Trasformatore step-up a banda larga con nucleo in ferrite ad anello. Trasformatori di bilanciamento su tubi in ferrite

02.02.2024

Nei circuiti elettronici ed elettrici vengono utilizzati vari tipi di apparecchiature di trasformazione, che sono richiesti in molte aree di attività economica. Ad esempio, i trasformatori di impulsi (di seguito denominati IT) sono un elemento importante installato in quasi tutti gli alimentatori moderni.

Progettazione (tipi) di trasformatori di impulsi

A seconda della forma del nucleo e della posizione delle bobine su di esso, gli IT vengono prodotti nei seguenti modelli:

nucleo;
corazzato;
toroidale (non ha spire, il filo è avvolto su un nucleo isolato);
asta corazzata;

Le cifre indicano:

A – circuito conduttore magnetico realizzato con acciai per trasformatori realizzati con tecnologia di laminazione dei metalli a freddo o a caldo (ad eccezione del nucleo toroidale, è realizzato in ferrite);
B – bobina in materiale isolante
C – fili che creano accoppiamento induttivo.

Si noti che l'acciaio elettrico contiene pochi additivi al silicio, poiché provoca una perdita di potenza per effetto delle correnti parassite sul circuito magnetico. Nell'IT toroidale, il nucleo può essere realizzato in acciaio laminato o ferrimagnetico.

Lo spessore delle piastre per il set di nuclei elettromagnetici viene selezionato in base alla frequenza. All'aumentare di questo parametro è necessario installare piastre più sottili.

Principio di funzionamento

La caratteristica principale dei trasformatori di tipo impulsivo (di seguito denominati IT) è che vengono forniti con impulsi unipolari con una componente di corrente costante, e quindi il circuito magnetico si trova in uno stato di magnetizzazione costante. Di seguito è riportato un diagramma schematico del collegamento di tale dispositivo.

Schema: collegamento di un trasformatore di impulsi

Come puoi vedere, lo schema di collegamento è quasi identico ai trasformatori convenzionali, cosa che non si può dire del diagramma temporale.

L'avvolgimento primario riceve segnali di impulsi di forma rettangolare e (t), l'intervallo di tempo tra i quali è piuttosto breve. Ciò provoca un aumento dell'induttanza durante l'intervallo tu, dopo di che si osserva la sua diminuzione nell'intervallo (T-t u).

Le variazioni di induzione avvengono con una velocità che può essere espressa in termini di costante di tempo utilizzando la formula: τ p =L 0 /R n

Il coefficiente che descrive la differenza del differenziale induttivo si determina come segue: ∆V=V max – V r

Â max – livello del valore massimo di induzione;
In r – residuo.

La differenza di induzione è mostrata più chiaramente nella figura, che mostra lo spostamento del punto di funzionamento nel circuito conduttore magnetico dell'IT.

Come si può vedere nel diagramma temporale, la bobina secondaria ha un livello di tensione U 2 in cui sono presenti emissioni inverse. È così che si manifesta l'energia accumulata nel circuito magnetico, che dipende dalla magnetizzazione (parametro i u).

Gli impulsi di corrente che attraversano la bobina primaria sono di forma trapezoidale, poiché il carico e le correnti lineari (causate dalla magnetizzazione del nucleo) sono combinati.

Il livello di tensione nell'intervallo da 0 a tu rimane invariato, il suo valore e t =U m. Per quanto riguarda la tensione sulla bobina secondaria, può essere calcolata utilizzando la formula:

in cui:

Ψ – parametro del concatenamento del flusso;
S è un valore che riflette la sezione trasversale del nucleo magnetico.

Considerando che la derivata che caratterizza le variazioni della corrente che passa attraverso la bobina primaria è un valore costante, l'aumento del livello di induzione nel circuito magnetico avviene in modo lineare. Sulla base di ciò, è consentito, invece della derivata, inserire la differenza tra gli indicatori rilevati in un determinato intervallo di tempo, che consente di apportare modifiche alla formula:

in questo caso ∆t verrà identificato con il parametro tu, che caratterizza la durata con cui si manifesta l'impulso di tensione in ingresso.

Per calcolare l'area dell'impulso con cui viene generata la tensione nell'avvolgimento secondario dell'IT, è necessario moltiplicare entrambe le parti della formula precedente per t u. Di conseguenza arriviamo ad un'espressione che ci permette di ottenere il principale parametro IT:

U m x t u = S x L 1 x ∆V

Si noti che l'entità dell'area dell'impulso dipende direttamente dal parametro ∆B.

La seconda quantità più importante che caratterizza il funzionamento dell'IT è la caduta di induzione; è influenzata da parametri quali la sezione trasversale e la permeabilità magnetica del nucleo magnetico, nonché il numero di spire sulla bobina:

Qui:

L 0 – differenza di induzione;
µ a – permeabilità magnetica del nucleo;
W 1 – numero di spire dell'avvolgimento primario;
S – area della sezione trasversale del nucleo;
l cр – lunghezza (perimetro) del nucleo (nucleo magnetico)
In r – il valore dell'induzione residua;
In max – il livello del valore massimo di induzione.
H m – Intensità del campo magnetico (massima).

Considerando che il parametro di induttanza dell'IT dipende completamente dalla permeabilità magnetica del nucleo, nel calcolo è necessario procedere dal valore massimo di µ a, che è mostrato dalla curva di magnetizzazione. Di conseguenza, per il materiale di cui è costituito il nucleo, il livello del parametro B r, che riflette l'induzione residua, dovrebbe essere minimo.

Video: descrizione dettagliata del principio di funzionamento di un trasformatore di impulsi

Per questo motivo un nastro in acciaio per trasformatori è ideale come materiale per il nucleo IT. Puoi anche usare il permalloy, che ha un coefficiente minimo di ortogonalità.

I nuclei realizzati in leghe di ferrite sono ideali per l'IT ad alta frequenza, poiché questo materiale presenta basse perdite dinamiche. Ma a causa della sua bassa induttanza, l'IT deve essere realizzato in grandi dimensioni.

Calcolo del trasformatore di impulsi

Consideriamo come è necessario calcolare l'IT. Si noti che l'efficienza del dispositivo è direttamente correlata alla precisione dei calcoli. Ad esempio, prendiamo un circuito convertitore convenzionale che utilizza un IT toroidale.

Prima di tutto dobbiamo calcolare il livello di potenza IT, per questo utilizzeremo la formula: P = 1,3 x P n.

Il valore Pn mostra la quantità di energia consumata dal carico. Successivamente si calcola la potenza complessiva (R gb), che non deve essere inferiore alla potenza del carico:

Parametri necessari per il calcolo:

S c – visualizza l'area della sezione trasversale del nucleo toroidale;
S 0 – l'area della sua finestra (come previsto, questo valore e quello precedente sono mostrati in figura);

B max è il picco massimo di induzione; dipende dal grado di materiale ferromagnetico utilizzato (il valore di riferimento è preso da fonti che descrivono le caratteristiche dei gradi di ferrite);
f è un parametro che caratterizza la frequenza con cui viene convertita la tensione.

La fase successiva consiste nel determinare il numero di giri nell'avvolgimento primario Tr2:

(il risultato viene arrotondato per eccesso)

Il valore di U I è determinato dall'espressione:

U I =U/2-U e (U è la tensione di alimentazione al convertitore; U e è il livello di tensione fornito agli emettitori degli elementi transistor V1 e V2).

Passiamo al calcolo della corrente massima che attraversa l'avvolgimento primario dell'IT:

Il parametro η è pari a 0,8, questa è l'efficienza con cui deve funzionare il nostro convertitore.

Il diametro del filo utilizzato nell'avvolgimento è calcolato dalla formula:

Se hai problemi a determinare i parametri di base dell'IT, puoi trovare siti tematici su Internet che ti consentono di calcolare online eventuali trasformatori di impulsi.

Affinché l'alimentatore possa essere abbinato all'antenna, vengono utilizzati dispositivi di adattamento (MD) - in gergo radioamatoriale, " balun” (BALUN – bilanciato/sbilanciato, cioè simmetrico/asimmetrico). Per essere completamente precisi, i sistemi di controllo sono disponibili in diverse combinazioni “simmetrico-asimmetrico” (BALUN, BALBAL, UNUN). L'ingresso sbilanciato è collegato ad un alimentatore coassiale o ad un'antenna sbilanciata (LW, ad esempio). L'ingresso bilanciato è collegato a un alimentatore a due fili o ad un'antenna bilanciata (ad esempio un dipolo). Il dispositivo di adattamento regolabile è spesso chiamato sintonizzatore d'antenna (che talvolta funziona come preselettore).

I sistemi di controllo più diffusi sono sotto forma di trasformatori di adattamento a banda larga, i cui avvolgimenti formano una lunga linea. Il rapporto tra le resistenze dell'avvolgimento si calcola con la formula: R1=k^2*R2, dove k è il rapporto di trasformazione (il rapporto tra il numero di spire dell'avvolgimento primario e il numero di spire del secondario).

All'estero sono entrati nella pratica radioamatoriale due tipi di trasformatori a banda larga: Guanella (corrente) e Ruthroff (tensione), secondo i nomi degli autori dei relativi articoli:
1. Guanella, G., “Novel Matching Systems for High Frequencies”, Brown-Boveri Review, Vol 31, settembre 1944, pp. 327-329.
2. Ruthroff, C.L., “Some Broad-Band Transformers”, Proc IRE, Vol 47, agosto 1959, pp. 1337-1342.

In URSS, V.D. è noto per le sue pubblicazioni sui trasformatori a banda larga. Kuznetsov.

Oggigiorno sono popolari i trasformatori a banda larga (BCT, “balun”) su anelli di ferrite, aste o “binocoli”. Ma esistono anche SHPT senza nuclei di ferrite. I nuclei di ferrite, di regola, non funzionano come un circuito magnetico alle alte frequenze (i nuclei di carbonile funzionano ad HF) e la trasformazione di corrente avviene a causa della mutua induzione (accoppiamento magnetico) degli avvolgimenti. In questo caso il nucleo di ferrite aumenta solo l'induttanza degli avvolgimenti. Un balun con rapporto 1:1 è solitamente un induttanza RF convenzionale, sebbene esistano anche dei balun.

Quando è necessario abbinare un fattore di dissipazione minimo ad una capacità di passaggio minima, è consigliabile utilizzare trasformatori con spire volumetriche. L'ampiezza relativa dell'intervallo operativo è 10-15 (il rapporto tra la frequenza superiore e quella inferiore).

Trasformatori con spire volumetriche (loop induttivo)

Progettazione del trasformatore con rotazione volumetrica

Un tale trasformatore è caratterizzato da un'elevata simmetria, poiché l'accoppiamento capacitivo tra i suoi avvolgimenti è ridotto al minimo.

La connessione tra gli avvolgimenti primari e secondari, posizionati su nuclei di ferrite ad anello con elevata permeabilità magnetica, viene effettuata utilizzando una bobina volumetrica (anello induttivo) formata dal corpo del trasformatore (schermo) e un'asta - un bullone che stringe l'intera struttura.

Tuttavia, a causa del fatto che Il collegamento del trasformatore tra l'avvolgimento primario e quello secondario avviene tramite una spira volumetrica formata da un divisorio metallico, coppe metalliche e un'asta; tale trasformatore non è in grado di trasmettere una potenza significativa a causa delle correnti di Foucault (la “spira volumetrica” di rame è riscaldato dalle correnti parassite).

Un tale trasformatore è stato utilizzato sulla stazione radio R-140 come trasformatore balun per l'antenna V ricevente.

Trasformatori con giro esterno(sui tubi di ferrite i “binocoli”) funzionano per l'induzione reciproca degli avvolgimenti. Il nucleo di ferrite, in questo caso, deve avere una permeabilità magnetica maggiore per aumentare l'induttanza degli avvolgimenti. Il nucleo qui non funziona come un circuito magnetico.

Bobina bifilare avvolta per balun 4:1

Le ferriti hanno due proprietà principali: permeabilità magnetica e resistività. Maggiore è la resistività, minori sono le perdite per correnti parassite, minore è il riscaldamento del nucleo.

I balun con un “nucleo d’aria” (cioè senza nucleo) presentano numerosi vantaggi rispetto a quelli in ferrite. Sono meno impegnativi per l'installazione, possono sopportare una potenza maggiore e sono più facili da produrre. Tuttavia, rispetto ai trasformatori in ferrite, hanno una gamma di frequenza operativa più ristretta.

Abbinamento utilizzando un trasformatore a quarto d'onda (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Un alimentatore a quarto d'onda è un trasformatore di impedenza, e se è presente un'antenna con un'impedenza di ingresso Ra.in e un alimentatore con un'impedenza caratteristica Qph, quindi per l'adattamento è necessario collegare tra loro un trasformatore a quarto d'onda avente una caratteristica impedenza: Qtr = √(Ra.in*Qph).

In teoria, puoi costruire un Q-match per ogni caso, se hai la capacità di creare linee di alimentazione a quarto d'onda di qualsiasi impedenza. Tuttavia, nella pratica radioamatoriale, il Q-match viene utilizzato raramente, ad esempio, quando si abbina un'antenna Delta Loop (che ha un'impedenza di ingresso di circa 112 Ohm) con un cavo da 50 Ohm. In questo caso tra l'antenna e l'alimentatore viene collegata una sezione a quarto d'onda di cavo da 75 ohm. Un'altra limitazione del Q-match è che è a banda singola.

I trasformatori sui tubi di ferrite svolgono diverse funzioni contemporaneamente: trasformano la resistenza, bilanciano le correnti nei bracci dell'antenna e sopprimono la corrente sulla superficie esterna della treccia dell'alimentatore coassiale. Il miglior materiale di ferrite domestico per trasformatori a banda larga (BCT) è la ferrite di grado 600NN, ma con essa non sono stati realizzati nuclei magnetici tubolari...

Ora sono comparsi in vendita tubi di ferrite di aziende straniere con buone caratteristiche, in particolare FRR-4.5 e FRR-9.5 (Fig. 1), con dimensioni dxDxL 4,5x14x27 e 9,5x17,5x35 mm, rispettivamente. Questi ultimi tubi sono stati utilizzati come induttanze di soppressione del rumore sui cavi che collegano le unità del sistema informatico con i monitor del tubo a raggi catodici. Ora vengono sostituiti in massa con monitor a matrice, e quelli vecchi vengono gettati via insieme ai cavi di collegamento.

Riso. 1. Tubi in ferrite

Quattro tubi di ferrite, impilati uno accanto all'altro a due a due, formano l'equivalente di un “binocolo”, su cui possono essere posizionati gli avvolgimenti del trasformatore, coprendo tutte le bande HF da 160 a 10 metri. I tubi hanno bordi arrotondati per evitare danni all'isolamento dei fili degli avvolgimenti. È conveniente fissarli insieme avvolgendoli con un nastro largo.

Tra i vari circuiti di trasformatori a banda larga, ho utilizzato quello più semplice, con avvolgimenti separati, le cui spire hanno un collegamento aggiuntivo dovuto ai conduttori strettamente attorcigliati tra loro. Ciò consente di ridurre l'induttanza di dispersione e quindi di aumentare il limite superiore della banda di frequenza operativa. Considereremo un giro come un filo fatto passare attraverso i fori di entrambi i tubi del “binocolo” e “mezzo giro” come un filo fatto passare attraverso il foro di un tubo del “binocolo”. La tabella riassume le opzioni di trasformatori utilizzabili su questi tubi. Qui N1 è il numero di spire dell'avvolgimento primario; N2 - numero di giri dell'avvolgimento secondario; K U - rapporto di trasformazione della tensione; K R - coefficiente di trasformazione della resistenza; M - rapporto di resistenza per una sorgente con un'impedenza di uscita di 50 Ohm.

Tavolo

		KU

Come puoi vedere, si ottiene una scelta molto ampia di rapporti di resistenza. Un trasformatore con rapporto 1:1, come un induttanza, bilancia le correnti nei bracci dell'antenna e sopprime la corrente sulla superficie esterna della treccia del cavo di alimentazione. Oltre a questo, anche altri trasformatori trasformano le resistenze. Cosa dovresti considerare quando scegli il numero di giri? A parità di altre condizioni, i trasformatori con avvolgimento primario a giro singolo hanno circa quattro volte il limite inferiore della banda passante rispetto a un avvolgimento primario a due spire, ma anche la frequenza della banda passante superiore è molto più elevata. Pertanto, per i trasformatori utilizzati dalle gamme di 160 e 80 metri, è meglio utilizzare opzioni a due giri e da 40 metri e oltre - a giro singolo. È preferibile utilizzare valori interi per il numero di spire se si desidera mantenere la simmetria e distanziare i terminali di avvolgimento sui lati opposti del “binocolo”.

Quanto più alto è il rapporto di trasformazione, tanto più difficile è ottenere un'ampia larghezza di banda, poiché aumenta l'induttanza di dispersione degli avvolgimenti. Può essere compensato collegando un condensatore in parallelo con l'avvolgimento primario, selezionando la sua capacità al minimo SWR alla frequenza operativa superiore.

Per gli avvolgimenti, di solito utilizzo un filo MGTF-0,5 o più sottile se il numero di spire richiesto non si adatta al foro. Calcolo in anticipo la lunghezza del filo richiesta e la taglio con un certo margine. Torco strettamente il filo degli avvolgimenti primario e secondario finché non viene avvolto sul circuito magnetico. Se il foro della ferrite non è pieno di avvolgimenti, è meglio infilare le spire in tubi termorestringenti di diametro adeguato, tagliati alla lunghezza del “binocolo”, che, una volta completato l'avvolgimento, vengono restringuti utilizzando un asciugacapelli. Premendo strettamente le spire degli avvolgimenti l'una contro l'altra si espande la larghezza di banda del trasformatore e spesso si elimina il condensatore di compensazione.

È bene tenere presente che un trasformatore elevatore può funzionare anche come trasformatore abbassatore, con lo stesso rapporto di trasformazione, se “invertito”. Gli avvolgimenti destinati al collegamento a resistenze a bassa resistenza devono essere costituiti da una “treccia” schermata o da più fili collegati in parallelo.

Il trasformatore può essere controllato con un misuratore SWR caricando la sua uscita su un resistore non induttivo del valore appropriato. I confini della banda sono determinati dal livello SWR consentito (solitamente 1,1). La perdita introdotta da un trasformatore può essere misurata misurando l'attenuazione introdotta da due trasformatori identici collegati in serie in modo che l'ingresso e l'uscita del dispositivo abbiano una resistenza di 50 ohm. Non dimenticare di dividere il risultato per due.

È un po' più difficile valutare le caratteristiche di potenza di un trasformatore. Ciò richiederà un amplificatore e un carico equivalente in grado di gestire la potenza richiesta. Viene utilizzato lo stesso circuito con due trasformatori. La misurazione viene eseguita alla frequenza operativa più bassa. Aumentando gradualmente la potenza CW e mantenendola per circa un minuto, determiniamo manualmente la temperatura della ferrite. Il livello al quale la ferrite inizia a riscaldarsi leggermente al minuto può essere considerato il massimo consentito per un dato trasformatore. Il fatto è che quando si opera non su un carico equivalente, ma su un'antenna reale che ha una certa componente reattiva dell'impedenza di ingresso, il trasformatore trasmette anche potenza reattiva, che può saturare il circuito magnetico e causare ulteriore riscaldamento.

Nella fig. La Figura 2 mostra un progetto pratico di un trasformatore avente due uscite: 200 ohm e 300 ohm.

Riso. 2. Progettazione pratica di un trasformatore a due uscite

I trasformatori possono essere posizionati su un quadro di dimensioni adeguate, proteggendolo in qualsiasi modo pratico dalle precipitazioni.

Data di pubblicazione: 07.12.2016

Le opinioni dei lettori

Petya / 31/07/2018 - 14:23
Allora dove posso acquistare i tubi?

Ho optato per un design simile subito dopo le prime prove, e oggi non conosco il modo migliore per trasformare resistenze con parametri peso-dimensionali del trasformatore stesso.

La base del dispositivo sono i tubi di ferrite dei cavi di segnale dei monitor dei computer. La potenza di un tale trasformatore dipende dalla sezione trasversale del tubo e dal loro numero. Ad esempio, anche una coppia di tubi per cavi più piccoli funziona liberamente a 200 watt. Per aumentare la potenza del trasformatore è possibile aumentare proporzionalmente il numero di tubi. Tali pali possono anche essere assemblati da singoli anelli ad alta permeabilità. In questo caso, quando si utilizzano ferriti prodotte nella CSI, prepararsi ad aumentare gli indicatori di peso e dimensione a causa delle grandi perdite in essi contenute.

Ecco come appare un trasformatore in un amplificatore di potenza:

Un trasformatore di queste dimensioni può funzionare con una potenza in ingresso di 500 W. Non è difficile immaginare le dimensioni del nucleo del trasformatore da 1 kW: sono relativamente piccole! In realtà, ho testato la resistenza di un trasformatore del genere utilizzando una potenza chiaramente troppo elevata con l'ACOM-2000. Lavorando in un contest pile-up sulla banda degli 80 metri l'ha riscaldata e dopo 30 minuti ha smesso di funzionare (l'SWR dell'antenna è aumentato bruscamente), ma dopo 10 minuti l'SWR è tornato al suo normale livello precedente. Ora immagina le dimensioni del trasformatore e la potenza ad esso fornita!

Il coefficiente di trasformazione si calcola come segue:

K=N22 /N12

dove N 1 è il numero di spire nell'avvolgimento primario,

N 2 - numero di giri nell'avvolgimento secondario

Ad esempio, un trasformatore con K = 2,25 contiene 2 spire nell'avvolgimento primario e 3 spire nell'avvolgimento secondario. Un tale trasformatore può essere utilizzato, ad esempio, per alimentare antenne con Rin di circa 100 Ohm.

Il trasformatore viene avvolto con tre fili contemporaneamente: avvolgiamo 1 giro. Quindi avvolgiamo un giro con il filo dell'avvolgimento primario e mezzo giro con i fili dell'avvolgimento secondario. È meglio usare fili di colori diversi. Collegare in serie i due fili dell'avvolgimento secondario. Il punto di connessione ha potenziale zero (se l'antenna è simmetrica) e deve essere messo a terra per drenare l'elettricità statica. Ha senso avvolgere l'avvolgimento primario di un tale trasformatore con un filo più spesso.

Un turno assomiglia a questo:

L'intero trasformatore 1:2.25 è avvolto in questo modo:

Nota importante: se l'antenna è asimmetrica, il punto centrale dell'avvolgimento secondario non può essere messo a terra! Per drenare l'elettricità statica è meglio mettere a terra questo punto tramite un resistore dell'ordine delle decine di kOhm.

Per l'antenna sopra menzionata è stato utilizzato un trasformatore 1:2,78 che è stato avvolto su 4 tubi in questo modo: sono state fatte 2,5 spire con tre fili, e poi è stata aggiunta un'altra mezza spira per l'avvolgimento primario. Il secondario era collegato in serie. Il rapporto di sterzata risultante era 5:3. Senza compensazione, ho ottenuto questo grafico con un carico di 150 Ohm:

Poiché l'antenna funzionava solo nelle bande 1,8 e 3,5 MHz, ho rifiutato il risarcimento.

Valentin RZ3DK (SK) ha prodotto il seguente grafico senza utilizzare la capacità di compensazione:

Quando si calcolano i turni, è necessario comprendere che è necessaria una sorta di compromesso. Da un lato, le spire devono essere effettuate in misura minima per la gamma più bassa e, dall'altro, non è possibile ottenere una grande induttanza di dispersione nelle gamme di frequenza più elevate.

Per ottenere una copia decente è necessario seguire alcune “regole”:

1. Dobbiamo sforzarci di avere un numero minimo ma sufficiente di spire negli avvolgimenti

2. Prendere il filo con la sezione più grande possibile, soprattutto con un avvolgimento a bassa resistenza.

3. Per un avvolgimento secondario simmetrico, utilizzare un cavo già confezionato a due fili (del tipo precedentemente utilizzato nei cavi di alimentazione), che poi collegheremo in serie. Allo stesso tempo, avranno sicuramente la stessa lunghezza e altri parametri che raggiungeranno la simmetria. È più logico utilizzare un filo del genere se il numero di spire dell'avvolgimento secondario prima di collegare le estremità è multiplo di un valore intero.

4. Riempiendo completamente e uniformemente la finestra principale, è possibile ottenere meno "blocchi" nelle gamme HF.

5. Il punto di partenza per il calcolo può essere considerato il numero minimo sufficiente di giri alla portata più bassa. Se le spire sono poche per una data permeabilità delle valvole, si otterrà un aumento del ROS verso le gamme delle basse frequenze e possibile riscaldamento.

6. Se vuoi avere più potenza del dispositivo, dovresti cercare di non aumentare il numero di tubi, ma di aumentare la sezione trasversale di ciascun tubo. E il numero di tubi dovrebbe essere minimo, ad es. solo 2, ma “di spessore”!

In conclusione, va notato che i parametri di peso e dimensione dei trasformatori dipendono direttamente dalla qualità della ferrite. Non escludo che anche a 100 watt il tuo trasformatore si surriscaldi. Ci sono due opzioni: cambiare i tubi o aumentarne il numero. I miei esemplari a 100 watt non hanno cambiato per niente la loro temperatura.

Ebbene, non dimenticare che maggiore è la componente reattiva del carico, peggio è per il trasformatore.

Informazioni su TDL in tre parti:

#1
Ciao Dmitrij!
Ho una domanda sui tubi ferrosi.
Il fatto è che questi tubi hanno una diffusione significativa della permeabilità (da 10 a 300 - da quelli che ho incontrato e misurati). Come si tiene conto di questo punto e quale (in termini di permeabilità) è meglio utilizzare?
Attualmente utilizzo tale trans-r su due tubi per alimentare un delta verticale con un perimetro di 86 m con alimentazione simultanea tramite cavo coassiale RD-200. Il TRX è accanto al TRX. La lunghezza del feeder è di 15 m, l'antenna è costruita addirittura a 1,8 m Hz (ciao!), ovviamente la sua efficienza in questa gamma è come quella di una locomotiva a vapore...
#2
È richiesta la massima permeabilità dei tubi. 10 e anche 300 non bastano. È vero, dipende dagli obiettivi che persegui. Non credo che ci sia qualcuno disposto a far funzionare questi trasformatori solo a 28 MHz, per esempio.
#3
Ciao Dmitrij!
In quali casi è necessario eseguire l'isolamento galvanico degli avvolgimenti e in quali casi no (come il tuo)?
#4
Sulle antenne, le antenne sono sempre collegate galvanicamente alla terra almeno tramite una resistenza ad alta resistenza.
#5
Ciao Dmitrij! Il mio Delta da 86 metri è alimentato da una linea simmetrica di due cavi da 75 ohm, le loro trecce sono collegate insieme (non collegate da nessuna parte), poi c'è un trasformatore, realizzato sotto forma di binocolo da dieci tubi. Sezione 5,8 cm2 e poi cavo da 50 ohm (circa 10 m). È necessario collegare le trecce a terra?
#6
Non ci sono dati sufficienti per valutare il quadro complessivo, ma è certo che la treccia necessita di essere messa a terra!
#7
Ciao Dmitrij!
Voglio provare ad alimentare un dipolo d'onda 1.8 MHz lungo circa 164 metri utilizzando un latch ferito in modo da poter spostare il punto di potenza lungo la tela e trovare il punto ottimale per 1.8 e 3.5 MHz. A giudicare dal mana, il trasformatore richiede 1 a 2. Dimmi come farlo al meglio. casa a 30 metri a livello dell'ascensore.
[e-mail protetta] Sergey RD0L
#8
Se lo sposti, dovrebbe esserci un solo giro nel secondario (la lama viene fatta passare attraverso l'anello una volta). Poiché il trans deve trasformare 1:2 e aumentare la resistenza a (mentre scrivi) 100 Ohm, nelle sue spire primarie dovrebbe esserci sqr(0,5)=0,7vit, il che è tecnicamente impossibile. Pertanto, questo metodo funziona solo con antenne con Rin<=Rкабеля. И то, всего лишь несколько случаев, да еще и на очень высокопроницаемом феррите.
#9
valentino (Mercoledì 13 settembre 2017 14:49)

Dmitry, grazie per il meraviglioso esempio di tr-ra, tutto si è rivelato 5 funziona bene, la potenza è di 500 watt, due tubi sono freddi, di cui sono molto contento, grazie mille
#10
ps Successivamente, ho avvolto altri 2 tr-ra sui fermacavi: funzionano tutti bene, ma la capacità di uscita doveva essere selezionata, per ogni caso la propria capacità da 50pf a 30,5 pf a 29,8 MHz max VSWR 1,35 a 330 m, ma tutto funziona su Windows, anche se non tutti rispondono, la potenza è di 100 watt, grazie, funziona tutto, grazie ancora
#11
Saluti, Valentino! Sì, la capacità di compensazione dipende in realtà dalla progettazione.
#12
Ciao Dmitrij!
Ho conosciuto i materiali del tuo articolo.
Il materiale presentato è senza dubbio utile; la teoria senza la pratica è morta. Elevata potenza, correnti elevate nei radiocomandi fissi: l'efficienza del trasmettitore non è particolarmente rilevante. Un'altra cosa sono gli amplificatori HF lineari portatili, di piccole dimensioni, a banda larga con alimentazione a 12V.
L'RPU è stato costruito sulla base degli schemi di pubblicazione dei ricetrasmettitori dal 2011 al 2014. La triste esperienza di tentativi ed errori ha portato alla conclusione che lo ShPT (a k = 1:2 e 1:3) sui binocoli Amidon con tubi in rame non consente di aumentare l'efficienza di oltre il 20-25% nella gamma di frequenze fino a 30 MHz.
SHPTL, sullo stesso amidon, consente di ottenere un'efficienza di circa il 30-50%, ma sono emersi altri problemi: blocchi nella gamma di frequenza inferiore o superiore (puoi ancora combatterlo, ci sono suggerimenti) e la distorsione non lineare più disgustosa (modulazione della distorsione a 1 kHz dal 10 al 35%). Sì, questo concorda con la teoria.
La domanda quindi è: quale ShPT o ShPTL potete consigliare per un radiocomando lineare portatile?
#13
Non hai indicato né i materiali Amidon (in generale si tratta di Micrometals, e Amidon li vende solo) che hai utilizzato, né la metodologia di misurazione. Non credo che il tetto dell’efficienza sia del 35%. E cosa intendi per “unità di controllo portatile”? Pertanto non mi impegno a dare una risposta alla tua domanda. Per i miei scopi non conosco un modo migliore per trasformare le correnti di quello qui descritto e lo uso solo anche sulle antenne riceventi.
#14
Come funzionerà un trasformatore a tubo per abbinare un filo a semionda dall'estremità? Con un rapporto di avvolgimento di 1/16.
#15
Gli farà male. Il coefficiente di trasformazione è troppo alto e, come conseguenza, ci sonoaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa restano dei resti di interesse su questa trasformazione. Utilizzare connessioni con autotrasformatore. Inoltre è inutile cercare di isolare galvanicamente gli avvolgimenti quando si alimenta dall'estremità un emettitore a semionda. Generalmente inutile.
#16
Ciao RV9CX!
Esistono filtri TDK ZCAT3035-1330 per cavi di segnale. Pensi che una tale ferrite funzionerà almeno nell'induttanza commutata di un sintonizzatore d'antenna?
#17
Bene, dov'è il collegamento alla scheda tecnica?
Non consiglio di inserire ferriti nel sintonizzatore. Inoltre, è pieghevole. Una cosa è abbinare la componente puramente attiva dell'impedenza. Ma, di regola, coloro che usano i sintonizzatori lavorano su tutti i tipi di lacci casuali: la reattività è astronomica e nessuna ferrite può farcela. No, funzionerà tutto, ma nell'antenna non ci sarà abbastanza potenza e un bel giorno la ferrite cadrà. Questo è come un caso estremo.
#18
Grazie, è quello che pensavo
https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/clamp-filter_commercial_zcat_en.pdf
La scheda tecnica è scarsa e non rivela le caratteristiche della ferrite.
#19
Dalla scheda tecnica si evince che non sono adatti all'utilizzo come SMS. Bene, come ho detto, non inserirlo nel sintonizzatore. E qual è la necessità della ferrite nel sintonizzatore. Mentre stiamo corrispondendo, avremmo dovuto provarlo molto tempo fa))) Puoi simulare un carico reattivo (è più facile con un condensatore) e vedere come si comporta.
#20
Ho concluso la trance. 1/16 su 4 tubi di ferrite dal monitor per abbinare il cavo di 21 metri (alimentazione) dall'estremità a una gamma di 7 MHz. Funziona bene. Ma non fa molto caldo a lungo a 400 W. Se ne collego 2, shtpl. Costantemente 1/4 + 1/4. Avrà senso? Non ho visto tali metodi su Internet.
#21
Non scriverò nulla sull'uso inappropriato del trasformatore, lo dirò nell'essenza della questione.
Anche in questo articolo la prima foto è di tubi consecutivi. Nell'articolo stesso ho scritto che è meglio non aumentare il numero dei tubi, ma la loro sezione trasversale. Queste sono due opzioni su cosa fare!
Per quanto riguarda la tua decisione... Certo che puoi farlo. Soprattutto dopo aver collegato una trance 1/16 alla fine di un moccio casuale. Niente può rovinare ancora di più questa decisione. Ma se sei interessato alla mia opinione, lo ripeterò: devi aumentare il potere della trance tagliandola, comprendendo le complessità del suo lavoro. Vale a dire che tali trance non possono digerire sostanze chimiche reattive.
#22
Grazie per la risposta rapida! A quanto pare, hai ragione. Ho misurato solo l'SWR, era 1,7, ma non c'era niente con cui misurare la reattanza. Con avvolgimento dell'autotrasformatore su un anello T-200 dalla Cina. L'SWR inferiore a 3 non ha funzionato, e anche con gli altri nostri anelli. La regolazione della lunghezza del filo non ha aiutato! Con un trasformatore su tubi F. puoi lavorare a lungo a 100 W. Ma non con 400 W. Cercherò tubi F. spessi. Non è possibile realizzare un'altra antenna come un cavo a 20 metri dal balcone. Tetto. Chiuso.
#23
È necessario creare un contorno a L per ciascuna gamma. Non è affatto un trasformatore in ferrite! I trasformatori sono per altri casi. Ad esempio, accanto a me ho un articolo in cui ho portato l'impedenza allo stesso in un'antenna a 2 bande e l'ho già trasformato con una tale trance. Allo stesso tempo, l'antenna è stata sintonizzata!
Non so che analogia fare, ma probabilmente capirai se dico che sei andato in Alaska in scooter. Puoi andare, ma non lontano e non per molto, e non arriverai in Alaska.
#24
#25
Grazie ai vostri (e non solo, ma soprattutto) articoli ho costruito un triangolo inclinato di 82,7 metri con alimentazione simmetrica dall'angolo, l'altezza di sospensione è di 22 m in alto e 12 m in basso. Ma il coordinamento è stato effettuato secondo il principio T2FD. Quelli. Ho inserito una resistenza da 300 Ohm al centro della gamba opposta all'angolo di alimentazione (ho pensato che una resistenza di carico più elevata avrebbe dato meno corrente nel pannello dell'antenna e, di conseguenza, meno perdite). Ho concordato con i tuoi consigli utilizzando ShPT 1:6 sui tubi. Risultato: l'antenna funziona benissimo su tutte le bande statunitensi 3-30 MHz con un SWR non superiore a 2! Compresi WAC e SV! Ha lavorato con tutti i continenti e raccolto più di 300 DX con una potenza di 50 watt!
Ho costruito questo "mostro" sfruttando le possibilità dell'ambiente: il centro città, l'antenna sopra il cortile.
Grazie ancora e tradizionale 73!
#26
Bene, non sarò mai in grado di descrivere tali antenne. Ma il coordinamento sì: questa opzione è la più ottimale.

2) L'SHTL deve essere caricato in ingresso e in uscita con carichi ATTIVI pari a circa l'impedenza caratteristica delle linee da cui è costituito.

Esempio tipico: nostro fratello, un radioamatore, utilizza enormi anelli di ferrite vicino alla tela per “bilanciare” le antenne. Tuttavia, l'esperimento con carichi attivi sopra descritto mostra che un anello con un diametro di 10...20 mm può sopportare una potenza di 100 W e non si riscalda! Allora dov'è la verità? La verità è che l'antenna (dipolo o loop) ha una bassa resistenza attiva SOLO ad una singola frequenza, la frequenza della prima armonica dell'antenna. Nella pratica le resistenze attive elevate, presenti anche alle armoniche, non sono applicabili. Le risonanze a bassa impedenza con armoniche superiori dispari non rientrano più nelle gamme dei radioamatori. E ad altre frequenze ci sarà SEMPRE una reattività significativa. Fanno sì che l'anello si surriscaldi notevolmente e quindi deve avere un'ampia superficie di raffreddamento, ad es. essere GRANDE. Ad esempio, i ricetrasmettitori importati da 100 watt hanno un microscopico binocolo in ferrite sull'uscita PA. E NIENTE! Questo non è perché sono fatti di materiale stravagante. Solo uno dei requisiti per il carico di uscita per tali ricetrasmettitori è che sia ATTIVO. (Un altro requisito è 50 ohm). Dovresti diffidare di quelle pubblicazioni che raccomandano di avvolgere un numero di giri rigorosamente definito per un trasformatore HF. Questo è un segno di un'altra "malattia della coscienza": l'uso quasi risonante di SPTL. È qui che “cresce” la leggenda sulla necessità di utilizzare le ferriti HF. Ma... NON esiste più la banda larga!

Ora riguardo ai menzionati 1:1 e 1:2... In un corso di fisica scolastica, il rapporto di trasformazione è il rapporto tra le spire degli avvolgimenti primari e secondari. Quelli. rapporto tra tensioni di ingresso e di uscita. Perché i radioamatori hanno trasformato questo parametro “per impostazione predefinita” nel coefficiente di trasformazione della resistenza? Sì, perché la trasformazione della resistenza è più importante nel nostro ambiente. Ma non bisogna arrivare al punto dell'assurdo! Ecco una conversazione ascoltata in onda: due radioamatori discutono su come realizzare un trasformatore da 50 a 75 Ohm. Si consiglia di avvolgerlo con un rapporto spire di 1:1,5. E quando qualcuno si oppone timidamente, l’unica risposta che si sente sono accuse di analfabetismo tecnico. E questo accade ad ogni passo! E solo - TERMINI! Si scopre che la grande legge di conservazione dell'energia non si applica a loro ed è possibile, con una tensione sull'avvolgimento di ingresso di, diciamo, 1 Volt, applicare una potenza di 20 mW all'ingresso da 50 ohm del trasformatore e rimuovendo 30 mW all'uscita da 75 ohm. Ecco come appare una “macchina a moto perpetuo”! Qui devi solo ricordare che il rapporto di trasformazione della resistenza è una funzione quadratica del rapporto di trasformazione della tensione. In altre parole, un trasformatore 1:2 trasformerà una resistenza di 50 ohm in 200 ohm, e un trasformatore 5:6 trasformerà una resistenza di 50 ohm in 75 ohm. Perché ho scritto 5:6 e non 1:1,2? Ecco un passo verso la progettazione. Come già accennato, l'SHPTL dovrebbe penzolare con una linea. Una linea è composta da due o più fili piegati insieme e leggermente attorcigliati. L'impedenza caratteristica di tale linea dipende dal diametro dei fili, dalla distanza tra i loro centri e dal passo di torsione. Per trasformare 50 Ohm in 75 Ohm è necessario utilizzare una linea di SEI fili e, se non è richiesto il bilanciamento, collegare questi fili secondo lo schema

Come hai notato, anche il circuito è disegnato in modo speciale, non come un normale trasformatore. Questa immagine riflette meglio l'essenza del design. Il consueto schema circuitale, Fig. 2, e, di conseguenza, il design "tradizionale" di un autotrasformatore con avvolgimento a strato singolo e una presa di 0,83 spire totali nei test pratici "sul tavolo" mostra risultati molto peggiori in termini di banda larga .

Per ragioni progettuali e operative, non è auspicabile realizzare un SHPTL con una sezione accorciata di una delle linee. Fig.3. Nonostante ciò renda facile la realizzazione di qualsiasi coefficiente di trasformazione, anche frazionario. Questa soluzione porta alla comparsa di disomogeneità nella linea, con conseguente deterioramento della banda larga.

Una domanda interessante: “Quali sono i rapporti di trasformazione limite che si possono ottenere in SHPTL?” Trovare la risposta a questa domanda è interessante soprattutto per chi è “malato” dell’idea di realizzare un finale a valvole aperiodiche a banda larga, dove è necessario trasformare una resistenza di circa 1..2 KOhm su il lato della lampada in una resistenza di 50 Ohm. L'esperimento “sul tavolo” dà un risultato piuttosto interessante. Ancora una volta, tutto dipende dal design degli avvolgimenti. Ad esempio, se realizzi un trasformatore o un autotrasformatore "tradizionale" con un rapporto di trasformazione, diciamo, 1:10, lo carichi sulla resistenza attiva richiesta di 5 KOhm e misuri l'SWR sul lato di cinquanta ohm, quindi il risultato può fai rizzare i capelli! E se si elimina anche la risposta in frequenza, diventa chiaro che della banda larga non rimane più nulla. C'è una risonanza ovvia, piuttosto acuta, dovuta all'induttanza.

Questo argomento dolente potrebbe essere ulteriormente sviluppato all'infinito, ma... Tutto è stato eclissato dalla progettazione di un trasformatore balun a banda larga su un transfluxor (nucleo di ferrite a due fori) Fig. 4, che sono riuscito a “individuare” in un'antenna importata per una TV tipo “baffi”. L'immagine nella figura è, ovviamente, schematica: gli avvolgimenti sono infatti costituiti da più spire (3...5). Per molto tempo ho guardato con stupore il suo design, cercando di capire il sistema di carica. Alla fine sono riuscito a disegnare la posizione degli “avvolgimenti”. Questo è un esempio di come utilizzare le vere linee lunghe!

Se non sapessi che queste sono battute, penserei di essere pazzo! Soprattutto questo avvolgimento rosso cortocircuitato... Ma perché non siamo sorpresi nel caso in cui, ad esempio, in un cavo a gomito a U, è necessario collegare la treccia dalle due estremità del cavo coassiale in un punto. Inoltre, perché è una LINEA! In un esperimento di carico equivalente da banco, questo microtrasformatore, progettato per funzionare a frequenze dell'ordine di centinaia di megahertz, ha mostrato risultati eccellenti a frequenze significativamente più basse, fino alla portata di 40 metri e alla massima potenza del ricetrasmettitore.

Lungo il percorso affronteremo le leggende sulla simmetria e la simmetrizzazione. Scopriamo come determinare molto facilmente se questo o quello SHPTL è simmetrizzante, oppure gli autori dichiarano solo questa proprietà, ma lì non c'è traccia di simmetria. Anche in questo caso “Sua Maestà – Esperimento” e “Sua Altezza – Analisi teorica dei risultati dell’esperimento” ci aiuteranno ancora. Per prima cosa, vediamo cos'è un output simmetrico e in cosa differisce da uno asimmetrico. Si scopre che tutto dipende dal design del trasformatore. Ecco, ad esempio, il caso più semplice: SHPTL con un rapporto di trasformazione di 1:1. Qualsiasi SHPTL reale o immaginario (ce ne sono! E non è raro!) può essere facilmente controllato utilizzando il ricetrasmettitore domestico. È sufficiente collegare un carico attivo (equivalente) con una resistenza corrispondente alla trasformazione all'uscita del trasformatore e controllare l'SWR all'ingresso da 50 ohm alla massima potenza del trasmettitore (massima precisione del misuratore SWR) in un dato intervallo di frequenza . Se l'SPTL è reale, allora l'SWR dovrebbe essere vicino all'ideale, cioè 1.0 ed in BANDA LARGA (ecco perché è un trasformatore BANDA LARGA!) Si consiglia di avere il ricetrasmettitore aperto per la trasmissione con sovrapposizione continua e in nessun caso accendere l'accordatore d'antenna interno. La proprietà di simmetria viene verificata quando si riceve utilizzando un DITO (non il 21! Anche se puoi usarlo!). La simmetria è l'essenza dell'UGUAGLIANZA di entrambi i terminali di carico rispetto al suolo (corpo del ricetrasmettitore). Quando si riceve una qualsiasi stazione (possibilmente una stazione radiotelevisiva, è più comodo...) quando si toccano le estremità del carico collegato all'uscita SIMMETRICA dello SHPTLE con il DITO o con un cacciavite, secondo le letture dell'S-meter e a orecchio, dovrebbe essere tutto uguale. Ma il livello del segnale dovrebbe essere un punto (-6 dB o due volte U) in meno su ciascuna uscita single-ended. (questo è nel caso di una trasformazione 1:1). È conveniente utilizzare per un breve periodo una resistenza MLT-2 da 51 Ohm come carico, anche per una trasmissione di 100 W. In questo caso, si osserva un effetto interessante: mentre si riceve un segnale attraverso un balun, quando si tiene un DITO sul corpo di questo resistore, si sentirà una stazione radio da un bordo, al centro del resistore non si sentirà sentito, e dall'altro bordo si sentirà allo stesso modo del primo . Solo in tali condizioni il trasformatore può essere considerato un balun. Prova diversi progetti di SPTL pubblicati in letteratura e su Internet. I risultati potrebbero sorprendervi...

In breve! Realizza il tuo mixer su qualsiasi anello con ferrite a bassa frequenza. Se lo provi, scrivi! Sperimenta con coraggio!

Sergey Makarkin, RX3AKT