|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Technologia produkcji domowych jednostek uzwojenia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wzmacniacze lampowe Uwagi ogólne i zalecenia To nie przypadek, że w tej książce szczególną uwagę zwrócono na technologię wytwarzania transformatorów. Praktyka tworzenia dużej liczby lampowych częstotliwości ultradźwiękowych i analiza ich pracy wykazała, że to transformatory są głównym źródłem zniekształceń nieliniowych i częstotliwościowych oraz ograniczają w istocie zarówno szerokość pasma wzmacniacza, jak i minimalną osiągalną wartość współczynnika zniekształceń nieliniowych. Aby dokładnie zrozumieć, w jaki sposób wyraża się ten wpływ, będziemy musieli poruszyć nieco teorię. Przypomnijmy główny warunek przesyłania energii elektrycznej bez strat (dokładniej przy minimalnych możliwych stratach). Polega na tym, że rezystancje wewnętrzne źródła i konsumenta muszą być równe. Jeśli w tym przypadku mówimy o przenoszeniu energii nie na jednej częstotliwości, ale w określonym paśmie częstotliwości, to oczywiste jest, że ta równość musi być spełniona dla dowolnej częstotliwości w określonym paśmie. Weźmy konwencjonalny, jednokierunkowy stopień końcowy na lampowej triodzie z wyjściem transformatora, obciążony obciążeniem czynnym R. Schemat ideowy takiego stopnia pokazano na ryc. 50. Podano tam również obwód zastępczy (bez uwzględnienia wpływu źródła zasilania), gdzie lampa jest prezentowana w postaci generatora o obniżonej rezystancji wewnętrznej r. Tutaj i poniżej rozważymy skrajnie uproszczony model i przeanalizuj elementarny obwód równoważny. Zakładamy, że rezystancja wewnętrzna lampy jest w pewien sposób przeliczana na rezystancję wewnętrzną generatora r i że w pierwszym przybliżeniu współczynnik transformacji transformatora n = 1. Oczywistym jest, że warunek optymalnej energii transfer będzie równość r = R. Rozważmy proporcje, których autor używał przez wiele lat do tworzenia różnych częstotliwości ultradźwiękowych. Początkową przesłanką wyprowadzenia podstawowych wzorów jest: najlepsza lampa terminala obciążenia, zapewniający maksymalną niezniekształconą moc, to obciążenie Ra równe dwukrotnej rezystancji wewnętrznej lampy: Ra=2Ri, gdzie Ri jest rezystancją wewnętrzną lampy (dla prądu przemiennego). W obecności transformatora wyjściowego i pracy na aktywnym obciążeniu Ra=(n^2)*Ra, gdzie n jest współczynnikiem transformacji transformatora wyjściowego. W tym przypadku optymalny stan transmisji wygląda tak: Ra'=(n^2)*Ra=2Ri. Stąd otrzymujemy wzór na określenie optymalnego współczynnika transformacji: n=kwadrat((2Ri)/Ra). Aby ułatwić poszukiwanie pożądanego współczynnika transformacji na ryc. podano wykres, zgodnie z którym współczynnik ten jest określany niemal natychmiast. Wartość Ri jest paszportem referencyjnym. Dla lamp rekomendowanych w książce dane te są dostępne w tabeli. 1. W przypadku innych lamp, jeśli tego parametru nie ma w katalogu, można go określić (w kiloomach) za pomocą dwóch innych parametrów paszportowych: Ri=ty/S gdzie u jest wzmocnieniem lampy; S to stromość jego charakterystyki, mA/V. Jeżeli r >> R, co zdarza się prawie zawsze, ponieważ obciążeniem dowolnego ultradźwiękowego przemiennika częstotliwości jest układ akustyczny, którego głośniki mają rezystancję rzędu jednostek omów, to sytuację można łatwo skorygować, dobierając wymagany współczynnik transformacji transformator wyjściowy. Właściwie jest to jedno z dwóch zadań rozwiązywanych przez transformator: oddzielenie użytecznej składowej zmiennej sygnału od niepotrzebnej składowej stałej oraz dopasowanie niskiej rezystancji czynnej obciążenia do stosunkowo wysokiej rezystancji wewnętrznej lampy.
Przy obliczaniu rzeczywistego transformatora wyjściowego nie byłoby problemów, gdyby transformator pracował tylko przy dowolnej częstotliwości (nie ma znaczenia) i był używany w obwodzie jednocyklowym. W praktyce mamy dokładnie odwrotnie – prawie wszystkie współczesne częstotliwości ultradźwiękowe wykonywane są z końcówkami typu push-pull i działają w bardzo szerokim zakresie częstotliwości 20 Hz…20 kHz. Współczynnik częstotliwości odcięcia wynosi 1:1000, co stwarza zasadniczo różne, a czasem sprzeczne, wzajemnie wykluczające się warunki pracy transformatora. W efekcie zmieniają się również stawiane na nim wymagania. Jaka jest istota tych sprzeczności? Dla pewnej średniej częstotliwości zakresu roboczego (powiedzmy 1000 Hz) rezystancja indukcyjna uzwojenia pierwotnego transformatora jest znacznie wyższa niż jego rezystancja czynna (omowa), którą określa wyłącznie długość i średnica drutu nawojowego . Na przykład dla typowego „przeciętnego” transformatora przemysłowego lampowego odbiornika radiowego indukcyjność uzwojenia pierwotnego mieści się w zakresie 10 ... 15 H, a rezystancja czynna wynosi 500 ... 800 omów. Przy częstotliwości 1000 Hz rezystancja indukcyjna takiego uzwojenia xl wynosi 62 kOhm, a zatem można po prostu pominąć aktywną rezystancję uzwojenia (500 ... 800 Ohm), połączoną szeregowo z jego rezystancją indukcyjną - straty na nim wynoszą około 1%. Jednak przy skrajnie niższej częstotliwości zakresu pracy (a nawet dla najlepszych i najdroższych modeli odbiorników radiowych nie spadła ona poniżej 60… sygnału.
Gdybyśmy chcieli zastosować taki transformator we współczesnym wzmacniaczu, gdzie dolna granica zakresu pracy to 20 Hz, to przy tej częstotliwości strata sygnału sięgałaby już 70%, czyli sygnał o częstotliwości 20 Hz nie mógł być w ogóle odtworzony. Co więc należy zrobić, aby rozwiązać ten problem? Odpowiedź jest oczywista: konieczne jest zwiększenie indukcyjności uzwojenia pierwotnego i jednocześnie zmniejszenie jego rezystancji czynnej. Możliwe jest zwiększenie indukcyjności poprzez zwiększenie liczby zwojów uzwojenia i zmniejszenie strat w obwodzie magnetycznym transformatora. Ale wraz ze wzrostem liczby zwojów wzrasta również czynny opór uzwojenia i musimy go zmniejszyć. Jest tylko jeden sposób na zmniejszenie oporu uzwojenia wraz ze wzrostem liczby jego zwojów - poprzez zwiększenie przekroju (średnicy) drutu nawojowego, ale wtedy potrzeba więcej miejsca na umieszczenie uzwojenia na ramie, a to pociągnie za sobą wzrost gabarytów transformatora. Co rzeczywiste wartości indukcyjności uzwojenia pierwotnego i jego rezystancji czynnej można uznać za akceptowalny dla nowoczesnych UHF z dolną granicą pasma 20 Hz? Jeżeli ustawimy maksymalną dopuszczalną wartość utraty sygnału przy niższej częstotliwości z zakresu 10%, to obliczenia dadzą L = 40 H przy r = 500 Ohm XL \u2d 6,28 pfL \u20d 40 x 5 x 0,5 \u0,1d XNUMX kOhm; r = XNUMX kΩ; r = XNUMXXL. Konstruktywne obliczenia takiego „teoretycznego” transformatora, biorąc pod uwagę fakt, że w obwodzie push-pull powinny być dwa uzwojenia pierwotne, a nie jedno, daje wartość 1500 ... 2500 zwojów drutu PEL lub PEV z średnica (dla miedzi!) 0,44 ... 0,51 mm dla uzwojenia pierwotnego i 50 ... 150 zwojów drutu o średnicy 0,8 ... 1,2 mm dla wtórnego. Aby te uzwojenia można było umieścić na ramie, rozmiar okna powinien wynosić około 20x50 mm, co prowadzi do konieczności zastosowania transformatora o przekroju obwodu magnetycznego co najmniej 10 ... 12 cm ze wzmacniaczem moc wyjściowa tylko 10 ... 15 W. Dla wzmacniaczy o mocy wyjściowej 40 W przekrój odpowiednio wzrasta do 15 ... 18 cm. Dla porównania przypominamy, że taki pakiet żelaza (przekrój 30x63 mm) miał ... transformator mocy telewizora Rubin-102 o mocy 150 W! Taka jest dzisiejsza cena za prawdziwy dolny koniec pasma wzmacniacza 20 Hz. Porozmawiajmy teraz o cenie innego wskaźnika - nietożsamości tych dwóch połówek uzwojenia pierwotnego, nawijanych tradycyjną, niezmiennie stosowaną w produkcji przemysłowej metodą, jedna na drugą. Przyjrzyjmy się bliżej sekcji ramy cewki transformatora wyjściowego, pokazanej na ryc. 52. Najpierw na ramie nawinięto jedną połowę uzwojenia pierwotnego, następnie nawinięto jedną lub kilka warstw izolacji, a następnie nawinięto drugą połowę uzwojenia (dla uproszczenia obrazu nie będziemy brać pod uwagę obecność uzwojenia wtórnego). Jednocześnie dość oczywiste jest, że długość pierwszego zwoju (u podstawy ramy) była znacznie mniejsza niż długość ostatniego zwoju drugiej połowy uzwojenia. Jednak słowo „znacząco” jest w tym przypadku nie do przyjęcia: interesuje nas ilościowa strona zagadnienia. Na początek, aby nie obciążać czytelnika uciążliwymi obliczeniami, przejdźmy do najprostszych obliczeń arytmetyczno-geometrycznych. Z rysunku widać, że długość pierwszego (wewnętrznego) zakrętu wynosi 4+3+4+3=14 cm, a ostatniego (zewnętrznego) 7+8+7+8=30 cm. nie interesują nas długości dwóch skrajnych zwojów, ale porównawcze długości środkowych zwojów w pierwszej i drugiej połowie uzwojenia, ponieważ są one wprost proporcjonalne do wartości aktywnych oporów tych dwóch połówek. Z tego samego rysunku widać, że będą one l1 = 4+5+4+5 = 18 cm i I2 = 6+7+6+7 = = 26 cm Ponieważ całe uzwojenie jest nawinięte tym samym drutem, stosunek aktywnych oporów dwóch jego połówek będzie taki sam, tj. przy całkowitej rezystancji 500 omów dolna połowa będzie miała rezystancję r1 = 200 omów, a górna połowa będzie miała rezystancję r2 = 300 omów.
Po raz kolejny zastrzegamy, że to obliczenie jest dość przybliżone, ale nawet prowadzi do następującego wyniku: jeśli dwie triody o prądzie anodowym 100 mA każda zostaną użyte w końcowym stopniu przy napięciu źródła 120 V (dla na przykład lampy 6S19P), a następnie w rezultacie spadek napięcia na stałej czynnej rezystancji uzwojeń U1=Ia*r1=0,1x200=20B; U2=Iar2=0,lx300=30B 120–20 \u100d XNUMX V pozostanie na anodzie pierwszej lampy i na anodziedrugi -120-30 = 90 V. Tak więc przy klasycznej metodzie nawijania transformatora i bezwzględnej równości liczby zwojów dwóch połówek uzwojenia pierwotnego napięcia na anodach dwóch lamp końcowych będą się różnić o 10%, co oczywiście będzie wykluczyć możliwość uzyskania zniekształceń nieliniowych w granicach 1%. Taka jest cena „klasycznej” technologii nawijania transformatora wyjściowego. Do tego należy dodać, że indukcyjności obu połówek uzwojenia nie będą takie same, ponieważ wzór na indukcyjność wielowarstwowej cewki cylindrycznej obejmuje średnice dolnego i górnego zwoju i okażą się różne dla dwóch połówek uzwojenia. Ale dladlaczego rozpatrujemy wszystkie te kwestie tak szczegółowo, zamiast tylko podawać konkretne dane konstrukcyjne i uzwojenia transformatorów? Wyłącznie w celu: po pierwsze, aby radioamator zrozumiał, że wymagania dotyczące projektowania transformatorów, z którymi będzie musiał się zmierzyć w przyszłości, nie są w żaden sposób nieuzasadnione ani nadmierne, a po drugie, aby przy produkcji transformatorów on stale postępuje zgodnie z naszymi instrukcjami i zaleceniami. Przejdźmy do praktycznej strony rzeczy. Zacznijmy od wyboru rodzaju rdzenia magnetycznego dla transformatorów wyjściowych. Z punktu widzenia jakości transformatora kształt jego żelaznego obwodu magnetycznego nie ma znaczenia, ale z punktu widzenia wygody uzwojenia lepiej jest stosować obwody magnetyczne z dzielonym prętem w kształcie litery O. W tym przypadku na każdym z dwóch prętów są umieszczone dwie absolutnie identyczne ramki z dwoma absolutnie identycznymi uzwojeniami, co w zasadzie eliminuje różnicę w danych elektrycznych tych uzwojeń. Nawijanie każdej z dwóch cewek w tym przypadku nie wymaga żadnych specjalnych czynności i odbywa się na konwencjonalnej nawijarce z „nośnikiem” (układaczem cewek) i licznikiem dokładnej liczby zwojów, co umożliwia wykonać gęste zwykłe uzwojenie warstwa po warstwie „cewka do cewki”. Niedopuszczalne jest masowe nawijanie cewek. Na połowie uzwojenia pierwotnego na każdej z dwóch cewek połowa zwojów uzwojenia wtórnego jest nawinięta w ten sam sposób, a po zmontowaniu transformatora obie połówki uzwojenia pierwotnego i wtórnego są połączone szeregowo. Taki transformator jest idealny pod względem całkowitej tożsamości symetrycznych części jego uzwojeń i ma znikome zewnętrzne pola rozproszenia. Może zrobić dobry transformator wyjściowy inalaminowany zbrojony obwód magnetyczny z pojedynczych płyt w kształcie litery W, jednak jego wykonanie jest bardziej pracochłonne i wymaga dodatkowych operacji. Pierwsza trudność związana jest z samym obwodem magnetycznym. Przede wszystkim należy wziąć pod uwagę, że płyty o grubości 0,5 mm nie nadają się do naszych celów. Maksymalna dopuszczalna grubość wynosi 0,35 mm, a jeśli żelazko ma 0,2 mm, nawet lepiej. Po złożeniu pakietu o wymaganej grubości należy dodać do niego co najmniej 10% dodatkowych płyt rezerwowych (i zworek) w rezerwie. Wszystkie płyty i nadproża należy pokryć obustronnie pistoletem natryskowym dowolną farbą nitro lub płynnym zaponlakiem, a następnie dokładnie wysuszyć (na powietrzu, na słońcu lub w piecu). Środek ten jest potrzebny, aby zminimalizować straty w rdzeniu magnetycznym spowodowane prądami Foucaulta. Następnie każdą płytkę i zworkę należy sprawdzić pod kątem braku na nich zadziorów i nacięć, które podczas montażu opakowania mogą złamać (zarysować) warstwę ochronną lakieru lub farby. Wykryte defekty można usunąć pilnikiem igłowym, drobnym szmerglem lub nożem. Jeszcze lepiej wymienić uszkodzone płyty spośród tych rezerwowych. Następnym problemem jest rama podzielona na partycje. Najprawdopodobniej żaden z przemysłowych nie będzie ci odpowiadał, zwłaszcza jeśli jest nierozłączny. Ale zanim zaczniesz samodzielnie tworzyć ramę, musisz zatrzymać się na jednej z trzech opcji nawijania pokazanych na ryc. 53. Opcja „a” zakłada obecność ramy, podzielonej dokładnie na pół dodatkowym wewnętrznym policzkiem na całą wysokość okna. W tym przypadku w każdej sekcji nawinięta jest połowa uzwojenia pierwotnego, na wierzchu, po kilku warstwach izolacji (papier kablowy lub tkanina lakierowana), w każdej sekcji układana jest dokładnie połowa zwojów uzwojenia wtórnego. Sekcje uzwojenia pierwotnego i wtórnego (oczywiście osobno) są połączone szeregowo.
W wariancie „b” policzek środkowy ma mniejszą wysokość – licuje się z połówkami uzwojenia pierwotnego. Po ich nawinięciu na całą szerokość ramy układa się dwie lub trzy warstwy izolacji papierowej kabla, a od góry, również na całej szerokości ramy, całe uzwojenie wtórne jest nawijane bez zerwania. I wreszcie opcja c przewiduje podział ramy na trzy identyczne sekcje. W dwóch skrajnych sekcjach nawinięte są połówki uzwojenia pierwotnego, aw sekcji środkowej całe uzwojenie wtórne. Z elektrycznego punktu widzenia wszystkie trzy opcje są równoważne, więc projektant może wybrać dowolną z nich. Płyty rdzenia magnetycznego są montowane od końca do końca, bez przerwy, ponieważ w obwodach push-pull nie ma polaryzacji prądu stałego. Pożądane jest poddanie zmontowanego transformatora obróbce odpornej na wilgoć, co jest dość proste do wdrożenia w domu. Aby to zrobić, w żelaznej puszce z konserw lub innym podobnym naczyniu (rondel, miska), wewnątrz którego transformator wyjściowy może zmieścić się w całości lub przynajmniej częściowo, należy stopić i podgrzać wosk, parafinę, stearynę lub cerezyna przemysłowa dobrze. Transformator jest opuszczany do słoika i trzymany w nim przez 2...3 minuty, stale podgrzewając stop. Po całkowitym schłodzeniu (do temperatury pokojowej) zamarznięte kroplówki, jeśli przeszkadzają w mocowaniu transformatora, można ostrożnie usunąć drewnianą lub plastikową szpatułką (ale nie stalowym nożem!). Jeśli to możliwe, zaleca się umieszczenie gotowego transformatora w solidnej metalowej obudowie-ekranu przed instalacją na obudowie. Należy to zrobić, aby wykluczyć wpływ jego pól elektrycznych i magnetycznych. na lampy, odsłonięte drukowane przewody, operatory i przewody łączące, a tym samym zapobiegają występowaniu niekontrolowanych pasożytniczych sprzężeń zwrotnych. Następnie podamy dane projektowe obwodów magnetycznych i dane elektryczne uzwojeń wszystkich opisanych w książce wzmacniaczy, a także dane uzwojeń zalecanych transformatorów mocy i dławików filtrujących. Od razu jednak ostrzegamy, że dokładne powtórzenie podanych danych z dokładnością do jednego zwoju i zastosowanie zalecanych średnic drutu nawojowego nie zawsze jest optymalne, a w niektórych przypadkach może prowadzić do tego, że wszystkie uzwojenia nie będą zmieścić się w oknie ramy. Faktem jest, że pakiety obwodów magnetycznych używanych przez radioamatorów mogą się znacznie różnić, czasem kilka razy, między sobą pod względem jakości stali transformatorowej, co prowadzi do różnych indukcyjności z absolutnie taką samą liczbą zwojów cewek, a w konsekwencji do nieoptymalnego trybu lamp końcowych pod względem wyjściowej niezniekształconej mocy. Współczynnik wypełnienia okna uzwojeniami zależy również od wielu danych: od rodzaju zastosowanych drutów nawojowych (PE, PEL, PEV-1, PEV-2, itp.) o tej samej średnicy miedzi (np. 0,2 mm) rzeczywistej zewnętrznej średnice od 0,215 do 0,235 mm; o rodzaju i grubości izolacji między warstwami i uzwojeniami (papieros, kondensator, papier kablowy, płótno lakierowane, papier powlekany, papier rysunkowy); od liczby warstw takiej izolacji; od gęstości uzwojenia i stopnia naprężenia drutu; o kompletności wypełnienia każdej warstwy uzwojenia zwojami i szeregiem innych czynników. Kilka ważnych wskazówek: 1. Wybierz rdzenie magnetyczne wykonane z wysokiej jakości stali transformatorowej. 2. Podczas nawijania uzwojenia wykonaj dwa lub trzy uderzenia na jego początku lub końcu w odstępach co 5% całkowitej liczby zwojów. Dzięki temu w razie potrzeby można wybrać najbardziej optymalną liczbę zwojów. 3. Nawijaj uzwojenia tylko w zwykły sposób, ciasno układając zakręt do zakrętu od policzka do policzka oprawy, nie pozostawiając pustych przestrzeni na krawędziach. 4. Pamiętaj, aby po każdej warstwie nawijania wykonać podkładkę izolacyjną z cienkiego papieru (papierosowego lub kondensatorowego), aby zwoje następnego rzędu nie spadły w pobliżu policzków ramy na dolne warstwy. 5. Unikaj używania drutów nawojowych o większej średnicy niż wskazana w opisie. W przeciwnym razie uzwojenia mogą nie zmieścić się w oknie ramy i transformator będzie musiał zostać przewinięty. Należy pamiętać, że użycie drutu o nieco mniejszej średnicy nie wpłynie zauważalnie na parametry wzmacniacza, ale zapewni, że wszystkie uzwojenia zmieszczą się w oknie ramy. literatura 1. Wysokiej jakości częstotliwości ultradźwiękowe rurki Autor: tolik777 (aka Viper); Publikacja: cxem.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Inteligentne parasole zastąpią meteorologów ▪ Dokładna prognoza mrozu dzięki AI ▪ Stworzono bardzo mocny stop aluminium ▪ Słodkie napoje gazowane ogłupiają ludzi
▪ sekcja serwisu Słowa skrzydlate, jednostki frazeologiczne. Wybór artykułu ▪ artykuł Wyślij od Poncjusza do Piłata. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak działają antybiotyki? Szczegółowa odpowiedź ▪ Artykuł Hyzop pospolity. Legendy, uprawa, metody aplikacji
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony