Источник

Обсуждение

Цель данного изложения — показать, что самостоятельное изготовление трансформатора (питания, выходного, согласующего и т.д), не нечто из ряда вон выходящее, а вполне посильная задача для любого любителя, а в большинстве случаев и единственно возможное решение качественной и бескомпромиссной реализации какого либо проекта.

Автор не претендует на истину и непогрешимость, а высказывает своё мнение, делится тем, что узнал из литературы и своим опытом, полученным за 25 летний радиолюбительский стаж.
Буду благодарен за аргументированную критику, и наставления, в случае значительного моего отклонения от верного пути.

ПОЧЕМУ ЛУЧШЕ МОТАТЬ САМОМУ

Сначала несколько отвлеченных рассуждений. Буржуи быстро развивают только те отрасли, в которых в данный момент есть спрос. Нет спроса на серьёзную литературу и музыку – нет в этой области и суеты. А вот количество быстро разбогатевших полуграмотных арабов, турок, кавказцев, да и русских стремительно растет. Они хотят смотреть крутые боевики, смешные комедии, сериалы, читать детективы, комиксы, эротику. В этих областях очень быстро продвигаются новые разработки, дешевеет из за конкуренции товар. Такова «селяви», если хочешь заработать деньги, то надо ориентироваться на массового покупателя, а не на кучку фанатов. Если какая то компания и говорит, что она производит нечто для этой ниши, то все равно она делает это по тем же коммерческим законам, то есть старается сделать свои изделия максимально доступными по цене возможно более широкому кругу потребителей. Разумеется за счет компромиссного снижения качества. А компенсирует снижение качества маркетинговый отдел, который объяснит бестолковой публике, что это так было задумано, и что в этом то как раз вся прелесть. Если изделие стало меньше, это значит оно лучше передает динамику, если медные выводы заменены стальными, значит применены наконец новые (современные) материалы, и т.д.
Индустрия трансформаторов исключением не является. Желающих нажиться на дураках хватает и там. И наличие улыбающихся менеджеров и красивых упаковок ничего не поменяет. Всегда и везде Вам будут пытаться продать возможно более поганое изделие, за возможно более высокую цену – маркетинг называется (а в русском языке кроме матерных названий подобные операции никак не назовешь). И если при умышленном ухудшении качества изделия, и соответственно его себестоимости у производителя появится возможность направить сэкономленные средства на рекламу и увеличить продажи, то разумеется он так и сделает. Ведь если просто улучшить качество, то изделие подорожает, но не будет денег на рекламу, и производитель может озябнуть со своими хорошими трансформаторами. Реклама – двигатель торговли.
Изготовление хорошего трансформатора – дело трудоемкое, поэтому стоить дешево он не имеет права. Боюсь ошибиться, но себестоимость изделия сечением около 12 см, у меня получалась, около 700 руб. Стоимость труда я не учитывал, а часов ручного труда – около 12.
Всю эту ерунду насчет прибыли и рекламы я рассказывал для того, чтобы попытаться убедить – самостоятельное изготовление трансформатора это не какое то ущербное решение, а единственно возможное, для того, кто не может оторвать от семьи и выбросить на покупку пары хороших трансов 500 – 600 У.Е.

ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ

ПРИДЁТСЯ НЕМНОГО ПОСЧИТАТЬ

На примере ТСШ-170 попробуем посчитать сетевой трансформатор для кенотронного питания анодов напряжением 450 вольт, при токе 0,2 А и накалов 2 по 5 вольт, при токе 3 А (накалы кенотронов), 2 по 6,3 вольта, при токе 1 А (выходные лампы) и 6,3 вольта, при токе 0,7 А (драйвер). Перемножением получаем мощности обмоток: анодная 90 Вт, накальные: 30+12,6+4,41. Итого 137 Вт потребления.
Учитываем КПД, приняв его 95%, и получаем 144 Вт требуемой мощности. Так, что ТСШ-170 нам будет в самый раз, с небольшим запасом.

Сетевая обмотка трансформатора, в заводском варианте содержит 440 витков, при включении её на 220 вольт. На каждый вольт напряжения приходится 2 витка обмотки.
Кроме того, сущуствует формула для определения количества витков на вольт N = 40-60/S, где S — сечение среднего стержня сердечника в см*2. Постоянная 40-60 собирательная, зависит от многих факторов, но главным образом от качества стали.
Проверим решение завода-изготовителя. Сечение ср. стержня 6Х3 см = 18 см*2.
1) вариант 60/18=3,33 вит/вольт
2) вариант 40/18=2,22 вит/вольт
Как видим завод-изготовитель (N=2) немного перегнул с этим параметром (это бывает довольно часто) — его нужно увеличивать, если хотим сделать достойное изделие, за которое не будет стыдно!!!
Для некоторых марок стали приводится коэф 35, но то, из чего сделан ТСШ-170 — наверняка не самое лучшее, и 35 — это не о нём!!!

Существуют способы оценки свойств стали без готовой сетевой обмотки (либо данных о ней). Но здесь они не рассматриваются ибо геморны и, по моему не актуальны.

Дальше будем заниматься проблемой размещения обмоток в окне магнитопровода.
У ТСШ-170 высота окна 53 мм, ширина 19 мм. Каркас катушки будем делать из текстолита 1,5 мм. Получаются 2 щёчки сверху-снизу 53-1,5Х2=50 мм, и непосредственно каркас 19-1,5=17,5 мм. Итого в нашем распоряжении окно 50Х17,5 мм
Считаем желательные диаметры проводов
Габаритная мощность железа 170 Вт (из названия ТСШ-170). При такой
мощности по сетевой обмотке будет протекать ток 170/220=0,78 А. При средней плотности тока 2А/мм*2, минимальный диаметр провода (из стандартных) 0,72 мм (помним, что требуемая мощность немного меньше (есть возможность взять провод потоньше)).
Кстати, родная обмотка намотана проводом 0,5 мм — и здесь изготовитель малость сэкономил на надёжности и тепловом режиме.
Остальные обмотки
1) кенотонная ток 0,2 А — провод 0,35 мм
2) накал кенотронов 3 А — провод 1,4 мм
3) накал вых ламп 1 А — провод 0,8 мм
4) накал драйверных ламп 0,7 А- провод 0,67 мм

Считаем количество витков в слое для сетевой обмотки
Выбираем провод из имеющихся (или продающихся) ПЭВ-0,69 мм (в изоляции 0,74). Количество витков в слое, это ширина каркаса делённая на диаметр провода, итого 50/0,74=67,5 витков. Вносим поправку на заполнение (оно будет не идеальным) 0,9. Получаем 67,5*0,9=60 витков/слой. А далее просто смотрим какое количество витков,
состоящее из целых слоёв нас устроит. Например: в 8 слоях 480 витков, а в 9 — 540.
480 витков — это 2,18 витков на вольт, что немного меньше нижнего предела, но помним, что у производителя было ещё меньше (причём на много), к тому же в частном секторе, где я живу, напряжение в розетке 190-210 вольт, что так же говорит в пользу данного решения.
540 витков — 2,45 витков на вольт, богатое решение, но имеет свои минусы. Увеличатся количества витков всех обмоток (они просто могут не влезть — как максимум, и увеличатся их сопротивления — это как минимум). Поэтому я выбираю 1-й вариант, он, кроме того имеет и ещё одно преимущество — количество слоёв чётное, а значит выводы обмотки
будут на одной стороне каркаса (просто удобно).

От этого числа 480 витков или 2,18 в/вольт идёт дальше вся пляска

Считаем количества витков обмоток
Высоковольтная обмотка будет содержать 2,18*450=981 виток (Х2 под кенотрон)
Накальная (5 вольт) 2,18*5=11 витков (две обмотки)
Накальная (6,3 вольт) 2,18*6,3=14 витков (три обмотки)

Дальше хорошо бы проверить — помещаемся ли мы в окне со своими расчётами. Для этого посчитаем точно так-же кол. витков в слое для высоковольтной обмотки.
Выбираем провод 0,35 мм (в изоляции 0,39 мм), и считаем 50/0,39*0,9=115 вит/слой. Количество слоёв 981/115=8,5. Вывод из середины слоя делать нежелательно, особенно из середины трансформатора, но мы его попробуем сделать культурно и надёжно. Учитывая, что обмотка двойная, общее количество слоёв будет равно 17.

Теперь можно просчитать высоту каркаса, которую займут сетевая и высоковольтная обмотки. Сетевая 8 слоёв, при толщине провода 0,74, и толщине межслоевой изоляции 0,1 мм, 8*(0,74+0,1)=6,7 мм. К этому плюс 2 слоя подложки (изоляции) под первый слой (необязательно, но удобнее мотать, позже объясню почему). И ещё — сетевую обмотку
очень желательно экранировать от остальных (чтобы отфильтровать высокочастотные помехи — им остаётся только один путь на остальные обмотки, через низкочастотный сердечник). Поэтому предусматриваем экранирующую обмотку (один слой провода 0,28) в двойной изоляции с обеих сторон. То есть 0,1*2+0,28+0,1*2=0,32 мм
Итого, сетевая секция займет 0,1*2+6,7+0,32=7,22 мм — это больше 1/3 высоты окна, что говорит о рациональности расчёта (вообще сетевая обмотка должна занимать 30-40% окна, при нормальном балансе мощностей первичной и вторичной стороны).
Повышающая 17 слоёв, при толщине 0,39 и изол. 0,1 мм 17*(0,39+0,1)=6,8 мм. Сверху обмотки так же будут 2-3 слоя изоляции 0,1 мм. Итого 6,8+2*0,1=7 мм. Общая высота двух обмоток 7,22+7=14,22 мм. Остаётся 3 мм места в окне на накальные обмотки и рас***дяйство. Вроде бы всё хорошо, окно нормально расчитанного трансформатора должно быть заполнено обмотками полностью. Если это не так, значит возможности его использованы не полностью — можно было либо улучшить изоляцию обмоток, либо намотать их более толстым проводом, что сразу бы снизило их сопротивления и увеличило КПД.

Можно просчитать (если требуется) внутренние сопротивления обмоток. Вычисляется средняя длина витка обмотки (данных достаточно), узнаётся количество метров провода в обмотке, и находится её сопротивление (через удельное сопротивление меди).

При подсчёте сопротивлений секций высоковольтной обмотки, у меня получилась разница в сопротивлениях в 6 Ом (разные диаметры обмоток, а значит и длины проводов). Это сопротивление, при нормальном токе в 140 мА (200 мА — предельный ток), создаст падение напряжения 0,84 вольта. Для их компенсации нужно увеличить верхнюю секцию обмотки на 0,84*2,18=1,83 витка (2 витка). Вот тогда, под нагрузкой напряжения секций будут равны.

Итого — всё решено, провода имеются, в окне всё помещается, запас есть. Можно начинать делать каркас и потихонечку мотать!!!

КАРКАС КАТУШКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Если старый каркас на трансформаторе не текстолитовый, то его лучше изготовить заново. Дело в том, что при намотке с большим натяжением (а мы будем делать именно так, ведь нам нужен хороший трансформатор), недостаточно жёсткий каркас очень легко можно смять. Кроме того, даже если мотать очень чувствительно, всё равно обмотка растопырит щёчки каркаса, если у них недостаточная жёсткость.

Конфигурация щечек хорошо видна на фотографии, замечу лишь, что очень важны прямые углы у всех элементов и линейные размеры с точностью до 0,2 мм. Не прямоугольность компонентов создаст большие проблемы при сборке каркаса и готового трансформатора, а линейные размеры, и в частности одинаковая ширина каркаса по всем граням, не огорчат Вас при намотке – обмотки будут максимальной ширины, с очень плотной укладкой, витки не будут проваливаться по краям в непонятные щели.

На верхней и нижней щечках каркаса сразу делаем лепестки для крепежа выводов обмоток (если таковые имеются), и сверлим отверстия под выводы, согласно сделанных ранее расчетов (высота нужных обмоток).
После того, как каркас изготовлен и собран (уходит на это примерно половина дня, включая ожидание вдохновения и генеральные перекуры), его внутренние грани, на которые ляжет обмотка, немного скругляют надфилем. Делается это потому, что провод не терпит резких перегибов — эмаль трескается (поэтому он и продается намотанным на бухты значительного диаметра), да и вообще техника не любит острых углов.
После того, как вдоволь налюбовались получившимся изделием, проверяем — влезет ли туда одна из пластин сердечника (пластина должна свободно войти в своё окно, не болтаться там, а с остальных сторон неплохо бы иметь ясно видимый зазор в 0,3-0,5 мм). Далее устанавливаем каркас на намоточный станок (если такой имеется), либо мотаем на руках. Руками в обязательном порядке мотаются обмотки из толстого провода, ну и все остальные если нет станка. А вообще станок – не такое уж великое преимущество, когда речь идет об одном – двух изделиях. Почему – будет ясно дальше.

МОТАЕМ, ВСЕМ НА ЗЛО!!!

Итак нарезаем изоляцию для первой обмотки (из писчей бумаги). Сначала нарезаем полоски по ширине, шире каркаса на 0,5 – 0,7 мм (для толстого провода больше), затем шинкуем на краях бахрому с шагом 1-3 мм . Длина полосок – периметр каркаса, плюс перекрытие 5 – 15 мм.

Сначала на каркас кладём подложку — 2-3 слоя бумаги. Укладываем первую полоску на каркас, внимательно следя, чтобы ее края загнулись примерно одинаково у щечек, а стык пришелся на узкую сторону каркаса, с которой начнется намотка. Вот здесь, если каркас не прямоугольный, Вы это сразу увидите – прямоугольная полоска изоляции на захочет ровно ложится на кривой каркас.

Первый слой изоляции положили, начинаем намотку. Просовываем конец провода в предназначенное для него отверстие изнутри каркаса и поехали мотать.

Здесь очень важно натяжение провода. Его выбирают максимальным в зависимости от диаметра провода, размеров катушки и упрямства конструктора. Критерии такие – готовая катушка, состоящая из нескольких слоев не должна проминаться от сильного нажатия пальцами. Но провод ни в коем случае нельзя растягивать – полопается эмаль, что сразу на порядок уменьшит электрическую прочность обмотки. Вот балансируя между этими двумя величинами, мы и выбираем натяжение провода.
Я бы попробовал сначала разорвать руками кусочек провода, чтобы сориентироваться по усилию разрыва (касается тонких проводов 0,4 и меньше)
Создать приличное натяжение на намоточном станке у меня не получалось, при быстрой намотке провод начинает часто обрываться (имеется в виду тонкий провод). Медленно мотать на станке нет смысла, руками получается лучше и быстрее. Поэтому на заводах выбирают заведомо слабое натяжение (за редким и очень дорогим! исключением), чтобы гарантировано не испортить провод, и обязательно пропитывают готовое изделие парафином, (а в последние десятилетия обнаглели и не делают даже этого), поэтому при хорошей токовой нагрузке (К.З) заводские трансформаторы трещат как сумасшедшие, и парафиновая пропитка от этого не спасет – слишком велики электромагнитные силы и температуры. Кроме того плотная обмотка при нагревании ведет себя как единое целое, а витки в рыхлой обмотке могут иметь точки локального перегрева, с соответствующими последствиями.

Гудящая обмотка в трансформаторе не такая уж безобидная вещь – звук издают вибрирующие витки провода, со временем изоляция в месте вибрации стирается, кроме того тело проводника изгибается (вибрирует) и происходит его усталостное разрушение. Все сказанное и служит почвой для того, чтобы указывать срок гарантированной работы для узла, в котором (по хорошему) изнашиваться не чему. А в выходных трансформаторах на вибрацию обмоток расходуются драгоценные ватты выходной мощности, причем самая ценная их часть – зона маленьких мощностей. Поэтому натяжение провода, а точнее плотность обмоток – очень важный параметр.

Итак первый виток первого слоя. Кладем его, подминая полоску изоляции, как можно ближе к щечке каркаса. Если это не получается, помогаем своим большим и грязным ногтем. Витки кладем очень плотно, каждые 5 -10 витков останавливаем намотку и ногтем или пинцетом (пинцетом хуже – он может поцарапать провод) сдвигаем витки, уплотняя их. В этом смысле очень помогает межслойная изоляция белого цвета – она хорошо видна если намотка неплотная. В этих мучениях наматываем первый слой. Второй и остальные пойдут намного легче, так как намотка будет вестись по плотно уложенному проводу, и он будет выступать в роли кондуктора. Поэтому первому слою самое пристальное внимание.

Это образец намотки на троечку (видны щели между некоторыми витками). Витки необходимо было чаще сдвигать!!! Такие щели допустимы только в слоях с отводами — там этого избежать трудно.
Переход на второй слой делаем тогда, когда ложить следующий виток уже не куда. То есть не оставляем ни грамма свободного места в слое. Если этому правилу следовать не четко, то через несколько слоев крайние витки начнут проваливаться в нижние слои, что сильно снизит надежность и качество трансформатора. Дело в том, что максимальное напряжение на крайних витках в двух слоях обмотки, составит, для сетевой 60+60/2,18=55 вольт. Такое напряжение выдержит без пробоя даже сама лаковая изоляция провода (без межслойной). А вот если провод провалится в нижние слои…..
Намотав первый слой, считаем витки — при намотке на станке, они считаются автоматически. Далее, если есть возможность (и необходимость) — пропитываем его, кладем изоляцию и мотаем второй, опять считаем, и т. д. (считать каждый слой необязательно — начиная со второго слоя, кол-во будет постоянным, с точностью до 1-2%).
Здесь уместно сказать, что я никогда не встречал на фабричных трансформаторах обмотки, сделанной плотно по всей ширине каркаса. Причин я не знаю, но считаю, что это тоже говорит о преимуществе ручной намотки. Так реализуйте эти преимущества полностью!!! Когда намотано 5-10 слоев, можно себя проверить – попробовать смять пальцами по длинной стороне получившуюся катушку. Прогиб 0,5-0,8 мм на обе стороны это удовлетворительно, если больше – Вы как хотите, а я перемотал бы заново, увеличив натяжение. Дело в том, что дальше прогиб будет увеличиваться, и убить свое время на изготовление посредственного изделия нет смысла, тем более, что изготовление качественного ни на грамм не тяжелее, и займет времени столько же.
Если все в порядке, укладываем изоляцию и наяриваем дальше, не забывая считать слои.
Очень добросовестно относимся к межобмоточной изоляции. В рассматриваемом варианте эта изоляция должна выдержать до 1000 вольт.
После того, как закончена сетевая секция с экраном, полезно на верхнем слое изоляции указать количество витков и диаметр провода обмотки (в случае перемотки тр-ра под другой проект это очень пригодится).

В результате должна получиться могучая по виду и по весу катушка, которую не возможно смять рукой ни на миллиметр.
Например такая

НЕМНОГО ОБ И ТАК ПОНЯТНОМ

Каждый слой любой обмотки должен быть ровненьким и геометрически правильным телом. Но само-собой так получится вряд ли. Дело в том, что бумага, использующаяся в качестве межслойной изоляции, имеет небольшую жёсткость. Поэтому по мере роста слоёв обмотки будет увеличиваться выгиб по краям каркаса. Чтобы этого не происходило, каждые 2-3 слоя намотку необходимо подравнивать каким нибудь ровным инструментом (я использую ребро штангенциркуля). Делается это очень легко, а как именно — видно из рисунка

Следующий момент — стыки провода в обмотке. Ничего криминального в этом нет, если только выполнить их грамотно.
Во первых: все подобные операции (связанные с непредвиденным утолщением обмотки) делаем только на коротком ребре каркаса трансформатора!!! (которое снаружи сердечника, а не внутри).
Во вторых: выбор способа соединения. Провода можно соединить скруткой с пропайкой. Но, диаметр скрутки получается двойным (в лучшем случае), к тому же с выпирающими элементами (для высоковольтных обмоток это совсем не желательно). Соединение проводов можно делать и внакладку, с пропайкой. Существует старое правило — при сращивании проводов таким способом, длина контактной полоски должна быть не менее 12 диаметров провода. Недостаток соединения внакладку — низкая температурная прочность (но ведь мы не собираемся греть трансформатор до температуры плавления олова!!!)
Во третьих: место стыка нельзя оставлять без изоляции. Делается она (изоляция) из той же бумаги или полоски лакоткани, после того, как убедились, что пайка не имеет острых выступов, как показано на рисунке по всей длине стыка, плюс 3-5 мм на каждую сторону запас.

Последующие витки подомнут изоляционную полоску, и место стыка получится аккуратно спрятанным, и почти не выступающим по толщине из слоя, что очень поднимет Вас в своих глазах, как специалиста!!!

Выводы обмоток — очень богатый простор для кострукторского разворота. Ну с монтажными лепестками всё понятно — там проблем нет. Возможен ещё вариант, когда на вержней и нижней щёчках каркаса катушки, оставляют немного фольги, на ней прорезают изоляционные дорожки, и припаивают выводы к ним. И ещё один способ я видел, который мне очень понравился. В слое, из которого требуется сделать вывод, кладётся поперёк витков узкая (3-5 мм) полоска меди или латуни. Её конец просовывается в специально просверленное отверстие в щечке каркаса, и выступает наружу на 5-7 мм. Теперь к этой полоске можно припаяться в любом месте слоя (хоть вывод — хоть отвод). На моём кривом рисунке видно как всё это происходит

Выводы можно сделать и просто гибкими проводами. В этом случае соединение выполняется как при сростке проводов, а проводник вывода фиксируется на катушке простыми нитками (просто прижимается), которые обвязывают вокруг каркаса в несколько витков. Разумеется любой из выводов (если он идет поперёк слоя обмотки) должен быть изолирован хотя бы одним слоем бумаги, либо лакоткани, и места пайки не должны иметь острых выступов.
Ещё один способ выполнения выводов (применим только к обмоткам из толстого провода)

При таком способе, от лакоткани отрывается полоска шириной 10-12 мм и длиной 40-50 мм, сворачивается вдвое, и за 5-6 витков до вывода, подкладывается под наматываемый слой, петлёй в сторону ожидаемого вывода. По окончании намотки, вывод просовывается в петлю лакоткани, и лакоткань, с противоположного конца тянут, затягивая вывод, чтобы он был прижат к обмотке и не топорщился. Излишки лакоткани обрезают ножницами. Разумеется и в этом случае под все проводники, идущие поперёк витков, необходимо подложить изолятор.

Технологический совет — для лужения тонкого обмоточного провода, который легко порвать, зачищая ножом, лучше применить сл. способ. На таблетку аспирина кладут конец провода, и с силой прижимая его горячим паяльником к таблетке, медленно вытаскивают уже без изоляции и облуженным.

ОБ ОЦЕНКЕ РАБОТЫ

Дальше распаиваем выводы, накладываем поверхностную изоляцию, на которой можно написать данные и назначения обмоток, убеждаемся в том, что катушка не выступает за свой каркас и собираем железо. Получается могучая (с виду) железяка (у меня их две)

Ну а дальше самое интересное — проверка
Сначала ток холостого хода. Если он слишком большой, то выясняем причину – оставляем включенным трансформатор и следим, что у него греется. Если железо, то ситуация фатальная – не верно выбрано количество витков на 1 вольт напряжения, если обмотки, то скорее всего где–то внутри трансформатора К.З. (вспоминайте где согрешили и перематывайте). К.З. обычно получается когда проваливаются витки, либо, когда неграмотно делают вывод из середины слоя, либо из за нарушения изоляции соседних витков в слое (некачественный провод).
Если же все нормально, то на короткое время делаем К.З. одной из накальных обмоток. Трансформатор должен поднапрячься, но дребезга и треска быть не должно и в помине. Если все это так и напряжения на обмотках соответствуют расчетным, то можете смело ставить свое изделие куда угодно – оно помнит Ваши уставшие руки, бессонные ночи и не подведет Вас никогда!!!

При наличии всех проводов, автор тратит на изготовление подобного трансформатора (без пропитки) около недели (вечерами, по 1,5-2,5 часа). Намоточный станок используется только как счётчик витков, катушку я вращаю непосредственно руками.
Доводилось, не так давно, мотать два транса без счетчика. Пересчитывал кол-во витков в слое, и перемножал на кол-во слоёв. Разброс получился около 3% — по моему более чем нормально, а по времени быстрее, и мотать удобнее. Вот Вам и преимущество намоточного станка!!!
Выходной трансформатор мотать нисколько не сложнее, а я бы сказал проще, но об этом позже.

Разницу между хорошим и неудовлетворительным трансформатором, я бы определил, как его способность работать в экстермальных условиях без необратимых последствий, и работать в нормальных режимах, не внося ничего от себя в свои выходные продукты. Объясню о чем я

Когда работает в режиме «КЗ» высоковольтной обмотки ТС-180 (заводской вариант), у него выгорает именно эта обмотка, а сетевая, при этом остаётся не тронутой абсолютно!!! Это говорит о том, что нарушен баланс мощностей — сетевая обмотка оказалась мощнее, и намного!!! А в нормальном режиме отбора мощности, высоковольтная обмотка окажется неоправданно высокоомной (нужно было использовать провод толще). К тому же, режим «КЗ» сопровождается у ТС-180 страшным треском (отвратительная намотка и/или плохо собран сердечник).

В последнем случае (плохо собран сердечник), трансформатор ещё и добавляет в свои напряжения кучу помех, избавиться от которых потом будет очень сложно. Автор убедился в этом на себе: Для питания одного из усилителей использовался ТС-160 (разрезной). В течении полугода шла борьба с зудением. Уменьшить, и даже сделать почти неслышным его (зудение) получалось, но избавится — НЕТ!!! Был заменён силовой трансформатор на описываемый в качестве примера на форуме. Результат — проблемы фона, а тем более зудения просто не существует. И исчезла необходимость вешать лишние конденсаторы и хитрить с землёй!!!
Аналогичный случай — на свою (не очень умную) голову, решил помочь знакомому избавится от возбуждения в самопальном усилителе. Получается, но только усложнением схемы и проигрышем в параметрах. Купил и перемотал новый силовой трансформатор на «Ш» сердечнике (стоял до этого разрезной). Неустойчивость и возбуд исчезли на всегда, без каких либо схемотехнических «извратов»!!!
Вот, что может значить хороший трансформатор питания (об этом вообще-то многие авторитеты так или иначе высказывались).
Ещё одно наблюдение, касающееся «Ш» сердечников. У них, почему то ток короткого замыкания оказывается больше чем у аналогичной мощности разрезного трансформатора, даже при бОльшем внутреннем сопротивлении обмотки. Связано это, на мой взгляд с тем, что у «Ш» сердечника большая часть витка обмотки пересекается силовыми линиями. По этой причине автор старается в качестве силовых, не использовать трансформаторы с разрезными сердечниками.

Ещё ситуация — сгорел транс. При разборке выяснилось, что оплавилась ПВХ изоляция, в которую была «одета» пайка внутри обмотки, и замкнула на соседние слои (трансформатор фабричный Болгарский). Вот Вам и проблемы выбора материалов!!! ПВХ изоленту и ей подобные плавкие и текучие изоляторы — ни в коем случае в середину катушки нельзя!!!

Из этого можно сделать вывод, что главным, что определяет качество силового трансформатора, являются не какие то экзотические материалы и хитроумно-секретная технология, а его грамотный расчёт и безупречное изготовление (а материалов достаточно обычных, просто грамотно выбранных и применённых).

ЕСЛИ НЕ ПОЛУЧАЕТСЯ

амотка «виток к витку» требует определённого терпения и усидчивости. Автор не отягощён избытком этих качеств, поэтому, поработав 1,5-2,5 часа чаще всего бросает это занятие, до следующего острого приступа работоспособности. Непрерывная намотка (без перерывов) нужна только в случае пропитки трансформатора. В этом случае намотку необходимо закончить за 2-3 дня (время застывания масляного лака).

Хорошо помогает в процессе работы любимая музыка и мечты о том, как этот трансформатор решит сразу все Ваши проблемы!!! Это не шутка, ведь известно, что домашний борщ у хозяйки, которая любит свою семью получается вкуснее, чем в ресторане (где кухня ненавидит придирчивых клиентов), хотя ингридиенты те же (даже в ресторане возможно лучше). Ещё, один знакомый, который очень плотно занимается изучением Японии, говорил, что японцы не допускают к работе (даже говно за скотиной убирать) работника, если он находится в состоянии стресса. Так, что это всё серьёзно — мотать транс нужно в хорошем настроении (зачем рисковать)!!!

Если Вы всё же изготовили кривой каркас, а мотать уже начали, то очень скоро на одном из рёбер начнёт рости щель, в которую будут проваливаться витки. Чтобы этого не происходило, каждые два-три слоя, забивайте в эту щель либо кусочек бумаги, либо ещё что-то. Это необходимо для того, чтобы создать опору для последующих слоёв. Оставлять щель пустой — нельзя, она будет увеличиваться и портить работу и настроение.

Если в слое не помещается расчётное число витков. Во первых не нужно доверять одному слою. Попробуйте намотать ещё один, и поплотнее. Если не помогает и это, то лучше остановиться и подумать — посчитать чем это Вам грозит. Особенно критична к уменьшению количества витков — сетевая обмотка (с ней лучше не шутить). Погрешность в количестве витков остальных обмоток в 1-3% чаще всего допустима и ни на что не влияет.
Вариант — намотать в обмотке ещё один неполный слой, приемлем, если увеличение толщины обмотки не приведёт к тому, что каркас окажется тесен.

О порядке намотки катушек. Первой, на каркас наматывается сетевая обмотка. Это вызвано стремлением уменьшить её сопротивление. Вторая по значению и очерёдности — высоковольтная обмотка. От её внутреннего сопротивления зависит энерговооруженность источника питания, поэтому высоковольтную обмотку иногда даже делают нижней на катушке. Ну и в заключении — накальные, как наименее ответственные с точки зрения намотки, и часто перегруженные по току (пусть лучше они греют катушку сверху, чем изнутри).

Сборка сердечника разрезного не представляет сложности, важно лишь очень хорошо его стянуть, и очень желательно поставить полукольца именно так, как они стояли до разборки (относительно друг друга). Торцы полуколец шлифованные, но при стяжке, всё таки возможно небольшое искривление и смятие их. Поэтому лучше сделать как было. Автор пробовал промазывать полукольца перед сборкой эпоксидкой, и эпоксидкой, в которой размешано напиленное карбонильное железо — ерунда получается. Лучше просто чистенькие торцы хорошо стянуть (по крайней мере есть вероятность, что всё встанет как было).
«Ш» образный сердечник собирается как получится, а затем, с помощью молотка ровняется. Если на пластинах от прежней сборки остался парафин, то его лучше не удалять. Потом, при нагреве трансформатора, он растечется в микрощели между пластин и трансформатор будет очень «тихим». Существует такое понятие как коэффециент заполнения окна сталью. Для того, чтобы он был в норме, в окно необходимо вставить ВСЕ пластины сердечника (особенно, если каркас остался прежним (заново не делался)).
Сделать это не сложно. Сердечник собирается «вперекрышку», но в середине его оставляем немного места (сборку ведём не от одного края к другому, а от обоих краёв одновременно к центру). Когда свободного места осталось 3-5 мм (меньше — лучше), берём все оставшиеся пластины, складываем из вместе однонаправленно (толщина набора получится чуть больше 3-5 мм), и молотком их загоняем в оставленное окно с любой стороны. По металлу они скользят отлично, и очень плотно входят в окно.

О ЧЕМ ПРОМОЛЧАЛИ

Для намотки маломощных трансформаторов часто используют намотку «внавал». Занимает она непростительно много места, и требует обязательной пропитки для фиксации неплотно уложенных витков. Поэтому в ответственных и энергонапряженных конструкциях её лучше не применять.
Однако она может быть просто незаменимой при намотке чего то маломощного тонким проводом. Это могут быть выходные трансформаторы маломощных схем, согласующие, микрофонные и т.д.
Намотку «внавал» так же можно делить на слои, с прокладкой изоляции, но польза от этого сомнительная ИМХО.

Торроидальные сердечники — хорошая штука (если их не перегружать), но очень трудоёмки в намотке. Автору доводилось мотать на торах и по 3000 витков, и толстый провод использовать — не понравился процесс. Да и перекрытие витка магнитными линиями у них хуже чем у броневых сердечников. Автор не является их фанатом, но тем не менее….
Мотается тор с помощью челнока. Челнок представляет собой полоску жесткого изолятора (например текстолит), шириной равную около 1/4 диаметра дырки в торе. Длина челнока выбирается в зависимости от диаметра тора (больше тор — больше длина), и равна примерно 15-20 см для торов бытового назначения (50-200 Вт). По узким сторонам челнока делаются прорези (глубокие), в которые наматывается провод (до заполнения челнока. Намотка ведётся, продеванием челнока в отверстие тора, и постепенным разматыванием провода с него (по мере надобности). Натяжение провода и тщательная его укладка актуальны и здесь!!! Обмотку стараются равномерно распределять по кольцу, и не делать пропусков со стороны отверстия тора. Если этого правила не придерживаться, то обмотка очень быстро «съест» отверстие, и свободного места для сл. обмотки не останется. Выводы обмотки тора легче делать гибкими проводами, закрепив их нитками. Изолируют обмотки друг от друга тонкой полоской лакоткани, которую наматывают так же как обмотку, следя за тем, чтобы она перекрывала сама себя, хотя бы на 1/3 на внешнем ребре тора.
Если обмотку по кольцу распределить не удаётся (например накальная), то лучше расположить несколько однотипных обмоток симметрично на кольце.

«О»- образный сердечник с двумя катушками (типа ТС-40 — ТС-360) — не самое хорошее, что придумал человек (по сути тот же тор, только плохо намотанный). ОБЯЗАТЕЛЬНО распределять обмотки равномерно по обеим половинам. При таком раскладе очень легко запутаться в выводах, поэтому лучше, в процессе намотки их как нибудь маркировать.

Завершая своё описание технологии изготовления силовых трансформаторов, хочу напомнить, что именно с источника питания начинается звук!!! От его качества зависит примерно 70% успеха конструкции ИМХО. Нельзя к этому вопросу относиться легкомысленно!!! Трансформатор является «сердцем» сетевого питания устройства, так отнеситесь к нему с уважением и вниманием. Тогда Вам не придётся заниматься решением проблем, которые сопутствуют плохому питанию устройства!!!

Станок, которым пользуюсь я.

ЗАМАХНЁМСЯ НА ВЫХОДНИК

О расчете выходного трансформатора, применительно к конкретной схеме, написано очень много статей. Методы противоречивы, причём иногда принципиально. По этой причине, расчётов, автор касаться не желает (не хочу давать повод для споров).

Немножко теории

Выходной трансформатор — это клубок компромиссов. Чтобы изготовить хорошее изделие, нужно знать что идёт на пользу, а что во вред.

Уважаемые люди говорят:

Индукция рассеяния — то, магнитное поле, которое не участвует в передаче энергии. Оно будет тем больше, чем большая часть витка находится снаружи магнитопровода. В кольцевых магнитопроводах с одной катушкой она максимальна. Далее идут кольцевые с двумя катушками, и затем броневые (у них она минимальная из перечисленных)

Активное сопротивление обмоток — совсем не безобидная величина. От неё зависит КПД каскада. Плохие показатели сопротивления могут напрочь убить все старания по получению достаточной выходной мощности. Сопротивление (внутреннее) звуковых триодов 700-900 Ом. Сопротивление обмотки в 200 Ом уже создаст ощутимую прибавку, а 300-400 Ом — уже очень серьёзная проблема, и падение мощности.
Борятся с проблемой увеличением диаметра проводов, и выбором железа (в сечении желателен квадрат и длинная (высокая) катушка малой толщины.

Емкости трансформатора. Различают две — межобмоточную (между двумя обмотками) и распределённую (между витками одной обмотки). Особенно вредна распределённая емкость первичной обмотки, которая, из-за большого кол-ва витков может быть очень значительной.
Решают эту проблему намоткой СТРОГО «ВИТОК К ВИТКУ», увеличением толщины межслойной изоляции, и применяя разные направления намотки в разных слоях (об этом позже).

Взаимная индуктивность обмоток. Очень полезная штука. Когда на высоких частотах стальной сердечник теряет свои свойства по передаче энергии (из-за потерь, которые зависят от качества стали и толщины пластин магнитопровода), выручает АЧХ тр-ра именно взаимная индуктивность. Энергия передаётся непосредственно между рядом лежащими обмотками (проводами).
Увеличивают эту величину, распределением вторичной обмотки между секциями первичной (растёт индуктивная связь, и межобмоточная ёмкость )

Вот после этого можно поговорить о выборе материалов

Мне очень нравятся «Ш» сердечники. Многие пишут о хороших результатах и на разрезных магнитопроводах. Приходилось сравнивать звучание тр-ра от прибоя с «Ш»-тр-ром. Убедился в том, что я прав — «Ш» звучал, по моему, лучше.
Провода, каркас, изоляция — всё то-же, что и в силовом тр-ре, но скажу всё-же кое что.
Не помню где, но читал, что некоторые материалы имеют электростатическую память. То есть способны какое-то время хранить заряд. Полезным это свойство никак не назовёшь. К этим материалам относятся все изоляторы на основе высокомолекулярных соединений, в том числе фторопласт и стеклотекстолит.
Доводилось перематывать фирменные трансформаторы, в том числе и звуковые, так вот, даже в высоковольтных каскадах, фирмачи не используют фторопласт, и другие синтетические плёнки — только бумага!!! толстая, в несколько слоёв, но всё равно бумага!!!

ДАЛЬШЕ О СЕРДЕЧНИКАХ

Судя по отзывам в разных трудах и в Интернете, сейчас многие мотают вых. трансформаторы на сердечниках ОСМ. Это ленточные сердечники с одной катушкой на среднем стержне.
Ещё одно решение, которое встречал — использование двух «Ш»- образных магнитопроводов без перемычек

Преимущества его — катушка будет более компактной (плоской), а значит уменьшится активное сопротивление обмотки. Недостатки — если заполнить окно магнитопровода полностью, то получится больше индуктивность рассеяния, чем на «пузатом» трансфоматоре.
Вот здесь фирмачей действительно не переплюнуть — они делают специальную форму пластин. Их звуковые трансформаторы имеют очень широкий средний стержень и маленькую площадь окна (только чтоб поместилась обмотка). Поэтому получается небольшой высокий транс. с огромным сечением сердечника и малым сопротивлением обмоток. Но это решение, хотя оно и часто используется, является так же не идеалом, и многие именитые и дорогие фирмы делают свои трансформаторы пузатыми (дешевле и хуже они от этого не становятся). У «пузатых» при том-же количестве витков получается большая индуктивность обмоток (очень нужный параметр для НЧ).Как видите — единого, универсального решения не существует. В любом из вариантов есть плюсы и минусы. Поэтому не стоит комплексовать перед «фирмой» с красивыми этикетками. Автору этих строк приходилось слушать несколько самодельных (достаточно добротных) трансформаторов, непосредственно у себя дома, иногда улыбалась удача и слушал «Тамуру» (это уже не дома). Разницы, которая убила бы на повал — нет!!! Эта разница на уровне нюансов и симпатий (как между двумя автомобилями одного класса).
В интернете, на радиолюбительских форумах, есть много характеристик и отзывов о «самопальных» изделиях. Параметры получаются более, чем приличные, на обычном русском железе, с русскими проводами. Так, что не слушайте прожженых «знатоков» — пока они считают копейки, собирая деньги на «фирму», Вы будете за минимальную плату наслаждаться настоящим ламповым звуком!!!При наличии трансформатора с достаточно широким сердечником из пластин, его просто можно разделить пополам, и сделать два транса. Так же можно из трёх сделать два и т.д. Важно только чтобы пластины были однотипными.
Ещё одно — один раз видел. Усилитель «Магистр» (старый-старый, вроде немецкий) Выходной транс собран из пластин разной ширины — в середине пакета 0,35 (их примерно 60%), а по краям 0,2 (с одной и с другой стороны по 20%). Изгаляются кто как!!!Марка сталиОценить или узнать какой марки сталь в сердечнике — задача, для меня, не выполнимая (если только это не известно заранее). Поэтому можно ориентироваться на толщину пластин или ленты (либо на назначение исходного трансформатора).

«Ш»- сердечники
Без всякого сомнения, хорошая (звуковая) сталь использовалась в старой «КинАп»-овской аппаратуре, в том числе и в силовых трансформаторах. Косвенно можно судить о качестве стали (если это силовик) по количеству витков первичной обмотки. На высококачественном сердечнике будет витков меньше (коэф. 35-45 в формуле расчета силовика выше). Толщина пластин магнитопровода должна быть не более 0,35 мм (а лучше 0,2). Если больше, будут расти потери на ВЧ (завал).
Ещё один важный момент — изоляция пластин. Изоляцией является тонкая плёнка окислов, которая образуется при отжиге пластин. Сдирается она очень легко (особенно если трансформатор несколько раз разбирался). Если изоляция пластин повреждена, растут потери (вихревые токи), и нет смысла тогда говорить о пластинах 0,35.
Очень эффективное и недорогое спасение — окраска пластин одним слоем с одной стороны «баллончиковой» краской. Толщина слоя получается мизерной, и никак не влияет на сборку.
При выборе «Ш»-сердечника для SE тр-ра, нужно сразу продумать его сборку и последующий крепёж. При наличии зазора, сердечник сам собой не держится, а разваливается. Поэтому проблему нужно как то решать, причем немагнитными материалами.

Ленточные сердечники
Все из хорошей стали, если только лента достаточно тонкая. Особых проблем нет, кроме сборки — там так же желательно устранить магнитное замыкание (если это SE тр-р).

Общие требованияИ для однотактных усилителей и для двухтактных, общим считают требование секциониравания первичной и вторичной обмоток (разумеется если речь идет о качественном изделии). Говорят, что 4 секций первички и трёх вторички, уложенных между секциями первичной обмотки, вполне достаточно. Чрезмерное увлечение секционированием увеличивает до неприемлемой величины паразитную емкость. Если ограничиться двумя секциями первичной обмотки — будет слишком мала непосредственная связь обмоток. Так-что 4 секции первички — это где-то рядом с «золотой серединой». Иногда идут и на большее секционирование, но для этого должны быть очень веские причины.
Вторичная обмотка выходного трансформатора является «ведомой», поэтому каждая крупинка энергии в ней очень дорога!!! В этой связи все секции вторичной обмотки нужно укладывать, окружая первичной обмоткой — то есть секции вторички не должны быть крайними на катушке.Некоторые источники сообщают, что первичную обмотку в выходных трансформаторах наматывают с изменением направления намотки слоёв (рис 2), на (рис 1) показана классическая намотка. При таком способе в слоях оказываются рядом витки, электрически удалённые на равные расстояния друг от друга. Это заметно снижает распределённую ёмкость обмотки (а самое главное эта ёмкость оказывается равномерно распределённой, а не циклически повторяющейся), но требует большого числа соединений внутри обмотки.

Иногда секции обмотки коммутируются разными хитрыми способами (рис 3). Цель подобной хитрости мне не совсем понятна (источник сведений — японская аннотация (не умею по ихнему читать)), да и встречалось упоминание о таком способе соединения секций, мне только один раз.
Встречается, так-же, указание увеличивать толщину межслойной изоляции, по мере увеличения диаметра катушки. Связано это опять-таки с стремлением если не уменьшить, то сделать хотя бы постоянной распределённую емкость обмотки (по мере увеличения длины витка, она будет рости, а толщина изоляции — увеличиваться, что должно компенсировать увеличение длины витка).Но такие способы намотки не является обязательным атрибутом качественного изделия. Кондо-сан (уж куда круче) рассказывал, что мотаются его трансформаторы простой, классической намоткой, НО!!! вручную (для создания нужного натяжения) и серебряным проводом.Пропорции секцийКрайние секции первичной обмотки обычно делают вдвое меньше средних секций, выглядит это как 2-4-4-2 или 1-2-2-1. На месте «тире» укладываются три равные секции вторичной обмотки.ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ОДНОТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ (SE)

Из-за наличия постоянного тока подмагничивания, протекающего по первичной обмотке, очень требователен к сечению магнитопровода — чтобы при постоянном подмагничивании, осталось ещё достаточно запаса для переменного магнитного поля (звука). В подавляющем большинстве случаев (для токов 60-100 мА мощности до 7-10 Вт, и при частоте среза 40-50 Гц) достаточно сечения 12-14 кв.см. с воздушным зазором в 0,2-0,3 мм. Намотка хитростей не имеет и сложности не представляет ИМХО. Важными являются все те-же требования, что и при намотке силового трансформатора, только самоконтроль должен быть повыше. И помните про настроение!!!

ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ДВУХТАКТНОГО УСИЛИТЕЛЯ (PP)

Не так требователен к сечению железа и наличию немагнитного зазора в сердечнике (на всякий случай — сечение железа 12 см. имеет выходной трансформатор 25 Вт заводского усилителя, а 16 кв.см. — это уже 100 Вт). Но, зато очень желательна полная симметрия секций первичной обмотки. Для «бескомпромисных» решений каркас катушки делят пополам щечкой, и мотают с полной симметрией две катушки, которые затем коммутируют как требуется.

Но чаще мотают обычную обмотку (слоями). Слои соединяют через один — нижняя и третья секция — одна половина, а вторая и верхняя — вторая. Симметрия секций получается хоть и не идеальной, но достаточной для того, чтобы искажения на СЧ трансформатора были меньше чем электронной схемы.

Я думаю не стоит напоминать о том, что готовый трансформатор, с подключенным к выходу эквивалентом нагрузки, не должен самостоятельно «петь песни», тем более громко. Поют, в основном, сердечники. Поэтому готовый выходной транс. можно, и желательно, сверху покрасить каким-нибудь прочным лаком.

ОБ УНИВЕРСАЛЬНОСТИ

Теперь уместно сказать, что однотактный трансформатор, с отводами (сделанными дальновидным изготовителем) без всяких сомнений, можно использовать и в двухтактных схемах. А зазор в сердечнике идёт только на пользу. Некоторые изготовители специально делают зазор в железе двухтактных трансформаторов. (улучшается линейность, но немного проигрываем в необходимых размерах).

О ТОМ, ЧТО САМОМУ НАМОТАТЬ ВЫГОДНЕЕ

Заоблачная цена «фирменных» трансформаторов, ИМХО, прежде всего говорит о большой доле ручного труда. Фирмачи, наверняка, мотают на станках. Но вот коммутация секций и распайка выводов…. Я не представляю себе как это можно автоматизировать. А в выходном трансформаторе такой работы много, особенно, когда намотка идёт с чередованием направления. Причем работа эта достаточно тонкая — от этого и цена изделия соответствующая.
В случае изготовления двух изделий «для себя», это всё не имеет значения. На это я и опирался, когда говорил о том, что возможно самостоятельно изготовить очень приличный выходничёк, или парочку оных!!!

КОЕ ЧТО О ПАРАМЕТРАХ

Часто в схемах, в качестве рекомендации по использованию выходного трансформатора, указывают желательное т.н. приведённое к аноду сопротивление нагрузки. Чаще применяются тр-ры на 1,5-3,5 КОм. Значения эти довольно универсальны, и применимы почти ко всем известным схемам. Готовые, «фирменные» трансформаторы продаются так-же с указанием нескольких параметров, в том числе и приведённого сопротивления нагрузки. Эта величина показывает насколько нагрузит выходную лампу первичная обмотка трансформатора, при подключении к вторичной стандартной нагрузки (4, 8, 16 Ом). При выборе большего прив. сопротивления, можно ожидать снижения коэф. гармоник и уменьшение вых. мощности (облегчили жизнь вых. лампе), при меньшем — наоборот, но криминального ничего не произойдёт!!! Рекомендуется, как обычно, золотая середина, но ведь у Вас может быть своё мнение и свой вкус!!! А окраска звука больше зависит от выбора режимов схемы и типов ламп, чем от прив. сопротивления.
Из этого можно сделать довольно смелый вывод — расчитывать до 1% по километровым формулам выходной трансформатор, для конкретной схемы, просто нет смысла!!! ИМХО, ИМХО, ИМХО.
Вполне приемлемый результат даст простая последовательность оценок:
1) При анодном токе 60-80 мА, сечение сердечника от 10 см2
2) Для приемлемой индуктивности первичной обмотки (влияет на искажения на НЧ), её количество витков должно быть 2600-3500
3) В зависимости от площади окна, выбираем диаметр провода первичной обмотки (она должна занимать 55-60% места). Больше диаметр — выше КПД и вых. мощность.
4) В зависимости от требуемого приведённого сопротивления, считаем кол-во витков вторичной обмотки. На всякий случай формула (опишу словами) — коэф. трансформации (N) равен отношению витков первичной ко вторичной обмотке, или корню кв. из отношения сопротивлений (приведённого к аноду к сопр. нагрузки), умноженному на КПД.
5) Выбираем диаметр провода, чтобы обмотка поместилась в предназначенное для неё место.
6) Продумываем конструкцию трансформатора (секционирование)
Всё!!! Полный вперёд!!!

Корифеи лампового звука ВСЕ В ОДИН ГОЛОС говорят, что качество изготовления трансформатора, ГОРАЗДО ВАЖНЕЕ точного соответствия расчётным данным. А в этом случае, все преимущества в Ваших руках!!! Вам не доступно выбрать получше профиль и марку стали (возмите просто побольше сечение), зато намотать Вы сможете НА ОТЛИЧНО!!! Я верю!!!