9zip.ru - технологии для людей
9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Расчёт однотактного выходного трансформатора

Эту методику прислал один из посетителей, она встретилась ему на одном из форумов. Приводим её в первозданном виде.

Трансформаторы

Я пользуюсь упрощёнными формулами, подсмотренными у буржуинов. Ну, конечно они с оговорками и, как правило, рассчитаны на использование EI пластин G.O.S.S., но с достаточной точностью подходят и для других магнитопроводов. Округляем всё чуть в большую сторону и всё получится нормально. В целом это выглядит примерно так:

Надо SE 10 - 12Вт. Подходит (из имеющегося в закромах) ГУ-50 в пентоде при Ua=300V, Ug2=250V, Ia0=130мА, Ra = 1,8 ÷ 2 кОм, Pa max = 13 Вт.
Железа есть всякого, но надо пока хотя бы прикинуть.

Итак, расчёты.

1. Sc = 4*sqrt(Pвых) - сечение сердечника (учёными рейха допущены следующие упрощения: стандартные пластины EI, железо с 4% ориентированных зёрен Si - допускает Во = 0,5Тл, Fн = 25 Гц, поэтому в формулах отсутствуют индуктивность, мю, Вмах и т.п.).
Для экстремалов: при Fн = 20 Гц Sc = 4,5*sqrt(Pвых). Кстати, вот таблица, чтоб не считать:
Таблица возможных размеров сердечников в зависимости от выходной мощности. (Посчитано «для экстремалов», данные с интернета + мои промежуточные дополнения + колонка So*Sc).

Мощность трансф-ра, Ватт Sc, кв.смТеорети ческая T, мм. Сердечник T x S, мм. вариант 1 Сердечник T x S, мм.вариант 2So*Sccм^(округл.)
5031,8156,450654480760
3526,6251,650524462530
2823,8148,850474455425
2522,5047,44452380
2020,1244,944463855305
1618,0042,43848245
1416,8341,038453257210
1215,6039,53841185
1014,2337,738383248150
711,9034,432382560105
510,0631,73232255075
49,030,03228253660
37,828,0253245
26,425252530
14,5211924162815
0,53,21816207,8

При внимательном изучении таблицы, видна одна важная закономерность. Соотношение величин в последнем столбце и в первом около 15. Т.е. обмериваем всё имеющееся железо и создаём собственную таблицу пригодности по выходной мощности.

Sc = 4*sqrt(12) ≈ 14 см^2, извлекаем корень и получаем «теоретический сердечник» EI 37х37, с окном 18,5 х 55,5. По-хорошему необходимо учесть коэффициент заполнения сталью, т.е. добавить 10% для пластин и 5% для ленты, получится 15,5 см^2. Итого требуется EI 40x40.
Как быть, если такого железа нет? Надо искать железяку с такой же габаритной мощностью. Pгаб = Sс * Sо – произведение сечений сердечника и окна.

У EI пластин геометрия примерно такая: ширина всей пластины в 3 раза шире керна, боковые полосы и окно равны половине ширины керна. Высота окна в 3 раза больше его ширины. У расчётной (гипотетической) железки Ргаб = 4*4*2*6 = 192 cм^4.

У меня есть стопка высотой 130 мм пластин EI38 от 2кВт УПСа с окном 57 х 19 мм. При наборе 50 мм Ргаб = 3,8*5*1,9*5,7 = 205 cм^4.

Так, с железкой определились, теперь с обмотками.

2. Амплитуда переменки на первичке трансформатора Uam = sqrt(Pвых*Ra) = sqrt(8Вт*4000Ом) = 180 Вольт.
(Вот здесь кстати, мне непонятно: в разных источниках имеются расхождения. Есть ещё формула Uam = sqrt(2*Pвых*Ra). Разница в том, что в одном случае считается действующее напряжение, а в другом амплитудное. Как правильно, я не знаю. Можно “заложиться” и по последней формуле Uam = 250V. Разница в 1,41 раза. Я считаю по первой).

3. Число витков первички W1 = 180*Uam/Sc = 180*180/14 = 2300 витков (формула упрощённая, допущения те же: Во = 0,5Тл, Fн = 25 Гц).
Для экстремалов: при Fн = 20 Гц W1 = 200*Uam/Sc.

Как видно из формулы, при одинаковых Ргаб, транс с меньшим Sc будет иметь большее число витков. К примеру, на сердечнике ТС-160 с Ргаб более 180, и сечением Sc = 8 см^2 потребуется более 4000 витков провода.

4. Диаметр провода первички D1 = (0,7 - 0,9)*sqrt(I), где I - ток через лампу в А, коэффициенты 0,7 - плотность тока 2,5 А/мм^2, 0,9 - 1,5 А/mm^2..
0,7*sqrt(0,13) = 0,252 --- 0,9*sqrt(0,13) = 0,324. Вот в этих пределах (0,25 – 0,33) и будет находиться минимальный диаметр. Оптимально, видимо, 0,28 – 0,3.
У меня есть в достаточном количестве ПЭТВ-2 0,25 (0,3), ПЭТВ-2 0,315(0,37) и импортный 0,3(0,33) – с десяток петель размагничивания кинескопов. Попробуем ПЭТВ-2 0,315.

5. Активное сопротивление первички Rакт = 0,0175*W1*Lср/D1*D1, где Lcр - средняя длина витка, вычисляется как периметр каркаса Р + pi*h, где h –высота щёчек каркаса. В моём случае Lср = 2*(42+54) + 3,14*16 = 0,23 м, значит Rакт = 0,0175*2300*0,23/0,315*0,315 = 93 Ом. Если в первичку влезет витков больше - лучше, но надо следить, чтобы потери в первичке 100%*(Rакт+Ra)/Ra в сумме с потерями во вторичке не превысили 7%, иначе общий КПД трансформатора получится низким. У меня 100%*92/2092 = 4,4%. Некоторые ещё связывают потери в меди с Ri лампы, типа не более 10%, лучше 5%, - это скорее всего справедливо для триодов. Ну, что ж, пусть связывают, да будет так. А у меня пентод с огромным Ri.

6. Коэффициент трансформации Ктр = sqrt(Ra/(Rн*1,25)) = sqrt(4000/(4*1,25)) = 28,3 - для 4 Ом. Для 8 Ом Ктр будет в 1,41 раза меньше. Для 16 – в 2 раза.
У меня есть акустика 6 Ом. Ктр = sqrt(4000/(6*1,25)) = 23.

7. Дальше считаем число витков в слое. Здесь уже расчёт ведём по диаметру провода с изоляцией. Ширину каркаса делим на диаметр провода по лаку и умножаем на 0,95 (неплотность намотки). У меня влезает 130 вит/сл. Соответственно 20 слоёв = 2600 витков. Толщина слоя с прокладкой из бумаги для выпечки = 0,37 + 0,05 = 0,42. Итого 8,5 мм от высоты каркаса (17 мм) займёт первичка со своими прокладками – многовато, но терпимо. На крайний случай можно обойтись конденсаторной бумагой 0,01, но она менее технологична. Реальное Ra при 2600 составит около 105 Ом.

8. Секционирования В-П-В-П-В или П-В-П-В-П вполне достаточно. В первом случае две секции первички по 10 слоёв, во втором 5-10-5 или 10-7-3.

Таблица для выбора вариантов секционирования

Рвых, ВтЧисло слоёв перв.Чередование слоёвСекционирование
0 - 710 – 24S - 10p÷24p - S2S + 1P
7 - 1510 – 20S - 5p~10p - S - 5p~10p - S3S + 2P
7 - 1510 – 202p~4p – S – 4p~8p – S – 4p~8p – S – 2p~4p3S + 4P
15 -30122p - S - 4p - S - 4p - S - 2p3S + 4P
15 -3012S - 4p - S - 4p - S - 4p - S4S + 3P
15 -30132p - S - 3p - S - 3p - S - 3p - S - 2p4S + 5P
15 -30142p - S - 3p - S - 4p - S - 3p - S - 2p3S + 4P
15 -3014S - 5p - S - 4p - S - 5p - S S - 5p - S - 4p - S - 5p - S4S + 3P
15 -3015S - 5p - S - 5p - S - 5p - S4S + 3P
15 -30163p - S - 5p - S - 5p - S - 3p3S + 4P
15 -3016S - 4p - S - 4p - S - 4p - S - 4p - S5S + 4P
15 -30162p - S - 4p - S - 4p - S - 4p - S - 2p4S + 5P
15 -30183p - S - 6p - S - 6p - S - 3p3S + 4P
15 -3018S - 4p - S - 5p - S - 5p - S - 4p - S S - 4p - S - 5p - S - 5p - S - 4p - S5S + 4P
15 -30203p - S - 7p - S - 7p - S - 3p4S + 3P
15 -3020S - 5p - S - 5p - S - 5p - S - 5p - S5S + 4P
15 -30202p - S - 5p - S - 6p - S - 5p - S - 2p4S + 5P

9. Теперь вторичку посчитаем. 2600 : 23 = 113 витков. Лучший вариант: последовательное соединение секций. Т.е. по 38 витков в секции при 3-х секциях или по 56 витков – при 2-х. Ширина каркаса 54 мм. Диметр провода по лаку 54*0,95/38 = 1,35 мм. Есть 1,25, но я им мотать не буду – тяжело. Возьму 0,67 сдвоенный (по меди вроде 0,61 - 0,63 – катушки без маркировки). Толщина слоя с изоляцией = 0,72.
Во втором варианте (56 витков) получается 0,92 мм или 0,46. У меня есть 0,45 по лаку. Тоже «проходит». Толщина слоя с изоляцией = 0,51.

10. Теперь вспомним, что у нас осталось 7,5 мм высоты каркаса. По сколько там тире в п. 7?
По четыре. Значит нам надо 4 межсекционные прокладки. Без фанатизма по 3-4 слоя бумаги для выпечки толщиной 0,05 мм. Или 2 слоя бумаги и между ними 1 слой фторопласта 0,04 мм. 4 х 0,2 = 0,8 мм займёт межсекционная изоляция. Осталось совсем мало: 6,7 мм. 6,7 : 0, 72 = 8 целых слоёв, по четыре (если мотать аккуратно) в секции. Либо 6,7 : 0,51 = 12 слоёв. Вот этот вариант я и выберу.

В идеале коэффициенты заполнения окна первичкой и вторичкой должны быть равны.
Кзм = (пи*D^2/4)*W/So, здесь D – диаметр провода, W – количество витков обмотки. So – площадь окна.
Кзм1 = (3,14*D1*D1*W1)/4*So = 3,14*0,315*0,315*2600/56*18 *4 = 0,2
Кзм2 = 3,14*0,4*0,4*112*12/56*18 *4 = 0,17
Примерно на четвёрочку. Общий Кзм = 0,37 – это неплохо.

11. Rакт вторички.
Rакт = 0,0175*58*0,2/0,4*0,4 = 1,3 Ома – это сопротивление 58 витков провода диаметром 0,4 по меди. Общее Rакт = 1,3 + 1,3 = 2,6 Ома. Да 12 жил в параллель = 0,22 Ома

В идеале Rакт первички и приведённое вторички должны быть равны (при этом достигается максимальный КПД).
Rпр вторички = Rакт2*Ктр^2 = 0,22*23*23 = 115 Ом. При Rакт1 = 105 Ома – относительно неплохо.

12. Потери в меди.
Потери в первичке (100%*105)/(2105) = 5%. И потери во вторичке. Для 6 Ом это (100%* Rакт)/(Rакт+Rн) = 3,5%. Суммарные потери = 8,5%. Многовато, но терпимо.

13. Схема намотки. По сути я уже определился: 5сл.П - 6сл.В - 10сл.П - 6сл.В - 5сл.П.

14. Зазор (теоретический). Lз=μ0*W1*I/B=1,26*10^-6*2600*0,13/0,5=0,21мм.

Можно посчитать и по ещё более простой эмпирической формуле:
Lз = W1*I/(15;16)*10^5 = 2600*130/16*10^5 = 0,21 мм, т.е. результат тот же.
Толщина прокладки 0,1 мм
Lз - величина зазора(мМ)
w - количество витков в обмотке
I - величина тока подмагничивания, протекающего через обмотку в мА.
15 и 16 - эмпирический коэффициент. Для трансформатора = 16, для дросселя = 15.

15. Индуктивность первички (теоретическая) L1= μ0*W1^2*Sс/Lз
L1 = 1,26*10^-6*2600*2600*14*10^-4/(0,21*10^-3) = 56 Гн. Сечение и зазор в метрах.


19.04.2017 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Стерео-усилитель на лампах 6Ф5П с индикатором 6Е1П
Проектирование лампового усилителя: приведённое сопротивление трансформатора Rа
Коля одобряет.

Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)

Пользовательские теги: выходной трансформатор сердечник 16х24 таблица расчётов расчет однотактного трансформатора [ Что это? ]

Дальше в разделе ламповый звук hi-end и ретро электроника: Часы на ВЛИ ИВ-11 и ATMEGA8, простые часы на вакуумных люминесцентных индикаторах и мк atmega8.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Сотовые операторы Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!