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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sobre la fabricación de transformadores de salida para lámpara UMZCH. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de tubo Se observa una tendencia interesante: cuanto más nos alejamos de la era de las "válvulas", más mitos y niebla se crean en torno al transformador de salida de un amplificador de válvulas. Y no solo en cuestiones de cálculo, sino también en su fabricación. Se puede entender a los fabricantes, elogiar sus productos es la ley de la publicidad, pero en muchos artículos de autores independientes, el proceso de enrollar un transformador parece una descripción de un rito secreto. Veamos qué tan difícil es y cuánto tiempo toma. La conversación se centrará en los transformadores de salida para etapas unipolares, así como en otros transformadores en los que no se requiere una alta simetría de los semidevanados ni requisitos estrictos para las condiciones de funcionamiento. Se supone que tiene una sección suficiente del cable magnético, cables de bobinado y al menos un dispositivo primitivo para bobinas de bobinado, equipado con un contador de bobinas. Esto se refiere a cualquier diseño, desde un taladro eléctrico o manual, sujetado en un tornillo de banco, hasta un espárrago roscado doblado, reforzado con dos barras de madera.
Hacer una bobina es laborioso, pero no difícil. En la figura se muestra un dibujo de los detalles del marco de la bobina prefabricada de getinax o textolita con pestillos. En el dibujo en la posición 1 - mejillas; 2, 3 - placas. Las dimensiones h, b, y, y1 y el grosor de las partes del marco están relacionados con las dimensiones y la forma del circuito magnético. El mejor material para su fabricación puede considerarse fibra de vidrio (sin lámina) con un espesor de 1,5 ... 2 mm. Cuando fabrique piezas, deje un margen para el ajuste fino final durante el montaje. Si intenta cortar inmediatamente la pieza a la medida, existe una alta probabilidad de que nada encaje en su lugar y la bobina se deshaga. En el carrete ensamblado, lime las esquinas afiladas con una lima de aguja y envuélvala con una o dos capas de papel de 0,1 ... 0,15 mm de espesor. Tomará de dos a tres horas hacer una bobina. No nos referiremos en absoluto a la tecnología de fabricación de un transformador con diseño de galleta, ya que con un número relativamente pequeño de galletas pierde frente a un diseño clásico con una sección poco profunda tanto en términos del ciclo de trabajo como en términos de inductancia de fuga. Entonces comienza lo más interesante: sinuoso. La mayoría de los aficionados usan bobinado ordinario, es decir, el cable se enrolla bobina a bobina y se coloca una junta a través de cada capa. Rebobinar de esta forma sin máquina con apilador de 3000-4000 vueltas con un hilo fino es un trabajo titánico. Surge la pregunta: ¿por qué no terminar a granel? Si descartamos la noble indignación de los verdaderos audiófilos y recurrimos a las fuentes primarias [1, 2], resulta que el factor de relleno para un cable delgado (0,15-0,4 mm) no es tan malo: G. Tsykin da valores de 0,7 .. .0,75, obtuve 0,5 ... 0,53, que es bastante aceptable para instancias individuales de un transformador con devanados seccionados. La inductancia de fuga es prácticamente independiente del método y la densidad del devanado. La autocapacitancia del devanado (cuando se enrolla a granel) es 5 ... 10% menos. El principal problema parece ser la rigidez dieléctrica reducida. Por cierto, los valores altos del factor de llenado permiten hacer que el transformador sea más pequeño u obtener una gran inductancia de magnetización en las mismas dimensiones. Esto es importante, ya que para dispositivos de alta calidad se debe esforzar por implementar un transformador con dimensiones mínimas para una inductancia de devanado primario dada. Cuanto más pequeñas sean las dimensiones del circuito magnético del transformador, mejor: menor será la inductancia de fuga para una sección dada. Volvamos a asegurar la fuerza eléctrica. Todo en los libros es correcto, pero la mayoría de las recomendaciones se relacionan con la producción en serie de transformadores y su cumplimiento de ciertos estándares. No es realista hacer un transformador de acuerdo con ellos en casa: no hay materiales ni tecnologías apropiados. Por lo tanto, procederemos a partir de dos criterios: el primero son las condiciones operativas reales, el segundo es inaceptable en la producción, es bastante adecuado para la autoproducción de muestras individuales. Entonces, ¿qué voltaje puede haber en el devanado primario del transformador? Suponga que la potencia de salida P del amplificador es de 5 W (esto es mucho para una cascada de un solo ciclo en lámparas comunes), la resistencia de carga R reducida al devanado primario es de 2 kOhm, la tensión de alimentación Ua es de 300 V y la eficiencia del transformador es 0,85. Para obtener dicha potencia, la tensión efectiva en el devanado primario debe ser igual a: Urms= √PR/Eficiencia= 117V. Por tanto, su amplitud será igual a: Urms= √2 Urms = 166 V. Teniendo en cuenta la tensión de alimentación, la tensión máxima en el devanado primario con respecto a la caja del amplificador será igual a: Uw - U + Ua - 466 V. Esto determina los requisitos para el aislamiento entre devanados (por regla general, un extremo del devanado secundario está conectado a tierra) y las propiedades aislantes del marco. Dos capas de papel para cables con un grosor de 0,12 mm son suficientes, puede usar papel condensador en 4-5 capas o una combinación de una capa de cinta sanitaria de fluoroplástico y una capa de papel de escribir. El marco de fibra de vidrio proporciona con creces la fuerza eléctrica necesaria. Los transformadores de salida de alta calidad siempre se fabrican seccionados, de lo contrario no es posible obtener valores aceptables de inductancia de fuga. En el caso más simple, el devanado primario se divide en dos partes, pero mejor, en tres, entre las cuales se coloca el devanado secundario. También es posible una sección más profunda, pero al mismo tiempo, el factor de llenado de la ventana del circuito magnético se reduce significativamente y la capacitancia entre los devanados aumenta. Debido a la complejidad del bobinado, rara vez se utiliza el corte profundo. Detengámonos en las tres secciones del devanado primario. La inductancia de fuga mínima se logra con una división desigual del número de vueltas: en las secciones extremas, su número es dos veces menor que en el medio. Si despreciamos la resistencia activa del devanado, entonces, en ausencia de una señal, todas las vueltas del devanado primario son equipotenciales; a máxima potencia, el voltaje a través de las partes del devanado será proporcional a su inductancia. Por lo tanto, el voltaje alterno máximo ocurre en la sección media del devanado; su amplitud es de 83 V. La tensión de ruptura del aislamiento de un cable de bobinado con un diámetro de más de 0,15 mm (PETV, PEV, PVTL, etc.) es de al menos 600 V, y el número de microdefectos no se permite más de 5-7 por 15 m Para un alambre con un diámetro de más de 0,35 mm, los microdefectos son generalmente inaceptables. Por lo tanto, el devanado se puede enrollar a granel sin ninguna junta; la probabilidad de ocurrencia de espiras cortocircuitadas es muy pequeña. Para colocar mejor las vueltas y aumentar la confiabilidad del transformador, es recomendable colocar una junta de papel de condensador de 300 mm de espesor en dos capas cada 500-0,022 vueltas del devanado (dicha cinta de papel se puede obtener de condensadores de papel viejos, por ejemplo, el grupo KBG). Por lo tanto, la tarea principal al enrollar un transformador es evitar que caigan las vueltas. El aislamiento entre devanados se logra de manera estándar: la junta se hace más ancha que el marco en 4-5 mm y se corta una muesca a lo largo de sus bordes. Esto se puede hacer rápidamente enrollando la junta en un tubo: su borde se muerde a lo largo del contorno con un cortador de alambre afilado. Dado que en este caso se utiliza un aislamiento más grueso y rígido (tanto por razones de rigidez dieléctrica como por la posibilidad de un tendido normal del siguiente devanado), las bobinas no se pegarán si se tiene cuidado. Es deseable excluir la caída de las bobinas al colocar el aislamiento de la capa intermedia. Aquí surgen las dificultades. Dado que la superficie del devanado tiene irregularidades, incluso si hay una muesca en los bordes de la junta, no es posible excluir el hundimiento de las vueltas: el cable lo une. Este problema se resuelve de la siguiente manera. Se aplica un vendaje a los bordes de la junta con una tira estrecha de papel adhesivo delgado (puede usar "cinta de pintura") con una muesca a lo largo del borde, evita que la junta se deslice (o cierra las vueltas de las cuales la junta tiene ya resbaló). Por lo tanto, el orden de devanado del transformador es el siguiente: las secciones de devanado primario se devanan a granel con espaciadores de capa intermedia cada 300-500 vueltas, las secciones de devanado secundario, vuelta a vuelta sin espaciadores (con un diámetro de cable de más de 0,6 mm, este proceso no causa dificultades). Les recuerdo una vez más que el aislamiento entre devanados debe ser lo suficientemente rígido: las vueltas del devanado secundario deben quedar planas. Al enrollar las secciones del devanado primario, es necesario asegurar una tensión suficiente en el cable y tratar de mantener la superficie del devanado lo más uniforme posible. Por cierto, al enrollar, es recomendable no tocar el cable con las manos, sino sujetarlo con un trozo de fieltro fino o gamuza suave. El bobinado se lleva a cabo de borde a borde de la bobina. Los cables de bobinado se fabrican directamente con un hilo de bobinado al que se le coloca un tubo de fluoroplástico (un tubo delgado se estira perfectamente; estirando un tubo milimétrico, se puede obtener un tubo de menor diámetro). Si el cable es demasiado delgado, para aumentar la resistencia mecánica de la salida, el cable se dobla tres o cuatro veces y se retuerce con fuerza. Este pigtail se utiliza como salida del devanado, por supuesto, su inicio debe estar aislado y fijado de forma segura al devanado. Las conclusiones de los cables de colores, por supuesto, son más hermosas, pero esta opción es más práctica. El aislamiento final de los devanados está hecho de dos capas de papel para cables (también puede usar papel para escribir). El factor de llenado de la ventana del circuito magnético con dos secciones del devanado primario es de aproximadamente 0,45, con tres secciones del devanado primario, aproximadamente 0,4. Estos son datos promediados sobre los resultados de bobinar varias docenas de transformadores de diferentes capacidades. Es muy posible hacer frente a ese trabajo, según la experiencia, en un par de tardes. ¿Por qué se impregna la bobina de un transformador? El objetivo principal es aumentar la resistencia eléctrica en condiciones externas adversas, y la impregnación también mejora la eliminación de calor de las capas internas de la bobina y aumenta su resistencia mecánica. Por supuesto, la moneda tiene un inconveniente, cualquier impregnación aumenta la capacidad del transformador. En el 99,9% de los casos, un amplificador amateur ocupa un lugar de honor en una habitación en condiciones casi normales. La carga térmica en el transformador de salida de un amplificador de alta calidad tampoco es excelente. En primer lugar, dichos transformadores están diseñados de acuerdo con criterios ligeramente diferentes a los de red y, en segundo lugar, cuando se escucha música, incluso si el amplificador tiene una potencia de salida significativa, la potencia de salida promedio es de solo unos pocos vatios. Por lo tanto, no recomiendo usar ninguna impregnación y, por lo tanto, empeorar, aunque sea levemente, los parámetros eléctricos del transformador. Por supuesto, si tiene la intención de escuchar música en un clima tropical, planea instalar un amplificador en un automóvil u ofrecerlo a una banda de rock, entonces debe pensar en la composición de impregnación y el método de impregnación. Otra cosa es el circuito magnético del transformador. En la práctica de aficionados, a menudo se utilizan núcleos magnéticos retorcidos de transformadores en serie, que tienden a deslaminarse cuando se desmontan. Esto no es peligroso, pero los discos pelados crearán matices. Si es posible, deben estar pegados, pero esto no servirá de mucho. Una forma efectiva de calmar el transformador (aún necesita pegarlo) es sumergir las herraduras del circuito magnético en barniz de aceite antes del ensamblaje final. También es recomendable pintar sobre el circuito magnético laminado con barniz. Durante el montaje final del transformador, la junta que forma el entrehierro no magnético se recubre con el mismo barniz (para SL y PL, hay tres y dos, respectivamente), cuyo espesor se especifica en el cálculo. Puede estar hecho de una lámina delgada de cartón eléctrico, textolita, getinaks u otro material duro resistente al calor. Es muy importante asegurarse de que el espacio en el conductor magnético se fije con un enlace confiable: la estabilidad del espacio ayuda a minimizar la distorsión no lineal del propio transformador a bajas frecuencias. Un transformador fabricado de esta manera tendrá parámetros eléctricos que no serán peores, y posiblemente mejores, que los fabricados en el taller de fábrica. En condiciones cercanas a las normales, estos transformadores funcionan a la perfección. Por lo tanto, la complejidad de la fabricación propia del transformador de salida es muy exagerada. Los principales problemas están relacionados con la búsqueda de un circuito magnético, cables de bobinado y materiales relacionados, y no con el bobinado. La clave para obtener buenos resultados es la precisión y la atención habituales. Incluso sin experiencia, es muy posible hacer un conjunto de transformadores de salida para un amplificador estéreo en una semana. Por supuesto, no todo puede funcionar de inmediato, pero el agua no fluye debajo de una piedra, así que siéntase libre de ponerse a trabajar y armar su mejor amplificador de válvulas. Observo que ahora hay muchos materiales aislantes modernos, por lo que no es necesario usar papel en absoluto. El uso de tereftalato de polietileno, película lavsan, fluoroplástico reforzado, fibra de vidrio es bienvenido; usa lo que sea más fácil de conseguir. Los amplificadores de potencia pueden experimentar una caída de voltaje significativa en el transformador de salida cuando la carga se pierde repentinamente. Si, durante la escucha comparativa del equipo, prefiere cambiar la carga sobre la marcha, entonces no debe aumentar la resistencia eléctrica del transformador, es más fácil derivar su devanado primario con un varistor adecuado o descargador de 1 kV. Naturalmente, la calidad del transformador también depende del circuito magnético utilizado, pero esto no debe elevarse a un absoluto. El acero eléctrico 3411 se usó más comúnmente en transformadores de potencia para electrodomésticos Es inferior en sus propiedades magnéticas a los aceros modernos (los fabricantes a menudo usan acero 3408), pero estas diferencias no son tan grandes que no pueden compensarse parcialmente en el diseño del transformador. escenario. En un circuito magnético trenzado de un transformador de red, puede hacer un excelente transformador de salida. En general, hay una paradoja interesante. Muchos fabricantes ofrecen transformadores de salida de alta calidad, pero se limitan a brindar solo sus parámetros principales: un puro "cerdo en un golpe". ¡Y los transformadores con núcleos magnéticos de acero 3408 y una aleación amorfa son "dos grandes diferencias"! Literatura: 1. Transformadores Tsykin G.S. de baja frecuencia. - M.: Svyazizdat, 1955.
Autor: E. Karpov, Odessa, Ucrania; Publicación: radioradar.net
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