков, всё что нужно — это просверлить отверстие в керне и нарезать резьбу после получается очень хороший крепеж (фото ниже).

Также можно вырезать кусок текстолита или гитинакса толщиной от 3 мм, придать форму для максимального контакта «шайбы» с поверхностью тора. Нужно использовать прокладку между «шайбой» и телом тора для этого используйте резину, толщина которой должна быть минимум в два раза толще диаметра вторичной обмотки (почему догадайтесь сами), ложем и снизу и сверху. Изготавливая эту шайбу можно предусмотреть установку медных заклёпок для того чтобы зафиксировать выводы на «клеммной колодке». Если кому то непонятно по ссылке есть фото такой конструкции.

Диаметр шпильки или болта продетого через центр тора вряд ли будет соответствует диаметру окна. Для того чтоб бублик не летал на этом болту как обруч на балерине необходимо его либо обмотать изолентой (до нужного диаметра) или можно применить толстую резину конусной формы. Такого рода резинку без проблем найдут автомобилисты например резинка из ВАЗ2107 реактивного стабилизатора или амортизатора, имеет нужно форму и стоит копейки.

Не редко в заводских версиях окно заполняют компаундом вставив туда втулку, за которую и крепят тор. В практике радиолюбители такое не применяется (обычно) потому что опять же разобрать тор не повредив провод не возможно. В домашних условиях такую заглушку можно реализовать при помощи эпоксидки.

Ещё один вариант крепежа «паук». По сути делается такая же крышка шайба только больших размеров. Форма её обычно квадратная крышка из железа или текстолита, края выступают за границы наружной части трансформатора. В этих углах просверлены отверстия и при помощи болтов притягивается к корпусу, таким образом вы не продеваете через центр болт и не создаете не доделанный виток через корпус УНЧ.

ОЧЕНЬ хорошо будет сделать железный «горшок с крышкой» из толстой стали (мин 2мм) для тороида, в который поместить тор и залить компаундом например парафином или воском (или той же эпоксидной смолой), хотя после эпоксидки его будет не разобрать. Таким образом решается не только проблема крепежа но также и экранирования от помех. (Фото подобной конструкции завалялось на компе, автора не помню но думаю он не обидится).

Немного об экранировании.

Между первичной и вторичной обмоткой очень хорошо будет разместить экранирующую обмотку. В идеале эта обмотка должна практически перекрывать все видимые части тороида, перекрывая магнитные потоки на пути от сердечника (первичной обмотки) ко вторичке. Один конец экранирующей обмотки должен быть «ввоздухе», а другой подключен на мекку(корпус) усилителя (иногда через резистор до 10 ом). Первый конец можно хорошо заизолировать и оставить внутри тора. Второй, тот который на землю корпуса, вывести при помощи многожильного гибкого провода.

В идеальном случае намотку нужно производить медной лентой шириной около 15-20мм, которая изолирована с обеих сторон лакотканью, изолентой или фторопластом, можно и скотчем малярным но очень аккуратно дабы не порвать и не сделать микро трещин (как в ленте так и в изоляторе), которые пробьет напряжением. Экранирование таким образом занимает очень много места и делает много пустот, которые ухудшают теплоотдачу, добавляя гул и «зря» отдаляют вторичку от сердечника. «Более» экономно будет если намотать экран проводом диаметром около 0,6мм. Но если будет просматриваться сердечник, то будьте уверены помехи пройдут через эти «окошки», то есть или мотаем как нужно очень плотно в несколько слоев, или не делаем пустую работу! Если есть возможность то можно сделать такой экран, однозначно хуже будет!

Гораздо лучше экранировать трансформатор по итогу намотки, то есть когда намотан полностью трансформатор (Хотя честно говоря нужно делить помехи по классам и виду, и отдельно рассматривать методы борьбы с ними). Идеально в таком случае будет использовать не медную ленту, а пермаллой. Хотя если на Вас смотрят кирпичными глазами при слове фторопласт, то о пермаллое можете мечтать ;). Очень даже хорошо обвернуть трансформатор в несколько слоев трансформаторного железа, для этих целей подойдёт железо из любого трансформатора. (Я применяю сталь от старого сердечника из 2-х амперного латра).

Вот тор экранирован при помощи трансформаторной ленты, помещен в металлическую крышку и проварен в парафине, ток х.х. 1,5 мА, первички более 2500 витков, межслойная фторопласт, с последовательной проваркой в парафине. Делал в кружке + трансформаторная сталь, получилось очень даже хорошо (смотрите выше)! Этот тор использовал для работы в предварительном усилителе.

Делать горшок из алюминия не стоит, он не от чего не защитит. Делать нужно из толстой стали (не менее 2мм), и ещё очень хорошо изнутри дополнительно про экранировать медью (листовой толщиной около 1мм). Хотя сам таких вещей не делал (из медью), но авторитетные люди советовали.

В заключении о помехах из торов скажу, что тороиды очень редко генерируют помехи на оборудование, при том замечена особенность что фонят торы те которые не домотаны, имеют высокий ток х.х. ил завышенную индукцию… Поэтому если не пожадничать и намотать тороид из заниженной магнитной индукцией(увеличить число витков на вольт) то вы вряд ли столкнётесь с проблемой помех от трансформатора.

Планируется дополнить статью такими «изюминками». пока что очень бегло.

Все трансформаторы и источники энергии (блоки питания) имеют такой абстрактный параметр как внутреннее сопротивление. Как это понимать?! В случае с трансформатором это сопротивление будет равняться активному сопротивлению обмоток. Когда вы подключаете к трансу нагрузку, то протекающий ток и сопротивление обмоток создают просадку напряжения. Чтобы просадка по напряжению была минимальной необходимо увеличивать сечение проводника (снизив его сопротивление). Но в тоже время необходимо учитывать этот факт при эксплуатации, что габаритная мощность обмоток будет выше габаритной мощности сердечника, внимательно чтобы не перегрузить первичку.

Источник