Calculul transformatorului de iesire

Vom începe prin a defini notaţiile folosite in formulele ele calcul. Acestea sînt următoarele:

Qo — secţiunea miezului de fier, în cm²;

P — puterea în secundarul transformatorului, în waţi;

Ra— impedanţă de sarcină a tubului, în ohmi;

Raa — impedanţă de sarcină a tuburilor, în ohmi, în cazul amplificatoarelor în contratimp (de la placă la placă) ;

Rs—impedanţă de sarcină a transformatorului. (impedanţă clifuzoarelor), în ohmi;

N₁ — numărul de spire la primar;

N₂— numărul de spire la secundar;                                                                                        ;

d₁ — diametrul sîrmei (fără izolaţie) la primar în mm;

d₂— diametrul sîrmei (fără izolaţie) la secundar, în mm;

I₀—curentul anodic al tubului (tuburilor), fără semnal, în mA;

D₁—diametrul sîrmei la primar, cu izolaţie, în mm ;

D₂ — diametrul sîrmei la secundar, cu izolaţie, în mm;

li — lăţimea eficace a întrefierului în mm;

K — coeficient în funcţie de Q₀;

m₁ — coeficient în funcţie de mărimea tolei, pentru transformatoarele obişnuite;

m₂ — coeficient în funcţie de mărimea tolei, pentru transformatoarele de înaltă fidelitate;

a, b, c, h — dimensiunile tolei, în mm, conform figurii 60 ;

g — grosimea pachetului de tole, în mm.

Calculul transformatorului de ieşire pentru un etaj final simplu cu un singur tub se face cu ajutorul următoarelor relaţii:

• Q₀ = 3 √P cm²
• N₁ = 0,12 (RaxI₀)/Q₀ spire
• N₂ = N₁ √(Rs/Ra) spire
• d₁ = K √(N₁/Ra) mm
• d₂ = d₁ √(N₁/N₂) mm
• li = (N₁xI₀)/16 x 10^-5 mm

Pentru etajele în contratimp se vor aplica următoarele relaţii:

• Q₀ = 3 √P cm²
• N₁ = m √(Raa/Q₀) spire
• N₂ = N₁ √(Ra/Raa) spire
• d₁ = K √(N₁/Raa) mm
• d₂ = d₁ √(N₁/N₂) mm
• li = 0 (transformatoarele pentru etajele în contratimp n-au întrefier)

După ce s-a efectuat calculul, este necesar sa facem o verificare termică si una constructivă a transformatorului.

Verificarea termică are drept scop alegerea unui conductor de diametru suficient de mare, pentru ca înfăşurarea să nu se încălzească nepermis de mult; Verificarea termică se efectuează numai pentru înfăşurarea primară, întrucît prin cea secundară nu cir­culă curentul continuu. Ne folosim de relaţia:

• d₁ ≥ √I₀/40 mm

Deci d₁ nu trebuie să fie mai mic decît valoarea obţinută din formula de mai sus. În cazul în care din calculul precedent a rezultat o valoare mai mică, vom alege pe cea obţinută din relaţia (7). Diame­trul conductorului din secundar, d₂, rămîne cel cal­culat.

Verificarea constructivă este importantă, întrucît ea ne fereşte de surpriza dezagreabilă de a constata că numărul de spire calculat nu are loc pe carcasă. Verificarea se face cu ajutorul următoarei relaţii:

• b ≥ [N₁(D₁+0,03)D    ₁ + N₂(D₂+0,1)D₂]/(b-4)

Reiese de mai sus că lăţimea ferestrei (dimensiu­nea b) trebuie să fie egală sau mai mare dccît spa­ţiul ocupat de sirma de bobinaj din primar şi secun­dar, la care se adaugă spaţiul ocupat de carcasă, de izolaţia dintre straturile de bobinaj şi de izolaţia dintre înfăşurarea primară şi cea secundară. Relaţia (8) este valabilă dacă:

a — Între fiecare strat din primar se va pune un strat de hîrtie — preferabil specială, de transforma­tor — de 0,03 mm grosime ;

b — Între fiecare strat din secundar se va pune un strat de hîrtie de 0,1 mm grosime;

c — Între înfăşurarea primară şi secundară se va pune un strat de preşpan de 0,25 mm grosime, iar la transformatoarele care lucrează la o tensiune continuă mai mare de 500 V, două straturi de preşpan (deci 0,5 mm) ;

d — Carcasa se va executa dintr-un material izo­lant avînd o grosime de 1 mm;

e — Între fiecare perete al carcasei şi stratul de sîrma se va lăsa o distanţă de l mm.

În tabelele de mai jos sînt date valorile coeficientu­lui K funcţie de secţiunea miezului de fier, şi valorile coeficientului şi m₂, în funcţie de mărimea tolei.

Din păcate mărimea toleî nu poate îi determinată de la bun început. Din această cauză, amatorul va alege o mărime oarecare şi va efectua calculul. Dacă rezultă, în final, că tola aleasă este neîncăpătoare, va reface calculul pentru mărimea imediat următoare (vezi fig. 60). Dacă, din contra, se va constata că spaţiul de bobinaj este mult prea încăpător, se va recurge la o tolă mai mică.

Alegerea tolei se va mai face însă ţinînd seama şi de următoarea condiţie:

• c/g = 0,5-2

Cu alte cuvinte, raportul dintre dimensiunea c a tolei (fig. 60) şi grosimea pachetului de tole trebuie să fie cuprins între 0,5 şi 2. Cel mai avantajos este să alegem pe c = g, adică o secţiune pătrată a miezului de fier. Secţiunea miezului se obţine efectuînd pro­dusul dintre c şi g. Totuşi nu întotdeauna este posi­bilă obţinerea egalităţii de mai sus, aşa încît ama­torul va căuta să se încadreze în condiţia impusă de relaţia (0).

Transformatoarele obişnuite se vor bobina începînd cu primarul şi terminînd cu secundarul.

Transformatoarele destinate amplificatoarelor de înaltă fidelitate, avînd etajul final de putere în con­tratimp, se vor bobina conform schemei electrice din fig. 61 şi a schiţei din figura 62. Pentru aceasta vom împărţi la patru numărul de spire indicat pentru primar (N_A—N_B— N_C—N_D) şi la doi numărul de spire indicat pentru secundar (N_e—N_F). Înfăşurările N_A, N_E, N_F si N_D, se vor bobina în acelaşi sens. înfăşurările N_A şi N_C se vor bobina în sens contrar faţă de restul înfăşurărilor, ceea ce practic se realizează inversînd bobina pe dorn. Capetele înfăşurărilor se co­nectează precum urmează:

a — Se leagă la un loc începutul lui N_A, cu sfîrşitul lui N_B, cu începutul lui N_C, cu sfîrşîtul lui N_D. Obţinem astfel punctul comun „+IT”;

b — Se leagă la un loc sfîrşitul lui N_A, cu înce­putul lui N_B. Obţinem punctul comun „A₁”;

c — Se leagă la un loc sfîrsitul lui N_C cu începu­tul lui N_D. Obţinem punctul comun „A₂”;

d — Se leagă la un loc începutul lui N_F cu înce­putul lui N_E. Obţinem punctul comun „Y”.

e — Se leagă la un loc sfîrşitul lui N_E cu sfîrşitul lui N_F. Obţinem punctul comun „Z”.

Acest mod de a bobina transformatorul de ieşire reduce considerabil pierderile la frecvenţele audio înalte, deci distorsiunile de frecvenţă.

Înainte de a trece la un exemplu de calcul nume­ric, menţionăm că metoda de calcul descrisă se ba­zează pe următoarele premize:

— inducţia în fier : = 5 000 gauşi; frecvenţa interioară de tăiere, folo­sind coeficientul m₁: 60 Hz (cu -3dB) ;

— frecvenţa inferi­oară de taiere, folosind coeficientul m₂: 40 Hz (cu -2 dB).

Autorul speră că cititorul oare a ajuns pînă aici nu şi-a luat angajamentul de a… nu calcula vreodată un transformator de ieşire în realitate calculul este foarte simplu şi rapid. Pen­tru a demonstra aceasta, să trecem la un exemplu numeric. Să presupunem că avem de calculat un transfor­mator de ieşire pentru amplificatorul prezentat în figura 55.

În tabelele cu caracteristicile tuburilor electronice găsim:

Raa = 8000 ohmi (placă la placă);

I₀ = 70 mA (pentru ambele tuburi);

P = 14 waţi.

Impedanţă difuzorului folosit este:

Rs = 4 ohmi sau Rs = 2 ohmi

Efectuăm calculul, alegînd o tolă tip E—14.

• Q₀ = 3 √14 = 11 cm²

Secţiunea fiind egală cu produsul c x g, rezultă că grosimea pachetului de tole va fi epală cu 40 mm (C = 28 mm).

(2)   N₁ = 128 √(8000/11) = 3750 spire

(3)   N₂ = 3750 √(4/8000) = 84 spire

(3)   N₂ = 3750 √(2/8000) = 60 spire

Practic, vom bobina 84 spire, cu priza la spira 60.

(4)   d₁ = 0,21 √(3750/8000) = 0,14 mm

(5)   d₂ = d₁ √(3750/60) = 1,1 mm

Diametrul d₂ s-a calculat pentru secundarul de 2 ohmi, obţinîndu-se astfel o valoare mai mare, acoperitoare (nu este practic să bobinăm secundarul cu sîrmă de diametru diferit).

(6)   li = 0

Intrefierul este nul, aşa cum s-a arătat mai înainte. Miezul de fier se va lamela întreţesut (tola E peste tola I etc).

Verificarea termică:

• d₁ = √70/40 = 0,16 mm

Diametrul conductorului din primar obţinut din relaţia (4) este prea mic. Ca atare se va alege:

d₁ = 0.16 mm.

Verificarea constructiva:

• 14 ≥ [3750(0,16+0,03)0,18 + 81(1,15+0,1)1,15] / (42-4) + 3

14 ≥ 10 mm

Condiţia este satisfacută, rămînînd şi un spaţiu de rezervă de 4 mm.

Diametrul conductorului cu izolaţia Dl şi D2 din relaţia (8) poate fi găsit în tabelele existente în acest scop. Transformatoarele de ieşire se realizează cu sîrmă de cupru izolată cu email (Cu-Em).

Cu aceasta calculul a luat sfîrşit. Încercaţi-l. Veţi constata — poate cu surprindere — că el poate fi efectuat în mai puţin de 30 minute.

Acei amatori care nu doresc să efectueze un astfel de calcul, vor găsi în tabelul din pagina 120 toate datele necesare confecţionării transformatoarelor cu care sînt prevăzute amplificatoarele prezentate.