Transformatori priekš UMZCH

Viens no populārākajiem radioamatieru projektiem ir skaņas jaudas pastiprinātāji UMZCH. Lai kvalitatīvi klausītos mūzikas programmas mājās, visbiežāk viņi izmanto diezgan jaudīgus, 25 ... 50 W / kanāls, parasti stereo pastiprinātājus.

Tik liela jauda nemaz nav vajadzīga, lai iegūtu ļoti lielu skaļumu: pastiprinātājs, kas strādā ar pusi jaudas, ļauj tīrāku skaņu, kropļojumus šajā režīmā, un pat vislabākajam UMZCH ir tie, tie ir gandrīz nemanāmi.

Diezgan grūti salikt un uzstādīt labu jaudīgu UMZCH, taču šis apgalvojums ir patiess, ja pastiprinātājs ir salikts no diskrētām detaļām - tranzistoriem, rezistoriem, kondensatoriem, diodēm, varbūt pat operatīvie pastiprinātāji. Šādu dizainu var veikt pietiekami kvalificēts radioamatieris, kurš jau ir salicis vairāk nekā vienu vai divus pastiprinātājus, pirmajos eksperimentos sadedzinot ne vienu kilogramu jaudīgu izejas tranzistoru.

Mūsdienu shēmas ļauj izvairīties no šāda materiāla un, pats galvenais, morālajām izmaksām. Lai saliktu pietiekami jaudīgu un kvalitatīvu UMZCH, varat iegādāties vienu vai divas mikroshēmas, pievienot tām dažas pasīvas detaļas, visu to pielodēt uz mazas iespiedshēmas plates un, lūdzu, pirms UMZCH, kas darbosies tūlīt pēc ieslēgšanas.

Atskaņošanas kvalitāte būs ļoti laba. Protams, “caurules” skaņu iegūt nebūs iespējams, taču daudzi patentētie un, it īpaši, ķīniešu pastiprinātāji tiks atstāti. Spilgts piemērs šādam augstas kvalitātes skaņas problēmas risinājumam var tikt uzskatīts par mikroshēmu TDA7294.

Mikroshēmas bipolārajam barošanas spriegumam ir ļoti liels diapazons - ± 10 ... ± 40V, kas ļauj iegūt enerģiju no mikroshēmas, kas pārsniedz 50W, ar slodzi 4Ω. Ja šāda jauda nav nepieciešama, vienkārši nedaudz pazeminiet barošanas spriegumu. Pastiprinātāja izejas posms tiek veikts uz lauka efektiem-tranzistoriem, kas nodrošina labu skaņas kvalitāti.

Ir ļoti grūti atspējot mikroshēmu. Izvades pakāpei ir aizsardzība pret īssavienojumu, papildus ir arī termiskā aizsardzība. Mikroshēma kā pastiprinātājs darbojas AB klasē, kuras efektivitāte ir 66%. Tāpēc, lai iegūtu izejas jaudu 50 W, būs nepieciešama barošanas avota jauda 50 / 0,66 = 75,757 W.

Samontētais pastiprinātājs ir uzstādīts uz radiatora. Lai samazinātu radiatora izmērus, nav slikti, ka siltumu no radiatora noņem ventilators. Šiem nolūkiem diezgan piemērots ir mazs datora dzesētājs, piemēram, no videokartēm. Pastiprinātāja dizains ir parādīts 1. attēlā.

1. attēls. TDA7294 mikroshēmas pastiprinātājs

Jāatzīmē neliela TDA7294 mikroshēmas īpašība. Visām tik spēcīgajām mikroshēmām aizmugurējā metāla aizmugure ar caurumu piestiprināšanai pie radiatora ir savienota ar kopēju ķēdes vadu. Tas ļauj piestiprināt mikroshēmu uz pastiprinātāja metāla korpusa bez izolācijas sloksnes.

TDA7294 mikroshēmā šis stiprinājums ir elektriski savienots ar enerģijas avota negatīvo spaili, spaili 15. Tāpēc vienkārši ir nepieciešama izolācijas blīve ar siltumvadošu pastu KPT-8. Vēl labāk, ja mikroshēma tiek uzstādīta uz radiatora, neparedzot to vispār, tikai ar siltumu vadošu pastu, un pats radiators ir izolēts no pastiprinātāja korpusa (parastā stieple).

2. attēls. Tipiska TDA7294 komutācijas shēma

Daudz var teikt par TDA7294 mikroshēmas pastiprinātājiem, un tās dažas rindiņas, kas tika uzrakstītas iepriekš, nepavisam neuzliekas par pilnīgu informāciju. Šis pastiprinātājs ir minēts tikai tāpēc, lai parādītu, cik daudz jaudas varētu būt nepieciešams transformatoram, kā noteikt tā parametrus, jo raksts saucas “Transformatori UMZCH”.

Bieži gadās, ka konstrukcija sākas ar prototipu izveidi, kuru jaudu ražo no laboratorijas barošanas avota. Ja shēma izrādījās veiksmīga, tad sākas viss pārējais “galdniecības” darbs: tiek izgatavots korpuss vai tiek izmantots piemērots no līdzīgas rūpniecības ierīces. Tajā pašā posmā tiek ražots barošanas avots un tiek izvēlēts piemērots transformators.

Tātad, kāda veida transformators ir nepieciešams?

Tika aprēķināts nedaudz augstāks, ka strāvas padevei jābūt vismaz 75 vatiem, un tas attiecas tikai uz vienu kanālu. Bet kur tagad var atrast monofonisko pastiprinātāju? Tagad šī ir vismaz divu kanālu ierīce. Tāpēc stereo opcijai ir nepieciešams transformators ar jaudu vismaz simt piecdesmit vati. Faktiski tā nav pilnīgi taisnība.

Tik liela jauda var būt nepieciešama tikai tad, ja tiek pastiprināts sinusoidālais signāls: vienkārši ievadiet sinusoīdu pie ieejas un sēdiet, klausieties. Bet, visticamāk, ilgi klausoties monotonu sērīgu buzz, nebūs prieks. Tāpēc normāli cilvēki biežāk klausās mūziku vai skatās filmas ar skaņu. Šeit ietekmē atšķirību starp muzikālo signālu un tīro sinusoidālo vilni.

Īsts muzikālais signāls nav sinusoīds, bet gan lielu īstermiņa virsotņu un mazjaudas ilgtermiņa signālu kombinācija, tāpēc vidējā patērētā jauda no enerģijas avota ir daudz mazāka.

3. attēls. Faktiskā skaņas intensitāte. Sinusoidālo un reālo skaņas signālu vidējie līmeņi (dzeltenā līnija) ar vienādiem maksimālajiem līmeņiem

Kā aprēķināt barošanas avotu UMZCH

Barošanas avota aprēķināšanas metodika ir sniegta rakstā "Strāvas pastiprinātāja barošanas avota aprēķins", kas atrodams saitē,

Rakstā sniegti apsvērumi barošanas avota parametru izvēlei, kur var lejupielādēt arī programmu barošanas avota aprēķināšanai, ņemot vērā reproducēto mūzikas programmu funkcijas. Programma darbojas bez instalēšanas sistēmā, vienkārši izsaiņojiet arhīvu. Programmas rezultāti tiek saglabāti teksta failā, kas parādās mapē, kurā atrodas aprēķinu programma. Programmas ekrānuzņēmumi ir parādīti 4. un 5. attēlā.

4. attēls. Datu ievadīšana aprēķinu programmā

Aprēķini tika veikti barošanas avotam, kas samontēts saskaņā ar shēmu, kas parādīta 5. attēlā.

5. attēls. UMZCH barošanas avots. Aprēķina rezultāti

Tādējādi 50 W divkanālu pastiprinātājam ar 4Ω slodzi ir nepieciešams 55 W transformators. Sekundārais tinums ar viduspunktu ar spriegumu 2 * 26,5 V ar slodzes strāvu 1A. Ņemot vērā šos apsvērumus, jums vajadzētu izvēlēties UMZCH transformatoru.

Šķiet, ka transformators izrādījās diezgan vājš. Bet, ja jūs uzmanīgi izlasāt iepriekš minēto rakstu, viss iekrīt vietā: autors pietiekami pārliecinoši stāsta, kādi kritēriji jāņem vērā, aprēķinot UMZCH barošanas avotu.

Šeit jūs varat nekavējoties uzdot pretjautājumu: “Un vai pie mums esošā transformatora jauda būs lielāka nekā aprēķins?”. Jā, nekas slikts nenotiks, vienkārši transformators strādās puslīdz, īpaši nenoslogosies un ļoti sakarsīs. Protams, transformatora izejas spriegumam jābūt tādam pašam kā aprēķinātajam.

Transformatora kopējā jauda

Nav grūti pamanīt, ka jo jaudīgāks ir transformators, jo lielāks ir tā izmērs un svars. Un tas nemaz nepārsteidz, jo ir tāda lieta kā transformatora kopējā jauda. Citiem vārdiem sakot, jo lielāks un smagāks ir transformators, jo lielāka tā jauda, ​​jo lielāka ir slodze, kas savienota ar sekundāro tinumu.

Kopējās jaudas aprēķins pēc formulas

Lai noteiktu transformatora kopējo jaudu, ir pietiekami izmērīt serdeņa ģeometriskos izmērus ar vienkāršu lineālu un pēc tam ar pieņemamu precizitāti aprēķināt visu, izmantojot vienkāršotu formulu.

P = 1,3 * Sc * Tātad,

kur P ir kopējā jauda, ​​Sc = a * b ir serdes laukums, So = c * h ir loga laukums. Iespējamie serdeņu veidi ir parādīti 5. attēlā. Korsus, kas samontēti saskaņā ar HL shēmu, sauc par bruņu, bet zemūdens serdeņus - par serdi.

6. attēls. Transformatoru serdeņu veidi

Elektrotehnikas mācību grāmatās vispārējās jaudas aprēķināšanas formula ir satriecoša un daudz ilgāka. Vienkāršotajā formulā tiek pieņemti šādi nosacījumi, kas raksturīgi lielākajai daļai tīkla transformatoru, tikai dažas vidējās vērtības.

Tiek uzskatīts, ka transformatora efektivitāte ir 0,9, tīkla sprieguma frekvence ir 50 Hz, strāvas blīvums tinumos ir 3,5 A / mm2, bet magnētiskā indukcija ir 1,2 T. Turklāt vara piepildījuma koeficients ir 0,4, bet tērauda piepildījuma koeficients ir 0,9. Visas šīs vērtības ir iekļautas “reālajā” kopējā jaudas aprēķināšanas formulā. Tāpat kā jebkura cita vienkāršota formula, šī formula var dot rezultātu ar piecdesmit procentu kļūdu, tāda ir cena, kas samaksāta par aprēķina vienkāršošanu.

Šeit pietiek atcerēties vismaz transformatora efektivitāti: jo lielāka kopējā jauda, ​​jo augstāka efektivitāte. Tātad transformatoru ar jaudu 10 ... 20 W efektivitāte ir 0,8, bet transformatoru 100 ... 300 W un lielāka efektivitāte ir 0,92 ... 0,95. Tajās pašās robežās citi daudzumi, kas ietilpst “īstajā” formulā, var atšķirties.

Formula, protams, ir diezgan vienkārša, taču direktorijās ir tabulas, kur "mums viss jau ir aprēķināts". Tāpēc nesarežģiet savu dzīvi un izmantojiet gatavā produkta priekšrocības.

7. attēls. Transformatora kopējās jaudas noteikšanas tabula. Vērtības aprēķinātas 50Hz

Trešais cipars zemūdenes serdes marķējumā norāda parametru h - loga augstumu, kā parādīts 6. attēlā.

Papildus kopējai jaudai tabulā ir arī tik svarīgs parametrs kā pagriezienu skaits uz voltiem. Turklāt tiek novērots šāds modelis: jo lielāks serdes izmērs, jo mazāks ir pagriezienu skaits uz voltu. Primārajam tinumam šis skaitlis ir norādīts tabulas priekšpēdējā kolonnā. Pēdējā kolonna norāda pagriezienu skaitu uz voltiem sekundārajiem tinumiem, kas ir nedaudz lielāks nekā primārajā tinumā.

Šī atšķirība ir saistīta ar faktu, ka sekundārais tinums atrodas tālāk no transformatora serdes (serdes) un atrodas vājinātā magnētiskajā laukā nekā primārais tinums. Lai kompensētu šo pavājināšanos, ir nepieciešams nedaudz palielināt sekundāro tinumu pagriezienu skaitu. Šeit stājas spēkā noteikts empīriskais koeficients: ja pie strāvas sekundārajā tinumā 0,2 ... 0,5 A pagriezienu skaits tiek reizināts ar koeficientu 1,02, tad strāvām 2 ... 4 A koeficients palielinās līdz 1,06.

Kā noteikt pagriezienu skaitu uz voltiem

Daudzas elektrotehnikas formulas ir empīriskas, kas iegūtas, izmantojot daudzu eksperimentu metodi, kā arī izmēģinājumus un kļūdas. Viena no šīm formulām ir formula, lai aprēķinātu pagriezienu skaitu uz voltu transformatora primārajā tinumā. Formula ir diezgan vienkārša:

ω = 44 / S

šeit viss šķiet skaidrs un vienkāršs: ω ir vēlamais pagriezienu / voltu skaits, S ir serdes laukums kvadrātcentimetros, bet 44 ir, kā saka daži autori, nemainīgs koeficients.

Citi autori šajā formulā “nemainīgais koeficients” aizstāj 40 vai pat 50. Tātad, kam taisnība un kam nē?

Lai atbildētu uz šo jautājumu, formula ir nedaudz jāpārveido, nevis “nemainīgais koeficients” jāaizstāj ar burtu, vismaz ar K.

ω = K / S,

Tad nemainīga koeficienta vietā tiek iegūts mainīgais vai, kā saka programmētāji, mainīgais. Šis mainīgais, protams, zināmā mērā var izmantot dažādas vērtības. Šī mainīgā lielums ir atkarīgs no serdeņa konstrukcijas un transformatora tērauda pakāpes. Parasti mainīgais K ir diapazonā no 35 līdz 60. Šī koeficienta mazākās vērtības rada stingrāku transformatora darbības režīmu, bet atvieglo tinumu mazāku pagriezienu dēļ.

Ja transformators ir paredzēts darbam augstas kvalitātes audio iekārtās, tad K tiek izvēlēts pēc iespējas augstāks, parasti 60.Tas palīdzēs atbrīvoties no traucējumiem tīkla frekvencē, kas nāk no strāvas transformatora.

Tagad jūs varat atsaukties uz tabulu, kas parādīta 7. attēlā. Ir kodols ШЛ32X64 ar platību 18,4 cm2. Tabulas priekšpēdējā kolonna norāda primārā tinuma pagriezienu skaitu uz voltu. Dzelzs gadījumā ШЛ32X64 ir 1,8 pagriezieni / V. Lai uzzinātu, kādā mērā K izstrādātāji vadījās, aprēķinot šo transformatoru, pietiek ar vienkāršu aprēķinu:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

Tik mazs koeficients liek domāt, ka transformatora dzelzs kvalitāte ir laba vai arī tā vienkārši tika mēģināta ietaupīt varu.

Jā, galds ir labs. Ja ir vēlme, laiks, serde un tinuma vads, atliek tikai satīt uzmavas un vītēt nepieciešamo transformatoru. Vēl labāk, ja jūs varat iegādāties piemērotu transformatoru vai iegūt to no savām “stratēģiskajām” rezervēm.

Industriālie transformatori

Savulaik padomju rūpniecība ražoja veselu virkni mazu izmēru transformatoru: TA, TAN, TN un CCI. Šie saīsinājumi tiek atšifrēti kā anoda transformators, anoda kvēldiegs, kvēldiegs un transformators pusvadītāju aprīkojuma barošanai. Tas ir, TPP zīmola transformators var būt vispiemērotākais iepriekš apskatītajam pastiprinātājam. Šī modeļa transformatori ir pieejami ar jaudu 1,65 ... 200W.

Ar nominālo jaudu 55W diezgan piemērots ir transformators TPP-281-127 / 220-50 ar jaudu 72W. No apzīmējuma var saprast, ka tas ir pusvadītāju iekārtu strāvas transformators, izstrādes sērijas numurs 281, primārā tinuma spriegums 127 / 220V, tīkla frekvence 50Hz. Pēdējais parametrs ir diezgan svarīgs, ņemot vērā, ka arī CCI transformatori ir pieejami ar frekvenci 400 Hz.

8. attēls. Transformatora parametri ТПП-281-127 / 220-50

Primārā strāva ir norādīta spriegumiem 127 / 220V. Zemāk esošajā tabulā parādīti sekundāro tinumu spriegumi un strāvas, kā arī transformatora vadi, pie kuriem šie tinumi ir pielodēti. Visu transformatoru dažādo CCI shēma ir viena: visi vienādi tinumi, visi vienādi tapu numuri. Šeit ir norādīti tikai visu transformatoru modeļu tinumu spriegumi un strāvas, kas ļauj izvēlēties transformatoru jebkuram gadījumam.

Šajā attēlā parādīta transformatora elektriskā shēma.

9. attēls. Transformatoru CCI elektriskā ķēde

Divkanālu pastiprinātāja ar 50W jaudu barošanas blokam, kura aprēķina piemērs tika sniegts tieši virs, ir nepieciešams transformators ar jaudu 55W. Sekundārais tinums ar viduspunktu ar spriegumu 2 * 26,5 V ar slodzes strāvu 1A. Ir pilnīgi acīmredzami, ka, lai iegūtu šādus spriegumus, būs jāpieslēdz 10 un 20 V fāzes tinumi, un antifāzēs tinums ir 2,62 V

10 + 20–2,62 = 27,38 V,

kas gandrīz atbilst aprēķinam. Ir divi šādi tinumi, kas ir savienoti virknē vienā ar viduspunktu. Tinumu savienojums ir parādīts 10. attēlā.

10. attēls. Transformatora tinumu savienojums ТПП-281-127 / 220-50

Primārie tinumi ir savienoti saskaņā ar tehnisko dokumentāciju, lai gan jūs varat izmantot citus krānus, kas precīzāk izvēlēs izejas spriegumu.

Kā savienot sekundāros tinumus

Tinumi 11-12 un 17-18 ir savienoti fāzē - iepriekšējā tinuma beigas ar nākamās sākumu (tinumu sākumu apzīmē ar punktu). Rezultāts ir viens tinums ar spriegumu 30V, un saskaņā ar uzdevuma nosacījumiem ir nepieciešami 26,5. Lai tuvotos šai vērtībai, tinumi 19-20 ir savienoti ar tinumiem 11-12 un 17-18 antifazā. Šo savienojumu parāda zilā līnija, tiek iegūta puse tinuma ar viduspunktu. Sarkanā līnija parāda tinuma otrās puses savienojumu, kā parādīts 5. attēlā. 19. un 21. punkta savienojums veido tinuma viduspunktu.

Sērijas un paralēlie tinumi

Ar virknes savienojumu vislabāk ir, ja tinumu pieļaujamās strāvas ir vienādas, divu vai vairāku tinumu izejas strāva būs vienāda.Ja viena no tinumiem strāva ir mazāka, tā būs iegūtā tinuma izejas strāva. Šis pamatojums ir labs, ja ir pieejama transformatora shēma: vienkārši pielodējiet džemperus un izmēriet notikušo. Un ja nav shēmas? Tas tiks apspriests nākamajā rakstā.

Ir atļauts arī tinumu paralēlais savienojums. Šeit prasība ir šāda: tinumu spriegumam jābūt vienādam, un savienojumam ir fāze. Transformatora TPP-281-127 / 220-50 gadījumā ir iespējams savienot divus 10 voltu tinumus (vadi 11-12, 13-14), divus 20 voltu tinumus (vadus 15-16, 17-18), divus tinumus. pie 2.62V (secinājumi 19-20, 21-22). Iegūstiet trīs tinumus ar strāvu 2.2A. Primārā tinuma savienojums tiek veikts saskaņā ar transformatora atsauces datiem.

Cik labi izrādās, ja ir zināmi transformatora dati. Viens no svarīgiem transformatora parametriem ir tā cena, kas lielā mērā ir atkarīga no pārdevēja iztēles un augstprātības.

Uzskata par piemēru, dažādu interneta pārdevēju transformators TPP-281-127 / 220-50 tiek piedāvāts par cenu 800 ... 1440 rubļu! Piekrītiet, ka tas būs dārgāks nekā pats pastiprinātājs. Izeja no šīs situācijas var būt piemērota transformatora izmantošana, kas iegūts no vecas sadzīves tehnikas, piemēram, no lampu televizoriem vai veciem datoriem.

Boriss Aladyshkin

Lasiet arī par šo tēmu:Kā noteikt nezināmus transformatora parametrus