Sekcjonowanie uzwojeń w transformatorze głośnikowym

[kubafant]

Dzień dobry.

Poszukując wiadomości na temat sposobów nawijania transformatorów wyjściowych dla uzyskania jak najlepszych parametrów zauważyłem, że informacje są porozrzucane, sprzeczne i ostatecznie... mało konkretne. Czytałem Cykina, ale zdążyłem się nauczyć tej jednej rzeczy, że największą wartość ma mądrość wynikająca z doświadczenia. Dlatego chciałbym zaprosić do tej dyskusji zwłaszcza osoby z doświadczeniem w nawijaniu transformatorów głośnikowych.

Oczywistym faktem jest, że w wysokiej klasy transformatorze wyjściowym zachodzi konieczność podziału uzwojeń na sekcje i umiejętnym przeplataniu ich dla uzyskania jak najlepszych parametrów końcowych: minimalnych pojemności i indukcyjności rozproszenia.

Widzę dwa rodzaje problemów. Po pierwsze, jakie rozbicie uzwojeń jest optymalne dla danego przypadku. Wiadomo, że za duża liczba sekcji zwiększy nadmiernie pojemności, a wówczas rezonans transformatora przypadnie bliżej pasma akustycznego (a w ekstremalnych przypadkach nawet i w granicach pasma).

Po wtóre, mając daną liczbę sekcji jaki jest najlepszy sposób ich ułożenia wzajemnego i połączenia. Tutaj znalazłem najwięcej rozbieżności. Chciałbym poprosić o skomentowanie następujących problemów.
i) jedno z uzwojeń (pierwotne lub wtórne) ma zawsze większą liczbę sekcji (o 1) od drugiego, tak że jego sekcje znajdują się i przy samym rdzeniu i na wierzchu; jedni czynią tak z uzwojeniem pierwotnym (czyli np. P W P W P), a inni z wtórnym (W P W P W); jakie są przesłanki przemawiające za każdą z tych opcji?
ii) mając dzielony karkas można sekcje uzwojeń pierwotnych pomieszać między połówkami lub nie, nazwijmy to horyzontalnie; w przypadku klasy AB2 i B polepsza to sprzężenie między połówkami i jest w zasadzie konieczne; a jak to wygląda w klasie A i AB1? Czy taka technika nie ma swoich wad i można to czynić bezkarnie?
iii) mieszając lub nie, można sekcje nawijać poczynając od odczepu dla anody i kończąc na odczepie +Ua, albo odwrotnie; jaki ma to wpływ na końcowy rezultat?
iv) mając do nawinięcia 3 lub więcej sekcji w każdej połówce uzwojenia pierwotnego (dla lepszego zrozumienia nazwijmy je: A - P1 - P2 - P3 - +Ua - P4 - P5 - P6 - A), można je nawijać "po kolei" czyli np. P1, P2, P3 | P4, P5, P6 albo wymieszać (wertykalnie) np. P1, P3, P2 | P4, P6, P5 albo inaczej
v) można zastosować oba rodzaje przemieszania, a więc horyzontalne i wertykalne, np. P1, P5, P3 | P4, P2, P6; który z tych układów będzie najkorzystniejszy, jeżeli mówimy o stopniu w klasie A lub AB?
vi) czy należy te schematy zmodyfikować w jakiś specjalny sposób, jeżeli mówimy o stopniu ultraliniowym?

Mam nadzieję, że dyskusja rozwinie się i ten wątek stanie się pewnym kompendium wiedzy, do tej pory porozrzucanej, niejasnej i częściowo sprzecznej. Zwłaszcza liczę na wypowiedzi doświadczonych nawijaczy, którzy może i mogliby się pochwalić kilkoma zupełnie niezdatnymi do pracy transformatorami; słowem: czego należy unikać?

Pozdrawiam i miłej niedzieli,
Jakub

[AZ12]

Witam

Transformatory głośnikowe wzmacniaczy lampowych nie są udoskonalane od czasu wprowadzenia do produkcji wzmacniaczy tranzystorowych, czyli ponad 40 lat temu. Sekcjonowanie uzwojeń zmniejsza współczynnik wypełnienia okna miedzią, przez co trzeba użyć większego rdzenia lub zwiększyć gęstość prądu poprzez zmniejszenie przekrój przewodu. W pierwszym przypadku trzeba zastosować większy rdzeń, przez co transformator będzie droższy i cięższy, w drugim rezystancja uzwojeń będzie większa i będą większe straty mocy.

[kubafant]

Przyjaciele, tylko proszę bez truizmów i oczywistości.

Zakładamy duży rdzeń i duże okno (rdzeń zwijany), ekonomią się nie przejmujemy. Chodzi tylko o wskaźniki jakościowe.

[faktus]

Witam.
Problem polega na takim wykonaniu uzwojeń, aby uzyskać najszersze pasmo przy jak najmniejszej pojemności i indukcji rozproszenia, oraz jak najmniejszej oporności uzwojenia szczególnie anodowego. Zbyt duża oporność uzwojenia powoduje straty mocy, a pojemność pomiędzy uzwojeniami jak i indukcja rozproszenia zawęża pasmo co wydaje się proste w teorii i praktycznie niewykonalne w praktyce, gdyż te parametry wzajemnie się wykluczają.
Musimy pogodzić się z tym, że chcąc uzyskać pasmo przenoszenia w całym paśmie akustycznym w pracującym wzmacniaczu transformator głośnikowy musi posiadać pasmo przenoszenia znacznie przekraczające to pasmo szczególnie jeśli idzie o częstotliwości w górnym zakresie.
Jedynym wyjściem jest kompromis polegający na takim doborze parametrów uzwojeń, aby w transformatorze przekazać możliwie największą moc ze strony lampy na obciążenie, czyli głośnik.
Postaram się to wyjaśnić w sposób uproszczony bez zbytniego zagłębiania się w szczegóły jeśli chodzi o transformatory kształtkowe czy wykonane na rdzeniach RZC. Obliczając transformator głośnikowy przyjmujemy pewną najniższą częstotliwość, którą ma transformator przenosić przy spadku amplitudy sygnału wynoszącym 3 dB. To wyznacza nam najniższą liczbę zwojów uzwojenia anodowego, znając liczbę zwojów musimy określić najmniejszy przekrój drutu nawojowego tak aby zapewnić sprawność transformatora na poziomie 0,8-0,9 czyli z minimalnymi stratami sygnału.
Od czego będzie więc zależała górna częstotliwość jaką transformator przeniesie przy przyjętej sprawności i spadku amplitudy sygnału o 3 dB.
Ta częstotliwość będzie zależała od sprzężenia pomiędzy uzwojeniem anodowym, a głośnikowym. Największe sprzężenie uzyskamy nawijając uzwojenie dwoma drutami jednocześnie, ale takie wykonanie w wypadku wzmacniaczy lampowych odpada ze względu na niedostateczną wytrzymałość izolacji drutu na przebicie.
Musimy zatem zastosować inny sposób, czyli podział uzwojenia na sekcje. Dotyczy to zarówno uzwojenia anodowego jak i głośnikowego. W ten sposób zapewnimy najlepsze sprzężenie przy akceptowalnej pojemności uzwojeń.
Na ile sekcji podzielić uzwojenie anodowe, odpowiedź nie jest prosta. Dużo zależy od wymiarów samego rdzenia, a w szczególności samego okna w którym nawijamy uzwojenia. Musimy tak dobrać ilość sekcji uzwojenia anodowego, aby liczba warstw była pełna. Najlepiej aby ilość warstw w każdej sekcji wynosiła 2, 4, 6 itp. czyli była parzysta. Dla takiego układu początek i koniec uzwojenia wypada po tej samej stronie karkasu, co ułatwia wyprowadzenie drutu do połączeń. Aby to się udało musimy dobrać średnicę drutu nawojowego tak by przy założonej ilości sekcji uzwojenia anodowego i założonej liczbie warstw w każdej sekcji uzyskać wymaganą liczbę zwojów. Tutaj jedna uwaga średnicę drutu możemy tylko zwiększać w stosunku do wyliczonej nigdy odwrotnie.
Podobnie postępujemy z uzwojeniem głośnikowym. Ale tutaj postępujemy nieco inaczej jeśli idzie o dobór średnicy drutu nawojowego. Przykładowo uzwojenie wtórne ma być wykonane drutem o średnicy 1 mm. Znając liczbę zwojów tego uzwojeni wynikającą z przekładni transformatora, i liczbę sekcji tego uzwojenia, które znajdować się będą pomiędzy uzwojeniami anodowymi, staramy się tak dobrać średnicę drutu ( najczęściej o mniejszej grubości ) aby uzwojenie poszczególnych sekcji zmieścić w dwu warstwach. Grubość drutu powinna być tak dobrana aby po połączeniu poszczególnych sekcji uzyskać co najmniej wypadkowy przekrój drutu 1 mm lub nieco więcej.
Sekcje te możemy łączyć równolegle, lub szeregowo-równolegle zależy to od przyjętego założenia.
Musimy pamiętać jednak o tym aby założony układ uzwojeń zmieścił się w oknie transformatora, czyli aby nie przekroczyć 80% miejsca na uzwojenie uwzględniając sam karkas. Co zrobić jednak gdy przyjęty układ uzwojeń z przyjętymi grubościami drutu nie mieści się? zmienić rdzeń na większy lub ograniczyć pasmo od dołu czyli zmniejszyć indukcję uzwojenia zmniejszając liczbę zwojów.
W przypadku gdy przyjęty układ uzwojeń zajmuje znacznie mniej niż 80% miejsca na uzwojenie z uwzględnieniem karkasu, musimy albo zwiększyć indukcję uzwojenia pierwotnego, czyli poszerzyć pasmo od dołu, lub zwiększyć średnicę drutu nawojowego. Pozostawienie wolnego miejsca na karkasie skutkuje zwiększonymi stratami co przekłada się na przenoszone przez transformator pasmo.
Jak rozmieścić uzwojenia? ja wykonując transformator głośnikowy najpierw nawijam sekcję uzwojenia anodowego, na niej sekcję uzwojenia głośnikowego następnie sekcja uzwojenia anodowego. Na ile sekcji podzielić uzwojenia to zależy od wyniku jaki chcemy uzyskać mniej sekcji to mniejsza pojemność, ale gorsze sprzężenie czyli słabiej przenoszona góra. Większa liczba sekcji lepsze sprzężenie, ale większa pojemność uzwojeń. Co wybrać? dużo zależy od tego jaki wzmacniacz budujemy, jeśli nie ma mieć sprzężenia UL to co najmniej 5 sekcji, 3 anodowe pomiędzy nimi 2 sekcje głośnikowe na lampę, dla układu PP 10 sekcji. Jeśli planujemy sprzężenie UL dla lamp mocy ja stosuję 9 sekcji, 5 anodowe pomiędzy nimi 4 głośnikowe dla układu PP transformator ma 18 sekcji. Dlaczego taki układ? możemy w nim dobrać UL od 20% do 80% w zależności do którego połączenia sekcji uzwojenia anodowego go podłączymy.
Jak łączyć uzwojenia anodowe? zależy czy wzmacniacz ma być wykonany w klasie A czy AB.
Dla klasy A w przypadku wzmacniacza PP możemy połączyć wszystkie sekcje uzwojenia anodowego znajdujące się w jednej przegrodzie szeregowo bo zależy nam na małej indukcyjności rozproszenia pomiędzy uzwojeniem anodowym a głośnikowym.
W przypadku pracy wzmacniacza w klasie AB dążymy do jak najlepszego sprzężenia pomiędzy każdą połówka uzwojenia pierwotnego i całym uzwojeniem wtórnym, ponieważ pracują one na przemian lub niesymetrycznie dlatego uzwojenia rozmieszcza się symetrycznie po jednej i drugiej stronie karkasu. Czyli mówiąc prosto łączy się sekcje uzwojeń anodowych z obydwu stron przegrody karkasu. Przykładowo mając 3 sekcje uzwojenia anodowego w każdej przegrodzie łączymy pierwszą od rdzenia z lewej przegrody ze środkową z prawej przegrody, a tą z trzecią z lewej przegrody i odwrotnie dla prawej przegrody.
Nieco o transformatorze głośnikowym toroidalnym. Ma on znacznie lepsze pasmo niż transformator kształtkowy lub wykonany na rdzeniu RZC z uwagi na znacznie lepsze sprzężenie uzwojeń przy mniejszej pojemności uzwojeń. Z czego to wynika? w transformatorze toroidalnym mamy do dyspozycji cały obwód magnetyczny, a w klasycznym tylko jego część. Nie musimy martwić się sekcjonowaniem uzwojeń jakie znamy z transformatora kształtkowego. Uzwojenia mają mniejszą wysokość co wpływa na zmniejszenie indukcji rozproszenia, a więc poszerza się pasmo przenoszenia.
Pozdrawiam.

[kubafant]

Dziękuję za zabranie głosu i wyłożenie wielu istotnych kwestii dotyczących konstruowania transformatorów wyjściowych. Niestety w konkretny sposób odniosłeś się tylko do jednego punktu z przedstawionej na początku problematyki, mianowicie ii.

Podstawy takie jak obliczanie liczby zwojów, średnic drutów, wypełnienia miedzią, dolnej i górnej częstotliwości granicznej leżą jakby poza moim zakresem zainteresowania, bo są to rzecz powszechnie wiadome i dostępne w każdym opracowaniu. Nawinąłem zresztą niejeden transformator głośnikowy (sieciowych nie licząc), ale zawsze przy sekcjonowaniu i później łączeniu tychże sekcji działałem na czuja. I właśnie te braki w wiedzy chciałbym uzupełnić, zwłaszcza że nigdzie nie można znaleźć konkretów na ten temat.

Ten konkretny transformator, o którym myślę będzie na rdzeniu RZC (zagranicznym), bo takie wpadły mi w ręce. Mają tę przewagę nad kształtkami bezodpadowymi, że okno jest dużo większe i mieści więcej zwojów grubszym drutem, a także lepsze przekładki. Toroidów nie biorę pod uwagę z kilku przyczyn, przede wszystkim z braku możliwości uzwojenia takiego rdzenia w naszych warunkach, ale także z jego nieprzystawania do epoki lamp i w związku z tym braku autentyzmu, jaki powoduje pożenienie precla z lampami. Dla mnie spójność koncepcji i autentyczność są jednymi z najwyższych kryteriów, co zresztą wielokrotnie podkreślam.

Rdzenie zwijane, które nabyłem mają w komplecie solidne skręcane mocowania w formie odlewów aluminiowych. Niestety opaski zaciskowe są lutowane, a nie skręcane, więc po demontażu transformatorów dawców trzeba będzie dobrać coś nowego w ich miejsce. Karkasy wykonam sprawdzoną metodą z tekstolitu 1 mm. Pewną nowością będzie dla mnie wykonanie w ten sposób karkasu z przegrodą, bo do tej pory robiłem tak tylko zwykłe.

Docelowo myślę o takim podziale: 4 sekcje uzwojenia anodowego i 3 sekcje głośnikowego na połówkę karkasu, w sumie więc 14 sekcji. Kluczowe są tu owe 3 (w sumie 6) sekcji wtórnego: daje to możliwość wygodnego przełączania impedancji obciążenia, zależnie od liczby połączonych szeregowo-równolegle sekcji (1x6 - 1 Ω, 2x3 - 4 Ω, 3x2 - 9 Ω, 4x1 - 16 Ω, 5x1 - 25 Ω, 6x1 - 36 Ω). Można i inaczej, ale jeżeli opcje 4 i 8 Ω mają być optymalne (z wykorzystaniem wszystkich sekcji, bez pozostawiania jednej lub kilku odłączonych, liczba ich musi być wielokrotnością 6. Wchodzi więc w grę i 12, ale wówczas całkowita liczba sekcji wyniosłaby ponad 20 (zależnie od przyjętego sposobu sekcjonowania - patrz pkt i - 22 lub nawet 26), co raczej nie przyniesie poprawy jakości transformatora, myślę że wręcz przeciwnie, dadzą o sobie znać pojemności pasożytnicze.

Odczep dla siatek ekranujących będzie na 43% uzwojenia, gdyż jest to optymalna wartość dla lampy EL34, która będzie transformator zasilała. Prawdopodobnie wypadnie gdzieś wewnątrz sekcji, ale wyprowadzenie odczepu nie stanowi problemu.

Obecnie najbardziej mnie zastanawia kwestia kolejności połączeń i sposobu przeplatania poszczególnych sekcji. Myślę, że tkwi tu duży potencjał do uzyskania jak najlepszych rezultatów, z tym że sprawa jest słabo poznana.

Jeszcze jedno zagadnienie przyszło mi do głowy, mianowicie podział zwojów na sekcje. Jedni mówią, że powinien być równy, inne źródła podają, że najlepsze pasmo (chodzi oczywiście o górę) uzyskuje się przy zmniejszeniu skrajnych sekcji, czyli na przykład przy takiej strukturze: 2P - W - 4P - W - 4P - W - 2P, gdzie liczby przy P oznaczają liczbę warstw, a więc stosunek liczby zwojów. Tak twierdzi między innymi Patrick Turner, który jest zdaje się ekspertem w tej dziedzinie - warto zajrzeć na jego stronę: http://www.turneraudio.com.au/output-tr ... alc-1.html
Nie ufam mu jednak bezgranicznie, bo znalazłem na jego stronie różne kwiatki audiofilskie, w rodzaju równoległego łączenia połówek duotriody, nadużywanie SRPP itd.

Pozdrawiam!

[Wiech]

Ja sporo wiedzy znalazłem na stronach z antypodów - wywody są niby proste ale wg mnie oprócz całego opisu potrzebna jest praktyka i odpowiedni sprzęt
Dla SE http://www.turneraudio.com.au/se-output ... alc-1.html
Dla PP http://www.turneraudio.com.au/output-tr ... alc-1.html

Dane i sposób nawinięcia dla PP Wiliamsona

https://ideas.home.xs4all.nl/amps/pages/chapt8.html


Pozdrawiam
Wiesław

[kubafant]

Te strony są mi znane, do jednej z nich nawet podałem link powyżej

Pozdrawiam

[faktus]

Witam.
Informacje które podałem na początku są przeznaczone dla Kolegów którzy nie są tak doświadczeni w budowie transformatorów głośnikowych.
Odnośnie odczepu UL 43% dla siatki ekranującej powiem tak ja stosuję 40% i nie stwierdziłem znaczących różnic w działaniu lampy przy tym poziomie napięcia na siatce podobne informacje uzyskałem w literaturze.
Nie mam możliwości takich jak Kolega Romek jeśli idzie o wykonywanie pomiarów transformatora, ale stosując układ 18 sekcji w przypadku transformatora do wzmacniacza PP udało mi się osiągnąć pasmo przekraczające 65 kHz przy spadku o 3 dB ( pomiar za pomocą oscyloskopu ) przy wykorzystaniu ogólnie dostępnych kształtek EI 0,5 mm większa liczba sekcji raczej nie poprawi przenoszonego pasma. Taki układ był proponowany w literaturze dotyczącej wzmacniaczy lampowych pochodzących z okresu gdy takie wzmacniacze były stosowane.
Co do planowanego połączenia sekcji uzwojenia głośnikowego to powiem tak zbytnio komplikujesz sobie sprawę. W jakim celu wykonujesz transformator dla tylu oporności głośnika? znacznie prościej jest wybrać jedną względnie dwie oporności. Nie wspominam już o ewentualnym wyprowadzeniu sygnału sprzężenia zwrotnego.
Co do sposobu połączeń uzwojenia anodowego napisałem jak je wykonać w zależności od tego czy stopień mocy pracuje w klasie A czy AB w czym więc problem.
Jeśli chodzi o podziału sekcji uzwojenia pierwotnego to najbardziej równomierne pasmo uzyskasz stosując sekcje o tej samej liczbie warstw, co za tym idzie o identycznej indukcji. Przekłada się to na jednakową moc przekazywaną przez każdą sekcję. Jeszcze jedna uwaga grubości sekcji uzwojenia anodowego i głośnikowego powinny być zbliżone. Oczywiście ja niczego nie narzucam, sam zdecydujesz. Ja proponuje sprawdzone rozwiązania, które nie są moim wynalazkiem.
Pozdrawiam.

[kubafant]

Odnośnie odczepu UL 43% dla siatki ekranującej powiem tak ja stosuję 40% i nie stwierdziłem znaczących różnic w działaniu lampy przy tym poziomie napięcia na siatce podobne informacje uzyskałem w literaturze.

Oczywiście, różnica pomijalna. Ale 40% i tak wypada w środku sekcji (przy podziale na 4 części każdej połówki), więc co to za różnica zrobić 43%, tradycyjnie?

Nie mam możliwości takich jak Kolega Romek jeśli idzie o wykonywanie pomiarów transformatora, ale stosując układ 18 sekcji w przypadku transformatora do wzmacniacza PP udało mi się osiągnąć pasmo przekraczające 65 kHz przy spadku o 3 dB ( pomiar za pomocą oscyloskopu ) przy wykorzystaniu ogólnie dostępnych kształtek EI 0,5 mm większa liczba sekcji raczej nie poprawi przenoszonego pasma.

Niejaki Andrzej Marków twierdzi, że jego transformatory (18-sekcyjne) przenoszą 390 kHz. Pomijam celowość takiego pasma, ale wynik o rząd wielkości lepszy niż Twój. Ciekawe, dlaczego.

Co do planowanego połączenia sekcji uzwojenia głośnikowego to powiem tak zbytnio komplikujesz sobie sprawę. W jakim celu wykonujesz transformator dla tylu oporności głośnika? znacznie prościej jest wybrać jedną względnie dwie oporności. Nie wspominam już o ewentualnym wyprowadzeniu sygnału sprzężenia zwrotnego.

Mylisz się. Wykonanie transformatora dla dwóch oporności głośnika (4 i 8 omów, bo które inne?) wymaga, aby liczbę zwojów uzwojenia wtórnego móc zmieniać w stosunku 1:1,4, czyli w przybliżeniu 2:3. Konieczne jest zatem wykonanie minimum 6 sekcji głośnikowych, tak aby łączyć je szeregowo-równolegle 2x3 i 3x2. Tak więc niezależnie czy założę sobie 2 możliwe impedancje wyjściowe czy 6 muszę nawinąć tyle samo sekcji. Nie widzę tedy potrzeby ograniczania się do podawania dwóch możliwości, skoro podanie sześciu staje się kwestią tylko już formalności.
Wcale nie oznacza to, że będzie się z nich korzystać. Ot, idę śladem Williamsona i firmy Partridge, którzy to ustanowili taki wzór konstrukcji transformatorów.

Należy zaznaczyć, że istnieje drugi, pośledni sposób uzyskiwania różnych impedancji obciążenia, to jest przez wykonywanie odczepów na uzwojeniu głośnikowym. Typowy przykład rozwiązania, gdzie ekonomię i cięcie kosztów stawia się nad jakością w hierarchii dążeń.

Istnieje i trzecia opcja, to jest darować sobie możliwość zmiany impedancji obciążenia i na stałe połączyć wszystko pod jedną, wybraną wartość. Jeżeli ktoś ma bardzo dobre kolumny, które zaspokajają jego potrzeby w zakresie reprodukcji dźwięku i nie planuje już rozwoju w kierunku innych rozwiązań - wtedy można się nad tym zastanowić. Ja obecnie mam kolumny klasy marketowej i zdecydowanie nie zamierzam na nich poprzestać, nie mam natomiast bladego pojęcia jaką impedancję będą miały moje następne kolumny. A skoro i tak trzeba sekcjonować uzwojenie głośnikowe, czemu odcinać sobie możliwość rozwoju i fiksować na stałe jakąś arbitralną wartość? To nic nie kosztuje wyprowadzić końce na łączówkę i konfigurować według potrzeb.

Oczywiście należy wtedy pamiętaj o korekcji dwójnika RC w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Co do sposobu połączeń uzwojenia anodowego napisałem jak je wykonać w zależności od tego czy stopień mocy pracuje w klasie A czy AB w czym więc problem.

Problem w tym, że nie wszystko jest proste jak cios w nos. Odniosłeś się tylko do przemieszania połówek horyzontalnie, o pozostałych możliwościach milcząc. Uważasz, że to nie ma znaczenia?

Jeśli chodzi o podziału sekcji uzwojenia pierwotnego to najbardziej równomierne pasmo uzyskasz stosując sekcje o tej samej liczbie warstw, co za tym idzie o identycznej indukcji. Przekłada się to na jednakową moc przekazywaną przez każdą sekcję. Jeszcze jedna uwaga grubości sekcji uzwojenia anodowego i głośnikowego powinny być zbliżone.

Dziękuję za ten głos. Rzecz w tym, że mniej więcej po równo w dostępnych mi źródłach autorzy przekonują do podziału równomiernego, bądź urozmaiconego, argumentując to właśnie lepszym pasmem. Na przykład wspomniany wcześniej Patrick Turner:

The unequal number of P layers in each primary section occur to get best HF response with
leakage inductance occurring evenly and symmetrically distributed throughout the height of winding.
Where the first and last winding section wound on is for Primary, these sections should have
approximately 1/2 the layers of the inner primary sections. The inner P sections usually have equal
layers, but the number of layers may vary +/-33%. If there were a total of 18 P layers, inner P
sections have 4p and 5p, and the S sections cannot have equal layers.
All Push Pull OPT designed here using my methods should display adequate magnetic coupling
between the two halves of primary winding because each half is well coupled to the secondary.
This avoids a serious problem with distortion due to current cut off in tubes in class AB.

Oczywiście ja niczego nie narzucam, sam zdecydujesz. Ja proponuje sprawdzone rozwiązania, które nie są moim wynalazkiem.

Oczywiście. To jest właśnie cel tego wątku: podzielenie się doświadczeniami w tym nie do końca zbadanym temacie i wyciągnięcie najtrafniejszych wniosków.

Pozdrawiam serdecznie,
Jakub

[faktus]

Witam.
Kolego Kubafant powiem tak to co napisałem jest wynikiem moich doświadczeń przy wykonywaniu transformatorów głośnikowych, oraz przeszukiwania wszelakich źródeł w których mogłem znaleźć interesujące materiały. Raczej nie doczekamy się udziału w dyskusji bardziej doświadczonych Kolegów, którzy wykonują transformatory. I wcale nie chodzi o ujawnianie jakiś własnych projektów, ale o podpowiedz co ma znaczenie a co jest nieistotne. Ja nie mam zamiaru robić z tego tajemnicy i ukrywać przed innymi to do czego doszedłem. Problem polega w tym, że nie mam pewnosci czy gdzieś nie popełniam błędu.
Przedstawiam plik z MT gdzie opisano sposób wykonania transformatora głośnikowego na którym ja się wzoruje.
Pozdrawiam.

[kubafant]

Bardzo przydatny artykuł podsumowujący w pigułce technikę wykonywania transformatora głośnikowego.
Dlaczego istotne jest aby warstwy uzwojenia pierwotnego i wtórnego miały jednakową grubość?

[faktus]

Witam.
Kolego Kubafant " jak łatwo widać, a trudno wytłumaczyć " jak mawiał mój nauczyciel matematyki sprawa według mnie ma się następująco:
- Dla uzyskania zadowalającego przenoszenia niskich częstotliwości w transformatorze głośnikowym przy obliczeniach przyjmujemy między innymi znacznie niższą niż przy transformatorach sieciowych przenikalność magnetyczną blach rdzenia. Jest to spowodowane znacznie mniejsza zdolnością blach krzemowych do " przekazywania " energii przy częstotliwości 20 Hz względem częstotliwości 50 Hz, czyli 2,5 razy niższej niż częstotliwość sieci. W celu zrekompensowania tego faktu znaczącego zwiększamy indukcję uzwojenia czyli nawijamy więcej zwojów drutu. Inaczej transformator głośnikowy nie byłby w stanie do przetwarzania sygnału o takiej częstotliwości w zadowalającym stopniu.
- W przypadku częstotliwości sięgających góry pasma akustycznego, czyli 20 kHz i wyższych sięgających w granicach 100 kHz, czego wymagamy od transformatora głośnikowego dla układu HI-FI, sprawa " przekazywania energii " też jest problematyczna, wynika to z krzywej magnesowania krzemowej blachy transformatorowej. Mówiąc prościej zmiany pola wytwarzanego przez uzwojenie anodowe są znacznie szybsze niż zdolność blachy do ich przekazywania, co skutkuje ograniczeniem pasma od góry.
Wyjściem z tej patowej sytuacji jest bezpośrednie " przekazywanie " energii z uzwojenia anodowego do głośnikowego, podobnie jak w układach wejściowych radioodbiorników, gdzie mamy cewki bezpośrednio sprzężone, przy pomijalnej zdolności rdzenia do transformowania tych częstotliwości. Kluczowym w tej sprawie jest indukcja rozproszenia, która powinna być jak najmniejsza. A jej wielkość zależy od kwadratu liczby zwojów i grubości uzwojenia. Dlatego stosujemy rozbijanie uzwojenia anodowego na sekcje o mniejszej liczbie zwojów niż całe uzwojenie anodowe, ale jest to tylko jedna strona medalu. Takie bezpośrednie przekazywanie energii ma " krótkie ręce " czyli mały zasięg dlatego sekcja uzwojenia głośnikowego powinna być jak najcieńsza. Ze względów praktycznych powinna być o zbliżonej grubości co sekcja uzwojenia anodowego. Jeśli bowiem zastosujemy większą grubość uzwojenia głośnikowego część tego uzwojenia znajdzie się niejako poza zasięgiem bezpośredniego oddziaływania uzwojenia anodowego przy większych częstotliwościach sygnału. Czyli pasmo zostanie obcięte od góry.
Próba zmniejszenia indukcji rozproszenia przez zwiększenie liczby sekcji uzwojeń musi uwzględnić inny czynnik, a mianowicie pojemność uzwojeń. okazać się bowiem może, że indukcja rozproszenia będzie znacząco mała, natomiast znacznie wzrośnie pojemność uzwojeń.
Pojemność uzwojeń wraz z indukcją uzwojenia tworzą filtr dolnoprzepustowy ograniczający pasmo od góry i dlatego zbyt dużo sekcji uzwojeń wcale nie musi poprawić pasma przenoszenia przy wyższych częstotliwościach.
W literaturze znalazłem stwierdzenie, że wykonywanie transformatorów głośnikowych o większej niż 18 ilości sekcji dla układu PP jest problematyczne z uwagi na wzrost pojemności uzwojeń, która niweczy wysiłek włożony w wykonanie transformatora.
Wykonując transformator głośnikowy na rdzeniu toroidalnym uzyskamy lepsze parametry niż ma transformator kształtkowy.
Mamy bowiem uzwojenie o mniejszej wysokości, albowiem dysponujemy całym obwodem magnetycznym rdzenia ( w transformatorze kształtkowym dysponujemy tylko częścią obwodu magnetycznego dlatego uzwojenia mają większą grubość ), uzwojenie głośnikowe zazwyczaj ma jedna warstwę. Dzięki temu indukcja rozproszenia i pojemność uzwojeń ma mniejszą wartość niż w transformatorze kształtkowym co pozwala na osiągnięcie szerszego pasma.
Było by miło aby w tej wymianie poglądów pojawiły się głosy innych bardziej doświadczonych Kolegów z forum w celu uświadomienia i mojej skromnej osoby w tym temacie, aby oddzielić ziarno od plew.
Pozdrawiam.

[kubafant]

Kolego Kubafant " jak łatwo widać, a trudno wytłumaczyć " jak mawiał mój nauczyciel matematyki (...)

Myślę, że mimo wszystko Ci się to udało, to znaczy Twoje wytłumaczenie co do równej grubości sekcji pierwotnych i wtórnych wydaje mi się być sensowne.

Tak jak pisałem wcześniej, rdzeń toroidalny jest u mnie poza dyskusją, choć rzeczywiście może warto o tym wspomnieć - dla pożytku osób, które tej opcji nie odrzucają.

Co do pojemności to miałem pomysł aby wykonać naprawdę grube przekładki między sekcjami. Kilka warstw papieru nasączonego parafiną. Ale opierając się na Twoim wytłumaczeniu zjawisk dochodzę do wniosku, że to pogorszy sprzężenie między uzwojeniami dla wyższych częstotliwości. Czyli i w tym przypadku jest jakieś optimum. Podobnie liczba sekcji, jak zauważyłeś - za mało źle, ale za wiele też być nie może. Wszędzie jest pewne optimum, które zapewnia najlepsze parametry, a odsuwanie się od niego w jedną czy drugą stronę prowadzi do ich pogorszenia. Tylko gdzie? Ach, czemuż milczą ci, którzy wiedzą? Chcą zabrać tę wiedzę do grobu, abo się oni z nią urodzili?

[faktus]

Witam.
Dyskusja się rozwija, to dobrze. Piszesz o przekładkach między sekcjami, a właściwie sugerujesz, że pogorszą parametry. Niestety przekładki musza być i to zapewniające znaczną wytrzymałość na przebicie. Ale to jest zło konieczne i z tym należy się pogodzić.
Jeśli już schodzimy na tematy czysto techniczne dotyczące wykonania samego transformatora, to podzielę się swoimi " wynaturzeniami " w tym zakresie.
Ja wykonując transformator najpierw obrabiam sam karkas, czyli spiłowuje krawędzie lekko je zaokrąglając. Następnie nawijam dwie warstwy papieru, lub foli izolacyjnej w zależności co posiadam. Dopiero na tak przygotowany karkas nawijam uzwojenie.
Przydatnym dodatkiem w transformatorze głośnikowym jest ponumerowana łączówka na karkasie na każdym boku służąca do łączenia końców wyprowadzeń uzwojeń zgodnie z projektem, jest to duże ułatwienie nie tylko do łączenia ze sobą uzwojeń ale przede wszystkim do pewnego mocowania końcówek uzwojeń. Odradzam też stosowanie koszulek termokurczliwych, szczególnie gdy wykonujemy uzwojenie cienkim drutem poniżej 0,3 mm. Potrafią one w czasie kurczenia się doprowadzić do zerwania cienkich drutów. Ja stosuję koszulki olejowe kupowane wraz z drutem w hurtowni.
Sam drut nawojowy powinien być w podwójnej emalii, która powinna dać się lutować bez jej usuwania.
W czasie uzwajania ja stosuję przekładki pomiędzy każdą warstwą uzwojenia nie tylko pomiędzy sekcjami. Dlaczego? ma to swoje uzasadnienie. Łatwiej jest nawijać uzwojenie gdy drut prowadzimy po gładkiej powierzchni, ponadto zapobiega to ślizganiu się skrajnych zwojów i zapadanie się w głąb karkasu. Choć jest wielu wykonawców nawijających sekcje uzwojenia masowo bez przekładek.
Jest jeszcze jedno za za stosowaniem przekładek pomiędzy każdą warstwą w uzwojeniu mianowicie gdy ukończymy uzwajanie transformatora, szczególnie gdy grubość pakietu blach jest większa niż szerokość środka blach, uzwojenie ma tendencję do wystawania ponad krawędź karkasu. Musimy w takim wypadku ścisnąć uzwojenie tak aby schowało się całkowicie w karkasie uprzednio wciskając do wnętrza karkasu wypełnienie aby go nie odkształcić bo inaczej nie włożymy blach. Jeśli będziemy stosować nawijanie masowe bez przekładek jest duże prawdopodobieństwo uszkodzenia uzwojenia.
Co zastosować na przekładki? najlepiej specjalną folię izolacyjną. A co gdy jej nie posiadamy? ja stosuję papier do wypieków " Jan Niezbędny " jest to biały papier pokryty silikonem wytrzymujący temperaturę 200 st. C, nie polecam szarych czy brązowych papierów nie wiadomo jak zachowają się wewnątrz uzwojeń.
Na przekładki między warstwowe można zastosować papier kondensatorowy pozyskany ze starych kondensatorów blokowych.
Kolejnym zagadnieniem jest impregnacja uzwojeń. W warunkach amatorskich najprościej jest zastosować parafinę. Można ja stosować na dwa sposoby impregnując cały uzwojony karkas w płynnej parafinie, lub impregnując na bieżąco każdą ukończoną warstwę. Ten sposób wymaga jednak zastosowania dodatkowego źródła ciepła np. opalarki aby rozprowadzić nakropioną parafinę w uzwojeniu. Parafina musi być pozyskana z białych świec, odpadają pokryte kolorem, brokatem itp. mogą powodować zwarcia wewnątrz uzwojeń.
Co dalej pozostaje zapakować rdzeń dokonać połączeń i wykonać sprawdzenie transformatora tak samo jak transformatora sieciowego.
Pozdrawiam.

[kubafant]

Niestety przekładki musza być i to zapewniające znaczną wytrzymałość na przebicie. Ale to jest zło konieczne i z tym należy się pogodzić.

To chyba oczywiste?

Ja wykonując transformator najpierw obrabiam sam karkas, czyli spiłowuje krawędzie lekko je zaokrąglając. Następnie nawijam dwie warstwy papieru, lub foli izolacyjnej w zależności co posiadam. (...)
Przydatnym dodatkiem w transformatorze głośnikowym jest ponumerowana łączówka na karkasie na każdym boku służąca do łączenia końców wyprowadzeń uzwojeń zgodnie z projektem, jest to duże ułatwienie nie tylko do łączenia ze sobą uzwojeń ale przede wszystkim do pewnego mocowania końcówek uzwojeń.

Czytałem o tym spiłowaniu krawędzi karkasu, ma to zwiększyć promień gięcia pierwszych warstw drutu i zabezpieczyć emalię przed pękaniem. Brzmi rozsądnie, ciekawe co na to karkas z tekstolitu (bo odlewy plastykowe poddają się temu).

Papier w celu "aby się nie ślizgało"?

Ja nie daję nigdy łączówek, bo nie wyprowadzam końcówek uzwojeń na oczka czy punkty lutownicze tylko jako wiązkę przewodów. Przy transformatorach głośnikowych, gdzie zachodzi potrzeba łączenia sekcji zostawiam przy nawijaniu kilkucentymetrowy nadmiar drutu w koszulce odpowiedniej barwy (pozyskanej z wielożyłowego przewodu telekomunikacyjnego), a po dojściu do końca łączę przewody odpowiednich kolorów razem. Podobnie robi Andrzej Marków: http://www.blog.absolutor.pl/lorelei/tr ... ll-2010-03 w zasadzie od niego to podpatrzyłem. Choć on ostatecznie używa oczek w karkasie, ja nie.

W czasie uzwajania ja stosuję przekładki pomiędzy każdą warstwą uzwojenia nie tylko pomiędzy sekcjami. Dlaczego? ma to swoje uzasadnienie. Łatwiej jest nawijać uzwojenie gdy drut prowadzimy po gładkiej powierzchni, ponadto zapobiega to ślizganiu się skrajnych zwojów i zapadanie się w głąb karkasu. Choć jest wielu wykonawców nawijających sekcje uzwojenia masowo bez przekładek. (...)
Co zastosować na przekładki? najlepiej specjalną folię izolacyjną. A co gdy jej nie posiadamy? ja stosuję papier do wypieków " Jan Niezbędny " jest to biały papier pokryty silikonem wytrzymujący temperaturę 200 st. C, nie polecam szarych czy brązowych papierów nie wiadomo jak zachowają się wewnątrz uzwojeń.

Uzwojenia anodowego nie da się równo nawijać, jeżeli się nie da przekładki po każdej warstwie. Głośnikowe się da, ale też daję przekładkę. Osobiście używam kalki maszynowej nasączonej na gorąco parafiną, z braku dostępu do tej legendarnej "bibuły kondensatorowej". Pergaminu do pieczenia nie próbowałem, ale raczej bym się obawiał poślizgu, przesuwania się zwojów, przesuwania i odwijania "przekładki", chyba że zabezpieczasz je jakimś lepiszczem?

Kolejnym zagadnieniem jest impregnacja uzwojeń. W warunkach amatorskich najprościej jest zastosować parafinę. Można ja stosować na dwa sposoby impregnując cały uzwojony karkas w płynnej parafinie, lub impregnując na bieżąco każdą ukończoną warstwę.

Moim zdaniem metoda pierwsza nie zda egzaminu dopóki nie zrobisz tego w autoklawie pod obniżonym ciśnieniem. Pod atmosferycznym stopiony wosk nie wypełni wszystkich luk, szczerze wątpię czy spenetruje je cokolwiek głębiej niż kilka pierwszych warstw. Należy pamiętać, że parafina ma znaczną lepkość i z trudnością spenetruje zakamarki wewnątrz uzwojenia wypierając z nich powietrze.

Nakładanie parafiny na każdą warstwę osobna jest uciążliwe i zajmuje więcej czasu niż samo nawijanie (przynajmniej w metodzie z topieniem świeczki grotem i rozprowadzaniem takich kropli po uzwojeniu). Ponadto nakłada się wtedy nierównomiernie, często za dużo - a przez to traci się miejsce w oknie. Myślałem już wielokrotnie nad zastąpieniem parafiny, tylko czym? Chciałbym, żeby to nie był jakiś schnący na kość lakier, tylko żeby się dało odwijać w razie potrzeby. Coś, co można by nakładać pędzelkiem bez potrzeby bezpośredniego topienia.

Parafina musi być pozyskana z białych świec, odpadają pokryte kolorem, brokatem itp. mogą powodować zwarcia wewnątrz uzwojeń.

Nie musi być biała, ja używam do tego kawałków gromnic walających się po szafkach

Pozdrawiam