Powrót do strony głównej Przedwzmacniacz Odwracacze fazy Lampy mocy

Polaryzacja lamp mocy Zasilacz Miscellanea Kilka słów o mnie

Transformator wyjściowy

Ostatnia aktualizacja : 13-02-01

Spis treści

• Ogólne
• Przekładnia
• "Blaszka" czyli kształtka
• Obliczanie transformatora wyjściowego
• Push-Pull na czterech lampach
• Wykonanie
• Skuteczne zabezpieczenie przed przebiciem izolacji
• Diagramy - uzwojenia i przeplot

OGÓLNE

Do budowy rdzeni transformatorów małej częstotliwości używane są materiały magnetycznie miękkie, które powinny charakteryzować się:

• a) możliwie dużą przenikalnością magnetyczną
• b) minimalnymi stratami energii
• c) dużą wartością indukcji nasycenia.

Jest to zwykle stal elektrotechniczna z minimalną zawartością węgla i ok.4,5% dodatkiem krzemu, wykonywana w arkuszach grubości 0,35-0,5 mm dla częstotliwości 50-100Hz i o grubości 0,05-0,2 mm dla częstotliwości akustycznych, walcowana na zimno. Straty mocy w transformatorze są spowodowane przez:

• a) straty w miedzi uzwojenia (copper loss) - straty na ciepło wskutek przepływu prądu przez opór czynny uzwojeń - tym większe, im bardziej obciążony jest transformator.
• b) straty w stali rdzenia (iron loss) - straty na ciepło histerezy i prądów wirowych - nie zależą one od obciążenia.
• c) straty wskutek zjawiska naskórkowości w uzwojeniach.
• d) straty w materiałach izolacyjnych - karkas, przekładki, emalia.

Straty wynikające z przepływu prądu przez uzwojenia charakteryzujące się określonym oporem omowym nie wymagają wyjaśnień. Oczywiste jest dobieranie optymalnego przekroju drutu poszczególnych uzwojeń. Znane są "przypadki" uzwajania drutem z czystego srebra! Straty wskutek histerezy magnetycznej spowodowane są tym, że zmiany indukcji w materiale magnetycznym nie nadążają za zmianami pola magnetycznego wywoływanymi zmianami natężenia prądu elektrycznego. Istotne jest, a by siła powściągająca miała wartość minimalną, a więc pętla histerezy powinna być możliwie wąska. Straty na histerezę są proporcjonalne do częstotliwości i nie zależą od grubości blach. Prądy wirowe powstają wskutek zmian indukcji magnetycznej i są proporcjonalne do kwadratu częstotliwości f, kwadratu indukcji maksymalnej Bmax w rdzeniu oraz do kwadratu grubości jego blach. Zapobiega się im poprzez budowanie rdzeni z możliwie cienkich blach, izolowanych od siebie lakierem, bibułą lub warstwą tlenków. Straty wynikające ze zjawiska naskórkowości są tym wyraźniejsze im większy jest przekrój drutu nawojowego i częstotliwość prądu zmiennego. O ile dla częstotliwości rzędu 50Hz, zjawisko to nie odgrywa większej roli, to przy wyższych częstotliwościach akustycznych istotną poprawę ich przenoszenia można osiągnąć przez nawinięcie uzwojeń tzw. "licą", czyli skrętką kilku-kilkunastu odizolowanych cienkich drutów, o sumarycznym przekroju równym drutowi pojedynczemu. Najlepszy wydaje się być karkas wykonany z prasowanego, 2-3 mm papieru. Większość klasycznych konstrukcji takowy zawiera, choć w praktyce amatorskiej jest on trudny do precyzyjnego wykonania i sprawia kłopoty przy nawijaniu drutu. Indukcja magnetyczna w rdzeniu transformatora m. cz. wykonanego ze zwykłej blachy nie powinna przekraczać wartości 5000-7000 gausów, ze względu na krzywoliniowy charakter magnesowania się rdzenia. Uwaga ta dotyczy przede wszystkim transformatorów do wzmacniaczy klasy Hi-Fi. Zwykle w transformatorach wzmacniaczy gitarowych ta wartość jest "nagminnie" przekraczana. W przypadku 4,5% stali krzemowej dopuszczalna jest indukcja nawet 10000G. Większość współcześnie stosowanych w transformatorach gatunków stali ulega nasyceniu przy 14000-20000G, podczas gdy materiały ceramiczne nasyceniu ulegają już przy 3000-4000G. Po przekroczeniu tej wartości istotnie wzrastają zniekształcenia nieliniowe. Aby sprawdzić, czy indukcja w zaprojektowanym transformatorze nie przekracza dopuszczalnej wartości, należy posłużyć się wzorem: 

gdzie B_m - indukcja w rdzeniu [ Gauss ] , P - moc [ W ] , V_ż - objętość rdzenia [ cm³ ].

Praktycznie ustalono, że indukcja w rdzeniu nie przekracza 7000 Gs gdy spełniona jest zależność:

gdzie S₀ - powierzchnia okna rdzenia [ cm² ] , l_ż - średnia długość drogi magnetycznej w rdzeniu [ cm ].

Im większa jest przenoszona moc, tym większe powinny być wymiary rdzenia, co przy przepływie stałego prądu spoczynkowego magnesującego rdzeń, zapobiega zmniejszaniu się jego przenikalności wskutek nasycenia. Z nasycaniem się rdzenia "walczymy" m.in. poprzez zmniejszenie indukcji maksymalnej B w rdzeniu zwiększając liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego przy zachowanej przekładni - równocześnie korzystnie wzrasta indukcyjność główna transformatora, a więc poprawia się przenoszenie częstotliwości najniższych. Jednak ze wzrostem liczby zwojów rośnie opór rzeczywisty uzwojenia, a więc tzw. straty w miedzi, wskutek czego konieczne staje się u życie grubszego drutu. To z kolei pociągać może za sobą konieczność zastosowania odpowiednio większej kształtki w celu "pomieszczenia" automatycznie większego uzwojenia. Indukcyjność główna L1 uzwojenia pierwotnego powinna być tym większa, im większa jest oporność obciążenia po stronie pierwotnej R_a-a, oraz im niższa ma być dolna granica przenoszonych częstotliwości. Orientacyjnie indukcyjność główną możemy wyliczyć ze wzoru:

gdzie R_a-a opór obciążenia "pomiędzy anodami", f_n - najniższa przenoszona częstotliwość. Podstawiając różne wartości f_n, widzimy, że potrzebie przenoszenia dwukrotnie niższej częstotliwości towarzyszy konieczność również dwukrotnego wzrostu indukcyjności głównej uzwojenia pierwotnego.

Indukcyjność rozproszenia (leakage inductance) wynika z faktu, że część linii strumienia magnetycznego niejako "ulatuje" poza rdzeń, nie biorąc udziału w indukowaniu prądu elektrycznego. Zależy ona m. in od sposobu wykonania uzwojeń, wielkości i kształtu transformatora. Zmniejsza się ją poprzez ograniczenie liczby zwojów przy jednoczesnym zwiększeniu przekroju rdzenia, wybór kształtek o możliwie długiej kolumnie środkowej i co najważniejsze - podział uzwojeń na wzajemnie przeplatające się sekcje. Równomierne, bardzo staranne, warstwowe układanie drutu, wypełnianie całej szerokości karkasu, a także odpowiednio gruba izolacja między poszczególnymi sekcjami i warstwami odgrywają nie mniej istotną rolę. 

Pojemność własna transformatora składa się z pojemności własnej uzwojeń, pojemności międzyzwojowych oraz pojemności uzwojeń względem rdzenia. Rola ich rośnie przy wzroście doprowadzonego napięcia. Osiąga ona wartość od kilkudziesięciu do kilkuset pF. Pojemność ta wzrasta z liczbą zwojów wtórnych, a więc wraz z przekładnią, jak również z wielkością napięcia w uzwojeniach. Nie należy więc nawijać blisko siebie uzwojeń z dużą różnicą potencjałów (stałych i przemiennych). Podobnie jak w kwestii indukcyjności rozproszenia, uzwojenia należy dzielić na sekcje. Istotną rolę odgrywa grubość i rodzaj izolacji międzywarstwowej i samego drutu, np. izolacja emaliowa daje większą pojemność niż izolacja jedwabna. Sposób, w jaki ułożone są wzajemnie względem siebie zwoje sąsiadujących ze sobą warstw jednego uzwojenia ma również wpływ na wielkość pojemności własnej. Na Rys.1 widać, że warstwy 1 i 2 przylegają do siebie ściślej (pojemność będzie większa), niż warstwy 2 i 3 (pojemność będzie mniejsza). Indukcyjność rozproszenia i pojemność własna mają bardzo istotny, niekorzystny wpływ na charakterystykę wzmacniacza dla najwyższych i najniższych przenoszonych częstotliwości. Jak wynika z tego pobieżnego przeglądu, kwestia wykonania dobrego transformatora nie jest sprawą łatwą, często trzeba iść na kompromis, gdyż poprawa jednego parametru, pociąga za sobą pogorszenie pozostałych.

Powrót do początku

PRZEKŁADNIA

 Transformator wyjściowy, zwany także głośnikowym, realizuje przede wszystkim dopasowanie impedancji obciążenia, jakim jest głośnik, do określonego oporu wewnętrznego lamp końcowych. "Przenoszenie" impedancji ze strony wtórnej na pierwotną odbywa się wg ogólnego wzoru R1=(1, 25*R2) * n2, gdzie R1=opór obciążenia po stronie pierwotnej, a R2=opór rzeczywisty cewki głośnika (dla prądu stałego). 

Przykład : R2=4 omy, Z1=2080zw., Z2=80zw., a więc n=26, stąd: R1 = (1, 25*4) * 262 = 3380 omów. 

Opór cewki głośnika jest zwykle bardzo mały w stosunku do oporu wewnętrznego lamp i waha się w przedziale od 4 do 16 omów, przy 10-40 kiloomach oporu lamp "widzianym" od anody do anody. Stąd, chyba najważniejszym parametrem transformatora jest jego przekładnia, czyli stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego z1 do uzwojenia wtórnego z2, wg wzoru n=z1/z2. Jeśli przekładnia jest za duża, wzmacniacz nie odda założonej mocy, jeśli za mała - lampy będą przeciążone, a sygnał akustyczny będzie znacznie zniekształcony. Z oczywistych względów jest to przekładnia obniżająca. Aby przystąpić do wykonania odpowiedniego transformatora, należy wybrać z Tablicy nr 1(Lampy mocy) parametry charakteryzujące warunki pracy stopnia końcowego przyszłego wzmacniacza, a następnie wykonać obliczenia według zaproponowanej starej, ale sprawdzonej metody. Jak widać, dla różnych napięć zasilających anody - Ua oraz klasy w jakiej lampy pracują, opór obciążenia po stronie pierwotnej Ra-a przybiera dość znacznie różniące się między sobą wartości. Wyznaczone zostały one zarówno metodą graficzną na podstawie wykresów charakterystyk anodowych lamp, jak i drogą żmudnych doświadczeń. Dzięki temu mamy gwarancję, że w określonym reżimie pracy lampy przekażą do obciążenia optymalną moc przy możliwie minimalnych zniekształceniach. 

Powrót do początku

"BLASZKA" CZYLI KSZTAŁTKA

Dostępna w handlu kształtka transformatorowa EI-105 o grubości 0, 5 mm, przedstawiona na Rys.2 ma następujące wymiary: 

• szer.105 mm, 
• wys.87,5 mm, 
• y1=35 mm, 
• y3=17,5 mm, 
• h=52,5 mm, 
• b=17,5 mm.

Stąd proporcje: y3=0,5y1, h=1,5y1, b=0,5y1
Średnia długość drogi magnetycznej : lż = 2*h+2*y3+2*b, lż = 3*y1+y1+y1+y1, lż = 6*y1
Przekrój rdzenia q_ż = f_ż*y1*y2 
Współczynnik izolacji blach fż : dla blach grubości 0,5 mm wynosi 0,9-0,95; dla blach grubości 0,35 mm wynosi 0,85-0,9

 

Jeśli chcemy zwiększyć przekrój rdzenia czyli przekrój kolumny środkowej – bardzo ważny parametr transformatora – zwykle dodajemy pewną ilość blaszek, stosując oczywiście odpowiednio większy karkas. Jednak proporcje szerokości do długości kolumny środkowej powinny zawierać się pomiędzy 1:1 a 1:2.Jeżeli przy takich proporcjach nie osiągamy wymaganego przekroju rdzenia, należy zastosować kształtkę większą, mającą odpowiednio szerszy segment środkowy. Przy określaniu wymiarów rdzenia można także posiłkować się zasadą Langforda-Smitha, wg której na każdy wat przenoszonej mocy potrzebujemy 0,08kg stali. Jeśli chcemy osiągnąć większą wierność przenoszenia, ilość stali zwiększamy do 0,15kg/1W.W przypadku rdzenia typu C możliwa jest redukcja masy o 30%, tj. do 0,1kg/1W.Przykładowo – audiofilski transformator 20 watowy na rdzeniu EI powinien mieć masę 3kg, ale ten sam transformator na rdzeniu C może mieć masę już tylko 2kg.Jak łatwo się zorientować po wymiarach podanych na Rys.1, z jednego prostokątnego arkusza blachy o wymiarach 105x140 mm wytłaczane są jednorazowo dwa elementy E i dwa elementy I.

Powrót do początku

OBLICZANIE TRANSFORMATORA

Uproszczona metoda obliczenia transformatora wyjściowego. 

Dane z Tablicy.1 (Lampy mocy) :

• klasa AB1, dwie lampy EL 34
• napięcie anodowe                                                  Ua =  425 V
• prąd anodowy                                                        Ia₀ =  2*30 mA
• opór anodowy (zewnętrzny)                                  Ra-a =  3400 omów (impedancja obciążenia między anodami)
• opór wewnętrzny lamp                                             Ri =  30000 omów (od anody do anody dla dwóch lamp)
• moc wyjściowa max                                             Pwy = 55 W
• opór głośnika                                                          R2 = 4 omów * 1,25 = 5 omów (przy prądzie zmiennym)
• najniższa częstotliwość                                              fn = 50 Hz
• najwyższa częstotliwość                                           fw = 12000 Hz
• przy spadku charakterystyki częstotliwości  2dB      Mn= Mw = 1,25
• sprawność transformatora                                         = 0,9 - 0,95

Przebieg obliczenia.

  Indukcyjność uzwojenia pierwotnego :

 

  Przekładnia :

             

Przybliżone wymiary rdzenia :

gdzie Um1 - amplituda napięcia zmiennego (anodowego),  - przenikalność magnetyczna początkowa, Bm - indukcja magnetyczna w rdzeniu

          

wobec tego :

(między anodami)

Ze względu na asymetrię prądów anodowych, przyjmujemy amperozwoje az₀ = 0,3, stąd początkowa przenikalność magnetyczna = 500 (patrz Rys.3). Zakładamy Bm = 8000 gausów (max) dla transformatora ok.50W, wobec tego :

                              Rys.3 

Jeśli zastosujemy kształtkę EI-105 to   y1=3,5cm, y3=1,75cm, h=5,25cm, lż=21cm, y2=grubość rdzenia

wówczas przekrój rdzenia qż :

    

grubość rdzenia y2 :

     

Uzwojenie pierwotne :

 

Zatem uzwojenie pierwotne z1 = 2*900 zwojów.

Przekrój drutu uzwojenia pierwotnego zależy przede wszystkim od wartości skutecznej prądu I₁. W uzwojeniu tym płynie prąd stały Ia₀ z nałożoną składową zmienną Imax. Wartość skuteczną prądu I₁ w układzie przeciwsobnym obliczamy ze wzorów :

klasa AB1 i AB2 :

klasa A :

w naszym przykładzie  :

    

Przekrój drutu uzwojenia pierwotnego q1 :

 

gdzie I₁ - prąd w amperach, - gęstość prądu 2A/mm2

Średnica drutu uzwojenia pierwotnego d1 :

  

Uzwojenie wtórne - ilość zwojów z2 :

   

przekrój drutu q2 :

 

średnica drutu d2 :

 

Dla oporu głośnika R2 różnego od 5 omów należy pomnożyć liczbę zwojów z2 przez   

Powrót do początku

PUSH-PULL NA CZTERECH LAMPACH

 W przypadku zastosowania w stopniu końcowym, w celu podwojenia mocy, czterech lamp, należy pamiętać, że równoległe połączenie dwóch lamp o tym samym współczynniku amplifikacji Ka, nachyleniu charakterystyki Sa, oporności wewnętrznej Ra, jest równoważne jednej lampie o parametrach: Ka, 2Sa, 0,5Ra.Stąd - do obliczeń - wartość R0 (czyli R_a-a) podaną w Tablicy 1 (Lampy mocy) dzielimy przez dwa! Wynika z tego bardzo ważny wniosek, że przy takim samym napięciu zasilania anodowego muszą ulec zwiększeniu wymiary rdzenia (grubość), przekrój drutu uzwojeń, zaś zmniejszeniu liczba zwojów uzwojenia pierwotnego, a w rezultacie przekładnia. To właśnie od przekładni zależy, czy na wyjściu, przy jednocześnie zwiększonej wydajności prądowej układu, otrzymamy pożądaną wartość skuteczną napięcia, konieczną do wydzielenia określonej mocy na oporze obciążenia wg wzoru:

Magnesowaniu się rdzenia składową stałą prądu anodowego zapobiegamy poprzez precyzyjne wyregulowanie prądu płynącego w przeciwnych kierunkach przez obie połówki uzwojenia pierwotnego (różnica nie powinna przekraczać 5 mA), stosowanie raczej dużych wymiarów rdzenia, oraz rzadko (zwykle w przypadku transformatorów zasilanych jedną lampą pracującą w klasie A), przez zastosowanie szczeliny w rdzeniu, wypełnionej np. odpowiedniej grubości papierem.

Powrót do początku

WYKONANIE

Ze względu na bardzo trudne warunki pracy transformatora wyjściowego we wzmacniaczu gitarowym, do uzwajania najlepiej jest używać drutu w podwójnej izolacji emaliowej, mającego oznaczenie DN2E. Trzeba sobie uświadomić, że pomiędzy anodowymi zaciskami uzwojenia pierwotnego w 100 watowym wzmacniaczu napięcie sygnału może osiągać wartość do 600-700VAC !!! Podłączenie zwykłej "sieciówki na 220VAC" do takiego napięcia znaczyłoby więc najpewniej puszczeniem jej dymem. Na przekładki międzywarstwowe, po wypróbowaniu wielu różnych "amatorskich" materiałów, zaskakująco dobry okazał się bezchlorowy, "pergaminowy" papier do pieczenia Toppits (lub "Jan Niezbędny" - proszę nie rechotać, taka nazwa!), pocięty na paski o szerokości większej od szerokości wewnętrznej karkasu o ok. 0,5-1mm, co skutecznie zapobiega "spadaniu" skrajnych zwojów na niżej leżące warstwy. Trzeba zwrócić uwagę na fakt, że karkas ma tendencję do "rozchylania" się wraz z przybywaniem warstw  uzwojenia, dlatego stale należy korygować szerokość pasków papieru. Między warstwy jednej sekcji stosuję 1 zwój, a pomiędzy sekcje co najmniej 4-6 zwojów tego papieru. Dodatkowo każdą warstwę uzwojenia i papieru "maluję" oryginalnym olejem transformatorowym, niestety dość trudnym do zdobycia. Dzięki dużej śliskości powierzchni papieru bardzo łatwo można ścieśniać poszczególne zwoje, uzyskując dużą dokładność wykonania. Łatwą metodą uzyskiwania pasków papieru odpowiedniej szerokości jest nie cięcie za pomocą nożyczek, ale „zarysowywanie” ostrym szpikulcem wzdłuż linijki według zaznaczonych precyzyjnie na papierze punktów. Następnie, już bez trudności oddzieramy poszczególne paski. Inną skuteczną metodą jest użycie piły kątowej, takiej jak do robienia ramek do obrazków. Taką piłę można nabyć w marketach za ok. 50-60zł. Należy jedynie dokupić dodatkowe ostrze "do metalu" z drobnymi ząbkami. Procedura polega na ścisłym nawinięciu rolki papieru Toppits na okrągłym patyczku, także dostępnym w marketach, a następnie cięciu "z rolki" pod idealnym kątem prostym. Zaletą metody jest duża dokładność, powtarzalność i uzyskiwanie taśmy o długości 8 metrów. Na poniższej fotografii pokazane jest ułożenie jednej z warstw uzwojenia anodowego. Widoczne są odstępy skrajnych zwojów od boków karkasu - większy po stronie lewej , mniejszy po prawej. Po stronie prawej drut przechodzi w kolejną warstwę. I tak naprzemian. Domyślacie się dlaczego......

Niezmiernie ważne jest prawidłowe złożenie rdzenia. W przypadku kształtki EI należy bardzo starannie składać poszczególne blaszki tak, aby szczeliny pomiędzy elementami były znikome. Najlepiej na samym końcu "opukać"  blacharskim młotkiem (jego epoksydową końcówką!) położony na równym, twardym podłożu złożony transformator, a ściślej jego wszystkie ściany, doprowadzając do wyrównania wzajemne ułożenie blaszek. W przeciwnym wypadku transformator będzie zachowywał się tak, jakby miał rdzeń o przekroju o połowę mniejszym!!! Tak nieprawidłowo złożony rdzeń jest zdolny "przenosić" bez istotnych zniekształceń indukcję nie większą niż 3000-4000G(!) przy wymaganych 7000-10000G.

 Uzwojenie wtórne może być wykonane jako kilkusekcyjne. Wtedy wyliczony przekrój drutu należy podzielić przez ilość sekcji (połączonych równolegle!) tego uzwojenia i nawinąć drutem odpowiednio cieńszym.

Tak wykonany transformator poddawany był z powodzeniem znacznym obciążeniom prądowym i napięciowym (do 2kV!). Boki karkasu warto wykonać z laminatu papierowo-fenolowego lub epoksydowego grubości 1,5-2mm - Rys.4 - jednostronnie pokrytego miedzią, na którą nanosimy, zgodnie z rysunkiem punkty lutownicze odpowiedniej wielkości, a następnie wytrawiamy. Umożliwią one bardzo wygodne, bezpośrednie wyprowadzanie odczepów lub ewentualne zastosowanie dwuoczkowych przewlekanych końcówek metalowych. Trzeba pamiętać, aby "zamki" i "wnęki" w elementach karkasu miały dokładnie wysokość i głębokość równą grubości użytego laminatu! Serie otworów ukośnie umieszczonych na bokach , powinny średnicą pasować do posiadanej koszulki izolacyjnej, tzw. transformatorowej (1-2mm). Tak wykonany transformator można zaimpregnować przez zanurzenie w stopionej parafinie lub stearynie (temp.ok.60^oC), choć nie jest to konieczne. Uzwojenia zabezpieczamy przed mechanicznym uszkodzeniem przez owinięcie odpowiednio grubym papierem i samoprzylepną taśmą elektroizolacyjną. Gotowe rysunki elementów karkasu wykonane w programie Eagle (wersja Dos 676kB) można pobrać tu - karkas.brd (12kB). Wyskalowane dla transformatora do wzmacniacza 120W rysunki wydrukować można za pomocą zamieszczonego w pakiecie interfejsu wydruku Xplot.exe, który umożliwia obrócenie rysunku o 90st, wybór drukarki, itd.

Powrót do początku

Powrót do początku

SKUTECZNE ZABEZPIECZENIE PRZED PRZEBICIEM IZOLACJI

Przebicie izolacji międzywarstwowej i międzysekcyjnej transformatora wyjściowego należy do "najcięższych katastrof", jakie  mogą się przytrafić wzmacniaczowi. Dochodzi do niej na skutek kardynalnego błędu polegającego na nie podłączeniu kolumny głośnikowej lub przypadkowym jej odłączeniu (wyciągnięcie wtyczki z gniazda głośnikowego) w trakcie gry. Uderzenie w struny gitary przy dużej "głośności" powoduje pierwotnie nagromadzenie się energii w rdzeniu, która na skutek nagłego zaniku obciążenia wyjścia głośnikowego wzmacniacza - nie mając się na czym "rozładować" - podobnie jak ma to miejsce w cewce zapłonowej samochodu (SEM samoindukcji), zamienia się w impulsy o amplitudzie nawet kilku kilowoltów. W ułamku sekundy, w miejscu przebicia izolacji pomiędzy uziemionym uzwojeniem wtórnym, a będącym na potencjale np.+450V uzwojeniem anodowym zapala się łuk elektryczny topiący drut uzwojeń. Jeśli dojdzie do przepalenia bezpiecznika anodowego lub sieciowego, możemy uznać się za szczęśliwców. Jeśli nie, uszkodzeniu może ulec wiele innych elementów, głównie w zasilaczu, włącznie z przepaleniem uzwojenia anodowego transformatora sieciowego. Innym mechanizmem uszkodzenia stopnia mocy jest "przebicie" lamp mocy ujemnymi impulsami o wartości 1,5-2kV powstającymi w wyżej opisany sposób. Narastający w jednej z lamp końcowych prąd, będący w praktyce łukiem elektrycznym równie skutecznie potrafi stopić fragment uzwojenia pierwotnego. Bardzo dużą uwagę należy zwrócić na jakość podstawek zastosowanych pod lampy mocy. Oczywiście najlepsze są podstawki ceramiczne. Te nie wymagają szczególnych zabiegów, o ile są po prostu czyste. W przypadku podstawek wykonanych z tworzyw sztucznych należy bezwzględnie za pomocą np. acetonu oczyścić przestrzeń pomiędzy końcówką anody (nóżka nr 3), a końcówką żarzenia (nóżka nr 2).Tę samą czynność polecam wykonać z cokołem lampy. Ta przestrzeń jest najczęstszym i właściwie jedynym miejscem, w którym dochodzi do zapalenia się fatalnego w skutkach łuku, jako następstwa gromadzenia się kurzu i wilgoci!!! Awaria ta zadziwiająco często dotyczy wzmacniaczy z lampami montowanymi "do góry nogami" i wyposażonymi w tłoczący do wnętrza powietrze wentylator. Na Rys.4a przedstawiony jest wypróbowany i skuteczny sposób zabezpieczenia stopnia mocy przed opisanymi kłopotami. Polega on na zastosowaniu diod krzemowych, które polaryzowane są zaporowo przez napięcie anodowe. Diody te "zwierają" do masy impulsy o ujemnym znaku. Włączone równolegle do obydwu połówek uzwojenia anodowego warystory doskonale tłumią wszelkie szpilki, zgodnie z napięciem charakterystycznym warystorów. Rezystor R o wartości 470-1000R (drutowy) i mocy co najmniej 5W dodatkowo przyczynia się do "rozładowania" nagromadzonej w rdzeniu energii. Zalecam zastosowanie diod na co najmniej 1000V (1N4007). Jako warystory doskonale sprawdzają się popularne typy na 470V (dla wzmacniacza 100W RMS) lub ewentualnie jeden na 1000-1200V podłączony tylko pomiędzy zaciski anodowe transformatora. Elementy te powinny być podłączone w bezpośredniej bliskości transformatora, najlepiej na łączówce z wyprowadzeniami uzwojeń. Obecnie dostępne są warystory o konstrukcji "talerzykowej" , przypominające wyglądem kondensatory ferroelektryczne z dwoma nóżkami, pokryte lakierem izolacyjnym barwy niebieskiej lub żółtej. Empirycznie sprawdzone - dwa takie warystory, każdy na 275V, sprawdzają się idealnie. Ich dodatkową,  korzystną dla układów wzmacniaczy gitarowych - choć nieco przypadkową cechą, jest wnoszenie własnej pojemności (rzędu kilkuset pF do pojedynczych nF) bocznikującej uzwojenia anodowe transformatora wyjściowego. Takie Wash&Go.....

Powrót do początku

DIAGRAMY - UZWOJENIE I PRZEPLOT

Na rysunkach 5...17 pokazane są przykłady prowadzenia uzwojeń, w tym dla transformatorów klasy "Hi-Fi".

·         Układ trójwarstwowy

·         Układ pięciowarstwowy

·         Układ wielowarstwowy z "dzielonym karkasem"

·          

 UKŁAD TRÓJWARSTWOWY

Układ z Rys.5, 6 i 6a nazywany jest trójwarstwowym i składa się z dwóch sekcji uzwojenia pierwotnego i jednej sekcji wtórnego. Jego właściwości – dyskwalifikujące do zastosowań Hi-Fi – w przypadku wzmacniacza gitarowego mogą stanowić swoistą zaletę. Ten transformator niejako z urzędu źle przenosi najniższe i najwyższe częstotliwości, głównie za sprawą sporej indukcyjności rozproszenia i słabego sprzężenia pomiędzy uzwojeniami. Ponadto, nawet przy identycznej liczbie zwojów w obydwu połówkach uzwojenia pierwotnego, występuje spora różnica w oporze rzeczywistym wynikająca z różnej długości drutu w tych uzwojeniach - większa w przeplocie z Rys.6, mniejsza w przeplocie z Rys.6a. Z punktu widzenia brzmienia gitary elektrycznej, szczególnie brzmienia przesterowanego, ograniczenie skrajnych pasm jest zjawiskiem pożądanym, podobnie jak wprowadzenie pewnej asymetrii sygnału na skutek różnego oporu omowego uzwojeń (równoważnego wzbogacaniu w parzyste harmoniczne). W dużym uproszczeniu możemy rozpatrywać transformator jako element specyficznego filtru pasmowo-przepustowego, głównie średniotonowego. Układ trójwarstwowy nadaje się do wzmacniaczy, w których ważnym źródłem zniekształceń jest przesterowany stopień mocy.

 

 

Powrót do początku

UKŁAD PIĘCIOWARSTWOWY

Na Rys.7, 8, 9, 10 pokazany jest układ pięciowarstwowy, który w różnych modyfikacjach ma zastosowanie także w sprzęcie Hi-Fi. Posiada wiele zalet – małą indukcyjność rozproszenia, małą pojemność własną i dobre sprzężenie obwodów. Przeplot z Rys.7a charakteryzuje się najmniejszą pojemnością własną uzwojenia pierwotnego. Wadą jest stosunkowo duża indukcyjność rozproszenia i nierówność rezystancji obydwu połówek uzwojenia pierwotnego. Może być jednak najlepszy dla układu dwóch lamp w klasie A wymagającego obciążenia dużą impedancją. Układ z Rys.7b jest zoptymalizowany pod względem równości rezystancji, małej indukcyjności rozproszenia i małej pojemności własnej uzwojenia pierwotnego względem wtórnego. Jest najbardziej odpowiedni do układu w klasie AB i B. Układ z Rys.7c charakteryzuje się najlepszym sprzężeniem pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Wadą jest spora asymetria pojemności obydwu połówek pierwotnego, niwelowana nieco przez małą indukcyjność rozproszenia.Rys.8, 9, 10 przedstawia moją "ulubioną" modyfikację przeplotu z Rys.7b.

Powrót do początku

Przykładowy sposób układania uzwojeń pokazany jest poniżej. Należy zwracać wyjątkowo baczną uwagę na szerokość pasków papieru izolującego poszczególne warstwy i sekcje, co zapobiegnie "spadaniu" skrajnych zwojów, mogącego być przyczyną przebicia i następowego zwarcia uzwojeń.

Powrót do początku

 

 

Powrót do początku

UKŁAD WIELOWARSTWOWY Z "DZIELONYM KARKASEM"

Na Rys.11, 12, 13, 14 pokazane są przykłady uzwojeń z zastosowaniem tzw. karkasu dzielonego. Dzięki całkowitej symetrii geometrycznej i elektrycznej uzwojeń uzyskuje się w nich najlepsze parametry pożądane z punktu widzenia audiofila – najszersze pasmo, najmniejsze zniekształcenia. Układ z Rys11, 12 przeznaczony jest dla pary EL84 w klasie A. Układ z Rys.13, 14 przeznaczony jest dla pary EL84 w konfiguracji ‘ultralinear’. 

 

Powrót do początku

 

Powrót do początku

UKŁADY STRICTE GITAROWE

Poniższy diagram pokazuje sposób prowadzenia uzwojeń w transformatorze wyjściowym wzmacniacza "Podwójny Prostownik". Właśnie ten przeplot stosowano w pierwszych - uważanych za najlepiej brzmiące - egzemplarzach. Zwraca uwagę nietypowe prowadzenie odczepu dla 16 omów.

 

Wszystkie uzwojenia w jednym kierunku.

Warstwy (od rdzenia):

 

1. 318 zw. 0,3 mm / 3warstwy po 106zw.

2. 78 zw. 0,4 mm / 2 warstwy po 78 zw. Dwa druty równolegle

3. 33 zw. 0,4 mm / 1 warstwa po 33 zw. Dwa druty równolegle

4. 530 zw. 0,3 mm / 5 warstw po 105 zw.

5. 78 zw. 0,4 mm / 2 warstwy po 78 zw. Dwa druty równolegle

6. 78 zw. 0,4 mm / 2 warstwy po 78 zw. Dwa druty równolegle

7. 530 zw. 0,3 mm / 5 warstw po 105 zw.

8. 78 zw. 0,4 mm / 2 warstwy po 78 zw. Dwa druty równolegle

9. 33 zw. 0,4 mm / 1 warstwa po 33 zw. Dwa druty równolegle

10. 318 zw. 0,3 mm / 3warstwy po 106 zw. 2 x 848zw.

 

pierwotne zwoje: 1696 : 78(4R) : 111(8R) : 156(16R)

przekładnia: 21,7 (4R) : 15,3 (8R) : 10,8 (16R)

przekroje: 6 x 0,4mm = 0,75mm2 4R, 4 x 0,4mm = 0,5 mm2 8R, 2 x 0,4mm = 0,25mm2 16R

 

 

Poniższy diagram przedstawia pewne modyfikacje uzwojenia słynnej DeeRki. Z powodu dostępnych kształtek o innych wymiarach oraz chęci poprowadzenia sekcji i warstw nieco bardziej "logicznie", przeplot uzyskał taką postać:

 

Wszystkie uzwojenia w jednym kierunku.

Warstwy (od rdzenia):

 

1. 260 zw. 0,3 mm / 2 warstwy po 130 zw.

2. 74 zw. 0,5 mm / 2 warstwy po 74 zw. połączone równolegle

3. 31 zw. 0,6 mm / 1 warstwa po 31 zw. - dwa druty bifilarnie

4. 520 zw. 0,3 mm / 4 warstwy po 130 zw.

5. 74 zw. 0,5 mm / 1 warstwa 74 zw. połączone równolegle z 5’

6. 43 zw. 0,6 mm / 1 warstwa po 43 zw. - dwa druty bifilarnie lub 43 zwoje drutu 0,8 mm

5’ 74 zw. 0,5 mm / 1 warstwa 74 zw. połączone równolegle z 5

7. 520 zw. 0,3 mm / 4 warstwy po 130 zw.

8. 31 zw. 0,6 mm / 1 warstwa po 31 zw. - dwa druty bifilarnie

9. 74 zw. 0,5 mm / 2 warstwy po 74 zw. połączone równolegle

10. 260 zw. 0,3 mm / 2 warstwy po 130 zw. 2 x 780 zw.

 

pierwotne zwoje: 1560 : 74(4R) : 105(8R) : 148(16R)

przekładnia: 21,08 (4R) : 14,05 (8R) : 10,5 (16R)

przekroje: (4R) 1,18mm2, (8R) 1,13mm2, (16R) 0,5mm2

 

 

---

Układ uzwojeń Partridge Style ze wzmacniaczy Hiwatt

 

 cdn...

Powrót do początku

Powrót do strony głównej