Общее устройство и назначение трансформаторов для бытовой радиоэлектронной аппаратуры

Общее устройство и назначение трансформаторов для бытовой радиоэлектронной аппаратуры.

Общее устройство трансформатора видно из представленного рисунка это магнитопровод, набранный из отдельных пластин обмотки, выполненные проводом каркас из изоляционного материала, на котором намотаны обмотки. Трансформатор, входящий в состав выпрямителя и предназначенный для питания лампового радиопримника, имеет следующие обмотки первичную, включаемую в сеть вторичную повышающую, дающую выпрямляемое напряжение вторичную понижающую, дающую напряжение для накала кенотрона вторичную понижающую, дающую напряжение для накала усилительных ламп радиопримника.

Иногда между первичной и вторичной обмотками помещается ещ экранная обмотка, предназначенная для защиты приемника от проникновения в него из сети всевозможных помех. Один конец этой обмотки заземляется, а другой изолирован и никуда не включается.

Первичная обмотка делается из нескольких секций, позволяющих включать трансформатор в сеть с различным напряжением. Напряжение сети нередко колеблется под влиянием изменения нагрузки. Днем оно бывает нормальным, например 220 В, а вечером падает до 180-190 В, ночью и ранним утром повышается до 230-240 В. В таких случаях первичную обмотку иногда разбивают на ещ более мелкие секции делают отводы, рассчитанные на напряжение 90, 100, 110, 120, 130, 180, 200, 220 и 240 В. Такая секционированная первичная обмотка позволяет подключать к сети количество витков, соответствующее фактическому напряжению, и таким образом обеспечивает нормальные напряжения для работы приемника.

Если от сети с колеблющимся напряжением питается радиоприемник или какое-либо другое радиоустройство, трансформатор которого не имеет подобных мелкосекционированных обмоток, приходится прибегать к помощи автотрансформатора. Последний специально изготовляется с большим числом отводов, переключая которые можно регулировать напряжение, подводимое к приемнику.

Вторичная повышающая обмотка силового трансформатора при однополупериодном выпрямлении состоит из одной секции без всяких отводов, а при двухполупериодном выпрямлении она рассчитывается на вдвое большее напряжение и имеет отвод от средней точки. На качество изготовления вторичной обмотки должно быть обращено особое внимание, так как в ней получаются высокие напряжения.

Для получения хорошего сглаженного тока при двухполупериодном выпрямлении обе половины повышающей обмотки должны быть совершено одинаковы. Поэтому их лучше наматывать не одну поверх другой, а располагать в соседних секциях каркаса. Накальные обмотки трансформаторов наматываются из относительно толстого провода 1-2 мм. Обмотка накала кенотрона в схеме выпрямителя соединена с плюсом высокого напряжения, поэтому она должна быть особенно тщательно изолирована от сердечника трансформатора, других его обмоток и экрана.

Все обмотки трансформатора для лучшего использования его объема и для предохранения от пробоя изоляции проводов следует наматывать аккуратно, виток к витку. Слои обмоток нужно отделить один от другого тонкой пропарафинированной бумагой, а между обмотками прокладывать слой изолировочной ленты, тонкого электрокартона или два-три слоя лакоткани специально изоляционной ткани, пропитанной лаком. Чтобы крайние витки сползали в щель между щечкой каркаса и краем обмотки и верхние витки не касались нижних, находящихся под большим напряжением один относительно другого, прокладки следует делать на 6-8 мм шире длины каркаса, а края этой прокладки надрезаны и загнуты.

Каркас для намотки трансформатора обычно изготовляется из специального электрокартона или обычного плотного картона. Размеры каркаса определяются размерами стального сердечника трансформатора. Сердечник трансформатора для уменьшения в нем вихревых токов изготовляется из тонких листов 0,35-0,5 мм специальное трансформаторной стали.

Каждая пластина трансформатора с одной стороны оклеивается тонкой папиросной бумагой или покрывается слоем изолирующего лака. Используемые в настоящее время трансформаторные пластины чаще всего имеют Ш-образную форму. Применяются также пластины Г-образной формы. После намотки трансформатора каркас должен быть возможно плотнее заполнен трансформаторной сталью. Набивать силовой трансформатор надо вперекрышку на то место, где был стык пластин, следующие пластины класть сплошной частью.

Все пластины кладутся изолированной поверхностью в одну сторону. Пластины трансформатора должны быть туго стянуты болтами, проходящими через специальные отверстия. Если пластины не имеют отверстий, они стягиваются при помощи стальных обжимок или деревянных брусочков. Выходной трансформатор. Кроме силовых трансформаторов, в ламповых радиоприемниках и усилителях употребляют выходные, междуламповые или переходные и входные в усилителях низкой частоты трансформаторы.

Выходные трансформаторы применяются для согласования сопротивления громкоговорителя с сопротивлением анодной цепи выходной лампы. Согласование это необходимо для того, чтобы можно было получить от лампы ту мощность, на которую она рассчитана. Отдать же наибольшую мощность лампа может только в том случае, если в анодной цепи ее стоит нагрузка с сопротивлением, являющимся оптимальным для данной лампы. В справочниках эта оптимальная нагрузка обозначается обычно Rа или Rа опт. Анодная нагрузка выходных низкочастотных ламп составляет обычно несколько тысяч ом, в то время как сопротивление обмоток современных громкоговорителей равна единицам ом. Если громкоговоритель с такой низкоомной звуковой катушкой включить прямо в анодную цепь лампы, то только маленькая доля мощности будет расходоваться на громкоговорителе, а вся остальная мощность будет бесполезно тратиться на нагрев лампы.

При включение же в анодную цепь лампы понижающего трансформатора, к выходной обмотке которого подключен громкоговоритель, положение резко изменится.

Трансформатор, понижая напряжение, действующее в анодной цепи лампы, в то же время как бы повышает сопротивление, подключенное к анодной цепи. Если коэффициент трансформации выходного трансформатора равен 201, т.е. во вторичной выходной обмотке в 20 раз меньше витков, чем в первичной анодной, то напряжение, подводимое к громкоговорителю, будет в 20 раз меньше действующего на аноде лампы, а сопротивление, ощущаемое лампой, станет в 400 раз больше сопротивления обмотки громкоговорителя, т.е. возрастет в 2020202 раз. Расчет выходного трансформатора сложен для начинающего радиолюбителя, поэтому в таблице приведены данные обмоток выходных трансформаторов для наиболее употребляемых выходных ламп и громкоговорителей.

Таблица 1. Данные наиболее употребляемых выходных трансформаторов. Сопротивление анодной нагрузки в омКол-во витков вторичной обмотки при первичной обмотке, имеющей 2 400 витковСопротивление звуковой катушки динамического громкоговорителя2 ом2,2 ом2,8 ом3,0 ом3,4 ом3,8 ом4,3 ом10 ом2 000768090921001041101702 5007072808390931001503 000626573768186911404 500505360626670741125 000485057606266701085 500464855566063661027 00041424850535660908 00038404546505256868 500373943454850548312 000303236384042457030 0002021232426272844 Примечание.

Для мощностей до 1 Вт сечение сердечника должно быть 2,5 3 см2 первичная обмотка наматывается проводом ПЭ диаметром 0,1 0,12 мм, вторичная проводом ПЭ диаметром 0,6 0,7 мм. Для мощностей 1 3 Вт сечение сердечника 4 5 см2 первичная обмотка наматывается проводом ПЭ диаметром 0,12 0,15 мм, вторичная проводом ПЭ диаметром 0,7 0,9 мм. Надо указать на особенность сборки сердечников выходных трансформаторов. Здесь, так же как и в дросселях фильтра, пластины сердечника собираются в стык с зазором между пакетами пластин в 0,1 0,2 мм. Необходимо это потому, что при отсутствии зазора постоянный анодный ток лампы, проходящий через трансформатор, может слишком сильно намагнитить сердечник, вследствие чего индуктивность трансформатора уменьшится, а это приведет к ухудшению трансформирования нижних звуковых частот.

Входные трансформаторы.

Входные трансформаторы служат для согласования входа усилителя звуковой частоты с микрофоном, звукоснимателем или магнитной головкой. Так как максимальная амплитуда переменного напряжения для входных трансформаторов бывает не более 1В, то их изготовляют повышающими. Входные трансформаторы должны иметь повышенную помехозащищенность и слабую чувствительность к воздействию внешних магнитных полей, так как в противном случае в них могут появиться значительные напряжения помех.

Для уменьшения помех входные трансформаторы тщательно экранируют, оси их обмоток располагают перпендикулярно к магнитным силовым линиям источника помех, а также принимают меры по возможно большему удалению входных цепей от выходного трансформатора и трансформатора питания. Учитывая, что наименьшей чувствительностью к воздействию внешних магнитных полей обладают трансформаторы с магнитопроводами броневого или тороидального типа, входные трансформаторы изготавливаются на штампованных или ленточных сердечниках из пермаллоя. 80НХС или 79НМ, а также из стали. Входные трансформаторы помещают в экран или опрессовывают пластмассой.

Их крепят на печатных платах с помощью лапок или непосредственно пайкой выводов из луженой проволоки диаметром 1 1,5 мм. Междуламповые и междукаскадные трансформаторы.

Междукаскадные трансформаторы применяются для связи в УЗЧ, получающих питание от автономных источников, так как в этом случае от усилителя необходимо получить максимальный коэффициент усиления при минимальном количестве транзисторов и радиоламп. Конструктивно междукаскадные трансформаторы не отличаются от входных. Они изготавливаются с коэффициентом трансформации не более чем 14, так как больший коэффициент вызывает большие гармонические искажения. Междуламповые трансформаторы употребляются, когда при ограниченном количестве ламп и небольшом анодном напряжении необходимо получить большое усиление. Такие требования часто предъявляются к батарейным радиоприемникам.

Междуламповые трансформаторы большей частью делают с малым сечением стального сердечника 1,5 3 см2. Первичные обмотки, включаемые в анодную цепь лампы, обычно состоят из 3000 5000 витков эмалированного провода диаметром 0,08 0,1 мм. Вторичные обмотки трансформаторов имеют от 6000 до 20 000 витков того же провода, что и первичная обмотка.

Коэффициент трансформации междуламповых трансформаторов, т.е. отношение количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной обмотки, берутся в пределах от 12 до 15. Казалось бы, что для большего усиления надо иметь большие коэффициенты трансформации. Однако при повышении коэффициента трансформации даже только до 14, 15 трансформаторы уже дают заметно худшее качество воспроизведения звука, чем трансформаторы с коэффициентом 12. Причина в том, что при очень большом количестве витков во вторичной обмотке ее собственная емкость становится настолько большой, что ухудшает трансформацию верхних звуковых частот.

Кроме того, намотанный тонким проводом междуламповый трансформатор является наиболее надежной деталью приемника или усилителя. Поэтому по возможности междуламповый трансформатор не следует применять. Применение переходных трансформаторов в сетевых приемниках нежелательно ещ потому, что при использовании междулампового трансформатора очень трудно избавится от прослушивания фона переменного тока. Это явление вызывается тем, что магнитный поток силового трансформатора не весь замыкается по сердечнику.

Часть потока проходит в окружающем пространстве, пересекает витки обмотки междулампового трансформатора и наводит в нем переменное напряжение. Наведенное напряжение усиливается и, попадая в громкоговоритель, создает неприятное гудение. 4. Расчет силового трансформатора. Силовой трансформатор принадлежит к деталям, которые радиолюбителю приходится часто изготовлять самому. Поэтому необходимо уметь определять данные силового трансформатора и рассчитывать его. Это задача несложная и вполне доступная начинающему радиолюбителю.

Расчет слагается из следующих этапов 1. В зависимости от назначения устройства, для питания которого рассчитывается силовой трансформатор, устанавливаются число обмоток трансформатора и их токи и напряжения. Затем подсчитывается суммарная полезная мощность трансформатора, для чего находятся мощность, отдаваемые каждой вторичной обмоткой трансформатора путем перемножения величины тока на напряжение. 2. Находится мощность, потребляемая от сети трансформатором.

Как известно, при работе трансформатора в нем происходят потери на вихревые токи, перемагничивание стали и нагрев обмоток, по этому мощность, потребляемая трансформатором от сети, будет примерно в 1,25 раз больше полезной отдаваемой мощности. Pпотр1,25Pпол 3. Определяется сечение стального сердечника трансформатора, необходимое для данной потребляемой мощности, по графику 1. График 1. По найденному сечению сердечника и по размерам имеющихся подходящих трансформаторных пластин определяется форма сердечника прежде всего толщина пакета стали б, как показано на графике и устанавливается форма и размер каркаса трансформатора. 4. Определяется число витков обмотки, проходящих на 1 В напряжения трансформатора сокращенное число витков на вольт, по графику 2. График 2. 5. Подсчитываются числа витков всех обмоток из соотношений WI W1в U, где WI число витков первичной обмотки, вит. W1в число витков на вольт, витВ. U напряжение сети, В. WII W1в U2, где WII число витков вторичной обмотки, вит. W1в число витков на вольт, витВ. U напряжение, даваемое вторичной обмоткой, В. 6. По величинам токов, протекающих по различным обмоткам, определяются диаметры проводов этих обмоток по графику 3. График 3 1,51,00,500,51,01,52,02,53,03,54,0 Причем величина тока первичной обмотки находится в результате деления потребляемой трансформатором мощности на напряжение сети, а величина тока в анодной обмотке при двухполупериодном выпрямлении берется равной половине выпрямленного тока в этом случае каждая половина повышающей обмотки пропускает ток только в течение своего полупериода, т.е. половину выпрямленного тока. 7. На этом простейший расчет трансформатора может считаться оконченным, поскольку все необходимые данные для его изготовления найдены.

Однако в