Об использовании размагничивающей обмотки в межкаскадном трансформаторе

Архив форума — только чтение
A

AS_L

Местный
Здравствуйте господа эксперты.

Предлагаю обсудить возможность применения в однотактном разделительном трансформаторе вторичной обмотки для размагничивания сердечника трансформатора. Похожей темы на форуме не увидел, создаю новую.

Мы применяем нанокристаллические сплавы ММ11 в сердечниках для изготовления входных и выходных трансов. Теперь хотелось бы сделать переходной. Преимущество этих материалов наиболее существенны в не разрезных сердечниках. В таких сердечниках проницаемость может достигать 60...90 тыс (для сплавов на основе железа). При этом получается очень узкая петля перемагничивания материала и , как следствие, весьма малые фазовые искажения (задержки) широкополосных сигналов. Это должно приводить, например, к не искажению импульсных сигналов при прохождению через трансформатор. Если делать разрез (или зазор) в сердечнике с целью устранения влияния постоянного подмагничивания однотактных каскадов, то получается сильное ухудшение магнитных параметров сердечника, растут потери и вносимые искажения. Кроме того ленточка сердечника достаточно хрупкая, поэтому не удается зазор зашлифовать и уменьшить до малых величин.
Для испытаний я намотал на сердечнике МТ 06425C-01-0037 с размерами по металлу 64*35*25. Сердечник без разреза. Две обмотки одинаковые по 3600 витков каждая. Сердечник был изготовлен 5 лет назад из старого сплава ММ1 с низкой проницаемостью (около 30000) и индукцией насыщения 1,15 Тл. Получил в обмотках по 517 Гн.
Схема испытаний на рисунке.
В первичной обмотке задается ток от источника напряжения через резистор 12,8 Ком. Регулировка этого тока и тока подмагничивания вторички- изменением напряжения с помощью ЛАТра в диапазоне 50…300В. Резистор в первичке не является аналогом внутреннего сопротивления лампы, а лишь задает ток, равный постоянному току анода лампы. Резистор во вторичке – такой же как и в первичке с возможностью небольшой подстройки тока. В схемах с дроссельным или трансформаторным каскадом обычно задают ток лампы от единиц миллиампер до нескольких десятков. Это определило номинал резистора намагничивающего и размагничивающего обмоток трансформатора.
Вначале я проверил какое максимальное напряжение может выдержать трансформатор при низких частотах. Г3-54/1 позволяет установить минимум 17,5 Гц при 63 В действующего значения напряжения. При этих режимах я как раз и попал на границу допустимого напряжения на обмотках трансформатора. Сердечник без подмагничивания насыщается на 60…63 В ( амплитудное значение 84…88В).
При подаче малых токов подмагничивания до 1…1,2 ма и при отсутствии размагничивания допустимая ампльтуда напряжения не изменяется. При больших значениях начинаются искажения. Приходится снижать амплитуду напряжения. Если давать размагничивающий ток такой же величины как и намагничивающий, то насыщение сенрдечника, вызванное постоянным подмагничиванием, полностью устраняется. Это справедливо для всех значений тока и напряжения которые прикладывались при испытаниях. Если вводить небольшой разбаланс намагничивающего и размагничивающего токов (кручу переменный резистор), то видно зону начала насыщения сердечника (зазубрина на склоне синусоиды справа или слева в зависимости от того «недоразмагничивается» или «пере…» сердечник) см. фото.
. Допустимая величина несоответствия намагничивающего и размагничивающего токов (при снижении максимально допустимой амплитуды напряжения на 20…25%) составляет 2,5 мА. При токе анода лампы до 2…2,5 мА можно вообще не использовать размагничивание. Однако в драйверных каскадах используют часто большие токи. Работоспособность трансформатора была проверена при питающих напряжениях (при резисторах 12,8 кОм) – 50В, 100В, 200В, 250В, 300В. Соответсвенно намагничивающие и размагничивающие токи составили 3,9мА, 7,8мА, 11,7мА, 15,6мА, 19,5мА, 24,3мА. Необходимая точность поддержания соответствия размагничивающего тока току анода лампы тем выше, чем выше анодный ток. Так при допустимом разбалансе токов в 2мА для этих же значений токов получаем соответствующие точности установки токов – 51,3%, 25,6%, 17,1%, 12,8%, 10,3%, 8,5%. Это нужно учитывать при проектировании цепей стабилизации анодных токов ламп.
Следует отметить, что если заменить размагничивающий резистор источником тока, то можно получить очень большие коэфиициенты альфа( если учитывать, что внутренне сопротивление источника тока можно сделать очень большим, а индуктивное сопротивление обмоток трансформатора на 17,5 Гц-56,8 кОм это на «плохом» низкопроницаемом сердечнике). Современные сердечники Мелты из сплава ММ11 массово имеют 40…60 тыс проницаемости при индукции насыщения 1,2 Тл. На таком сердечнике будет, при том же числе витков, в 1,5…2 раза большее сопротивление на этой частоте. Однако источник тока мы ставить не хотим. Поэтому размагничивающий резистор будет одновременно является сопротивлением нагрузки и будет определять коэффициент альфа. Так например если использовать параллельно включенные половинки 6н1п (Ri-5,5к) получим альфу – 2,3 ,для двух половинок 6н6п(Ri-0,9к) – 14,2, лампа 6с45п(Ri-1,1к) – даст альфу 11,6. Предполагается, что можно питать размагничивающий резистор анодным напряжением. Изменяя напряжение, питающее размагничивающий резистор, можно регулировать коэффициент альфа для заданного рабочего режима лампы.
Следует учитывать, что при автоматическом смещении выходной лампы, сетка которой непосредственно присоединена к выходной обмотке трансформатора, величина напряжения на ее сетке не будет равна потенциалу земли, а будет смещена в плюс на величину равную падению напряжения на омическом сопротивлении обмотки вызванную постоянным током размагничивания. В случае фиксированного смещения – ток размагничивания будит протекать через источник напряжения смещения выходной лампы, поэтому он должен быть рассчитан на это и не иметь большое внутреннее сопротивление.
Таким образом можно управлять альфой и обойтись без межкаскадного конденсатора и без разреза в сердечнике.
С уважением.
 

Вложения

  • схема.JPG
    117.4 KB
  • Picture 1.jpg
    13.9 KB
  • Picture 2.jpg
    15.6 KB
  • Picture 3.jpg
    14.5 KB
Oleg

Oleg

Эксперт
Вот тут я схемку рисовал:
http://audioportal.su/showthread.php/2430-Проект-Покемон?p=753249&viewfull=1#post753249
Через резистор R1 протекает размагничивающий ток. Анодный ток драйвера должен как минимум в два раза превышать постоянный ток через этот резистор. Поэтому номинал резистора нужно уменьшить до нескольких десятков килоом, и ещё один резистор примерно такого же номинала включить между сеткой выходной лампы и анодным питанием. В драйвере применить маломощный пентод с анодным током 15-20мА.
 
R

Rezvoy

Active member
Очень сложно в реализации, бесцельно занимается часть окна, простые решения нестабильны, а стабильные чрезвычайно громоздки. Гораздо эффективнее применение драйверного каскада в котором трансформатор работает без постоянного подмагничивания. Например СРПП или каскад с динамической нагрузкой.
 
A

AS_L

Местный
Очень сложно в реализации, бесцельно занимается часть окна, простые решения нестабильны, а стабильные чрезвычайно громоздки.

В своем усилителе я собираюсь использовать трансформатор с передаточным отношением 1:1. Ни каких дополнительных обмоток не используется. Окно используется полностью. Если использовать другие передаточные отношения трансформатора, например 1:0,5, то размагничивающий ток на понижающей обмотке следует увеличить в 2 раза, поскольку сердечник намагничивается/размагничивается ампервитками. Произведение w на i первички должно равняться анологичному произведению на вторичке.
 
R

Rezvoy

Active member
Тогда к чему в заголовке упоминается "размагничивающая обмотка" ? Ладно, сделаете, отпишите как звучит, пока что все подобные попытки компенсации подмагничивания слуха не радовали.
 
B

baa

Местный
Киеву лавры Одессы покоя не дают:D
Как верно замечено при проницаемости 90000 установить рабочую точку на кривой намагничивания "слегка проблематично": следящая система и не факт что поможет
Edit:
Датчик тока 10000:1 по типу МУ на пермаллое с мю 70000 уплывал в насыщение если не термостатировать усилительную часть. При меньшей проницаемости сие возможно, но тогда мегагенри исчезают ;-)
 
Oleg

Oleg

Эксперт
Как верно замечено при проницаемости 90000 установить рабочую точку на кривой намагничивания "слегка проблематично": следящая система и не факт что поможет

Насчёт того, что не факт - точно. Музыкальный сигнал - сплошной непрекращающийся переходный процесс. Как повлияет свободная составляющая тока через обмотку - тут ещё подумать надо.
 

Вложения

  • fc.GIF
    79.9 KB
A

AS_L

Местный
Насчёт того, что не факт - точно. Музыкальный сигнал - сплошной непрекращающийся переходный процесс. Как повлияет свободная составляющая тока через обмотку - тут ещё подумать надо.
Здравствуйте Олег.
Уравнение свободных колебаний тока отражает переходной процесс при ступенчатом воздействии. В этом случае появился член уравнения показывающий наличие постоянной составляющей. Пожалуйста дайте ссылку на первоисточник. Это частный случай, когда напряжение прикладывается скачком. Прямоугольный импульс это существенная нелинейность (2-ого порядка) которую нельзя лианеризовать в отличии от несущественной нелинейности которую лианеризовать можно например отрицательной обратной связью. В случае если нелинейностей нет (идеальный случай) , то подавая какую угодно смесь частот, вплоть до белого шума, на передаточное устройство получим на выходе тоже смесь частот без наличия постоянной и комбинационных составляющих. Постоянная составляющая в сердечнике появляется если в ходе перемагничивания кривая намагниченности входит в нелинейную область, это приводит к лавинообразному росту насыщения и перекосу в одну сторону. Следует работать в линейной области.
 
A

AS_L

Местный
Извиняюсь, резистор R1 на рисунке должен быть 41,4 кОм. Мощность на резисторе - 2,03 Вт
 
Oleg

Oleg

Эксперт
Здравствуйте Олег.
Уравнение свободных колебаний тока отражает переходной процесс при ступенчатом воздействии. В этом случае появился член уравнения показывающий наличие постоянной составляющей. Пожалуйста дайте ссылку на первоисточник. Это частный случай, когда напряжение прикладывается скачком. Прямоугольный импульс это существенная нелинейность (2-ого порядка) которую нельзя лианеризовать в отличии от несущественной нелинейности которую лианеризовать можно например отрицательной обратной связью. В случае если нелинейностей нет (идеальный случай) , то подавая какую угодно смесь частот, вплоть до белого шума, на передаточное устройство получим на выходе тоже смесь частот без наличия постоянной и комбинационных составляющих. Постоянная составляющая в сердечнике появляется если в ходе перемагничивания кривая намагниченности входит в нелинейную область, это приводит к лавинообразному росту насыщения и перекосу в одну сторону. Следует работать в линейной области.

Первоисточник -"Теоретические основы электротехники" Евдокимова.
Уравнение описывает не прямоугольный скачок напряжения, а переходный процесс при подаче синусоидального напряжения на обмотку трансформатора. В нашем случае, допустим, это будет щипок струны какого-либо инструмента.
Никогда не приходилось слышать, как рявкает латр при включении в розетку? Это и есть переходный процесс, описанный выше. В обмотке, помимо синусоидальной составляющей (именуемой принужденной), появляется ещё и постоянная составляющая (именуемая свободной) на время, пропорциональное L/r. L - индуктивность обмотки, r - суммарное сопротивление обмотки и источника сигнала.
 
A

AS_L

Местный
Первоисточник -"Теоретические основы электротехники" Евдокимова.
Уравнение описывает не прямоугольный скачок напряжения, а переходный процесс при подаче синусоидального напряжения на обмотку трансформатора. В нашем случае, допустим, это будет щипок струны какого-либо инструмента.
Никогда не приходилось слышать, как рявкает латр при включении в розетку? Это и есть переходный процесс, описанный выше. В обмотке, помимо синусоидальной составляющей (именуемой принужденной), появляется ещё и постоянная составляющая (именуемая свободной) на время, пропорциональное L/r. L - индуктивность обмотки, r - суммарное сопротивление обмотки и источника сигнала.
Латр действительно дергается когда всовываешь вилку в розетку. Но не обязательно каждый раз при включении. Иногда не дергается. По-моему это зависит от того в какой фазе синусоиды его подключили. Если мгновенное значение напряжения в момент подключения значительное
тогда и происходит рывок, а сам процесс - переходной - с импульсным воздействием. За ссылку спасибо. ТОЭ изучал давно. Свободные гармонические колебания всегда начинаются с нуля, даже если Вы оттянули струну до упора. Напряжение в электромагнитном датчике пропорционально колебательной скорости струны, а в начале этой скорости нет. Кроме того струна не может сделать пол колебания, поэтому будет намагничивание/размагничивание.
 
Oleg

Oleg

Эксперт
Л Свободные гармонические колебания всегда начинаются с нуля, даже если Вы оттянули струну до упора. Напряжение в электромагнитном датчике пропорционально колебательной скорости струны, а в начале этой скорости нет.

Это как раз наихудший случай. Величина свободной составляющей при этом максимальна, т.к. фаза тока сдвинута от фазы напряжения на 90 градусов. Это видно из приведённых выше формул и графиков.
Вы верно сказали, что величина свободной составляющей зависит от фазы приложенного напряжения. Наилучший вариант - когда момент коммутации пришёлся на вершину синуса напряжения. Синус принужденного тока в этот момент проходит через ноль, и переходного процесса не возникает. Но как Вы заметили - такого в музыкальном сигнале не бывает.
 
A

AS_L

Местный
Киеву лавры Одессы покоя не дают:D
Как верно замечено при проницаемости 90000 установить рабочую точку на кривой намагничивания "слегка проблематично": следящая система и не факт что поможет
Edit:
Датчик тока 10000:1 по типу МУ на пермаллое с мю 70000 уплывал в насыщение если не термостатировать усилительную часть. При меньшей проницаемости сие возможно, но тогда мегагенри исчезают ;-)

Про мегегенри - я вовсе не гнался за ними. Я рассчитал необходимое кол-во витков исходя из минимальной частоты и требуемого напряжения на обмотке. Витков получилось много, потому, что с ростом их числа уменьшается индукция в сердечнике (индукция насыщения 1,15 Тл).

Про рабочую точку - сердечник не работает по частному циклу. При токе анода лампы в 7мА и таком же размагничивающем токе на вторичке достаточна точность установки его значения в 25%. Что я проверил экспериментально в полосе частот до 35 кГц. Поведение трансформатора одиноково. Трансформатор никуда не уплывает и выдерживает указанный дисбаланс токов.
 
Meloman

Meloman

Местный
А можно посмотреть на прямоугольный импульс межкаскада?
 
T

Tommy

Местный
Тогда к чему в заголовке упоминается "размагничивающая обмотка" ? Ладно, сделаете, отпишите как звучит, пока что все подобные попытки компенсации подмагничивания слуха не радовали.

Совершенно верно! До сих пор не радовали и вряд ли обрадуют в будущем. Любопытно лицезреть как с завидной периодичностью возникают подобные идеи. Ну, вольному - воля! :)
 
А

Александр Бокарёв

Местный
Верно ли понял я идею статьи: через вторичку межкаскадника подаём"противоток" с помощью резистора, обеспечивая размагничивающий эффект. Токозадающий резистор-он же нагрузочный для трансформатора. По-моему, всё просто и логично. Другое дело- оптимальная величина этого противотока.
И " перебдеть" и" недобдеть"-плохо. и чем круче материал сердечника, тем капризнее рабочая точка.
Сам принцип был приведён в Вестнике АРА, но отзывов нет нигде.
 
B

baa

Местный
To AS_L
Все просто I=7mA, разбаланс 25% - 1.75 мА. H=IW/l=39 A/m. Открываем доку и видим, что при H=39 сердечник в глубоком насыщении а именно 0,9 Тл и проницаемость в той точке весьма мала.
Смысл такого размагничивания?
Чтоб остаться на линейном участке разбаланс надо уменьшить раз так в ...дцать.
 

Вложения

  • M11H.png
    8.3 KB
Meloman

Meloman

Местный
Получается, что нужно использовать только стабы везде, а также применить сбаилизаторы тока, как в прямой, так и в обратной размагничивающей цепи. И если городить такой огород, то что останется от звука?
 
Архив форума — только чтение