Меню

Мощность тороидального трансформатора для усилителя

Намотка тороидального трансформатора для УМЗЧ

Основным элементом блока питания является трансформатор. Иногда его можно приобрести в специализированных магазинах, на радиорынке либо через интернет. Но чаще всего трансформатор с необходимыми параметрами купить не удается. Для изготовления трансформатора самостоятельно вначале нужно определиться с типом железа. Наиболее распространены трансформаторы из Ш-образных пластин. Вместе с тем, трансформаторы на тороидальном железе (бублик из железной ленты) в сравнении с трансформаторами на броневых сердечниках из Ш-образных пластин имеют меньший вес и габариты. Также торы отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и повышенным КПД. При равномерном распределении обмоток по периметру тороидального сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформатора. Хотя при построении качественного усилителя экраном пренебрегать не стоит.

Кроме этого, даже на самом лучшем железе при индукции 15000 Гс в тороидальном трансформаторе ток намагничивания имеет форму импульсов с пикфактором 5. 50. Это является источником мощных помех с довольно широким спектром. Более-менее синусоидальным ток х.х. становится при индукции менее 6000 Гс для стали 3410 и 8000. 9000 Гс для 3425. Пониженная индукция заметно удорожает и утяжеляет трансформатор, что для серийной аппаратуры крайне нежелательно. Однако, для снижения помех в усилителе мощности звуковой частоты имеет смысл идти на снижение индукции в трансформаторе блока питания. В данном случае работает правило — «Чем меньше индукция, тем лучше».

Источник



Мощный тор трансформатор

Мощный тор трансформатор-1

Мощный тор трансформатор для усилителя

Чтобы изготовить Мощный тор трансформатор для усилителя в домашних условиях, но на профессиональном уровне, нужно немало терпения и определенных навыков. Я занимаюсь изготовлением мощных концевых усилителей для профессиональных музыкантов.

Собираю всю конструкцию с «нуля», в том числе выполняю намотку торов для блока питания. В этой статье хочу немного рассказать как я изготавливаю мощный тор трансформатор в условиях домашней мастерской, то есть в прямом смысле на «коленках». Тем не менее мои трансформаторы ничем не уступают заводским не по качеству исполнения и работоспособности не по внешнему виду. Прежде чем приступить к изготовлению транса нужно иметь под рукой все необходимые материалы для его намотки. Не буду подробно останавливаться на расчетах, но некоторые пособия для этого я покажу ниже.

Скачать → Упрощенный расчет тороидального трансформатора

В общем я надеюсь, что у вас уже имеется подходящий сердечник, габаритная мощность которого соответствует требованиям вашего будущего устройства, тем более если вы хотите собрать свой качественный фирменный усилитель мощности, ну а в случаи его отсутствия, то на «железном» рынки можно подобрать такой «бублик», например от ЛАТРа.

мощный тороидальный трансформатор-2

Кстати сказать, на заводах где производят торы, относятся к их изготовлению не совсем так как положено, поэтому такие магнитопроводы требуют небольшой доработки, к тому же мы рассчитываем его применение в ответственном устройстве как усилитель мощности НЧ. Чтобы исправить заводскую халтуру и сделать надежный, мощный тор трансформатор, для начала тороидальное железо, то есть его острые кромки по внутреннем и внешнему периметру необходимо притупить напильником, чтобы эти острые края не повредили обмоточный провод.
мощный тороидальный трансформатор-3

Таблица габаритных размеров сердечников

Если сам сердечник не плотно намотан, то тогда для повышения его магнитных свойств, зазоры между витками залить жидким материалом, обладающим магнитными свойствами, который в последствии застынет. Например приготовить раствор карбонильного железа разведенного в ацетоне, а предпочтительнее в дихлоретане. Если таких препаратов нет под рукой, то можно обработать витки железа эпоксидной смолой, а затем высушить. Следующий процесс — изолирование самого железа. Я обычно применяю плотную бумажную ленту на клеевой основе, она толще скотча, поэтому надежнее. Но можно воспользоваться и строительным скотчем в несколько слоев.

Когда сердечник подготовлен, начинаем непосредственно наматывать эмаль-проводом первичную обмотку трансформатора. Для этого необходимо намотать на челнок провод нужного сечения и требуемой длинны. К концу обмоточного провода припаять отрезок гибкого монтажного провода, а стык изолировать в термоусадочный кембрик. Если вы намерены собирать двуполярный мостовой источник питания для каждого канала стереоусилителя, то нужно учесть необходимость вывода средней точки с обмотки трансформатора. Поэтому не ошибитесь при намотке, то есть не забыть в камом месте нужно делать отвод.

Читайте также:  Мощность паяльник для пайки конденсаторов

мощный тороидальный трансформатор-4

Таблица диаметра провода и ток нагрузки

Для меня удобнее производить намотку, как я уже сказал именно на «коленке». То есть располагаюсь на диване в левой руке сердечник — в правой челнок и начинаю мотать стараясь большим пальцем левой руки плотно прижимать провод при этом челнок у меня всегда находится рядом на диване, а не падает на пол если бы я сидел на стуле. Именно так очень удобно, можно конечно сделать небольшое устройство на столе, где бы закреплялся сердечник, но лично для меня мой вариант удобнее всего. Обмоточный провод старайтесь укладывать ровно, а не вкось. По внутреннему диаметру тора он должен ложится виток к витку, а не в навал, а по внешнему периметру должен быть зазор между проводом где-то примерно в три его диаметра, тогда намотка будет ровной и красивой.

мощный тороидальный трансформатор-5

Основные характеристики электрической энергии и их взаимосвязь

Вот здесь программа: Скачать программу → Расчет тороидального трансформатора — воспользовавшись ей можно определить все данные для изготовления тора, а именно: сечение и количество витков провода первичной и вторичной обмоток, габаритная мощность трансформатора, в том числе какое количество витков нужно за один проход, это чтобы не получилось «в навал». После каждого прохода, обмотки необходимо изолировать друг от друга, чтобы не было замыкания между обмотками. Изолировать лучше всего фторопластовой лентой, имеется в магазинах электроники или других хозяйственных магазинах.

Мощный тор трансформатор можно изготовить и с применением другого способа изоляции обмоток, на мой взгляд очень бюджетный и эффективный метод. В супермаркетах продаются специальные термостойкие рулоны с пакетами для запекания мяса в духовке. Отличная вещь! И стоит не дорого и на долго хватит. А пользоваться этой пленкой очень просто: нужно порезать это рулон на ленты шириной примерно 20-25мм и изолировать обмотку двумя-тремя слоями, будет надежно и эффективно. При укладке провода всегда считайте витки, количество которых необходимо вы уже знаете. Когда закончите с выполнением первичной обмотки, нужно проверить ток холостого хода трансформатора.

Измерение тока нужно производить с особой осторожностью и желательно через ЛАТР. Это нужно знать при построении силовой части усилителя мощности и если будет слишком большой пусковой ток при включении усилителя, то появятся сопутствующие проблемы. Идеальный ток холостого хода, который должен иметь мощный тороидальный трансформатор рассчитанный на мощность 1000 Вт, должен быть 40-45 мА, это если при изготовлении сердечника он был хорошо отожжен.

Вторичная обмотка выполняется аналогичным способом, что и первичная. Зная количество витков в первичной обмотки и значение витков на вольт, вы примерно можете определить на каком витке вторички нужно делать отвод среднего провода, а для точного определения лучше замерять напряжение намотанных витков мультиметром. Для этого опять же через ЛАТР устанавливает точное сетевое напряжение 220 вольт и измеряем вольтаж намотанной половинки вторичной обмотки не отсоединяя челнок, а так и измеряем — один щуп прибора на гибкий вывод вторички, другой прямо на конец провода расположенного на челноке предварительно его зачистив.

Если напряжение на средней точке (которое должно быть ровно половине общего напряжения во вторичной обмотке) соответствует заданному значению, значит также делаем гибкий отвод монтажным проводом и продолжаем выполнять обмотку до конца, с таким же количеством витков, как и первой половине. Не забывать после каждого прохода нужно изолировать слой. Затем выполняется еще одна аналогичная вторичная обмотка для второго канала усилителя. Если требуется дополнительная обмотка, например для обеспечения питания вентилятора охлаждения, то ее тоже нужно изготовить, но уже проводом меньшего сечения в зависимости от тока потребления вентилятора.

Не в коем случае не берите напряжение для этой цели с рабочих обмоток предназначенных для питания самого усилителя, должна быть только отдельная обмотка и свой выпрямитель. После того как вы полностью намотали трансформатор, последний слой провода нужно изолировать более надежно, во избежании механических повреждений при монтаже и эксплуатации в дальнейшем.

Читайте также:  Deepcool gammaxx 400 рассеиваемая мощность

Источник

AudioKiller’s site

Audio, Hi-Fi, Hi-End. Электроника. Аудио.

  • Новости
  • Мои планы
  • For sale
  • FAQ
  • Задайте вопрос
  • Обо мне
  • Подписка на новости

Материалы раздела:

  • — Теория
  • — Усилители
  • — Источники питания
    • Софтстарт — устройство плавного включения усилителя
    • Правильный выпрямитель
    • Постоянное напряжение в сети — мифы и реальность
    • Правда об однополупериодном выпрямителе
    • Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током
    • Трансформатор для питания усилителя
    • Выпрямитель для усилителя или сага о быстром диоде
    • Раздельное питание каналов стерео усилителя
    • Расчет источника питания усилителя
  • — Акустические системы
  • — Другое

Трансформатор для питания усилителя

О том, что для усилителя мощности не обязательно использовать очень мощные трансформаторы я писал в статье «Расчет источника питания УМЗЧ«. Почему-то в народе статья большого отклика не нашла — так все и продолжают советовать друг другу в усилитель мощностью 50 Вт ставить трансформатор мощностью 250 ВА. Хотя тут вполне можно использовать транс в 60 ВА. Тем не менее некоторые профи несколько меня покритиковали. Их замечания сводились к двум пунктам:

  1. Высказывалось сомнение, что мощности сравнительно маломощного («тощего») трансформатора все же хватит на питание усилителя.
  2. Были подозрения, что маломощный трансформатор будет перегреваться (т.к. у него выше сопротивление обмоток).

Чтобы еще раз это все проверить и доказать, что я прав, я собрал небольшую кучку трансформаторов мощностью 20…250 ВА на напряжение 2х24 вольта и приступил к экспериментам.

Трансформатор для питания усилителя

Я взял стерео усилитель, в его блок питания устанавливал исследуемый трансформатор и подавал на вход либо музыкальный стереосигнал со звуковой карты компьютера (для реалистичных испытаний), либо синусоиду (для тестов). К усилителям был подключен клип-детектор, позволяющий определять моменты ограничения сигнала. Вот схема экспериментальной установки:

Эксперимент проводился следующим образом: я использовал два музыкальных фрагмента с пик-фактором 13 дБ и 16 дБ. На каждом из них я устанавливал наибольшую громкость, но так, чтобы не было ограничения. После этого измерял уровень выходного сигнала и вычислял выходную мощность как мощность синусоидального сигнала с амплитудой, равной амплитуде музыкального сигнала. Все это я проделывал с разными трансформаторами и разными конденсаторами фильтра питания (от 2200 мкФ до 40 000 мкФ).

Скажу сразу — я оказался прав по обоим пунктам.

Действительно, для получения большой выходной мощности усилителя вполне достаточно трансформатора сравнительно небольшой мощности (и моя программа считает абсолютно верно!). Вот графики результатов исследований, здесь разные линии одного цвета соответствуют разным емкостям конденсаторов фильтра:

Трансформатор для питания усилителя

Из графиков видно, что для воспроизведения синусоиды и вправду нужен трансформатор большой мощности. А вот музыкальная мощность получается больше синусоидальной (за счет меньших просадок напряжения питания), больше чем в 2 раза, и для получения большой музыкальной мощности большАя мощность трансформатора не нужна. Кстати, максимальная мощность гораздо сильнее зависит от самого сигнала (от его пик-фактора), чем от мощности транса.

На графике специально проведена линия прямой пропорциональности, чтобы подчеркнуть слабую зависимость выходной мощности от мощности трансфрматора. Еще раз напоминаю, что все трансформаторы имели одинаковое напряжение 2х24 вольта, что главным образом и ограничивало максимальную выходную мощность. Как видим, уже 60ВА трансформатор вполне обеспечивает выходную мощность 40…50 Вт на канал (а каналов-то два!), а удвоение мощности транса повышает выходную мощность всего на 20%.

В конце-концов, все линии переходят в горизонталь: самая максимальная выходная мощность ограничена напряжением питания. Так что вместо тупого наращивания мощности трансформатора, гораздо выгоднее поднять напряжение питания (если такое возможно).

Наибольшая зависимость выходной мощности от мощности трансформатора (и самая низкая выходная мощность) получается для синусоиды. Это как раз то, о чем мне говорили оппоненты: под большой постоянной токовой нагрузкой сильно падает напряжение на обмотках трансформатора и конденсаторах фильтра. Для музыки это не так актуально из-за ее большого пик-фактора и маленькой средней мощности.

Для интереса — вот просадки напряжения питания на трансформаторе и выпрямителе под нагрузкой (точнее остаточное напряжение) на синусоиде:

Читайте также:  Мощность адаптера для айпада

Трансформатор для питания усилителя

На музыкальном сигнале просадка напряжения намного меньше, ее измерить нормально не получилось из-за непостоянства среднего значения музыкального сигнала (показания вольтметра все время «плавали»).

Вывод 1.

«Тощего» трансформатора вполне достаточно для питания усилителя. Правильный выбор трансформатора по мощности и напряжению позволит получить требуемую музыкальную выходную мощность. Так что использовать в усилителях звукового сигнала супермощные трансы совершенно не нужно. Маленький трансформатор — это и маленькие габариты, и маленькая цена.

Очень важно! Это все годится только для воспроизведения записанной музыки. Для исполнения музыки (например гитарный усилитель в рок группе) это не годится, т.к. там совсем другие условия работы всей системы!

Рассмотрим второй пункт. А будет ли перегреваться трансформатор? Рассчет по моей программе трансформатора для усилиеля 2х40 Вт дал требуемую мощность трансформатора 35 ВА. Я изготовил именно такой трансформатор (он участвовал и в предыдущих измерениях) и провел на нем проверку. В дальнейшем я использовал этот транс в деле (он предназначался для питания усилителя), поэтому я сделал его с пониженной индукцией (чтобы он давал меньше помех, т.к. он стоИт близко к плате предусилителя). В результате число витков обмоток получилось на 20% больше, значит и их сопротивление тоже на 20% больше, а на большем сопротивлении получается больший нагрев. Таким образом, если этот трансформатор у меня не перегреется, то обычный трансформатор тем более перегреваться не будет.

Вот первый эксперимент.

Трансформатор для питания усилителя

Я поместил трансформатор под крышку так, чтобы не было никакой вентиляции. 2 часа работы — никакого перегрева.

Однако моих критиков этот эксперимент не удовлетворил. Мне сказали, что в настоящем усилителе греется не только трансформатор, но и радиаторы, поэтому на самом деле температура в усилителе выше (несмотря на вентиляцию) и вот там-то трансформатор и перегреется.

Ну что ж, с радиаторами, так с радиаторами. У меня есть подходящий корпус, куда поместилось все вместе с радиаторами:

Трансформатор для питания усилителя

Два канала усилителя, два выпрямителя и трансформатор — все как раз уместилось. Вентиляционные отверстия в днище корпуса в данном случае не работают — у корпуса нет ножек, поэтому он дном лежит на столе, и воздух в отверстия не попадает. Вот как выглядит это все в рабочем виде:

Трансформатор для питания усилителя

В крышке отверстий нет, так что это самый неприятный случай корпуса без вентиляции. Уж тут температура будет наиболее максимальной! На фото видно две нагрузки из мощных резисторов и плата клип-детектора.

Включил в сеть, на вход подал музыкальный сигнал максимальной амплитуды (чтобы клип-детектор срабатывал, т.е. усилитель работал с небольшой перегрузкой), и 2 часа погонял всю эту систему.

Трансформатор не перегрелся! (Вот на синусоиде он бы наверняка перегрелся, но мы-то создаем систему для воспроизведения музыки, а не синусоиды!)

Вывод 2. Маломощный трансформатор годится для питания аппаратуры по всем параметрам. Проверка в самых жестких условиях это подтвердила.

И в заключение о конденсаторах фильтра. Вот зависимость выходной мощности стерео усилителя от суммарной емкости фильтра (с учетом конденсаторов, установленных на платах усилителей) для двух трансформаторов мощностью 35ВА и 80ВА и разных пик-факторах сигнала:

Трансформатор для питания усилителя

Видно, что при небольшой емкости мощность снижается. А повышать емкость выше 10 000…15 000 мкФ смысла нет. Моя программа говорит о том же. При самой большой емкости максимальная выходная мощность несколько падает (особенно на маломощном трансе) — это из-за того, что при этом получаются большие зарядные токи и падение напряжения на обмотках трансформатора тоже повышается.

И в заключение — один интересный момент. В процессе измерений я заметил, что на трансформаторе мощностью 20 ВА максимальные пики выходного напряжений проходили «как-то не так» по сравнению с более мощными трансами. То же самое было и в случае конденсаторов фильтра 2200 мкФ (т.е. самой малой емкости).

Вывод: слишком маленькие емкости и мощности все же вносят какие-то неприятные изменения в сигнал, так что их лучше не использовать.

Источник

Adblock
detector