categorii: Articole prezentate » Electronică practică
Număr de vizualizări: 44174
Comentarii la articol: 0

Transformatoare pentru UMZCH

 

Transformatoare pentru UMZCHUnul dintre cele mai populare modele de radio amatori sunt amplificatoare de sunet UMZCH. Pentru ascultarea de înaltă calitate a programelor de muzică acasă, cel mai adesea folosesc amplificatoare destul de puternice, de 25 ... 50 W / canal, de obicei amplificatoare stereo.

O putere atât de mare nu este deloc necesară pentru a obține un volum foarte mare: un amplificator care lucrează la jumătate din putere permite un sunet mai curat, distorsiuni în acest mod și chiar și cele mai bune UMZCH le au, sunt aproape invizibile.

Este destul de dificil să asamblați și să configurați un UMZCH puternic, dar această afirmație este adevărată dacă amplificatorul este asamblat din părți discrete - tranzistoare, rezistențe, condensatoare, diode, poate chiar amplificatoare operaționale. O astfel de proiectare poate fi realizată de un radioamator suficient de calificat, care a asamblat deja mai mult de unul sau două amplificatoare, arzând la primele experimente nu un kilogram de tranzistoare de ieșire puternice.

Circuitul modern evită astfel de costuri materiale și, cel mai important, moral. Pentru a asambla un UMZCH suficient de puternic și de înaltă calitate, puteți cumpăra unul sau două microcircuite, adăugați-le câteva părți pasive, lipiți toate acestea pe o placă de circuite imprimate mici și vă rog, înainte de a vă UMZCH, care va funcționa imediat după pornire.

Calitatea redării va fi foarte bună. Desigur, nu va fi posibil să se obțină un sunet „tub”, dar multe amplificatoare proprii și, mai ales, chinezești vor fi lăsate în urmă. Un exemplu viu al unei astfel de soluții la problema sunetului de înaltă calitate poate fi considerat cipul TDA7294.

Tensiunea de alimentare bipolară a microcircuitului are o gamă foarte mare de ± 10 ... ± 40V, ceea ce face posibilă obținerea puterii de la microcircuitul care depășește 50W la o încărcare de 4Ω. Dacă nu este necesară o astfel de putere, reduceți puțin tensiunea de alimentare. Etapa de ieșire a amplificatorului este realizată pe tranzistoare cu efect de câmp, care asigură o calitate bună a sunetului.

Este foarte dificil să dezactivezi un cip. Etapa de ieșire are protecție împotriva scurtcircuitului, în plus există și protecție termică. Cipul, ca amplificator, funcționează în clasa AB, a cărui eficiență este de 66%. Prin urmare, pentru a obține o putere de ieșire de 50 W, va fi necesară o alimentare cu o putere de 50 / 0,66 = 75,757 W.

Amplificatorul asamblat este montat pe radiator. Pentru a reduce dimensiunile radiatorului, nu este deloc rău că căldura din calorifer este îndepărtată de un ventilator. În aceste scopuri, un cooler mic de calculator, de exemplu, de pe plăci video, este destul de potrivit. Designul amplificatorului este prezentat în figura 1.

Amplificator pe cip TDA7294

Figura 1. Amplificator pe cip TDA7294

De remarcat o mică caracteristică a cipului TDA7294. Pentru toate aceste microcircuite puternice, spatele metalic din spate cu o gaură pentru fixarea la calorifer este conectat la un fir de circuit comun. Acest lucru vă permite să fixați cipul pe carcasa metalică a amplificatorului fără o bandă izolatoare.

Pe cipul TDA7294, acest element de fixare este conectat electric la borna negativă a sursei de alimentare, terminalul 15. Prin urmare, este necesară pur și simplu o placă izolatoare cu pastă termoreductoare KPT-8. Și mai bine, dacă microcircuitul este instalat pe calorifer, fără a fi deloc așezat, doar cu pastă termoreductor, iar caloriferul în sine este izolat de corpul (sârmă comună) a amplificatorului.

Schema de cablare tipică TDA7294

Figura 2. Circuit de comutare tipic TDA7294

Putem vorbi mult despre amplificatoare pe cipul TDA7294, iar acele câteva linii care au fost scrise mai sus nu pretind deloc o informație completă. Acest amplificator este menționat doar pentru a arăta câtă putere ar putea avea un transformator, cum să-și determine parametrii, deoarece articolul se numește „Transformatoare pentru UMZCH”.

Se întâmplă adesea că construcția începe cu crearea de prototipuri, a căror putere este produsă din sursa de alimentare de laborator. Dacă schema s-a dovedit a fi reușită, atunci restul lucrărilor de „tâmplărie” începe: carcasa este realizată sau se folosește unul potrivit dintr-un dispozitiv industrial similar. În același stadiu, sursa de alimentare este fabricată și este selectat un transformator adecvat.


Deci, ce fel de transformator este necesar?

S-a calculat un pic mai mare că alimentarea cu energie electrică ar trebui să fie de cel puțin 75 de wați, iar aceasta este pentru un singur canal. Dar unde puteți găsi un amplificator monofonic acum? Acum acesta este cel puțin un dispozitiv cu două canale. Prin urmare, pentru opțiunea stereo, este necesar un transformator cu o putere de cel puțin o sută cincizeci de wați. De fapt, acest lucru nu este în întregime adevărat.

O putere atât de mare poate fi necesară numai dacă este amplificat un semnal sinusoidal: tocmai am aplicat un sinusoid la intrare și stăm, ascultăm. Însă ascultarea îndelungată a unui zâmbet monoton de jale este puțin probabil să fie o plăcere. Prin urmare, oamenii normali ascultă mai des muzică sau vizionează filme cu sunet. Aici afectează diferența dintre semnalul muzical și unda sinusoidală pură.

Un adevărat semnal muzical nu este un sinusoid, ci o combinație de vârfuri mari pe termen scurt și semnale pe termen lung de putere mică, astfel încât puterea medie consumată de la sursa de energie este mult mai mică.

Putere reală a sunetului

Figura 3. Puterea reală a sunetului. Niveluri medii (linie galbenă) de semnale sonore sinusoidale și reale la aceleași niveluri maxime


Cum se calculează sursa de alimentare UMZCH

Metodologia de calcul a alimentării este dată în articolul „Calculul sursei de alimentare pentru amplificatorul de putere”, care poate fi găsit la link,

Articolul oferă considerații cu privire la alegerea parametrilor sursei de alimentare, unde puteți de asemenea să descărcați programul pentru calcularea sursei de energie, ținând cont de caracteristicile programelor muzicale reproduse. Programul funcționează fără instalare în sistem, trebuie doar să dezarhivați arhiva. Rezultatele programului sunt salvate într-un fișier text care apare în folderul în care se află programul de calcul. Imaginile programului sunt prezentate în figurile 4 și 5.

Introducerea datelor în programul de calcul

Figura 4. Introducerea datelor în programul de calcul

Calculele au fost efectuate pentru sursa de alimentare asamblată conform schemei prezentate în figura 5.

Unitate de alimentare UMZCH Rezultatele calculului

Figura 5. Sursă de alimentare UMZCH. Rezultatele calculului

Astfel, pentru un amplificator cu 50 canale duble cu o încărcare de 4Ω, este necesar un transformator de 55W. Înfășurare secundară cu un punct mediu cu tensiuni de 2 * 26,5 V cu un curent de sarcină de 1A. Din aceste considerente, ar trebui să alegeți un transformator pentru UMZCH.

S-ar părea că transformatorul s-a dovedit a fi destul de slab. Dar, dacă citiți cu atenție articolul menționat chiar mai sus, atunci totul cade în loc: autorul spune destul de convingător ce criterii trebuie luate în considerare la calcularea sursei de alimentare UMZCH.

Aici puteți pune imediat o întrebare contrară: „Și dacă puterea transformatorului la îndemână va fi mai mare decât calculul?”. Da, nu se va întâmpla nimic rău, doar transformatorul va funcționa cu jumătate de inimă, nu se va încorda în special și se va încălzi. În mod natural, tensiunile de ieșire ale transformatorului trebuie să fie aceleași cu cele calculate.


Puterea totală a transformatorului

Nu este greu de observat că cu cât transformatorul este mai puternic, cu atât dimensiunea și greutatea acestuia sunt mai mari. Și acest lucru nu este deloc surprinzător, deoarece există așa ceva ca puterea generală a unui transformator. Cu alte cuvinte, cu cât transformatorul este mai mare și mai greu, cu atât este mai mare puterea acestuia, cu atât este mai mare puterea sarcinii conectate la înfășurarea secundară.


Calcularea puterii globale după formulă

Pentru a determina puterea de ansamblu a transformatorului, este suficient să măsuram dimensiunile geometrice ale miezului cu o simplă riglă, apoi, cu o acuratețe acceptabilă, să calculăm totul folosind o formulă simplificată.

P = 1,3 * Sc * Deci,

unde P este puterea totală, Sc = a * b este aria de bază, Deci = c * h este zona ferestrei. Tipurile de nuclee posibile sunt prezentate în figura 5. Coresele asamblate conform schemei HL se numesc blindate, în timp ce miezurile submarine sunt numite miez.

Tipuri de miez de transformator

Figura 6. Tipuri de nuclee transformatoare

În manualele de inginerie electrică, formula de calcul a puterii generale este minunată și mult mai lungă. În formula simplificată, sunt acceptate următoarele condiții care sunt inerente majorității transformatoarelor de rețea, doar câteva valori medii.

Se crede că eficiența transformatorului este de 0,9, frecvența tensiunii de alimentare este de 50 Hz, densitatea curentului în înfășurări este de 3,5 A / mm2, iar inducția magnetică este de 1,2 T. Mai mult, factorul de umplere de cupru este 0,4, iar factorul de umplere de oțel 0,9. Toate aceste valori sunt incluse în formula „reală” pentru calcularea puterii generale. Ca orice altă formulă simplificată, această formulă poate da un rezultat cu o eroare de cincizeci la sută, cum ar fi prețul plătit pentru simplificarea calculului.

Aici este suficient să reamintim cel puțin eficiența transformatorului: cu cât este mai mare puterea totală, cu atât eficiența este mai mare. Deci transformatoarele cu o putere de 10 ... 20 W au o eficiență de 0,8, iar transformatoarele de 100 ... 300 W și mai mari au o eficiență de 0,92 ... 0,95. În aceleași limite, alte cantități care fac parte din formula „reală” pot varia.

Formula, desigur, este destul de simplă, dar în directoare există tabele în care "totul este deja calculat pentru noi". Deci nu vă complicați viața și profitați de un produs finit.

Tabel pentru determinarea puterii generale a transformatorului. Valori calculate pentru 50Hz

Figura 7. Tabel pentru determinarea puterii generale a transformatorului. Valori calculate pentru 50Hz

A treia cifră din marcajul miezului submarinului indică parametrul h - înălțimea ferestrei, așa cum se arată în figura 6.

În plus față de puterea totală, tabelul are și un parametru atât de important precum numărul de rotații pe volt. Mai mult, se observă un astfel de model: cu cât dimensiunea miezului este mai mare, cu atât este mai mic numărul de rotații pe volt. Pentru înfășurarea primară, acest număr este indicat în penultima coloană a tabelului. Ultima coloană indică numărul de rotații pe vol pentru înfășurările secundare, care este puțin mai mare decât în ​​înfășurarea primară.

Această diferență se datorează faptului că înfășurarea secundară este situată mai departe de miezul (miezul) transformatorului și se află într-un câmp magnetic slăbit decât înfășurarea primară. Pentru a compensa această slăbire, este necesar să creșteți ușor numărul de rotații ale înfășurărilor secundare. Aici, intră în vigoare un anumit coeficient empiric: dacă la un curent în înfășurare secundară de 0,2 ... 0,5 A numărul de rotații se înmulțește cu un factor de 1,02, atunci pentru curenți de 2 ... 4 A, coeficientul crește la 1,06.



Cum se determină numărul de rotații pe vol

Multe formule în inginerie electrică sunt empirice, obținute prin metoda a numeroase experimente, precum și încercare și eroare. Una dintre aceste formule este formula pentru calcularea numărului de rotații pe volt în înfășurarea primară a transformatorului. Formula este destul de simplă:

ω = 44 / S

aici, totul pare clar și simplu: ω este numărul dorit de virați / volți, S este aria de bază în centimetri pătrați, dar 44 este, după cum spun unii autori, un coeficient constant.

Alți autori înlocuiesc 40 sau chiar 50 în formula „coeficientului constant”. Deci cine are dreptate și cine nu?

Pentru a răspunde la această întrebare, formula ar trebui să fie ușor transformată, în locul „coeficientului constant” înlocuiește litera, bine, cel puțin K.

ω = K / S,

Apoi, în loc de un coeficient constant, se obține o variabilă sau, așa cum spun programatorii, o variabilă. Această variabilă poate lua diverse valori, în mod natural, într-o anumită măsură. Mărimea acestei variabile depinde de designul miezului și de gradul de oțel transformator. De obicei, variabila K se situează în intervalul 35 ... 60. Valorile mai mici ale acestui coeficient duc la un mod de funcționare mai strict al transformatorului, dar facilitează înfășurarea datorită mai puțelor viraje.

Dacă transformatorul este proiectat să funcționeze în echipamente audio de înaltă calitate, atunci K este ales cât mai mare, de obicei 60.Acest lucru va ajuta să scapi de interferențele cu frecvența rețelei care vine de la transformatorul de putere.

Acum vă puteți referi la tabelul prezentat în figura 7. Există un miez ШЛ32X64 cu o suprafață de 18,4 cm2. Coloana penultimă a tabelului indică numărul de rotații pe vol pentru înfășurarea primară. Pentru fier, ШЛ32X64 este de 1,8 rotiri / V. Pentru a afla ce magnitudine K au fost ghidați dezvoltatorii în calcularea acestui transformator, este suficient să faceți un calcul simplu:

K = ω * S = 1,8 * 18,4 = 33,12

Un astfel de coeficient mic sugerează că calitatea fierului transformator este bună sau pur și simplu căutată pentru a economisi cuprul.

Da, masa este bună. Dacă există o dorință, timp, miez și fir de înfășurare, rămâne doar să înfășurați mânecile și să înfășurați transformatorul necesar. Este chiar mai bine dacă puteți cumpăra un transformator adecvat sau îl puteți obține din propriile rezerve „strategice”.


Transformatoare industriale

Odată, industria sovietică a produs o serie întreagă de transformatoare de talie mică: TA, TAN, TN și CCI. Aceste abrevieri sunt descifrate ca transformator de anod, anod-filament, filament și transformator pentru alimentarea echipamentelor semiconductoare. Acesta este transformatorul mărcii TPP poate fi cel mai potrivit pentru amplificatorul considerat mai sus. Transformatoarele acestui model sunt disponibile cu o capacitate de 1,65 ... 200 W.

Cu o putere nominală de 55W, un transformator TPP-281-127 / 220-50 cu o putere de 72W este destul de potrivit. Din denumire, se poate înțelege că acesta este un transformator pentru alimentarea echipamentelor semiconductoare, numărul de serie de dezvoltare 281, tensiunea de înfășurare primară 127 / 220V, frecvența de rețea 50Hz. Ultimul parametru este destul de important, având în vedere că transformatoarele CCI sunt disponibile și la o frecvență de 400 Hz.

Parametri transformator ТП П-281-127 / 220-50

Figura 8. Parametri transformator ТП П-281-127 / 220-50

Curentul primar este indicat pentru tensiunile 127 / 220V. În tabelul de mai jos sunt prezentate tensiunile și curenții înfășurărilor secundare, precum și conducerea transformatorului la care sunt lipite aceste înfășurări. Schema întregii varietăți de transformatoare CCI este una: toate aceleași înfășurări, toate aceleași numere de pin. Iată doar tensiunile și curenții înfășurărilor pentru toate modelele de transformatoare sunt diferite, ceea ce vă permite să alegeți un transformator pentru orice ocazie.

Figura următoare arată diagrama electrică a transformatorului.

Circuitul electric al transformatoarelor CCI

Figura 9. Circuitul electric al transformatoarelor CCI

Pentru o unitate de alimentare a unui amplificator cu două canale cu o putere de 50W, un exemplu al cărui calcul a fost dat chiar mai sus, este necesar un transformator cu o putere de 55W. Înfășurare secundară cu un punct mediu cu tensiuni de 2 * 26,5 V cu un curent de sarcină de 1A. Este destul de evident că pentru a obține astfel de tensiuni va fi necesară conectarea înfășurărilor în fază de 10 și 20V și înfășurarea în fază de 2,62V

10 + 20-62,62 = 27,38V,

care este aproape în concordanță cu calculul. Există două astfel de înfășurări, care sunt conectate în serie într-una cu punctul mediu. Conexiunea de înfășurare este prezentată în figura 10.

Racordarea înfășurărilor transformatorului ТП П-281-127 / 220-50

Figura 10. Racordarea înfășurărilor transformatorului ТП П-281-127 / 220-50

Înfășurările primare sunt conectate în conformitate cu documentația tehnică, deși puteți utiliza alte robinete, care vor selecta mai exact tensiunea de ieșire.


Cum se conectează înfășurările secundare

Înfășurările 11-12 și 17-18 sunt conectate în fază - sfârșitul înfășurării anterioare, cu începutul următoarei (începutul înfășurărilor este indicat printr-un punct). Rezultatul este o înfășurare cu o tensiune de 30V și în conformitate cu condițiile sarcinii sunt necesare 26,5. Pentru a vă apropia de această valoare, înfășurările 19-20 sunt conectate la înfășurările 11-12 și 17-18 în antifază. Această conexiune este indicată de linia albastră, obținându-se o jumătate din înfășurarea cu un punct de mijloc. Linia roșie arată conexiunea cealaltă jumătate a înfășurării prezentată în figura 5. Conexiunea punctelor 19 și 21 formează punctul mediu al înfășurării.


Serii și înfășurări paralele

Cu o conexiune în serie, este mai bine dacă curenții de înfășurare admis sunt egali, curentul de ieșire pentru două sau mai multe înfășurări va fi același.Dacă curentul uneia dintre înfășurări este mai mic, acesta va fi curentul de ieșire al înfășurării rezultate. Acest raționament este bun atunci când există o diagramă de circuit a unui transformator: doar lipiți jumperii și măsurați ce s-a întâmplat. Și dacă nu există o schemă? Acest lucru va fi discutat în articolul următor.

Conectarea paralelă a înfășurărilor este de asemenea permisă. Aici cerința este aceasta: tensiunea înfășurărilor trebuie să fie aceeași, iar conexiunea este în fază. În cazul transformatorului TPP-281-127 / 220-50, este posibil să conectați două înfășurări de 10 volți (cabluri 11-12, 13-14), două înfășurări de 20 de volți (conducte 15-16, 17-18), două înfășurări la 2.62V (concluzii 19-20, 21-22). Obțineți trei înfășurări cu curenți 2.2A. Conectarea înfășurării primare se face în conformitate cu datele de referință ale transformatorului.

La fel de bine se dovedește dacă datele transformatorului sunt cunoscute. Unul dintre parametrii importanți ai transformatorului este prețul său, care depinde în mare măsură de imaginația și aroganța vânzătorului.

Considerat ca un exemplu, transformatorul TPP-281-127 / 220-50 de la diverși vânzători de internet este oferit la un preț de 800 ... 1440 ruble! De acord că va fi mai scump decât amplificatorul în sine. Calea de ieșire din această situație poate fi utilizarea unui transformator adecvat obținut din echipamentele casnice vechi, de exemplu, de la televizoare cu lămpi sau computere vechi.

Boris Aladyshkin

Citiți și pe acest subiect:Cum se determină parametrii transformatorului necunoscuți

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Cum se determină parametrii transformatorului necunoscuți
  • Cum se determină numărul de rotații ale înfășurărilor transformatorului
  • Cum să afli puterea și curentul unui transformator prin aspectul său
  • Amplificatoare electronice. Partea 2. Amplificatoare audio
  • Surse de alimentare pentru laborator

  •