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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zur Herstellung von Ausgangstransformatoren für UMZCH-Lampen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Röhren-Leistungsverstärker Dabei ist ein interessanter Trend zu beobachten: Je weiter wir uns von der „Röhren“-Ära entfernen, desto mehr Mythen und Nebel ranken sich um den Ausgangsübertrager eines Röhrenverstärkers. Und das nicht nur in Sachen Kalkulation, sondern auch in der Herstellung. Hersteller können verstanden werden, das Anpreisen ihrer Produkte ist das Gesetz der Werbung, aber in vielen Artikeln unabhängiger Autoren wirkt das Wickeln eines Transformators wie die Beschreibung eines geheimen Ritus. Mal sehen, wie schwierig es ist und wie viel Zeit es dauert. Das Gespräch konzentriert sich auf Ausgangstransformatoren für Single-Ended-Stufen sowie andere Transformatoren, bei denen keine hohe Symmetrie von Halbwicklungen und strenge Anforderungen an die Betriebsbedingungen erforderlich sind. Es wird vorausgesetzt, dass Sie über einen ausreichenden Abschnitt des Magnetdrahts, Wickeldrähte und mindestens eine primitive Vorrichtung zum Wickeln von Spulen verfügen, die mit einem Spulenzähler ausgestattet ist. Dies bezieht sich auf jegliche Konstruktion - von einer Elektro- oder Handbohrmaschine, die in einen Schraubstock eingespannt ist, bis hin zu einem gebogenen Gewindebolzen, der in zwei Holzstangen verstärkt ist.
Eine Spule herzustellen ist mühsam, aber nicht schwierig. Eine Zeichnung der Details des Rahmens der vorgefertigten Spule aus Getinax oder Textolith mit Riegeln ist in der Abbildung dargestellt. In der Zeichnung in Position 1 - Wangen; 2, 3 - Platten. Die Abmessungen h, b, y, y1 und die Dicke der Rahmenteile hängen mit den Abmessungen und der Form des Magnetkreises zusammen. Das beste Material für seine Herstellung kann Glasfaser (ohne Folie) mit einer Dicke von 1,5 ... 2 mm sein. Lassen Sie bei der Herstellung von Teilen eine Toleranz für die letzte Feinabstimmung während der Montage. Wenn Sie versuchen, das Teil sofort zuzuschneiden, rastet mit hoher Wahrscheinlichkeit nichts ein und die Spule fällt auseinander. An der zusammengebauten Rolle scharfe Ecken mit einer Nadelfeile feilen und mit einer oder zwei Lagen Papier mit einer Dicke von 0,1 ... 0,15 mm umwickeln. Es dauert zwei bis drei Stunden, um eine Spule herzustellen. Auf die Herstellungstechnologie eines Transformators in Keksbauweise gehen wir überhaupt nicht ein, da er mit einer relativ geringen Anzahl von Keksen gegenüber einem klassischen Design mit flachem Schnitt sowohl in Bezug auf das Tastverhältnis als auch auf die Streuinduktivität verliert. Dann beginnt das Interessantere - das Wickeln. Die meisten Amateure verwenden gewöhnliche Wicklungen, dh der Draht wird von Spule zu Spule gewickelt, und durch jede Schicht wird eine Dichtung gelegt. Auf diese Weise ohne Maschine mit einem Stapler von 3000-4000 Windungen mit einem dünnen Draht zu wickeln, ist eine Titanenarbeit. Es stellt sich die Frage: Warum nicht in großen Mengen abwickeln? Wenn wir die edle Empörung wahrer Audiophiler verwerfen und uns den Primärquellen zuwenden [1, 2], stellt sich heraus, dass der Füllfaktor für einen dünnen Draht (0,15-0,4 mm) nicht so schlecht ist: G. Tsykin gibt Werte an von 0,7 ... 0,75 erhielt ich 0,5 ... 0,53, was für Einzelfälle eines Transformators mit unterteilten Wicklungen durchaus akzeptabel ist. Die Streuinduktivität ist praktisch unabhängig von der Wickelart und -dichte. Die Eigenkapazität der Wicklung (bei Massenwicklung) ist um 5 ... 10 % geringer. Das Hauptproblem scheint die reduzierte Durchschlagsfestigkeit zu sein. Übrigens ermöglichen hohe Werte des Füllfaktors, den Transformator kleiner zu machen oder eine große Magnetisierungsinduktivität bei gleichen Abmessungen zu erhalten. Dies ist wichtig, da man bei hochwertigen Geräten bestrebt sein sollte, einen Transformator mit minimalen Abmessungen für eine gegebene Primärwicklungsinduktivität zu realisieren. Je kleiner die Abmessungen des Magnetkreises des Transformators sind, desto besser - desto niedriger ist die Streuinduktivität für einen bestimmten Schnitt. Kommen wir zurück zur Sicherstellung der Spannungsfestigkeit. Alles in den Büchern ist korrekt, aber die meisten Empfehlungen beziehen sich auf die Massenproduktion von Transformatoren und deren Einhaltung bestimmter Standards. Es ist unrealistisch, zu Hause einen Transformator nach ihnen herzustellen: Es gibt weder geeignete Materialien noch Technologien. Deshalb gehen wir von zwei Kriterien aus: Das erste sind reale Betriebsbedingungen, das zweite ist in der Produktion nicht akzeptabel, es ist für die Eigenproduktion von Einzelmustern durchaus geeignet. Welche Spannung kann also an der Primärwicklung des Transformators anliegen? Nehmen wir an, die Ausgangsleistung P des Verstärkers beträgt 5 W (das ist viel für eine unsymmetrische Kaskade bei herkömmlichen Lampen), der auf die Primärwicklung reduzierte Lastwiderstand R beträgt 2 kOhm, die Versorgungsspannung Ua beträgt 300 V und die Der Wirkungsgrad des Transformators beträgt 0,85. Um eine solche Leistung zu erhalten, muss die effektive Spannung an der Primärwicklung gleich sein: Urms= √PR/Effizienz= 117V. Dementsprechend ist seine Amplitude gleich: Urms = √2 Urms = 166 V. Unter Berücksichtigung der Versorgungsspannung ist die maximale Spannung an der Primärwicklung relativ zum Verstärkergehäuse gleich: Uw - U + Ua - 466 V. Dies bestimmt die Anforderungen an die Isolierung zwischen den Wicklungen (in der Regel ist ein Ende der Sekundärwicklung geerdet) und die Isoliereigenschaften des Rahmens. Zwei Lagen Kabelpapier mit einer Dicke von 0,12 mm reichen aus, Sie können Kondensatorpapier in 4-5 Lagen oder eine Kombination aus einer Lage Sanitär-Fluorkunststoffband und einer Lage Schreibpapier verwenden. Der Glasfaserrahmen sorgt mehr als für die nötige elektrische Festigkeit. Hochwertige Ausgangstransformatoren werden immer geteilt hergestellt, da sonst keine akzeptablen Werte der Streuinduktivität erzielt werden können. Im einfachsten Fall ist die Primärwicklung in zwei Teile geteilt, besser jedoch in drei Teile, zwischen denen die Sekundärwicklung angeordnet ist. Auch tiefere Schnitte sind möglich, gleichzeitig wird aber der Füllfaktor des Magnetkreisfensters deutlich reduziert und die Kapazität zwischen den Wicklungen erhöht. Aufgrund der Komplexität des Wickelns wird das tiefe Schneiden selten verwendet. Lassen Sie uns auf die drei Abschnitte der Primärwicklung eingehen. Die minimale Streuinduktivität wird durch eine ungleichmäßige Aufteilung der Windungszahl erreicht - in den äußersten Abschnitten ist ihre Anzahl zweimal geringer als in der Mitte. Wenn wir den aktiven Widerstand der Wicklung vernachlässigen, sind alle Windungen der Primärwicklung bei fehlendem Signal äquipotential; Bei maximaler Leistung ist die Spannung an den Teilen der Wicklung proportional zu ihrer Induktivität. Daher tritt die maximale Wechselspannung am mittleren Abschnitt der Wicklung auf; seine Amplitude beträgt 83 V. Die Durchbruchspannung der Isolierung eines Wickeldrahtes mit einem Durchmesser von mehr als 0,15 mm (PETV, PEV, PVTL usw.) beträgt mindestens 600 V, und die Anzahl der Mikrodefekte ist nicht mehr zulässig als 5–7 pro 15 m. Bei einem Draht mit einem Durchmesser von mehr als 0,35 mm sind Mikrodefekte im Allgemeinen nicht akzeptabel. Daher kann die Wicklung in großen Mengen ohne jegliche Dichtungen gewickelt werden; die Wahrscheinlichkeit des Auftretens kurzgeschlossener Windungen ist sehr gering. Um die Windungen besser zu verlegen und die Zuverlässigkeit des Transformators zu erhöhen, ist es ratsam, alle 300-500 Wicklungswindungen eine Dichtung aus 0,022 mm dickem Kondensatorpapier in zwei Lagen zu verlegen (ein solches Papierband kann aus alten Papierkondensatoren gewonnen werden - z B. die KBG-Gruppe). Daher besteht die Hauptaufgabe beim Wickeln eines Transformators darin, das Herunterfallen der Windungen zu verhindern. Die Isolierung zwischen den Wicklungen wird auf übliche Weise erreicht - die Dichtung wird um 4-5 mm breiter als der Rahmen gemacht und entlang ihrer Kanten wird eine Kerbe geschnitten. Das geht schnell, indem man die Dichtung zu einem Rohr einrollt: Mit einem scharfen Drahtschneider wird die Kante entlang der Kontur gebissen. Da in diesem Fall eine dickere und steifere Isolierung verwendet wird (sowohl aus Gründen der Spannungsfestigkeit als auch für die Möglichkeit der normalen Verlegung der nächsten Wicklung), verkleben die Windungen bei entsprechender Sorgfalt nicht. Es ist wünschenswert, das Herunterfallen der Spulen beim Verlegen der Zwischenschichtisolierung auszuschließen. Hier treten Schwierigkeiten auf. Da die Oberfläche der Wicklung Unregelmäßigkeiten aufweist, ist selbst bei einer Kerbe an den Rändern der Dichtung ein Einsinken der Windungen nicht auszuschließen - der Draht zieht sie zusammen. Dieses Problem wird wie folgt gelöst. An den Rändern der Dichtung wird ein Verband aus einem schmalen Streifen dünnen Klebepapiers (Sie können "Malband" verwenden) mit einer Kerbe entlang der Kante angebracht, die verhindert, dass die Dichtung verrutscht (oder schließt die Windungen, aus denen die Dichtung besteht). schon verrutscht). Die Wicklungsreihenfolge des Transformators ist also wie folgt: Die Primärwicklungsabschnitte werden alle 300-500 Windungen lose mit Zwischenlagenabstandshaltern gewickelt, die Sekundärwicklungsabschnitte - Windung für Windung ohne Abstandshalter (mit einem Drahtdurchmesser von mehr als 0,6 mm, dieser Vorgang bereitet keine Schwierigkeiten). Ich erinnere Sie noch einmal daran, dass die Isolierung zwischen den Wicklungen ausreichend steif sein muss - die Windungen der Sekundärwicklung müssen flach aufliegen. Beim Wickeln der Abschnitte der Primärwicklung ist auf eine ausreichende Spannung des Drahtes zu achten und die Oberfläche der Wicklung möglichst eben zu halten. Beim Wickeln ist es übrigens ratsam, den Draht nicht mit den Händen zu berühren, sondern mit einem Stück dünnem Filz oder weichem Wildleder festzuhalten. Die Wicklung erfolgt von Kante zu Kante der Spule. Die Wicklungsleitungen werden direkt aus einem Wickeldraht mit einem darauf gelegten Fluorkunststoffschlauch hergestellt (ein dünner Schlauch dehnt sich perfekt; durch Dehnen eines Millimeterschlauchs erhalten Sie einen Schlauch mit kleinerem Durchmesser). Wenn der Draht zu dünn ist, wird der Draht zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Ausgangs drei- bis viermal gefaltet und fest verdrillt. Dieser Pigtail wird als Ausgang der Wicklung verwendet, sein Anfang muss natürlich isoliert und sicher an der Wicklung befestigt werden. Schlussfolgerungen aus farbigen Drähten sind natürlich schöner, aber diese Option ist praktischer. Die Endisolierung der Wicklungen besteht aus zwei Lagen Kabelpapier (Sie können auch Schreibpapier verwenden). Der Füllfaktor des Fensters des Magnetkreises mit zwei Abschnitten der Primärwicklung beträgt etwa 0,45, mit drei Abschnitten der Primärwicklung - etwa 0,4. Dies sind gemittelte Daten über die Ergebnisse des Wickelns mehrerer Dutzend Transformatoren unterschiedlicher Kapazität. Es ist durchaus möglich, solche Arbeiten je nach Erfahrung an ein paar Abenden zu bewältigen. Warum wird eine Transformatorspule imprägniert? Hauptziel ist die Erhöhung der elektrischen Festigkeit unter widrigen äußeren Bedingungen, zudem verbessert die Imprägnierung die Wärmeabfuhr aus den Innenlagen der Spule und erhöht deren mechanische Festigkeit. Natürlich hat die Münze eine Kehrseite, jede Imprägnierung erhöht die Eigenkapazität des Transformators. In 99,9 % der Fälle steht ein Amateurverstärker unter fast normalen Bedingungen an einem Ehrenplatz in einem Raum. Auch die thermische Belastung des Ausgangsübertragers eines hochwertigen Verstärkers ist nicht groß. Erstens werden solche Transformatoren nach etwas anderen Kriterien ausgelegt als Netzwerktransformatoren, und zweitens beträgt die durchschnittliche Ausgangsleistung beim Musikhören, selbst wenn der Verstärker eine erhebliche Ausgangsleistung hat, nur wenige Watt. Daher empfehle ich, keine Imprägnierung zu verwenden und dadurch die elektrischen Parameter des Transformators auch nur geringfügig zu verschlechtern. Wenn Sie beabsichtigen, in einem tropischen Klima Musik zu hören, einen Verstärker in ein Auto einzubauen oder ihn einer Rockband anzubieten, müssen Sie natürlich über die Imprägnierzusammensetzung und die Imprägniermethode nachdenken. Eine andere Sache ist der Magnetkreis des Transformators. In der Amateurpraxis werden oft verdrillte Magnetkerne von Serientrafos verwendet, die beim Zerlegen zum Delaminieren neigen. Das ist nicht gefährlich, aber abgezogene Schallplatten erzeugen Obertöne. Wenn möglich, sollten sie geklebt werden, aber das wird nicht viel bringen. Eine effektive Möglichkeit, den Transformator zu beruhigen (Sie müssen ihn noch kleben), besteht darin, die Hufeisen des Magnetkreises vor der Endmontage in Öllack zu tauchen. Es ist auch ratsam, den einlaminierten Magnetkreis mit Lack zu überstreichen. Bei der Endmontage des Transformators wird auch die Dichtung, die den nichtmagnetischen Spalt bildet, mit demselben Lack beschichtet (bei ShL und PL sind es drei bzw. zwei), dessen Dicke in der Berechnung angegeben ist . Es kann aus einem dünnen Blatt Elektrokarton, Textolite, Getin-Nax oder einem anderen harten, hitzebeständigen Material hergestellt werden. Es ist sehr wichtig sicherzustellen, dass der Spalt im Magnetleiter mit einer zuverlässigen Verbindung fixiert ist: Die Stabilität des Spalts trägt dazu bei, die nichtlineare Verzerrung des Transformators selbst bei niedrigen Frequenzen zu minimieren. Ein auf diese Weise hergestellter Transformator hat elektrische Parameter, die nicht schlechter und möglicherweise besser sind als die in der Werkshalle hergestellten. Unter nahezu normalen Bedingungen funktionieren solche Transformatoren einwandfrei. Damit wird die Komplexität der Eigenfertigung des Ausgangsübertragers stark übertrieben. Die Hauptprobleme sind mit der Suche nach einem Magnetkreis, Wickeldrähten und verwandten Materialien verbunden und nicht mit dem Wickeln. Der Schlüssel zu guten Ergebnissen ist die gewohnte Genauigkeit und Aufmerksamkeit. Auch ohne Erfahrung ist es durchaus möglich, in einer Woche einen Satz Ausgangsübertrager für einen Stereoverstärker herzustellen. Natürlich kann nicht alles auf Anhieb klappen, aber unter einem liegenden Stein fließt kein Wasser, also machen Sie sich ruhig an die Arbeit und bauen Sie sich Ihren besten Röhrenverstärker zusammen. Ich stelle fest, dass es jetzt viele moderne Isoliermaterialien gibt, sodass es überhaupt nicht notwendig ist, Papier zu verwenden. Die Verwendung von Polyethylenterephthalat, Lavsan-Folie, verstärktem Fluorkunststoff, Glasfaser ist willkommen; verwenden, was leichter zu bekommen ist. Leistungsverstärker können einen erheblichen Spannungsabfall am Ausgangstransformator erfahren, wenn die Last plötzlich abgeworfen wird. Wenn Sie beim vergleichenden Hören von Geräten lieber unterwegs die Last schalten, dann sollten Sie die Spannungsfestigkeit des Transformators nicht erhöhen, es ist einfacher, dessen Primärwicklung mit einem geeigneten Varistor oder 1-kV-Ableiter zu überbrücken. Natürlich hängt die Qualität des Trafos auch vom verwendeten Magnetkreis ab, was aber nicht verabsolutiert werden sollte. Elektroband 3411 wurde am häufigsten in Leistungstransformatoren für Haushaltsgeräte verwendet, es ist in seinen magnetischen Eigenschaften modernen Stählen unterlegen (Hersteller verwenden oft 3408 Stahl), aber diese Unterschiede sind nicht so groß, dass sie nicht durch die Transformatorkonstruktion teilweise kompensiert werden können Bühne. Auf einem verdrillten Magnetkreis eines Netzwerktransformators können Sie einen hervorragenden Ausgangstransformator herstellen. Im Allgemeinen gibt es ein interessantes Paradoxon. Viele Hersteller bieten hochwertige Ausgangsübertrager an, beschränken sich aber darauf, nur deren Hauptparameter zu bringen – reine „Katze im Sack“. Und Transformatoren mit Magnetkernen aus Stahl 3408 und einer amorphen Legierung sind „zwei große Unterschiede“! Literatur: 1. Tsykin G.S. Niederfrequenztransformatoren. - M.: Svyazizdat, 1955.
Autor: E. Karpov, Odessa, Ukraine; Veröffentlichung: radioradar.net
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