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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Na fabricação de transformadores de saída para tubo UMZCH. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência de tubo Uma tendência interessante é observada: quanto mais nos afastamos da era do "tubo", mais mitos e neblina são criados em torno do transformador de saída de um amplificador valvulado. E não apenas em questões de cálculo, mas também em sua fabricação. Os fabricantes podem ser entendidos, elogiar seus produtos é a lei da publicidade, mas em muitos artigos de autores independentes, o processo de enrolar um transformador parece uma descrição de um rito secreto. Vamos ver o quão difícil é e quanto tempo leva. A conversa se concentrará em transformadores de saída para estágios de terminação simples, bem como outros transformadores onde não são necessárias alta simetria de semi-enrolamentos e requisitos rigorosos para condições de operação. Supõe-se que você tenha uma seção suficiente do fio magnético, fios de enrolamento e pelo menos um dispositivo primitivo para enrolar bobinas, equipado com um contador de bobinas. Isso se refere a qualquer projeto - desde uma furadeira elétrica ou manual, presa em um torno, até um pino roscado dobrado, reforçado em duas barras de madeira.
Fazer uma bobina é trabalhoso, mas não difícil. Um desenho dos detalhes do quadro da bobina pré-fabricada de getinax ou textolite com travas é mostrado na figura. No desenho na posição 1 - bochechas; 2, 3 - placas. As dimensões h, b, y, y1 e a espessura das peças da armação estão relacionadas com as dimensões e a forma do circuito magnético. O melhor material para sua fabricação pode ser considerado fibra de vidro (sem folha) com espessura de 1,5 ... 2 mm. Ao fabricar peças, deixe uma margem para o ajuste fino final durante a montagem. Se você tentar cortar imediatamente a peça no tamanho certo, há uma alta probabilidade de que nada se encaixe no lugar e a bobina se desfaça. Na bobina montada, lixe os cantos afiados com uma lima de agulha e enrole com uma ou duas camadas de papel de 0,1 ... 0,15 mm de espessura. Levará de duas a três horas para fazer uma bobina. Não abordaremos a tecnologia de fabricação de um transformador de projeto biscuit, pois com um número relativamente pequeno de biscuits ele perde para um projeto clássico com um seccionamento raso tanto em termos de ciclo de trabalho quanto de indutância de fuga. Então começa o mais interessante - sinuoso. A maioria dos amadores usa enrolamento comum, ou seja, o fio é enrolado bobina a bobina e uma junta é colocada em cada camada. Enrolar dessa maneira sem uma máquina com um empilhador de 3000-4000 voltas com um fio fino é um trabalho titânico. Surge a pergunta: por que não acabar em massa? Se descartarmos a nobre indignação dos verdadeiros audiófilos e nos voltarmos para as fontes primárias [1, 2], verifica-se que o fator de preenchimento para um fio fino (0,15-0,4 mm) não é tão ruim: G. Tsykin dá valores de 0,7 ... .0,75, obtive 0,5 ... 0,53, o que é bastante aceitável para instâncias únicas de um transformador com enrolamentos seccionados. A indutância de fuga é praticamente independente do método de enrolamento e da densidade. A autocapacitância do enrolamento (no enrolamento a granel) é 5 ... 10% menor. O principal problema parece ser a redução da rigidez dielétrica. A propósito, altos valores do fator de preenchimento permitem tornar o transformador menor ou obter uma grande indutância de magnetização nas mesmas dimensões. Isso é importante, pois para dispositivos de alta qualidade deve-se tentar implementar um transformador com dimensões mínimas para uma determinada indutância do enrolamento primário. Quanto menores as dimensões do circuito magnético do transformador, melhor - menor a indutância de fuga para um determinado seccionamento. Vamos voltar a garantir a força elétrica. Tudo nos livros está correto, mas a maioria das recomendações está relacionada à produção em massa de transformadores e sua conformidade com certos padrões. Não é realista fazer um transformador de acordo com eles em casa: não há materiais nem tecnologias apropriadas. Portanto, procederemos a partir de dois critérios: o primeiro é condições reais de operação, o segundo é inaceitável na produção, é bastante adequado para autoprodução de amostras únicas. Então, qual tensão pode estar no enrolamento primário do transformador? Digamos que a potência de saída P do amplificador seja de 5 W (isso é muito para uma cascata de terminação única em lâmpadas comuns), a resistência de carga R reduzida ao enrolamento primário é de 2 kOhm, a tensão de alimentação Ua é de 300 V e a eficiência do transformador é 0,85. Para obter tal potência, a tensão efetiva no enrolamento primário deve ser igual a: Urms= √PR/Eficiência= 117V. Assim, sua amplitude será igual a: Urms= √2 Urms = 166 V. Levando em consideração a tensão de alimentação, a tensão máxima no enrolamento primário em relação à caixa do amplificador será igual a: Uw - U + Ua - 466 V. Isso determina os requisitos de isolamento entre enrolamentos (como regra, uma extremidade do enrolamento secundário é aterrada) e as propriedades isolantes da carcaça. Duas camadas de papel de cabo com espessura de 0,12 mm são suficientes, você pode usar papel condensador em 4-5 camadas ou uma combinação de uma camada de fita fluoroplástica sanitária e uma camada de papel para escrever. A estrutura de fibra de vidro fornece mais do que a resistência elétrica necessária. Os transformadores de saída de alta qualidade são sempre feitos seccionados, caso contrário não é possível obter valores aceitáveis de indutância de fuga. No caso mais simples, o enrolamento primário é dividido em duas partes, mas melhor - em três, entre as quais o enrolamento secundário é colocado. O seccionamento mais profundo também é possível, mas, ao mesmo tempo, o fator de preenchimento da janela do circuito magnético é significativamente reduzido e a capacitância entre os enrolamentos aumenta. Devido à complexidade do enrolamento, o seccionamento profundo raramente é usado. Vamos nos debruçar sobre as três seções do enrolamento primário. A indutância de fuga mínima é alcançada com uma divisão desigual do número de voltas - nas seções extremas, seu número é duas vezes menor que no meio. Se negligenciarmos a resistência ativa do enrolamento, na ausência de um sinal, todas as voltas do enrolamento primário são equipotenciais; na potência máxima, a tensão entre as partes do enrolamento será proporcional à sua indutância. Portanto, a tensão alternada máxima ocorre na seção intermediária do enrolamento; sua amplitude é de 83 V. A tensão de ruptura do isolamento de um fio de enrolamento com diâmetro superior a 0,15 mm (PETV, PEV, PVTL, etc.) não é inferior a 600 V, e o número de microdefeitos não é permitido mais de 5-7 por 15 m. Para um fio com um diâmetro de mais de 0,35 mm, os microdefeitos são geralmente inaceitáveis. Portanto, o enrolamento pode ser enrolado a granel sem nenhuma gaxeta; a probabilidade de ocorrência de espiras em curto-circuito é muito pequena. Para uma melhor colocação de voltas e aumentar a confiabilidade do transformador, é aconselhável colocar uma junta de papel de capacitor de 300 mm de espessura em duas camadas a cada 500-0,022 voltas do enrolamento (essa fita de papel pode ser obtida de capacitores de papel antigos - para exemplo, o grupo KBG). Portanto, a principal tarefa ao enrolar um transformador é evitar que as espiras caiam. O isolamento do enrolamento é obtido de maneira padrão - a junta é mais larga que a estrutura em 4-5 mm e um entalhe é cortado ao longo de suas bordas. Isso pode ser feito rapidamente rolando a junta em um tubo: sua borda é mordida ao longo do contorno com cortadores de fio afiados. Como neste caso é usado um isolamento mais espesso e rígido (tanto por razões de rigidez dielétrica quanto pela possibilidade de colocação normal do próximo enrolamento), as espiras não ficarão presas se você for cuidadoso o suficiente. É desejável excluir a queda das bobinas ao colocar o isolamento intermediário. Aqui surgem as dificuldades. Como a superfície do enrolamento tem irregularidades, mesmo que haja um entalhe nas bordas da junta, não é possível excluir o afundamento das voltas - o fio o puxa. Este problema é resolvido da seguinte forma. Um curativo é aplicado nas bordas da junta a partir de uma tira estreita de papel adesivo fino (você pode usar "fita de pintura") com um entalhe ao longo da borda, evitando que a junta escorregue (ou fecha as curvas das quais a junta já escorregou). Portanto, a ordem de enrolamento do transformador é a seguinte - as seções do enrolamento primário são enroladas em massa com espaçadores intercamadas a cada 300-500 voltas, as seções do enrolamento secundário - volta a volta sem espaçadores (com um diâmetro de fio de mais de 0,6 mm, este processo não causa dificuldades). Lembro mais uma vez que o isolamento do enrolamento deve ser suficientemente rígido - as espiras do enrolamento secundário devem ficar planas. Ao enrolar as seções do enrolamento primário, é necessário garantir tensão suficiente no fio e tentar manter a superfície do enrolamento o mais uniforme possível. A propósito, ao enrolar, é aconselhável não tocar no fio com as mãos, mas segurá-lo com um pedaço de feltro fino ou camurça macia. O enrolamento é realizado de ponta a ponta da bobina. Os fios de enrolamento são feitos diretamente com um fio de enrolamento com um tubo de fluoroplástico colocado nele (um tubo fino se estica perfeitamente; esticando um tubo milimétrico, você pode obter um tubo de diâmetro menor). Se o fio for muito fino, para aumentar a resistência mecânica da saída, o fio é dobrado três a quatro vezes e torcido firmemente. Este pigtail é usado como saída do enrolamento, é claro, seu início deve ser isolado e fixado com segurança ao enrolamento. Conclusões de fios coloridos, é claro, são mais bonitas, mas essa opção é mais prática. O isolamento final dos enrolamentos é feito de duas camadas de papel de cabo (você também pode usar papel de escrita). O fator de preenchimento da janela do circuito magnético com duas seções do enrolamento primário é de cerca de 0,45, com três seções do enrolamento primário - cerca de 0,4. Estes são dados médios sobre os resultados do enrolamento de várias dezenas de transformadores de diferentes capacidades. É bem possível lidar com esse trabalho, dependendo da experiência, em algumas noites. Por que uma bobina de transformador é impregnada? O objetivo principal é aumentar a resistência elétrica em condições externas adversas; a impregnação também melhora a remoção de calor das camadas internas da bobina e aumenta sua resistência mecânica. Claro, há uma desvantagem na moeda, qualquer impregnação aumenta a própria capacitância do transformador. Em 99,9% dos casos, um amplificador amador está em um lugar de honra em uma sala em condições quase normais. A carga térmica no transformador de saída de um amplificador de alta qualidade também não é grande. Em primeiro lugar, esses transformadores são projetados de acordo com critérios ligeiramente diferentes dos da rede e, em segundo lugar, ao ouvir música, mesmo que o amplificador tenha uma potência de saída significativa, a potência de saída média é de apenas alguns watts. Portanto, não recomendo usar nenhuma impregnação e, assim, piorar, mesmo que levemente, os parâmetros elétricos do transformador. Obviamente, se você pretende ouvir música em um clima tropical, planeja instalar um amplificador em um carro ou oferecê-lo a uma banda de rock, é necessário pensar na composição e no método de impregnação. Outra coisa é o circuito magnético do transformador. Na prática amadora, são frequentemente usados núcleos magnéticos torcidos de transformadores seriais, que tendem a delaminar quando desmontados. Isso não é perigoso, mas registros descascados criarão conotações. Se possível, eles devem ser colados, mas isso não fará muito. Uma maneira eficaz de acalmar o transformador (você ainda precisa colá-lo) é mergulhar as ferraduras do circuito magnético em verniz a óleo antes da montagem final. Também é aconselhável pintar o circuito magnético laminado com verniz. Durante a montagem final do transformador, a junta que forma a folga não magnética também é revestida com o mesmo verniz (para ShL e PL, existem três e dois deles, respectivamente), cuja espessura é especificada no cálculo . Pode ser feito de uma fina folha de papelão elétrico, textolite, getin-nax ou outro material duro resistente ao calor. É muito importante garantir que a folga no condutor magnético seja fixada com um empate confiável: a estabilidade da folga ajuda a minimizar a distorção não linear do próprio transformador em baixas frequências. Um transformador fabricado desta forma terá parâmetros elétricos que não são piores, e possivelmente melhores, do que aqueles feitos na oficina da fábrica. Em condições próximas ao normal, esses transformadores funcionam perfeitamente. Assim, a complexidade da auto-fabricação do transformador de saída é muito exagerada. Os principais problemas estão relacionados à busca de um circuito magnético, fios de enrolamento e materiais relacionados, e não ao enrolamento. A chave para bons resultados é a precisão e a atenção habituais. Mesmo sem experiência, é bem possível fazer um conjunto de transformadores de saída para um amplificador estéreo em uma semana. Claro, nem tudo pode dar certo imediatamente, mas a água não flui sob uma pedra mentirosa, então sinta-se à vontade para começar a trabalhar e montar seu melhor amplificador valvulado. Observo que agora existem muitos materiais isolantes modernos, portanto, não é necessário usar papel. O uso de polietileno tereftalato, filme lavsan, fluoroplástico reforçado, fibra de vidro é bem-vindo; use o que for mais fácil de conseguir. Os amplificadores de potência podem sofrer uma queda de tensão significativa no transformador de saída quando a carga é repentinamente eliminada. Se durante a audição comparativa do equipamento você preferir alternar a carga em movimento, não deverá aumentar a rigidez dielétrica do transformador, é mais fácil contornar seu enrolamento primário com um varistor adequado ou pára-raios de 1 kV. Naturalmente, a qualidade do transformador também depende do circuito magnético utilizado, mas isso não deve ser elevado a um absoluto. O aço elétrico 3411 era mais comumente usado em transformadores de potência para eletrodomésticos. É inferior em suas propriedades magnéticas aos aços modernos (os fabricantes costumam usar o aço 3408), mas essas diferenças não são tão grandes que não possam ser parcialmente compensadas no projeto do transformador palco. Em um circuito magnético torcido de um transformador de rede, você pode fazer um excelente transformador de saída. Em geral, há um paradoxo interessante. Muitos fabricantes oferecem transformadores de saída de alta qualidade, mas se limitam a trazer apenas seus principais parâmetros - puro "porco em puxão". E transformadores com núcleos magnéticos feitos de aço 3408 e uma liga amorfa são “duas grandes diferenças”! Literatura: 1. Transformadores Tsykin G.S. de baixa frequência. - M.: Svyazizdat, 1955.
Autor: E. Karpov, Odessa, Ucrânia; Publicação: radioradar.net
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