Szerokopasmowy transformator podwyższający z pierścieniowym rdzeniem ferrytowym. Transformatory równoważące na rurkach ferrytowych

02.02.2024

W obwodach elektronicznych i elektrycznych stosowane są różne rodzaje urządzeń transformatorowych, które są poszukiwane w wielu obszarach działalności gospodarczej. Przykładowo transformatory impulsowe (zwane dalej IT) są ważnym elementem instalowanym w niemal wszystkich nowoczesnych zasilaczach.

Budowa (rodzaje) transformatorów impulsowych

W zależności od kształtu rdzenia i rozmieszczenia na nim cewek, IT produkowane są w następujących wykonaniach:

rdzeń;
opancerzony;
toroidalny (nie ma cewek, drut nawinięty jest na izolowany rdzeń);
pręt pancerny;

Liczby wskazują:

A – obwód magnetyczny wykonany ze stali transformatorowych wytwarzanych technologią walcowania na zimno lub na gorąco (z wyjątkiem rdzenia toroidalnego wykonany jest z ferrytu);
B – cewka wykonana z materiału izolacyjnego
C – przewody tworzące sprzężenie indukcyjne.

Należy pamiętać, że stal elektrotechniczna zawiera niewiele dodatków krzemowych, ponieważ powoduje utratę mocy w wyniku działania prądów wirowych na obwód magnetyczny. W toroidalnym IT rdzeń może być wykonany ze stali walcowanej lub ferrimagnetycznej.

Grubość płytek do zestawu rdzeni elektromagnetycznych dobierana jest w zależności od częstotliwości. Wraz ze wzrostem tego parametru konieczne jest instalowanie cieńszych płyt.

Zasada działania

Główną cechą transformatorów impulsowych (zwanych dalej IT) jest to, że zasilane są one impulsami jednobiegunowymi ze składową stałą prądu, dzięki czemu obwód magnetyczny znajduje się w stanie stałego namagnesowania. Poniżej znajduje się schemat ideowy podłączenia takiego urządzenia.

Schemat: podłączenie transformatora impulsowego

Jak widać schemat połączeń jest prawie identyczny jak w przypadku konwencjonalnych transformatorów, czego nie można powiedzieć o schemacie czasowym.

Uzwojenie pierwotne odbiera sygnały impulsowe o kształcie prostokątnym e (t), których odstęp czasu jest dość krótki. Powoduje to wzrost indukcyjności w przedziale t u, po czym obserwuje się jej spadek w przedziale (T-t u).

Zmiany indukcyjne zachodzą z prędkością, którą można wyrazić w postaci stałej czasowej za pomocą wzoru: τ p =L 0 /R n

Współczynnik opisujący różnicę różnicy indukcyjnej wyznacza się w następujący sposób: ∆V=Vmax – V r

В max – poziom maksymalnej wartości indukcji;
W r – reszta.

Różnicę w indukcji widać wyraźniej na rysunku, który pokazuje przemieszczenie punktu pracy w obwodzie przewodnika magnetycznego IT.

Jak widać na wykresie czasowym, cewka wtórna ma poziom napięcia U 2, w którym występują emisje wsteczne. W ten sposób objawia się energia zgromadzona w obwodzie magnetycznym, która zależy od namagnesowania (parametr iu).

Impulsy prądu przechodzące przez cewkę pierwotną mają kształt trapezowy, ponieważ prądy obciążenia i prądy liniowe (spowodowane magnesowaniem rdzenia) są połączone.

Poziom napięcia w zakresie od 0 do t u pozostaje niezmieniony, jego wartość e t = U m. Jeśli chodzi o napięcie na cewce wtórnej, można je obliczyć ze wzoru:

w której:

Ψ – parametr powiązania strumienia;
S jest wartością odzwierciedlającą przekrój rdzenia magnetycznego.

Biorąc pod uwagę, że pochodna charakteryzująca zmiany prądu płynącego przez cewkę pierwotną jest wartością stałą, wzrost poziomu indukcji w obwodzie magnetycznym następuje liniowo. Na tej podstawie dopuszczalne jest wpisanie zamiast pochodnej różnicy pomiędzy wskaźnikami przyjętymi w określonym przedziale czasu, co pozwala na dokonanie zmian we wzorze:

w tym przypadku ∆t będzie utożsamiane z parametrem t u, który charakteryzuje czas trwania impulsu napięcia wejściowego.

Aby obliczyć obszar impulsu, z którym generowane jest napięcie w uzwojeniu wtórnym IT, należy pomnożyć obie części poprzedniego wzoru przez t u. W rezultacie dochodzimy do wyrażenia, które pozwala nam uzyskać główny parametr IT:

U m x t u =S x W 1 x ∆V

Należy zauważyć, że wielkość obszaru impulsu zależy bezpośrednio od parametru ∆B.

Drugą najważniejszą wielkością charakteryzującą działanie IT jest spadek indukcji, na który wpływają takie parametry, jak przekrój poprzeczny i przenikalność magnetyczna rdzenia magnetycznego, a także liczba zwojów na cewce:

Tutaj:

L 0 – różnica indukcyjna;
µ a – przenikalność magnetyczna rdzenia;
W 1 – liczba zwojów uzwojenia pierwotnego;
S – pole przekroju rdzenia;
l cр – długość (obwód) rdzenia (rdzenia magnetycznego)
In r – wartość indukcji resztkowej;
In max – poziom maksymalnej wartości indukcji.
H m – Natężenie pola magnetycznego (maksymalne).

Biorąc pod uwagę, że parametr indukcyjności IT całkowicie zależy od przenikalności magnetycznej rdzenia, przy obliczeniach należy postępować od maksymalnej wartości µa, co pokazuje krzywa namagnesowania. Odpowiednio, dla materiału, z którego wykonany jest rdzeń, poziom parametru B r, który odzwierciedla indukcję resztkową, powinien być minimalny.

Wideo: szczegółowy opis zasady działania transformatora impulsowego

W związku z tym taśma wykonana ze stali transformatorowej idealnie nadaje się jako materiał rdzenia IT. Można również użyć permalloyu, który ma minimalny współczynnik prostopadłości.

Rdzenie wykonane ze stopów ferrytu idealnie nadają się do zastosowań IT o wysokiej częstotliwości, ponieważ materiał ten charakteryzuje się niskimi stratami dynamicznymi. Jednak ze względu na niską indukcyjność, IT musi być wykonany w dużych rozmiarach.

Obliczanie transformatora impulsowego

Zastanówmy się, jak należy obliczyć IT. Należy pamiętać, że wydajność urządzenia jest bezpośrednio związana z dokładnością obliczeń. Jako przykład weźmy konwencjonalny obwód przetwornicy wykorzystujący toroidalny układ IT.

Przede wszystkim musimy obliczyć poziom mocy IT, w tym celu skorzystamy ze wzoru: P = 1,3 x P n.

Wartość Pn pokazuje, ile energii zużyje obciążenie. Następnie obliczamy całkowitą moc (R gb), która nie może być mniejsza niż moc obciążenia:

Parametry wymagane do obliczeń:

S c – wyświetla pole przekroju rdzenia toroidalnego;
S 0 – powierzchnia jego okna (zgodnie z oczekiwaniami tę i poprzednią wartość pokazano na rysunku);

B max to maksymalny szczyt indukcji, zależny od gatunku użytego materiału ferromagnetycznego (wartość referencyjna pochodzi ze źródeł opisujących charakterystykę gatunków ferrytu);
f jest parametrem charakteryzującym częstotliwość, z jaką przetwarzane jest napięcie.

Kolejny etap sprowadza się do określenia liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym Tr2:

(wynik zaokrąglamy w górę)

Wartość U I określa się za pomocą wyrażenia:

U I =U/2-U e (U to napięcie zasilania przetwornicy; U e to poziom napięcia podawanego na emitery elementów tranzystorowych V1 i V2).

Przejdźmy do obliczenia maksymalnego prądu przepływającego przez uzwojenie pierwotne IT:

Parametr η wynosi 0,8, jest to wydajność z jaką musi pracować nasz konwerter.

Średnicę drutu użytego w uzwojeniu oblicza się ze wzoru:

Jeśli masz problemy z określeniem podstawowych parametrów IT, możesz znaleźć w Internecie strony tematyczne, które pozwalają obliczyć online dowolne transformatory impulsowe.

Aby podajnik był dopasowany do anteny, stosuje się urządzenia dopasowujące (MD) - w slangu amatorskiego radia „ balun” (BALUN – zrównoważony/niezrównoważony, czyli symetryczny/asymetryczny). Aby być całkowicie precyzyjnym, systemy sterowania występują w różnych kombinacjach „symetryczno-asymetrycznych” (BALUN, BALBAL, UNUN). Wejście niezbalansowane jest podłączone do zasilacza koncentrycznego lub anteny niezbalansowanej (na przykład LW). Wejście zbalansowane jest podłączone do dwuprzewodowego zasilacza lub zbalansowanej anteny (na przykład dipola). Regulowane urządzenie dopasowujące jest często nazywane tunerem antenowym (który czasami pełni funkcję preselektora).

Najpopularniejszymi układami sterowania są szerokopasmowe transformatory dopasowujące, których uzwojenia tworzą długą linię. Stosunek rezystancji uzwojeń oblicza się ze wzoru: R1=k^2*R2, gdzie k jest współczynnikiem transformacji (stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do liczby zwojów uzwojenia wtórnego).

Za granicą w praktyce radioamatorskiej weszły dwa typy transformatorów szerokopasmowych: Guanella (prąd) i Ruthroff (napięcie), zgodnie z nazwiskami autorów odpowiednich artykułów:
1. Guanella, G., „Novel Matching Systems for High Frequequenes”, Brown-Boveri Review, tom 31, wrzesień 1944, s. 327-329.
2. Ruthroff, C.L., „Some Broad-Band Transformers”, Proc IRE, tom 47, sierpień 1959, s. 1337-1342.

W ZSRR V.D. jest znany ze swoich publikacji na temat transformatorów szerokopasmowych. Kuzniecow.

Obecnie popularne są transformatory szerokopasmowe (BCT, „baluny”) na ferrytowych pierścieniach, prętach lub „lornetkach”. Ale są też SHPT bez rdzeni ferrytowych. Rdzenie ferrytowe z reguły nie działają jako obwód magnetyczny przy wysokich częstotliwościach (rdzenie karbonylowe pracują przy HF), a transformacja prądu następuje w wyniku wzajemnej indukcji (sprzężenia magnetycznego) uzwojeń. W tym przypadku rdzeń ferrytowy jedynie zwiększa indukcyjność uzwojeń. Balun o przełożeniu 1:1 to zwykle konwencjonalny dławik RF, choć zdarzają się też baluny.

Gdy konieczne jest połączenie minimalnego współczynnika rozproszenia z minimalną pojemnością przepustową, zaleca się stosowanie transformatorów ze zwojami wolumetrycznymi. Względna szerokość zakresu roboczego wynosi 10-15 (stosunek częstotliwości górnej do częstotliwości dolnej).

Transformatory ze zwojami wolumetrycznymi (pętla indukcyjna)

Konstrukcja transformatora z obrotem wolumetrycznym

Taki transformator charakteryzuje się dużą symetrią, ponieważ sprzężenie pojemnościowe między jego uzwojeniami jest zminimalizowane.

Połączenie uzwojenia pierwotnego i wtórnego, umieszczone na pierścieniowych rdzeniach ferrytowych o dużej przenikalności magnetycznej, odbywa się za pomocą cewki wolumetrycznej (pętli indukcyjnej) utworzonej przez korpus transformatora (ekran) i pręt - śrubę dokręcającą całą konstrukcję.

Jednak z uwagi na to, że Połączenie transformatora pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym odbywa się za pomocą zwoju wolumetrycznego utworzonego przez metalową przegrodę, metalowe miseczki i pręt; taki transformator nie jest w stanie przenosić znacznych mocy ze względu na prądy Foucaulta (miedziany „zwój wolumetryczny” jest podgrzewane prądami wirowymi).

Taki transformator zastosowano w radiostacji R-140 jako transformator balunowy dla anteny odbiorczej V.

Transformatory z obrotem zewnętrznym(na rurkach ferrytowych „lornetki”) działają dzięki wzajemnej indukcji uzwojeń. W tym przypadku rdzeń ferrytowy musi mieć wyższą przenikalność magnetyczną, aby zwiększyć indukcyjność uzwojeń. Rdzeń nie działa tu jako obwód magnetyczny.

Szpula bifilarna do baluna 4:1

Ferryty mają dwie główne właściwości: przenikalność magnetyczną i rezystywność. Im wyższa rezystywność, tym niższe straty prądu wirowego, tym mniej nagrzewa się rdzeń.

Baluny z „rdzeniem powietrznym” (czyli w ogóle bez rdzenia) mają szereg zalet w porównaniu z balunami ferrytowymi. Są mniej wymagające w montażu, wytrzymują większą moc i są łatwiejsze w produkcji. Jednak w porównaniu do transformatorów ferrytowych mają węższy zakres częstotliwości roboczej.

Dopasowanie za pomocą transformatora ćwierćfalowego (Q-match – Quarter Wavelength Transformer Matching)

Zasilacz ćwierćfalowy jest transformatorem impedancyjnym, a jeśli występuje antena o impedancji wejściowej Ra.in i zasilacz o impedancji charakterystycznej Qph, to w celu dopasowania należy podłączyć między nimi transformator ćwierćfalowy o charakterystyce impedancja: Qtr = √(Ra.in*Qph).

Teoretycznie możesz zbudować Q-match w każdym przypadku, jeśli masz możliwość stworzenia ćwierćfalowych linii zasilających o dowolnej impedancji. Jednak w praktyce radioamatorskiej rzadko stosuje się funkcję Q-match, na przykład podczas dopasowywania anteny Delta Loop (która ma impedancję wejściową około 112 omów) za pomocą kabla 50 omów. W tym przypadku odcinek ćwierćfalowy kabla 75 omów jest podłączony między anteną a podajnikiem. Kolejnym ograniczeniem Q-match jest to, że jest on jednopasmowy.

Transformatory na rurach ferrytowych spełniają jednocześnie kilka funkcji: przekształcają rezystancję, równoważą prądy w ramionach anteny i tłumią prąd na zewnętrznej powierzchni współosiowego oplotu zasilającego. Najlepszym krajowym materiałem ferrytowym do transformatorów szerokopasmowych (BCT) jest ferryt klasy 600NN, ale nie wykonano z niego rurowych rdzeni magnetycznych...

Teraz w sprzedaży pojawiły się rury ferrytowe zagranicznych firm o dobrych właściwościach, w szczególności FRR-4.5 i FRR-9.5 (ryc. 1), o wymiarach dxDxL odpowiednio 4,5x14x27 i 9,5x17,5x35 mm. Te ostatnie lampy zastosowano jako dławiki przeciwzakłóceniowe w kablach łączących jednostki systemu komputerowego z monitorami kineskopowymi. Teraz są one masowo zastępowane przez monitory matrycowe, a stare wyrzucane są wraz z kablami połączeniowymi.

Ryż. 1. Rurki ferrytowe

Cztery lampy ferrytowe, ułożone obok siebie po dwie, tworzą odpowiednik „lornetki”, na której można umieścić uzwojenia transformatora, pokrywając wszystkie pasma HF od 160 do 10 metrów. Rurki posiadają zaokrąglone krawędzie, co zapobiega uszkodzeniu izolacji przewodów uzwojenia. Wygodnie jest je połączyć, owijając je szeroką taśmą.

Spośród różnych obwodów transformatorów szerokopasmowych zastosowałem najprostszy, z oddzielnymi uzwojeniami, których zwoje mają dodatkowe połączenie ze względu na mocno skręcone między sobą przewody. Umożliwia to zmniejszenie indukcyjności rozproszenia, a tym samym zwiększenie górnej granicy pasma częstotliwości roboczej. Za jeden zwój będziemy uważać drut przewleczony przez otwory obu tubusów „lornetki”, a za „pół obrotu” drut przewleczony przez otwór jednego tubusu „lornetki”. W tabeli zestawiono opcje transformatorów, które można zastosować w tych lampach. Tutaj N1 jest liczbą zwojów uzwojenia pierwotnego; N2 - liczba zwojów uzwojenia wtórnego; K U - przekładnia transformacji napięcia; K R - współczynnik transformacji rezystancji; M - współczynnik rezystancji dla źródła o impedancji wyjściowej 50 omów.

Tabela

		KU

Jak widać uzyskuje się bardzo szeroki wybór współczynników rezystancji. Transformator o przełożeniu 1:1, podobnie jak dławik, równoważy prądy w ramionach anteny i tłumi prąd na zewnętrznej powierzchni oplotu kabla zasilającego. Oprócz tego inne transformatory również przekształcają rezystancję. Co należy wziąć pod uwagę przy wyborze liczby zwojów? Przy wszystkich innych parametrach transformatory z jednozwojowym uzwojeniem pierwotnym mają około czterokrotnie większą dolną granicę pasma przepustowego w porównaniu z dwuzwojowym uzwojeniem pierwotnym, ale ich górna częstotliwość pasma przepustowego jest również znacznie wyższa. Dlatego w przypadku transformatorów stosowanych w zakresach 160 i 80 metrów lepiej jest zastosować opcje dwuobrotowe, a od 40 metrów i więcej - jednoobrotowe. Zaleca się stosowanie wartości całkowitych dla liczby zwojów, jeśli pożądane jest zachowanie symetrii i rozmieszczenie końcówek uzwojenia po przeciwnych stronach „lornetki”.

Im wyższy współczynnik transformacji, tym trudniej jest uzyskać szerokie pasmo, ponieważ wzrasta indukcyjność rozproszenia uzwojeń. Można to skompensować, podłączając kondensator równolegle do uzwojenia pierwotnego, dobierając jego pojemność do minimalnego SWR przy górnej częstotliwości roboczej.

Do uzwojeń zwykle używam drutu MGTF-0,5 lub cieńszego, jeśli wymagana liczba zwojów nie mieści się w otworze. Z góry obliczam wymaganą długość drutu i przycinam ją z pewnym marginesem. Mocno skręcam drut uzwojenia pierwotnego i wtórnego, aż zostanie nawinięty na obwód magnetyczny. Jeśli otwór ferrytowy nie jest wypełniony zwojami, lepiej jest przewlec zwoje w rurki termokurczliwe o odpowiedniej średnicy, przycięte na długość „lornetki”, które po nawinięciu są obkurczane za pomocą suszarki do włosów. Dociskanie zwojów uzwojeń do siebie zwiększa szerokość pasma transformatora i często eliminuje kondensator kompensacyjny.

Należy pamiętać, że transformator podwyższający może pracować również jako transformator obniżający, przy tej samej przekładni transformacji, jeśli jest „odwrócony”. Uzwojenia przeznaczone do podłączenia do rezystancji niskoomowych muszą być wykonane z „plecionki” ekranowej lub kilku przewodów połączonych równolegle.

Transformator można sprawdzić miernikiem SWR ładując jego wyjście na rezystor nieindukcyjny o odpowiedniej wartości. Granice pasma wyznacza dopuszczalny poziom SWR (zwykle 1,1). Stratę wprowadzaną przez transformator można zmierzyć mierząc tłumienie wprowadzone przez dwa identyczne transformatory połączone szeregowo, tak aby wejście i wyjście urządzenia miały rezystancję 50 omów. Nie zapomnij podzielić wyniku przez dwa.

Nieco trudniej jest ocenić charakterystykę mocy transformatora. Będzie to wymagało wzmacniacza i równoważnego obciążenia, które wytrzyma wymaganą moc. Zastosowano ten sam obwód z dwoma transformatorami. Pomiar wykonywany jest przy niższej częstotliwości roboczej. Stopniowo zwiększając moc CW i utrzymując ją przez około minutę, ręcznie określamy temperaturę ferrytu. Poziom, przy którym ferryt zaczyna się nieznacznie nagrzewać w ciągu minuty, można uznać za maksymalny dopuszczalny dla danego transformatora. Faktem jest, że podczas pracy nie na równoważnym obciążeniu, ale na prawdziwej antenie, która ma pewną składową reaktywną impedancji wejściowej, transformator przekazuje również moc bierną, która może nasycić obwód magnetyczny i spowodować dodatkowe ogrzewanie.

Na ryc. Rysunek 2 przedstawia praktyczną konstrukcję transformatora posiadającego dwa wyjścia: 200 omów i 300 omów.

Ryż. 2. Projekt praktyczny transformatora posiadającego dwa wyjścia

Transformatory można umieścić na płycie o odpowiednich wymiarach, chroniąc ją w dowolny praktyczny sposób przed opadami atmosferycznymi.

Data publikacji: 07.12.2016

Opinie czytelników

Petya / 31.07.2018 - 14:23
Gdzie więc mogę kupić tuby?

Zdecydowałem się na podobną konstrukcję zaraz po pierwszych testach i na dzień dzisiejszy nie wiem jak najlepiej przekształcić rezystancje przy takich parametrach wagowo-wymiarowych samego transformatora.

Podstawą urządzenia są lampy ferrytowe z kabli sygnałowych monitorów komputerowych. Moc takiego transformatora zależy od przekroju rur i ich liczby. Na przykład para nawet najmniejszych tub kablowych działa swobodnie przy mocy 200 watów. Aby zwiększyć moc transformatora, można proporcjonalnie zwiększyć liczbę lamp. Takie słupki można również składać z pojedynczych pierścieni o wysokiej przepuszczalności. W takim przypadku, stosując ferryty produkowane w WNP, należy przygotować się na zwiększenie wskaźników masy i wielkości ze względu na duże straty w nich.

Tak wygląda transformator we wzmacniaczu mocy:

Transformator tej wielkości może pracować z mocą wejściową 500 W. Nietrudno wyobrazić sobie wymiary rdzenia transformatora na 1 kW - są stosunkowo małe! W rzeczywistości testowałem taki transformator pod kątem wytrzymałości przy użyciu mocy, która była dla niego wyraźnie za duża, z ACOM-2000. Praca w pileupie konkursowym na paśmie 80m rozgrzała go i po 30 minutach przestała działać (SWR anteny gwałtownie wzrósł), ale po 10 minutach SWR wrócił do poprzedniej normy. Teraz wyobraźcie sobie wymiary transformatora i dostarczaną do niego moc!

Współczynnik transformacji oblicza się w następujący sposób:

K=N 2 2 /N 1 2

gdzie N 1 to liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym,

N 2 - liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym

Na przykład transformator o K = 2,25 zawiera 2 zwoje w uzwojeniu pierwotnym i 3 zwoje w uzwojeniu wtórnym. Taki transformator można wykorzystać np. do zasilania anten o Rin około 100 Ohm.

Transformator nawijany jest jednocześnie trzema przewodami - nawijamy 1 obrót. Następnie nawijamy zwój drutem uzwojenia pierwotnego i pół obrotu drutami uzwojenia wtórnego. Lepiej jest używać drutów o różnych kolorach. Połączyć szeregowo dwa przewody uzwojenia wtórnego. Punkt podłączenia ma zerowy potencjał (jeśli antena jest symetryczna) i musi być uziemiony, aby odprowadzić ładunki elektrostatyczne. Sensowne jest nawijanie uzwojenia pierwotnego takiego transformatora grubszym drutem.

Jeden zakręt wygląda tak:

Cały transformator 1:2,25 nawinięty jest w następujący sposób:

Ważna uwaga: jeśli antena jest asymetryczna, wówczas nie można uziemić środkowego punktu uzwojenia wtórnego! Aby odprowadzić ładunki elektrostatyczne, lepiej uziemić ten punkt za pomocą rezystora rzędu dziesiątek kiloomów.

Do wspomnianej anteny zastosowano transformator 1:2,78, który nawinięty został na 4 rurki w następujący sposób: trzema przewodami wykonano 2,5 zwoju, a następnie dodano kolejne półzwojenie na uzwojenie pierwotne. Uzwojenie wtórne zostało połączone szeregowo. Otrzymany stosunek obrotów wynosił 5:3. Bez kompensacji otrzymałem taki wykres przy obciążeniu 150 omów:

Ponieważ antena działała tylko w pasmach 1,8 i 3,5 MHz, odmówiłem odszkodowania.

Valentin RZ3DK (SK) sporządził następujący wykres bez wykorzystania zdolności kompensacyjnej:

Obliczając zakręty, musisz zrozumieć, że potrzebny jest jakiś kompromis. Z jednej strony zwoje muszą być wykonane minimalnie dla najniższego zakresu, z drugiej strony w najwyższych zakresach częstotliwości nie da się uzyskać dużej indukcyjności rozproszenia.

Aby uzyskać porządny egzemplarz, należy przestrzegać pewnych „zasad”:

1. Musimy dążyć do minimalnej, ale wystarczającej liczby zwojów w uzwojeniach

2. Weź drut o jak największym przekroju, szczególnie przy uzwojeniu o niskiej rezystancji.

3. Aby uzyskać symetryczne uzwojenie wtórne, należy zastosować gotowy kabel składający się z dwóch żył (takich jak dotychczas stosowano w kablach zasilających), które następnie łączymy szeregowo. Jednocześnie na pewno będą miały tę samą długość i inne parametry, co pozwoli osiągnąć symetrię. Bardziej logiczne jest użycie takiego drutu, jeśli liczba zwojów uzwojenia wtórnego przed połączeniem końców jest wielokrotnością wartości całkowitej.

4. Całkowicie i równomiernie wypełniając okno rdzenia, można uzyskać mniejsze „blokady” w zakresach HF.

5. Za punkt wyjścia obliczeń można przyjąć minimalną wystarczającą liczbę zwojów w najniższym zakresie. Jeśli dla danej przepuszczalności rur jest niewiele zwojów, nastąpi wzrost SWR w kierunku zakresów niskich częstotliwości i możliwe nagrzewanie.

6. Jeżeli chcemy mieć większą moc urządzenia należy dążyć nie do zwiększania ilości lamp, lecz do zwiększania przekroju poprzecznego każdej z lamp. A liczba rurek powinna być minimalna, tj. tylko 2, ale „grube”!

Podsumowując, należy zauważyć, że parametry masy i wielkości transformatorów zależą bezpośrednio od jakości ferrytu. Nie wykluczam, że nawet przy 100 watach twój transformator się nagrzeje. Opcje są dwie: zmienić rury lub zwiększyć ich liczbę. Moje próbki o mocy 100 watów w ogóle nie zmieniły swojej temperatury.

Cóż, nie zapominaj, że im większy składnik reaktywny w obciążeniu, tym gorzej dla transformatora.

O TDL w trzech częściach:

#1
Witaj Dmitrij!
Mam pytanie dotyczące rur żelaznych.
Faktem jest, że te rurki mają znaczny rozrzut przepuszczalności (od 10 do 300 - od tych, które spotkałem i zmierzyłem). Jak wziąć ten punkt pod uwagę i który (pod względem przepuszczalności) lepiej zastosować?
Obecnie taki trans-r na dwóch lampach wykorzystuję do zasilania pionowej trójkąta o obwodzie 86 m przy jednoczesnym zasilaniu kablem koncentrycznym RD-200. TRX znajduje się obok TRX. Długość podajnika wynosi 15 m. Antena zbudowana jest nawet na 1,8 m Hz (halo!), oczywiście jej skuteczność w tym zakresie jest porównywalna z parowozem...
#2
Wymagana jest maksymalna przepuszczalność rur. 10, a nawet 300 to za mało. To prawda, zależy to od celów, jakie realizujesz. Chyba nie ma chętnych, żeby te transformatory pracowały np. tylko na 28 MHz.
#3
Witaj Dmitrij!
W jakich przypadkach konieczne jest wykonanie izolacji galwanicznej uzwojeń, a w jakich nie (jak u Ciebie)?
#4
W przypadku anten anteny są zawsze połączone galwanicznie z ziemią przynajmniej poprzez rezystancję o wysokiej rezystancji.
#5
Witaj Dmitrij! Moja 86-metrowa Delta zasilana jest symetryczną linią dwóch 75-omowych kabli, których oploty są ze sobą połączone (nigdzie nie połączone) Następnie znajduje się transformator, wykonany w formie lornetki z dziesięciu lamp. Przekrój 5,8 cm2 i następnie kabel 50 omów (około 10 m). Czy konieczne jest podłączenie oplotów do ziemi?
#6
Nie ma wystarczających danych, aby ocenić cały obraz, ale pewne jest, że warkocz trzeba uziemić!
#7
Witaj Dmitrij!
Chcę spróbować zasilić dipol fali 1,8 MHz o długości około 164 metrów za pomocą zatrzasku ferrytowego, aby móc przesuwać punkt zasilania wzdłuż płótna i znaleźć optymalny punkt dla 1,8 i 3,5 MHz. Sądząc po manie, transformator jest potrzebny 1 do 2. Powiedz mi, jak najlepiej to zrobić. dom 30 metrów na poziomie windy.
[e-mail chroniony] Siergiej RD0L
#8
Jeśli go poruszysz, w uzwojeniu wtórnym powinien nastąpić tylko jeden obrót (ostrze przechodzi raz przez pierścień). Ponieważ trans musi przekształcić się 1:2 i zwiększyć rezystancję do (jak piszesz) 100 omów, to w jego zwojach pierwotnych powinno być sqr(0,5)=0,7vit, co jest technicznie niemożliwe. Dlatego ta metoda działa tylko z antenami z Rin<=Rкабеля. И то, всего лишь несколько случаев, да еще и на очень высокопроницаемом феррите.
#9
cicha sympatia (Środa, 13 września 2017 14:49)

Dmitry, dziękuję za wspaniały przykład tr-ra, wszystko wyszło 5 działa dobrze, moc 500 watów, dwie lampy są zimne, z czego bardzo się cieszę, dziękuję bardzo
#10
ps Potem nawinąłem jeszcze 2 tr-ra na zatrzaski kablowe - wszystkie działają dobrze, ale trzeba było wybrać pojemność wyjściową, dla każdego przypadku własną pojemność od 50 pf do 30,5 pf przy 29,8 MHz max VSWR 1,35 na 330 m, ale wszystko działa na Windowsie, chociaż nie każdy odbiera, moc to 100 watów, dzięki, wszystko działa, jeszcze raz dziękuję
#11
Pozdrawiam, Walenty! Tak, zdolność do kompensacji naprawdę zależy od projektu.
#12
Witaj Dmitrij!
Zapoznałem się z materiałami Twojego artykułu.
Zaprezentowany materiał jest niewątpliwie przydatny, teoria bez praktyki jest martwa. Duża moc, duże prądy w stacjonarnych sterownikach radiowych - wydajność nadajnika nie jest szczególnie istotna. Kolejną rzeczą są przenośne, niewielkich rozmiarów, szerokopasmowe, liniowe wzmacniacze HF z zasilaniem 12V.
RPU zbudowano w oparciu o schematy publikacji transiwerów z lat 2011-2014. Smutne doświadczenie prób i błędów doprowadziło do wniosku, że ShPT (przy k = 1:2 i 1:3) w lornetce Amidon z rurkami miedzianymi nie pozwala na zwiększenie efektywności o więcej niż 20-25% w zakresie częstotliwości w górę do 30 MHz.
SHPTL, na tym samym amidonie, pozwala uzyskać wydajność na poziomie około 30-50%, ale pojawiły się inne problemy: blokady w dolnym lub górnym zakresie częstotliwości (nadal można z tym walczyć, są wskazówki) i najbardziej obrzydliwe zniekształcenia nieliniowe (modulacja zniekształceń 1 kHz od 10 do 35%). Tak, jest to zgodne z teorią.
Dlatego pytanie brzmi: Którą ShPT lub ShPTL możecie polecić do przenośnej liniowej jednostki sterującej radiem?
#13
Nie wskazałeś ani materiałów Amidon (ogólnie jest to Micrometals, a Amidon tylko je sprzedaje), których użyłeś, ani metodyki pomiaru. Nie sądzę, że pułap efektywności wynosi 35%. A co masz na myśli mówiąc „przenośna jednostka sterująca”? W związku z tym nie podejmuję się udzielenia odpowiedzi na Twoje pytanie. Dla moich celów nie znam lepszego sposobu na transformację prądów niż ten tutaj opisany, a używam go tylko nawet na antenach odbiorczych.
#14
Jak będzie działał transformator lampowy, aby dopasować przewód półfalowy od końca? Ze współczynnikiem uzwojenia 1/16.
#15
To będzie dla niego złe. Współczynnik transformacji jest zbyt wysoki i, jako jedna z konsekwencji, pozostają interesujące pozostałości po tej transformacji. Użyj połączeń autotransformatorowych. Co więcej, nie ma sensu próbować izolować galwanicznie uzwojeń podczas zasilania emitera półfalowego od końca. Generalnie bezużyteczne.
#16
Witaj RV9CX!
Do kabli sygnałowych są filtry TDK ZCAT3035-1330. Myślicie, że taki ferryt sprawdzi się chociaż w przełączanej indukcyjności tunera antenowego?
#17
Gdzie jest link do arkusza danych?
Nie polecam wkładać ferrytów do tunera. Co więcej, jest składany. Dopasowanie czysto aktywnego składnika impedancji to jedno. Ale z reguły ci, którzy używają tunerów, pracują na wszelkiego rodzaju przypadkowych sznurowadłach - reaktywność jest tam astronomiczna i żaden ferryt nie jest w stanie sobie z tym poradzić. Nie - wszystko będzie działać, ale w antenie nie będzie wystarczającej mocy, a ferryt pewnego pięknego dnia odpadnie. To jakby skrajny przypadek.
#18
Dziękuję, tak właśnie myślałem
https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/clamp-filter_commercial_zcat_en.pdf
Arkusz danych jest skąpy i nie ujawnia właściwości ferrytu.
#19
Z arkusza danych jasno wynika, że nie nadają się one do stosowania jako SMS-y. Cóż, jak powiedziałem, nie wkładaj tego do tunera. A jakie jest zapotrzebowanie na ferryt w tunerze. Chociaż korespondujemy, powinniśmy byli tego spróbować dawno temu))) Możesz zasymulować dla niego obciążenie reaktywne (łatwiej jest z kondensatorem) i zobaczyć, jak się zachowuje.
#20
Zakończyłem trans. 1/16 na 4 rurkach ferrytowych z monitora, aby dopasować 21-metrowy przewód (zasilanie) od końca do jednego zakresu 7 MHz. Działa w porządku. Ale przy mocy 400 W nie nagrzewa się zbyt długo.Jeśli podłączę 2 z nich, shtpl. Konsekwentnie 1/4 + 1/4. Czy będzie jakiś sens? Nie widziałem takich metod w Internecie.
#21
O niewłaściwym użytkowaniu transformatora nie będę się rozpisywał, napiszę sedno sprawy.
Nawet w tym artykule pierwsze zdjęcie przedstawia kolejne lampy. W samym artykule pisałem, że lepiej nie zwiększać ilości rurek, tylko ich przekrój. Oto dwie opcje, co zrobić!
A co do twojej decyzji... Oczywiście, że możesz to zrobić. Zwłaszcza po połączeniu transu 1/16 z końcem losowego smarkacza. Nic nie jest w stanie bardziej zepsuć tej decyzji. Ale jeśli interesuje Cię moja opinia, powtórzę: musisz zwiększyć moc transu, przecinając go, rozumiejąc zawiłości jego działania. Mianowicie, że takie transy nie trawią reaktywnych substancji chemicznych.
#22
Dziękuję za szybką odpowiedź! Najwyraźniej masz rację. Zmierzyłem tylko SWR, było 1,7, ale nie było czym zmierzyć reaktancji. Z uzwojeniem autotransformatora na pierścieniu T-200 z Chin. SWR poniżej 3 nie zadziałał, z innymi naszymi pierścieniami też. Regulacja długości drutu nie pomogła! Dzięki transformatorowi na lampach F. można długo pracować przy mocy 100 W. Ale nie przy 400W. Poszukam grubych rurek F. Z balkonu nie da się zrobić drugiej anteny np. 20 metrowego przewodu. Dach. Zamknięte.
#23
Musisz utworzyć kontur L dla każdego zakresu. To wcale nie jest transformator ferrytowy! Transformatory są do innych przypadków. Przykładowo obok mnie mam artykuł w którym doprowadziłem impedancję do tej samej w antenie 2-pasmowej i już ją przerobiłem takim transem. W tym samym czasie antena została dostrojona!
Nie wiem, jaką analogię dać, ale zapewne zrozumiecie, jeśli powiem, że na Alaskę pojechaliście na hulajnodze. Możesz jechać, ale nie daleko i nie na długo, i nie dotrzesz na Alaskę.
#24
#25
Dzięki Waszym (i nie tylko, ale przede wszystkim) artykułom zbudowałem pochyły trójkąt o długości 82,7 m z symetrycznym zasilaniem z narożnika, wysokość zawieszenia wynosi 22 m u góry i 12 m u dołu. Ale koordynacja odbywała się zgodnie z zasadą T2FD. Te. Włożyłem rezystor 300 Ohm na środek nóżki naprzeciwko kąta zasilania (wymyśliłem, że wyższa rezystancja obciążenia spowoduje mniejszy prąd w panelu antenowym i odpowiednio mniejsze straty). Zgodziłem się z Twoimi zaleceniami, stosując na lampach ShPT 1:6. Wynik: Antena działa świetnie na wszystkich pasmach amerykańskich 3-30 MHz z SWR nie większym niż 2! Łącznie z WAC i SV! Pracował na wszystkich kontynentach i zebrał ponad 300 DX o mocy 50 watów!
Zbudowałem tego „potwora” wykorzystując możliwości otoczenia: centrum miasta, antenę nad podwórzem.
Jeszcze raz dziękuję i tradycyjnie 73!
#26
Cóż, nigdy nie będę w stanie opisać takich anten. Ale koordynacja tak - ta opcja jest najbardziej optymalna.

2) SHTL musi być obciążony na wejściu i wyjściu obciążeniami AKTYWNYMI równymi w przybliżeniu impedancji charakterystycznej linii, z których jest wykonany.

Typowy przykład: nasz brat, radioamator, używa ogromnych pierścieni ferrytowych w pobliżu płótna, aby „zrównoważyć” anteny. Jednakże opisany powyżej eksperyment z obciążeniami aktywnymi pokazuje, że pierścień o średnicy 10...20 mm wytrzymuje moc 100 W i nie nagrzewa się! Gdzie więc jest prawda? Prawda jest taka, że antena (dipol lub pętla) ma niską rezystancję czynną TYLKO przy jednej częstotliwości, czyli częstotliwości pierwszej harmonicznej anteny. Wysokie rezystancje czynne, które występują przy parzystych harmonicznych, nie mają zastosowania w praktyce. Rezonanse o niskiej impedancji przy nieparzystych wyższych harmonicznych nie mieszczą się już w zakresach radioamatorów. A przy innych częstotliwościach ZAWSZE będzie znaczna reaktywność. Powodują one, że pierścień bardzo się nagrzewa i dlatego musi posiadać dużą powierzchnię chłodzącą, tj. być DUŻYM. Na przykład importowane transiwery o mocy 100 W mają na wyjściu PA mikroskopijne lornetki ferrytowe. I NIC! Nie dlatego, że są wykonane z dziwacznego materiału. Jednym z wymagań dotyczących obciążenia wyjściowego takich transiwerów jest to, aby było ono AKTYWNE. (Kolejnym wymaganiem jest 50 omów). Należy uważać na publikacje, które zalecają nawinięcie ściśle określonej liczby zwojów dla transformatora HF. To oznaka kolejnej „choroby świadomości” - quasi-rezonansowego użycia SPTL. To tu „rosną nogi” legendy o konieczności stosowania ferrytów HF. Ale... Nie ma już internetu szerokopasmowego!

A teraz o wspomnianych 1:1 i 1:2... Na szkolnym kursie fizyki przekładnią jest stosunek zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Te. stosunek napięć wejściowych i wyjściowych. Dlaczego radioamatorzy „domyślnie” zamienili ten parametr na współczynnik transformacji rezystancji? Tak, ponieważ w naszym środowisku ważniejsza jest transformacja oporu. Ale nie należy popadać w absurd! Oto rozmowa podsłuchana na antenie - dwóch radioamatorów omawia, jak zrobić transformator od 50 do 75 omów. Sugeruje się nawijanie go przy przełożeniu 1:1,5. A gdy ktoś nieśmiało się im sprzeciwia, jedyną reakcją są oskarżenia o analfabetyzm techniczny. I tak się dzieje na każdym kroku! I po prostu - WARUNKI! Okazuje się, że nie ma do nich zastosowania wielkie prawo zachowania energii i możliwe jest, przy napięciu na uzwojeniu wejściowym, powiedzmy 1 wolt, przyłożenie mocy 20 mW do 50-omowego wejścia transformatora i usunięcie 30 mW na wyjściu 75 omów. Tak wygląda „perpetuum mobile”! Tutaj trzeba tylko pamiętać, że współczynnik transformacji rezystancji jest funkcją kwadratową współczynnika transformacji napięcia. Innymi słowy, transformator 1:2 przekształci rezystancję 50 omów w 200 omów, a transformator 5:6 przekształci rezystancję 50 omów w 75 omów. Dlaczego napisałem 5:6, a nie 1:1,2? Oto jeden krok do projektowania. Jak już wspomniano, SHPTL powinien zwisać z linią. Linia to dwa lub więcej drutów złożonych razem i lekko skręconych. Impedancja charakterystyczna takiej linii zależy od średnicy drutów, odległości ich środków i skoku skrętu. Aby zamienić 50 Ohm na 75 Ohm należy użyć linii SZEŚCIU przewodów i jeżeli nie ma konieczności balansowania podłączyć te przewody zgodnie ze schematem

Jak zauważyłeś, obwód również jest narysowany w specjalny sposób, a nie jak zwykły transformator. Ten obraz lepiej oddaje istotę projektu. Zwykły schemat obwodu, ryc. 2 i odpowiednio „tradycyjna” konstrukcja autotransformatora z uzwojeniem jednowarstwowym i odczepem o łącznej liczbie 0,83 zwojów w testach praktycznych „na stole” pokazuje znacznie gorsze wyniki pod względem łącza szerokopasmowego .

Ze względów projektowych i eksploatacyjnych niepożądane jest wykonywanie SHPTL ze skróconym odcinkiem jednej z linii. Ryc.3. Pomimo tego, że ułatwia to wykonanie dowolnych, nawet ułamkowych, współczynników transformacji. Rozwiązanie to prowadzi do pojawienia się niejednorodności linii, w efekcie czego następuje pogorszenie łącza szerokopasmowego.

Ciekawe pytanie: „Jakie są graniczne współczynniki transformacji, które można uzyskać w SHPTL?” Znalezienie odpowiedzi na to pytanie jest szczególnie interesujące dla tych, którzy „chorują” na pomysł zbudowania szerokopasmowego, aperiodycznego wzmacniacza lampowego, w którym konieczne jest przekształcenie rezystancji około 1..2 KOhm na bok lampy pod rezystancję 50 omów. Eksperyment „na stole” daje dość interesujący wynik. Ponownie wszystko zależy od konstrukcji uzwojeń. Na przykład, jeśli wykonasz „tradycyjny” transformator lub autotransformator o współczynniku transformacji, powiedzmy 1:10, załaduj go do wymaganej rezystancji czynnej 5 KOhm i zmierz SWR po stronie pięćdziesięciu omów, wynik może niech Twoje włosy staną dęba! A jeśli dodatkowo usuniesz pasmo przenoszenia, stanie się jasne, że z łącza szerokopasmowego nic nie pozostało. Jest jeden wyraźny, dość ostry rezonans wynikający z indukcyjności.

Ten drażliwy temat można by rozwijać w nieskończoność, ale... Wszystko przyćmiła konstrukcja szerokopasmowego transformatora balunowego na transfluksorze (dwuotworowym rdzeniu ferrytowym) Rys. 4, który udało mi się „wypatrzeć” w importowanej antenie dla telewizora typu „wąsy”. Obraz na rysunku jest oczywiście schematyczny - w rzeczywistości uzwojenia składają się z kilku (3...5) zwojów. Długo ze zdziwieniem przyglądałem się jego konstrukcji, próbując zrozumieć układ uzwojenia. W końcu udało mi się narysować położenie „uzwojeń”. To jest przykład użycia naprawdę długich linek!

Gdybym nie wiedział, że to są linie, pomyślałbym, że zwariowałem! Zwłaszcza to czerwone zwarte uzwojenie... Ale czemu nie dziwi nas sytuacja, gdy np. w kablu typu U-kolanko trzeba połączyć oplot z dwóch końców kabla koncentrycznego w jednym miejscu. A także dlatego, że jest to LINIA! W laboratoryjnym eksperymencie z równoważnym obciążeniem ten mikrotransformator, zaprojektowany do pracy na częstotliwościach setek megaherców, wykazał doskonałe wyniki przy znacznie niższych częstotliwościach, aż do zasięgu 40 m i przy pełnej mocy urządzenia nadawczo-odbiorczego.

Po drodze uporamy się z legendami o symetrii i symetryzacji. Dowiedzmy się, jak bardzo łatwo ustalić, czy ten, czy inny SHPTL jest symetryzujący, czy też autorzy deklarują tylko tę własność, ale nie ma tam śladu symetrii. Tutaj znowu pomogą nam „Jego Wysokość – Eksperyment” i „Jego Wysokość – Teoretyczna analiza wyników eksperymentu”. Najpierw zastanówmy się, czym jest wyjście symetryczne i czym różni się od wyjścia asymetrycznego. Okazuje się, że wszystko zależy od konstrukcji transformatora. Tutaj mamy na przykład najprostszy przypadek – SHPTL ze współczynnikiem transformacji 1:1. Każdy prawdziwy lub wyimaginowany SHPTL (istnieją takie! I nie są rzadkością!) można łatwo sprawdzić za pomocą domowego transceivera. Wystarczy podłączyć obciążenie czynne (równoważne) o rezystancji odpowiadającej transformacji na wyjście transformatora i sprawdzić SWR na wejściu 50-omowym przy maksymalnej mocy nadajnika (maksymalna dokładność miernika SWR) w danym zakresie częstotliwości . Jeśli SPTL jest rzeczywisty, to SWR powinien być bliski ideału, tj. 1.0 i w WIDEBAND (dlatego jest to transformator WIDEBAND!) Zaleca się mieć transiwer otwarty do transmisji z ciągłym nakładaniem się i pod żadnym pozorem nie włączać tunera anteny wewnętrznej. Właściwość symetrii sprawdza się podczas odbierania za pomocą PALCA (nie 21! Chociaż możesz go używać!). Symetria to istota RÓWNOŚCI obu zacisków obciążenia względem masy (korpusu transiwera). Podczas odbioru dowolnej stacji (być może stacji nadawczej, jest to wygodniejsze...), gdy dotkniesz PALcem lub śrubokrętem końcówek obciążenia podłączonego do wyjścia SYMETRYCZNEGO SHPTLE, zgodnie ze wskazaniami S-metru i ze słuchu wszystko powinno być takie samo. Jednak poziom sygnału powinien być o jeden punkt (-6 dB lub dwa razy U) mniejszy na każdym wyjściu typu single-ended. (tak jest w przypadku transformacji 1:1). Wygodnie jest zastosować jako obciążenie rezystor MLT-2 51 Ohm na krótki czas, nawet przy transmisji 100 W. W tym przypadku można zaobserwować ciekawy efekt - przy odbiorze sygnału przez balun, gdy przytrzymamy PALEC nad korpusem tego rezystora, z jednej krawędzi słychać będzie stację radiową, w środku rezystora nie będzie jej słychać słychać, a z drugiej krawędzi będzie słychać tak samo jak z pierwszej. Tylko w takich warunkach transformator można uznać za balun. Wypróbuj różne konstrukcje SPTL opublikowane w literaturze i Internecie. Wyniki mogą Cię zaskoczyć...

Krótko mówiąc! Stwórz swój mikser na dowolnym pierścieniu z ferrytem o niskiej częstotliwości. Jeśli spróbujesz, napisz! Eksperymentuj śmiało!

Siergiej Makarkin, RX3AKT