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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Sur la fabrication de transformateurs de sortie pour lampe UMZCH. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à tubes Une tendance intéressante est observée : plus on s'éloigne de l'ère "à tubes", plus les mythes et le brouillard se créent autour du transformateur de sortie d'un amplificateur à tubes. Et pas seulement en matière de calcul, mais aussi dans sa fabrication. Les fabricants peuvent être compris, louer leurs produits est la loi de la publicité, mais dans de nombreux articles d'auteurs indépendants, le processus d'enroulement d'un transformateur ressemble à la description d'un rite secret. Voyons à quel point c'est difficile et combien de temps cela prend. La conversation se concentrera sur les transformateurs de sortie pour les étages asymétriques, ainsi que sur d'autres transformateurs où une symétrie élevée des demi-enroulements et des exigences strictes en matière de conditions de fonctionnement ne sont pas requises. On suppose que vous disposez d'une section suffisante de fil magnétique, de fils d'enroulement et d'au moins un dispositif primitif d'enroulement de bobines, équipé d'un compteur de bobines. Cela fait référence à n'importe quelle conception - d'une perceuse électrique ou à main, serrée dans un étau, à un goujon fileté coudé, renforcé par deux barres de bois.
Faire une bobine est laborieux, mais pas difficile. Un dessin des détails du cadre de la bobine préfabriquée en getinax ou textolite avec loquets est illustré sur la figure. Dans le dessin en position 1 - joues; 2, 3 - plaques. Les dimensions h, b, y, y1 et l'épaisseur des parties du cadre sont liées aux dimensions et à la forme du circuit magnétique. Le meilleur matériau pour sa fabrication peut être considéré comme de la fibre de verre (sans feuille) d'une épaisseur de 1,5 ... 2 mm. Lors de la fabrication de pièces, laissez une marge pour le réglage final lors de l'assemblage. Si vous essayez de couper immédiatement la pièce à la bonne taille, il y a une forte probabilité que rien ne se mette en place et que la bobine se désagrège. Sur la bobine assemblée, limez les angles vifs avec une lime à aiguille et enveloppez-les d'une ou deux couches de papier de 0,1 ... 0,15 mm d'épaisseur. Il faudra deux à trois heures pour faire une bobine. Nous n'aborderons pas du tout la technologie de fabrication d'un transformateur de conception en biscuit, car avec un nombre relativement faible de biscuits, il perd au profit d'une conception classique avec une section peu profonde à la fois en termes de rapport cyclique et d'inductance de fuite. Ensuite, le plus intéressant commence - sinueux. La plupart des amateurs utilisent un enroulement ordinaire, c'est-à-dire que le fil est enroulé bobine à bobine et qu'un joint est posé à travers chaque couche. Enrouler ainsi sans machine avec un empileur de 3000-4000 tours avec un fil fin est un travail titanesque. La question se pose : pourquoi ne pas liquider en masse ? Si nous écartons la noble indignation des vrais audiophiles et nous tournons vers les sources primaires [1, 2], alors il s'avère que le facteur de remplissage pour un fil fin (0,15-0,4 mm) n'est pas si mauvais : G. Tsykin donne des valeurs de 0,7 .. .0,75, j'ai obtenu 0,5 ... 0,53, ce qui est tout à fait acceptable pour des instances uniques d'un transformateur à enroulements sectionnés. L'inductance de fuite est pratiquement indépendante de la méthode d'enroulement et de la densité. La capacité propre de l'enroulement (lors de l'enroulement en vrac) est de 5 ... 10% inférieure. Le principal problème semble être la rigidité diélectrique réduite. Soit dit en passant, des valeurs élevées du facteur de remplissage permettent de réduire la taille du transformateur ou d'obtenir une grande inductance de magnétisation dans les mêmes dimensions. Ceci est important, car pour des appareils de haute qualité, il faut s'efforcer de mettre en œuvre un transformateur avec des dimensions minimales pour une inductance d'enroulement primaire donnée. Plus les dimensions du circuit magnétique du transformateur sont petites, mieux c'est - plus l'inductance de fuite est faible pour une section donnée. Revenons à assurer la rigidité électrique. Tout dans les livres est correct, mais la plupart des recommandations concernent la production en série de transformateurs et leur conformité à certaines normes. Il n'est pas réaliste de fabriquer un transformateur conforme à eux chez soi: il n'y a ni matériaux ni technologies appropriés. Par conséquent, nous partirons de deux critères: le premier correspond aux conditions opératoires réelles, le second est inacceptable en production, il convient tout à fait à l'autoproduction d'échantillons uniques. Alors, quelle tension peut être sur l'enroulement primaire du transformateur ? Disons que la puissance de sortie P de l'amplificateur est de 5 W (c'est beaucoup pour une cascade asymétrique sur des lampes communes), la résistance de charge R ramenée au primaire est de 2 kOhm, la tension d'alimentation Ua est de 300 V et la l'efficacité du transformateur est de 0,85. Pour obtenir une telle puissance, la tension efficace sur l'enroulement primaire doit être égale à : Urms= √PR/Efficacité= 117V. En conséquence, son amplitude sera égale à : Urms= √2 Urms = 166 V. Compte tenu de la tension d'alimentation, la tension maximale sur l'enroulement primaire par rapport au boîtier amplificateur sera égale à : Uw - U + Ua - 466 V. Cela détermine les exigences d'isolation des enroulements (en règle générale, une extrémité de l'enroulement secondaire est mise à la terre) et les propriétés isolantes du cadre. Deux couches de papier câblé d'une épaisseur de 0,12 mm suffisent, vous pouvez utiliser du papier condenseur en 4-5 couches ou une combinaison d'une couche de ruban fluoroplastique sanitaire et d'une couche de papier à lettres. Le cadre en fibre de verre fournit plus que la résistance électrique nécessaire. Les transformateurs de sortie de haute qualité sont toujours sectionnés, sinon il n'est pas possible d'obtenir des valeurs acceptables d'inductance de fuite. Dans le cas le plus simple, l'enroulement primaire est divisé en deux parties, mais mieux - en trois, entre lesquelles l'enroulement secondaire est placé. Un sectionnement plus profond est également possible, mais en même temps, le facteur de remplissage de la fenêtre du circuit magnétique est considérablement réduit et la capacité entre les enroulements augmente. En raison de la complexité de l'enroulement, la section profonde est rarement utilisée. Arrêtons-nous sur les trois sections de l'enroulement primaire. L'inductance de fuite minimale est obtenue avec une division inégale du nombre de spires - dans les sections extrêmes, leur nombre est deux fois inférieur à celui du milieu. Si l'on néglige la résistance active de l'enroulement, alors en l'absence de signal, toutes les spires de l'enroulement primaire sont équipotentielles ; à puissance maximale, la tension aux bornes des parties de l'enroulement sera proportionnelle à leur inductance. Par conséquent, la tension alternative maximale se produit sur la section médiane de l'enroulement ; son amplitude est de 83 V. La tension de claquage de l'isolation d'un fil de bobinage d'un diamètre supérieur à 0,15 mm (PETV, PEV, PVTL, etc.) n'est pas inférieure à 600 V, et le nombre de microdéfauts n'est pas autorisé plus supérieur à 5-7 par 15 m.Pour un fil d'un diamètre supérieur à 0,35 mm, les microdéfauts sont généralement inacceptables. Par conséquent, l'enroulement peut être enroulé en vrac sans aucun joint ; la probabilité d'apparition de spires en court-circuit est très faible. Pour une meilleure pose des spires et pour augmenter la fiabilité du transformateur, il est conseillé de poser un joint de papier condensateur de 300 mm d'épaisseur en deux couches tous les 500 à 0,022 tours de bobinage (une telle bande de papier peut être obtenue à partir d'anciens condensateurs en papier - par exemple, le groupe KBG). Par conséquent, la tâche principale lors de l'enroulement d'un transformateur est d'empêcher les spires de tomber. L'isolation entre les enroulements est réalisée de manière standard - le joint est plus large que le cadre de 4 à 5 mm et une encoche est coupée le long de ses bords. Cela peut être fait rapidement en roulant le joint dans un tube: son bord est mordu le long du contour avec des pinces coupantes. Étant donné que dans ce cas, une isolation plus épaisse et plus rigide est utilisée (à la fois pour des raisons de rigidité diélectrique et pour la possibilité de pose normale de l'enroulement suivant), les spires ne colleront pas si vous êtes suffisamment prudent. Il est souhaitable d'exclure la chute des bobines lors de la pose de l'isolant intercalaire. Ici, des difficultés surgissent. Étant donné que la surface de l'enroulement présente des irrégularités, même s'il y a une encoche sur les bords du joint, il n'est pas possible d'exclure le naufrage des spires - le fil le tire ensemble. Ce problème est résolu comme suit. Un bandage est appliqué sur les bords du joint à partir d'une bande étroite de papier collant mince (vous pouvez utiliser du "ruban à peindre") avec une encoche le long du bord, il empêche le joint de glisser (ou ferme les tours à partir desquels le joint a déjà glissé). Ainsi, l'ordre d'enroulement du transformateur est le suivant - les sections d'enroulement primaires sont enroulées en vrac avec des entretoises intercalaires tous les 300 à 500 tours, les sections d'enroulement secondaires - tour à tour sans entretoises (avec un diamètre de fil supérieur à 0,6 mm, ce processus ne cause pas de difficultés). Je vous rappelle encore une fois que l'isolation des enroulements doit être suffisamment rigide - les spires de l'enroulement secondaire doivent être à plat. Lors de l'enroulement des sections de l'enroulement primaire, il est nécessaire d'assurer une tension suffisante sur le fil et d'essayer de maintenir la surface de l'enroulement aussi uniforme que possible. À propos, lors de l'enroulement, il est conseillé de ne pas toucher le fil avec les mains, mais de le tenir avec un morceau de feutre fin ou de daim doux. L'enroulement s'effectue de bord à bord de la bobine. Les fils de bobinage sont réalisés directement avec un fil de bobinage sur lequel est posé un tube en fluoroplastique (un tube fin s'étire parfaitement ; en étirant un tube millimétrique, on peut obtenir un tube d'un diamètre inférieur). Si le fil est trop fin, pour augmenter la résistance mécanique de la sortie, le fil est plié trois à quatre fois et étroitement torsadé. Cette queue de cochon est utilisée comme sortie de l'enroulement, bien entendu, son début doit être isolé et solidement fixé à l'enroulement. Les conclusions des fils colorés sont bien sûr plus belles, mais cette option est plus pratique. L'isolation finale des enroulements est constituée de deux couches de papier de câble (vous pouvez également utiliser du papier à lettres). Le facteur de remplissage de la fenêtre du circuit magnétique avec deux sections de l'enroulement primaire est d'environ 0,45, avec trois sections de l'enroulement primaire - environ 0,4. Il s'agit de données moyennes sur les résultats du bobinage de plusieurs dizaines de transformateurs de capacités différentes. Il est tout à fait possible de faire face à un tel travail, selon l'expérience, en quelques soirées. Pourquoi une bobine de transformateur est-elle imprégnée ? L'objectif principal est d'augmenter la résistance électrique dans des conditions extérieures défavorables ; l'imprégnation améliore également l'évacuation de la chaleur des couches internes de la bobine et augmente sa résistance mécanique. Bien sûr, il y a un inconvénient à la pièce, toute imprégnation augmente la propre capacité du transformateur. Dans 99,9% des cas, un amplificateur amateur est à une place d'honneur dans une pièce dans des conditions quasi normales. La charge thermique sur le transformateur de sortie d'un amplificateur de haute qualité n'est pas non plus importante. Premièrement, ces transformateurs sont conçus selon des critères légèrement différents de ceux du réseau, et deuxièmement, lors de l'écoute de musique, même si l'amplificateur a une puissance de sortie importante, la puissance de sortie moyenne n'est que de quelques watts. Par conséquent, je ne recommande pas d'utiliser une imprégnation et d'aggraver ainsi, même légèrement, les paramètres électriques du transformateur. Bien sûr, si vous avez l'intention d'écouter de la musique dans un climat tropical, envisagez d'installer un amplificateur dans une voiture ou de l'offrir à un groupe de rock, alors vous devez penser à la composition de l'imprégnation et à la méthode d'imprégnation. Une autre chose est le circuit magnétique du transformateur. Dans la pratique amateur, on utilise souvent des noyaux magnétiques torsadés de transformateurs série, qui ont tendance à se délaminer lorsqu'ils sont démontés. Ce n'est pas dangereux, mais les disques épluchés créeront des harmoniques. Si possible, ils doivent être collés, mais cela ne fera pas grand-chose. Un moyen efficace pour calmer le transformateur (il faut encore le coller) est de tremper les fers à cheval du circuit magnétique dans du vernis à l'huile avant l'assemblage final. Il est également conseillé de peindre le circuit magnétique feuilleté avec du vernis. Lors de l'assemblage final du transformateur, le joint qui forme l'entrefer non magnétique est également recouvert du même vernis (pour ShL et PL, il y en a trois et deux, respectivement), dont l'épaisseur est spécifiée dans le calcul . Il peut être fabriqué à partir d'une fine feuille de carton électrique, de textolite, de getinaks ou d'un autre matériau dur résistant à la chaleur. Il est très important de s'assurer que l'entrefer dans le conducteur magnétique est fixé avec une attache fiable : la stabilité de l'entrefer aide à minimiser la distorsion non linéaire du transformateur lui-même aux basses fréquences. Un transformateur fabriqué de cette manière aura des paramètres électriques qui ne sont pas pires, voire meilleurs, que ceux fabriqués dans l'atelier de l'usine. Dans des conditions proches de la normale, de tels transformateurs fonctionnent parfaitement. Ainsi, la complexité de l'auto-fabrication du transformateur de sortie est grandement exagérée. Les principaux problèmes sont liés à la recherche d'un circuit magnétique, de fils de bobinage et de matériaux connexes, et non au bobinage. La clé de bons résultats est la précision et l'attention habituelles. Même sans expérience, il est tout à fait possible de fabriquer un ensemble de transformateurs de sortie pour un amplificateur stéréo en une semaine. Bien sûr, tout ne peut pas fonctionner tout de suite, mais l'eau ne coule pas sous une pierre couchée, alors n'hésitez pas à vous mettre au travail et à assembler votre meilleur amplificateur à tubes. Je note qu'il existe maintenant de nombreux matériaux isolants modernes, il n'est donc pas du tout nécessaire d'utiliser du papier. L'utilisation de polyéthylène téréphtalate, film lavsan, fluoroplastique renforcé, fibre de verre est la bienvenue ; utilisez ce qui est plus facile à obtenir. Les amplificateurs de puissance peuvent subir une chute de tension importante à travers le transformateur de sortie lorsque la charge est soudainement délestée. Si lors d'écoutes comparatives d'équipements vous préférez commuter la charge en déplacement, alors vous ne devez pas augmenter la rigidité diélectrique du transformateur, il est plus facile de contourner son enroulement primaire avec une varistance appropriée ou un parafoudre 1 kV. Naturellement, la qualité du transformateur dépend aussi du circuit magnétique utilisé, mais cela ne doit pas être élevé à l'absolu. L'acier électrique 3411 était le plus couramment utilisé dans les transformateurs de puissance pour les appareils électroménagers.Il est inférieur dans ses propriétés magnétiques aux aciers modernes (les fabricants utilisent souvent de l'acier 3408), mais ces différences ne sont pas si grandes qu'elles ne peuvent pas être partiellement compensées lors de la conception du transformateur. organiser. Sur un circuit magnétique torsadé d'un transformateur de réseau, vous pouvez créer un excellent transformateur de sortie. En général, il y a un paradoxe intéressant. De nombreux fabricants proposent des transformateurs de sortie de haute qualité, mais se limitent à n'apporter que leurs principaux paramètres - pur "cochon dans un poke". Et les transformateurs avec des noyaux magnétiques en acier 3408 et un alliage amorphe sont « deux grosses différences » ! littérature: 1. Tsykin G.S. Transformateurs de basse fréquence. - M. : Svyazizdat, 1955.
Auteur : E. Karpov, Odessa, Ukraine ; Publication : radioradar.net
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