Pomiary indukcyjności transformatora głośnikowego

[brencik]

Witam!
W swoich zbiorach na dysku natknąłem się na ciekawy materiał, może się przyda.

Measuring Output Transformer Performance.pdf

(241.33 KiB) Pobrany 213 razy

[Krzysztof_M]

Witam!
W swoich zbiorach na dysku natknąłem się na ciekawy materiał, może się przyda.Measuring Output Transformer Performance.pdf

Dzięki za artykuł, a masz ten wcześniejszy, na który na samym początku powołuje się autor tego, który zapodałeś?

[brencik]

Witam!
W swoich zbiorach na dysku natknąłem się na ciekawy materiał, może się przyda.Measuring Output Transformer Performance.pdf

Dzięki za artykuł, a masz ten wcześniejszy, na który na samym początku powołuje się autor tego, który zapodałeś?

Niestety nie, trzeba by poszukać numeru 1/95 Glass Audio

[Romekd]

Czołem.
Dziękuję Kolegom za wypowiedzi dotyczące sposobów pomiaru indukcyjności uzwojeń transformatorów głośnikowych. Niestety przedświąteczny "kocioł" w firmie sprawił, że dopiero dzisiaj mogę się do nich odnieść.
Pozwoliłem sobie również, zgodnie z sugestią jednego z Kolegów, przenieść wątki poruszające zagadnienia związane z dziwnym zachowaniem się dwóch szeregowo połączonych transformatorów sieciowych do nowego wątku w dziale "transformatory".

Na pewno nie raz nie jeden z Kolegów z naszego Forum spotkał się z taką sytuacją, że włącza się do sieci duży transformator toroidalny i mamy przy tym takie głośne warknięcie i stopniowe, trwające przeważnie kilka sekund, cichnięcie tego głośnego buczenia do standardowej dla danego transformatora głośności. Spowodowane to jest pozostałością magnetyczną (magnetyzmem szczątkowym) w rdzeniu po wcześniejszym wyłączeniu transformatora i niekorzystnym momentem ponownego włączenia go do sieci elektrycznej.(...)
Pytanie: dlaczego powrót do normalnej pracy transformatora trwa aż kilka sekund, skoro (jak w swojej wypowiedzi wspomniał Alek) "zmiany ustawienia domen magnetycznych zachodzą szybko, więc nie można im przypisać przyczyny zmiany indukcyjności w dłuższym okresie czasu"

(...) Kiedyś czytałem, że to zjawisko w transformatorach toroidalnych jest podobne do zachowania pomięci ferrytowych stosowanych w komputerach, które były zapisywane poprzez skokowe zmiany płynącego prądu w przewodach na których były osadzone.
Rdzeń toroidalny niejako " zapamiętuje " moment w którym jest wyłączony-odnosi się to do konkretnego miejsca na sinusoidzie, a właściwie do konkretnej wartości prądu jaki w tym momencie przepływa przez jego uzwojenie. Przy ponownym włączeniu stara się uzyskać stan jaki był w chwili wyłączenia, a prawdopodobieństwo włączenia go w tym samym momencie na sinusoidzie przy ponownym włączeniu jest zerowe. Dlatego po włączeniu transformator musi niejako " wykasować " zapamiętaną wartość i ponownie niejako zsynchronizować się z przebiegiem napięcia zasilania zanim zacznie normalnie pracować, co wiąże się ze zwiększonym poborem prądu. Dlaczego trwa to tak długo, wydaje mi się że jest to cecha konstrukcyjna rdzenia i zastosowanego materiału.
Być może, że to zjawisko odpowiada za wynik pomiaru bo wykonuje się go przy małym napięciu i prądzie. Dlatego nie można " skasować " tej zapamiętanej wartości. Jest to moja subiektywna ocena, ale nie jestem pewien czy trafiona.

No tu właśnie mam coraz więcej wątpliwości. Przed badaniem parametrów transformatorów głośnikowych miernikami RLC ich rdzenie kasowałem magnetycznie specjalną cewką, podobnie jak w dawnych czasach rozmagnesowywało się głowice oraz całe tory przesuwu taśmy w magnetofonach lub rozmagnesowywało maski kineskopów kolorowych. Wskazania mierników zmieniały się dość wolno, co sprawiało wrażenie, że rdzeń transformatora "przystosowuje się" pod względem cech magnetycznych do nowych warunków pracy, jakie występują podczas dłużej trwającego pomiaru.
Tak dużych zmian parametrów rdzeni podczas dokonywania pomiarów nie obserwowałem w transformatorach z rdzeniami ze szczeliną powietrzną, przeznaczonych do wzmacniaczy SE (ze składową stałą prądu /prąd spoczynkowy lampy/) i w dławikach zasilaczy anodowych, których rdzenie również miały szczelinę ze względu na składową stałą prądu, płynącego przez uzwojenie.

Pozdrawiam
Romek

[Marek7HBV]

Kasowanie powoduje statystyczny rozkład domen,a ich powrót do porządku wymaga ENERGII i CZASU-stąd ,,głośny start synchronizacji,, .

[Romekd]

Czołem.

(...)
Mam pytania odnośnie warunków testowania:
1 Co działo się z uzwojeniem wtórnym w czasie pomiaru? Zwarte, rozwarte, obciążone nominalną impedancją?
2 Gdy mierzyłeś jedną tylko gałąź uzwojenia pierwotnego co działo się z drugą gałęzią?
3 Transformatory, które mierzysz, w czasie normalnej eksploatacji pracują ze stałym podmagnesowaniem - rzeczywiście pola stałe z każdej połówki się znoszą wzajemnie, ale może samo ich występowanie i potem znoszenie się ma tutaj wpływ na zachowanie się rdzenia? Jak rozumiem, nie przeprowadziłeś pomiarów w obecności prądu stałego przepływającego przez oba uzwojenia?
Zapewne mierniki tego nie umożliwiają, ale może któraś z metod technicznych umożliwia taki pomiar?
W skanach podesłanym przez Kolegę Alka w rozdziale 14.6.2 jest taka informacja, że przy pomiarach cewek z rdzeniem żelaznym pracujących ze stałym podmagnesowaniem, pomiary wykonuje się również ze stałym podmagnesowaniem, jeśli chcemy aby wyniki były wiarygodne.

1. Podczas pomiaru indukcyjności uzwojenia pierwotnego miernikami oraz metodą techniczną, wszystkie pozostałe wyprowadzenia uzwojeń pozostawały nie podłączone (odsunięte jak najdalej od siebie)/
2. Gdy dokonywałem pomiaru indukcyjności połowy uzwojenia anodowego, drugi jego koniec pozostawał niepodłączony, tak jak i pozostałe uzwojenia.
3. Ostatnio mierzyłem wyłącznie transformatory głośnikowe, które zaprojektowane zostały do lampowych stopni mocy pracujących w konfiguracji PP (bez lub z bardzo małą składową stałą prądu, wynikającą ze źle ustawionych prądów spoczynkowych lamp, lub różnych charakterystyk nachylenia /różnych rezystancji wewnętrznych obu lamp/ - w takiej sytuacji różnica prądów lamp i składowa stała prądu w uzwojeniu anodowym transformatora pojawiają się dopiero po wysterowaniu wzmacniacza).

Jakiś czas temu przeprowadzałem badania kilku transformatorów zaprojektowanych do końcówek lampowych SE, np. transformatora firmy TOROIDY.PL, z których wynikami można się zapoznać w wątku z linku poniżej.

viewtopic.php?p=355291#p355291

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Dobrze by było mierzyć podawać indukcyjność uzwojenia pierwotnego dla napięcia przy mocy znamionowej.

Podmagnesowanie czy też rozmagnesowanie rdzenia i powrót na początek histerezy pewnie spowodowało spadek wyniku pomiaru indukcyjności podczas dłuższego podłączenia transformatora do miernika.

To też nie jest takie łatwe do przeprowadzenia. W literaturze technicznej często można znaleźć informację, by indukcyjność uzwojenia pierwotnego mierzyć i podawać (producenci, dystrybutorzy) dla najniższych częstotliwości, jakie ma przenosić wzmacniacz, do którego dedykowany jest dany transformator głośnikowy. Problem w tym, że przy najniższych częstotliwościach i dla napięcia odpowiadającego mocy znamionowej, rdzenie wielu typów transformatorów mocno się już nasycają, co powoduje powstawanie ogromnych zniekształceń nieliniowych sygnału i ogromnego spadku indukcyjności uzwojenia pierwotnego. Może należałoby podawać indukcyjność uzwojenia dla jak najniższej częstotliwości i odpowiedniej mocy (właśnie, jakiej?) przy założeniu jakiegoś (myślę tu o dość niskim) poziomu zniekształceń THD? Podobną "niejasność" odczuwam sprawdzając podane przez producenta pasmo przenoszenia danego modelu transformatora. W jaki sposób je wyznaczono? Dla jakiej mocy wyjściowej i dla jakiego poziomu zniekształceń nieliniowych? Przed świętami zadzwoniłem do kilku producentów i dystrybutorów transformatorów głośnikowych, próbując dowiedzieć się pewnych szczegółów odnoście warunków pracy transformatora podczas wyznaczania jego parametrów, które później podane zostały w danych technicznych na stronach internetowych. Nie dowiedziałem się kompletnie niczego. Jedni poradzili mi by wysłać do nich maila z pytaniami o interesujące mnie parametry, to przeanalizują to i spróbują mi coś odpisać, inni zasłaniali się "tajemnicami i patentami firmy" (Know-how), a jeszcze inni odpowiedzieli, że nic poza podanymi w ulotce producenta danymi nie wiedzą i raczej się nie dowiedzą... Byli też tacy, którzy twierdzili, że "transformatory to się słucha, a nie mierzy" i tacy, którzy twierdzili, że na końcowe parametry transformatora składają się parametry całego wzmacniacza, którego schematem niestety nie dysponują... . Są co prawda na naszym rynku transformatory znanych producentów, z dołączonymi do nich notami katalogowymi pełnymi różnych wykresów i tabel (niekoniecznie tych, które najbardziej by nas interesowały), ale są to najczęściej produkty firm zachodnich, a nie krajowych, chyba że coś przeoczyłem...

Pozdrawiam
Romek

[faktus]

Witam,
Wydaje mi się, że rozmagnesowanie transformatorów specjalną cewką stosowaną do rozmagnesowywania głowic i masek kineskopów, nie jest w stanie pozbawić rdzenia owej " pamięci " problemem jest to że ta cewka nie daje skokowej zmiany wartości pola magnetycznego, a samo rozmagnesowanie polegało na powolnym oddalaniu cewki co zmniejszało pole magnetyczne oddziałujące na przedmiot. Tak jak w przypadku wspomnianych pamięci ferrytowych potrzebne by było zastosowanie skokowej zmiany pola magnetycznego, od wartości maksymalnej do zerowej. Ale nawet takie potraktowanie transformatora nie da gwarancji, że transformator zostanie wykasowany do zera. A to jak mi się wydaje ma związek z spadkiem wyniku pomiaru indukcyjności w czasie pomiaru.
W przypadku szczeliny w rdzeniu strumień magnetyczny wytworzony przez uzwojenie natrafia na przeszkodę, jest ona odpowiednikiem znaczącej oporności w układzie. Dlatego rdzeń nawet toroidalny upodabnia się do zwykłego rdzenia nie jest się w stanie nasycić w takt zmian pola. W przypadku rdzenia bez szczeliny strumień magnetyczny w rdzeniu przepływa praktycznie bez strat i oporu na swojej drodze. Jedyną granicę stanowi tu granica histerezy blachy magnetycznej dlatego tak łatwo się nasyca.
Podczas pomiaru stopniowo rdzeń nasyca się, nawet poprzez małe wartości prądu jaki jest wykorzystywany do pomiaru. A trwa to do momentu w którym nasycenie odpowiada owej ostatnio " zapamiętanej " wartości w rdzeniu. Dlatego wartość wykazywana przez miernik stopniowo się zmniejsza.
Natomiast wpływ stuknięcia na zachowanie rdzenia jest bardzo ciekawy, jedynie co przychodzi mi do głowy to rezonans jaki wywołuje owe stuknięcie z domenami magnetycznymi w rdzeniu. Czyli chwilowemu zaburzeniu ich ukierunkowania aby następnie powrócić do równowagi. Jednak to zachowanie może być spowodowane przez inne czynniki i to co napisałem wcale nie musi być prawdziwe.
Jest to wynik moich przemyśleń w oparciu o dostępne mi materiały.
Pozdrawiam.

[Ukaniu]

Problem w tym, że przy najniższych częstotliwościach i dla napięcia odpowiadającego mocy znamionowej, rdzenie wielu typów transformatorów mocno się już nasycają, co powoduje powstawanie ogromnych zniekształceń nieliniowych sygnału i ogromnego spadku indukcyjności uzwojenia pierwotnego. Może należałoby podawać indukcyjność uzwojenia dla jak najniższej częstotliwości i odpowiedniej mocy (właśnie, jakiej?)

Bo pytanie chyba powinno się zacząć od tego co producent uznaje za moc znamionową transformatora.
Jeśli deklarujemy dół na 20 Hz to moim zdaniem transformator powinien przenosić dla tej częstotliwości moc uznaną za znamionową przy zniekształceniach nie większych niż... Były na to jakieś normy?
Ale znów mierzyć zniekształcenia przy znamionowej impedancji źródła i obciążenia. No bo można mierzyć przecież ze źródła sztywnego a wpływ zmian indukcyjności własnej na wynik będzie inny, mniejszy.
Wiadomo, że projektowanie transformatora zaczyna się od przyjęcia indukcyjności, indukcji maksymalnej w rdzeniu, mocy i dolnej częstotliwości. Do tego się liczy zwoje i dobiera rdzenie. Odpowiedź producenta trafa - to powinna być odpowiedź tego co wstawił do wzorów (wygrzebanych z radioelektronika ) liczby z niepewnością do własności materiału rdzenia, którego pewnie nikt nie mierzył dokładnie.
Raz ograniczenie dołu pasma z nasycenia przy przekazywaniu mocy i jakichś granicznych THD dwa z indukcyjności i rezystancji źródła małosygnałowo. Tylko jak bardzo małosygnałowo. Producent trafa to pewnie wziął jakąś uśrednioną przenikalność z tabelki producenta stali i tyle.

Mierzyć nieznany to trudno, ja to bym widział tak, że np dla źródła 3,3 k. obciążenia 8 om. Przy 30 Hz trafo przenosi moc 30 W wprowadzając sumaryczne zniekształcenia 1 % a jego indukcyjność dla takich warunków to 60 H.
Tylko trzeba by zmontować mordercze źródło zdolne wykrzesać z siebie wymagane napięcie. Albo podłączyć trafo odwrotnie :]
Kiedyś się nad tym zastanawiałem ale to było z 20 lat temu i właśnie dziś odsmażałem tego kotleta w głowie tylko czy mi się nie przypalił nie wiem.

[faktus]

Witam.

Wiadomo, że projektowanie transformatora zaczyna się od przyjęcia indukcyjności, indukcji maksymalnej w rdzeniu, mocy i dolnej częstotliwości. Do tego się liczy zwoje i dobiera rdzenie. Odpowiedź producenta trafa - to powinna być odpowiedź tego co wstawił do wzorów (wygrzebanych z radioelektronika ) liczby z niepewnością do własności materiału rdzenia, którego pewnie nikt nie mierzył dokładnie.

I tu zaczyna się problem, bo producenci strzegą tych danych. Ale nawet upublicznienie tych danych nie rozwiąże problemu jeśli nie zostanie podane w jaki sposób dokonano pomiaru indukcyjności uzwojeń, oraz czasu w jakim dokonano pomiaru.
Nawet niewielkie zmiany wartości przyjętych do obliczeń będą skutkowały zmianą wyniku pomiaru. Największą niewiadomą jest sam rdzeń, jego parametry, które nie są przecież idealnie identyczne dla różnych partii tego samego typu rdzenia. Producenci rdzeni podają zazwyczaj ogólną normę przenikalności magnetycznej danego rdzenia, a nie konkretną wartość. Więc już sama ta zmienna będzie miała wpływ na wynik w szczególności rdzeni toroidalnych o których dyskutujemy. Nie wiemy nic o magnetyźmie szczątkowym jaki posiada rdzeń po etapie produkcji i jego wpływie na wynik pomiarów. A może on mieć wpływ na stopniowy spadek mierzonej indukcyjności uzwojeń. Nie wiemy czy rdzeń został poddany jakieś formie obróbki aby zmniejszyć wpływ magnetyzmu szczątkowego na parametry rdzenia, tak jak proces wyżarzania kształtek transformatorowych. Tego typu dane nie są udostępniane, bo transformatory głośnikowe są wyrobem niszowym i producenci rdzeni nie będą wprowadzali zmian w procesie produkcji bo to zawyża koszty.
W typowym wzmacniaczu mierzymy dolna częstotliwość jaką przenosi wzmacniacz przy spadku wzmocnienia o 3 dB na dole i na górze pasma przy mocy 1 W na znamionowym obciążeniu w stosunku do częstotliwości 1 kHz w przypadku sygnału sinusoidalnego. Wraz ze wzrostem mocy będą rosły i zniekształcenia więc należy zastosować maksymalnie duży rdzeń aby był zdolny do przeniesienia mocy znamionowej szczególnie w dole pasma. Gdy zniekształcenia sinusoidy mieszczą się poniżej 1,5 % to jest to HI-FI według normy w stosunku do całego wzmacniacza.
Tyle teoria, a praktyka jest taka, że nie opłaca się producentom podawać rzetelnych danych. Bo kto kupi tego typu produkt, jeśli podane zostaną rzeczywiste parametry. Główną grupą odbiorców są audiofile, dla których przecież najważniejsze jest to że obiecuje się im " złote góry "bez pokrycia.
W warunkach amatorskich jedyną metodą pomiaru parametrów transformatora jest ta którą zaproponował Kolega Romek. Ale i tu mierząc identyczny transformator uzyskamy nieidentyczne wyniki, bo nie zastosujemy identycznego toru pomiarowego. Każdy z nas ma inny generator, zastosuje inną kartę pomiarową itp.
Pozdrawiam.

[Krzysztof_M]

Taki Lundahl np. podaje więcej informacji o warunkach pomiaru niż większość producentów.
Dla przykładu:
https://www.lundahltransformers.com/wp- ... s/2774.pdf