Интернет журнал о промышленности и технологиях

Ламповые усилители и выходной транс. Что делать? Секционировать?

Опубликовано: 06.09.2018

видео Ламповые усилители и выходной транс. Что делать? Секционировать?

Делаем супер-трансформатор из ТСШ-170 для лампового усилителя

О чём эта статья? Заметка посвящена основной проблеме, с которой сталкивается любой умелец, при попытке сконструировать ламповый усилитель своими руками. Сходу возникает несколько вопросов. Первый наверное такой: А зачем этим заниматься? Ответ сдесь может заключаться в повсеместно распространённом мнении, об особости лампового звука. А есть ли под этим мнением реальное основание? Вот это уже область неоднозначного. Скорее всего, что-то в этом есть. Говорят, что ламповый звук отличается. Да и внешний вид ламповой техники весьма экзотичный. Есть повод для наблюдения аналогии с ретроавтомобилями. Но цена!!! - изумляет.



На современном этапе развития электроники лампы выглядят как явный анахронизм. Но купить щас можно практически всё, любые электронные лампы доступны. Если не гоняться за экзотикой, то обойдётся это сравнительно недорого. И здесь можно прогнозировать второй вопрос. А как быть со штуковиной, которую изображают в виде трансформатора? Ведь у автора схемотехники лампового усилителя про эту шутковину написано много умных слов. Сразу возникает ощущение непреодолимой преграды. Стоп - это стена. Оооп-с. Вот тут и выпрыгивает на сцену зарубежный изготовитель согласующих трансформаторов. Предлагается широкая номенклатура изделий, естественно за буржуйские зелёные деньги. Ибо буржуй (в том числе и отечественный) уже придумал бизнес, который посвящён именно этой мутной штуковине. Меня всегда умилял ещё один вид бизнеса, придуманный на тематике межблочных соединительных кабелей. Но там ситуация на порядок глупее. Там предлагают к продаже за тысячи долляров куски провода из бескислородной меди, с красивыми надписями иностранными буквами. Это примерно как продавать провод, побывавший в руках ныне покойного Аллана Чумака. Полный и бесповоротный АБЗАЦ! Но это реальность.


Сборка лампового усилителя своими руками |2| Намотка выходных трансформаторов

Так что же делать? Что делать с этой штуковиной? А интернет в помощь! И вот здесь начинаются пляски на грани помешательства. Сколько людей, столько и мнений. Как отличить здравый смысл от бредятины? И есть у меня обыкновенные рекомендации, обыкновенным телезрителям. Нужно вспомнить фундамент. А фундаментом я считаю бытие, которое формирует сознание. Вначале надо просто пошуршать рублями в кармане. Это очень действенная мера, она хорошо отрезвляет, даже если накануне были излишества. Вторая рекомендация - уйти от экономики и вспомнить школьный курс физики. Ну хотя бы самые зачатки электромагнетизма. А там ведь наверняка можно найти сведения про трансформатор. Как он работает даже можно узнать. Причём раотает он без прокладки из зеленой бумажки. Просто так работает. Может наступить просветление. Но если не наступит, то желательно попробовать третью рекомендацию - посоветоваться с женщиной. Не со звездой, загламуренной до невозможности, а с нормальной российской бабой. Если такое рискованное советование возможно и не переходит в рукоприкладство, то велика вероятность наступления просветления. Если после совещания на голове образовались шишки, от сковороды например, то слишком огорчаться не следует. Скорее всего взаимопонимание всё же наступит, возможно ближе к вечеру. Есть у наших женщин изрядная доля здравого смысла. И жалости к нашим слабостям в них хватает. Возможно всё же мирные переговоры состоятся. Вот после этого можно с чистой совестью принимать решение об участии в проекте "Построение лампового усилителя". 


Намотка выходного однотактного трансформатора для УНЧ на 6п14п

Ну да ладно, а теперь ближе к делу. Мало у кого вызовет сомнение полезность секционирования обмоток выходного трансформатора. Но рукопашное изготовление моточных узлов крайне затрудняет процесс построения лампового усилителя. Есть простое средство для ускорения работы – использование готовых секционированных трансформаторов. В заметке рассмотрены вопросы из продолжения темы разумного подбора выходных согласующих трансформаторов для лампового усилителя. Показанное здесь железо также нуждается в рукоделии. Однако предусмотрено минимально возможное рукопашное вмешательство конструктора и, по существу, это очень выгодный способ преодоления проблемы с небольшими затратами времени. Конечно же, для любых рукопашных манипуляций необходимо непременное наличие у телезрителя очумелых ручек. В статье, для самоделковых выходных трансформаторов представлен здравый мотив: дёшево и сердито. Однако неизменным остаётся требование поиска очень хорошего и даже предельно возможного результата. Кроме сравнительно небольших трудозатрат при изготовлении трансов желательно избегать больших денежных вложений.

По-мере возможности буду демонстрировать методы, каким образом большинству телезрителей обойти ручную намотку выходных трансформаторов. Сам-то я давно знаю, что мотать их хлопотно, дорого и трудозатратно, а поэтому не нужно. Во-первых, можно подобрать готовый трансформатор (а лучше дифференциальную пару), а во вторых – можно приспособить подходящий звуковой. А вручную мотать звуковой транс не следует. Совсем-совсем не следует. Причина такого подхода, - совершенно необоснованная раздутость темы создания выходного трансформатора. Надувание щёк по сложностям расчёта выходного трансформатора это обыкновенное плутовство. Ничего сложного в традиционном согласующем трансформаторе нет. Вот намотка чрезмерно хитромудрых конструкций бывает сложна, неоправданно сложна. Ведь секретов в трансформаторе нету. Особенно для инженера, внимательно изучившего фундаментальную книгу А.И.Вольдека и понявшего принцип работы.

На мой взгляд, при конструировании лампового усилителя речь, должна идти об изделиях стандартных, заводского производства. Именно из них можно попытаться извлечь результат приемлемого качества, а лучше – профессионального. В качестве исходного материала для создания согласующего узла способом переделки можно использовать выходные трансформаторы от транзисторных или ламповых трансляционных усилителей типа Степь-103 или 100У. Годятся выходные трансформаторы от болгарских, чехословацких трансляционных усилителей, например Респром и подобных. По моим наблюдениям такого хлама встречается еще довольно много. Даже очень ржавые снаружи образцы усилителей могут сгодиться в переделку. Главное - проконтролировать состояние самих трансформаторов внутри безобразного ржавого корпуса. Ниже на картинке показан сразу результат такой переделки. 

Ещё ниже, несколько укрупнённо, показано, как выглядят вблизи концы распаянной секционированной первичной обмотки звукового трансформатора, выдранного из трансляционного усилителя. После прозвонки всех распутанных концов их нужно распрямить и расположить выводы обмоток в порядке их расположения относительно керна, т.е. в порядке возрастания номера. Затем найти парные концы секций и распаять все обмотки последовательно. А справа показан уже готовый распаянный трансформатор с подклеенными и собранными в жгут выводами.

Обычно в трансляционном усилителе трансформаторы содержат до 8 слоёв секционирования, Один слой полностью занимает секция первичной обмотки, затем полностью слой занимает секция вторичной обмотки. И так намотана вся катушка. Причём послойная намотка катушки весьма качественная и выполнена в заводских условиях. Поэтому любая рукопашная телезрительская намотка будет заведомо хуже. Пример картинки со схемами от усилителя 100У показан ниже. Слева показана схема, как она была до перепайки, а справа показано, как стало после перепайки. Буквенными индексами А1 и А2 отмечены концы для подключения анодных выводов ламп. Знаком + отмечен общий вывод для подключения анодного питания.

Встречаются разные сведения о трансформаторах и различные цифры намоточных данных, поэтому особенно заморачиваться численными значениями не следует. Тем более, что полная перемотка выходных трансформаторов занятие не простое. У трансформаторов Степь эмалированный провод первичной и вторичной обмотки отличается весьма существенно. А вот в усилителях 100У он практически одинаковый. Нужно заметить, что ток холостого хода подобных трансформаторов тоже может оказаться разным, поэтому и результирующее качество прогнозировать не просто. А ведь от этого зависит диапазон в области НЧ. Но общая моя рекомендация о неразумности разборки сердечников заводских трансформаторов остаётся незыблемой.

Практика показала, что ПЛ-сердечники трансов на этапе сборки сравнительно трудно подогнать по стыкам. Гораздо лучшие результаты при разборке-сборке обеспечивает Ш-образное железо, поэтому сердечники шихтованные из пластинок менее зловредны. Ниже показана картинка с парой переделанных трансляционных трансов, найденных среди хлама с интервалом в три года, в разных ржавых усилителях. При всех недостатках ржавого хлама получен поразительно симметричный результат с током холостого хода около 22 мА. Причём количество проделанной работы сравнительно небольшое. Потребовалось только аккуратно распаять единую параллельно секционированную первичную обмотку и правильно перепаять секции. Перед переделкой нужно глянуть на просвет окно. Замечательно, если между сердечником и катушкой пролезет деревянная линейка. Несколько хуже, если удаётся просунуть только металлическую. Ежели трансформаторы всё же позволяют, то после основной перепайки-переделки первичной обмотки, можно без разбора транса накрутить поверх катушки эмалированным проводом две мелкие обмотки катодных обратных связей. Для каждой такой обмотки понадобится провод диаметром примерно 0,35-0,4 мм и длиной 4 метра. Такой провод будет не сложно проталкивать в щель между катушкой и сердечником, а после намотки виток к витку зафиксировать обмотку клеем.

Переделывать нужно монолитные, собранные и не битые трансформаторы. Любителям моточных процедур нужно иметь ввиду, что безумие в виде разборки трансформаторного железа вовсе не запрещено. Есть даже небольшая возможность улучшить прилегание сердечников. Пример картинки с изображением подков ПЛ-сердечника приведен ниже, где показана подкова 1 и подкова 2 ферромагнитного ленточного разрезного сердечника. Можно понять последовательность шагов по переделке. При демонтировании крепёжной скобы следует избегать ударов, чтобы не расщепить половинки подков сердечников. При близком рассмотрении оказывается, что стыки подков, в абсолютном большинстве случаев, прилегают так, как показано на картинке. Железо ведь слоёное и загнуто под прессом, поэтому механические конструкционные напряжения со временем выдавливают внутренние слои по торцам, преодолевая сопротивление межслойного клея.

На картинке видно, что внутренние кромки стыков подков прилегают плотно. Но наружные образуют существенный зазор до 0,5мм. Внутренние листы шихтованного сердечника, даже при зеркальной поверхности стыка, выпячиваются сравнительно сильно. Любопытно, что зазор 0,5 мм по краю это не самый плохой вариант. Даже заполнение стыков ферромагнитной массой не спасает. Всё равно, со временем у 99% трансформаторов результат оказывается плохим, ток холостого хода увеличивается неразумно, возникают гудение и вибрация. Именно поэтому трансформаторы типа ТС, по моему мнению, следует считать самыми гнусными. А уж разбирать трансформаторы с ПЛ-сердечниками не рекомендую вовсе. В самом крайнем случае, когда некуда деваться, разобрать можно, но придется дорабатывать сердечники.

Один раз мне пришлось разбирать небольшой ПЛ-трансформатор в габарита до 40 Вт. После разборки все сердечники пришлось тщательно очистить от лака и клея. Затем была проверена плотность прилегания стыков. И результат оказался плачевным. Для большей наглядности лучше взять лупу и смотреть зазоры на просвет. Когда был обнаружен зазор, всего около 0,5мм, пришлось взять в руки маломощный быстроходный дремель. Абразивный диск был поставлен тонкий, диаметром 25мм. Аккуратными движениями, понемногу пришлось спиливать внутреннюю кромку каждого торца. Направление спиливания нужно выбирать таким, чтобы прижимное усилие не расщепляло слои подковы. Категорически не рекомендую применять шлифовальные машинки большей мощности и круги большего диаметра. Поскольку с увеличением прижимного усилия сердечник обязательно расколется по слоям железа. После рукопашного спиливания 8-10мм кромки, каждый торец пришлось некоторое время шлифовать на ровной поверхности. Для этого нужен новый абразивный брусок с ровной поверхностью. Шлифовальные движения должны быть повдоль шихтовки и применением водной эмульсии. При этом на поверхности торца будут видны дорожки-следы от спиливания и сразу обнаруживается качество очумелых ручек и качество срезания железа дремелем. Постепенно поверхность торца несколько выравнивается. Затем на том же торце следует новая процедура срезания кромки дремелем, с захватом полоски шириной до 12мм, а затем новая порция шлифовальных процедур того же самого торца. Затем захватывают полоску 15мм. Таким образом, один торец приходится обрабатывать не менее часа-двух. Чтобы подогнать ПЛ-сердечник трансформатора под нужное значение тока холостого хода может потребоваться нормальный рабочий день. Мне была нужна симметрия с другим трансформатором, который изначально не подвергался разборке. За 7 часов удалось достигнуть равенства токов холостого хода, величиной 12 мА. Трудная работа, но необходимая, ведь она даёт 58 Генри собственной индуктивности.

При доработке было подвергнуто срезанию и шлифовке, от внутренней кромки, около 60% поверхности каждого торца. Вот на это следует обратить особое внимание. Полной подгонки торцов не понадобилось. А при спиливании железа дремелем, кое-где углубления оказывались даже несколько больше, нежели зеркало шлифованного пятна контакта. Но, не смотря на это, общее качество прилегания сердечников по торцам постепенно улучшалось. Нужно иметь ввиду, что путём тщательного спиливания и подгонки можно даже проскочить нужный симметричный результат. Для контроля совпадения токов, по ходу спиливания железа, пришлось несколько раз струбциной сжимать сердечники в катушке и проверять ток ХХ включением трансформатора в сеть.

Как видно из описания – работу при подгонке приходится проделывать большую. При этом не имеет решающего значения стандартное заводское расхождение числа витков в катушках, о котором много пишут удифилы. Нужно просто руками ощутить, что понятие здравый смысл отменять не следует. Как правило, точности 5-10% вполне достаточно, как по магнитному сопротивлению сердечника, так и по ампервиткам. Некоторая несимметрия намагничивающей силы может присутствовать всегда. Просто нужно помнить, что влияние зазоров в сердечниках на результирующие характеристики трансформатора в сотни и тысячи раз сильнее, нежели любая разумная несимметрия по числу витков. Это обусловлено наличием той самой магнитной постоянной мю-нулевое, равной 4*пи*(10)-7 степени.

Судя по данным, показанным на схемах включения 100У, в результате переделки получается выходной трансформатор с коэффициентом трансформации около 10. Если выходная обмотка даёт около 16 вольт, то к ней можно подключить сопротивление 8-12-16 Ом. А это позволяет рассчитывать на изрядную мощность, до 32 Ватт. Однако приведенное сопротивление на восьмиомной нагрузке оказывается мелким, около 800 Ом. При нагрузке 12 Ом приведенное сопротивление равно уже 1,2 кОм. Именно этими скромными значениями Raa ограничиваются возможности применения подобных переделковых трансформаторов. Такие параметры вынуждают включать модифицированные трансформаторы в упряжку с низковольтными лампами, например триодами 6С41С, 6С33С, ЕС360 или тетродами 6П36С, 6П42С, 6П44С, 6П45С. Можно применять и мелкие лампы, например 6С19П или 6П18П, однако под 100-ваттный габарит трансформатора потребуется их параллельное включение. Это же заставляет увеличивать анодные токи, чтобы хоть как-то соответствовать рабочим характеристикам ламп. Опыт показал, что, не смотря на однотипность и серийность моточных изделий, характеристики трансформаторов разных усилителей отличаются. Лучшие результаты были получены с элементарной перепайкой трансформаторов от усилителей 100У, особенно в отношении их низкочастотности. После минимальной переделки получились неплохие выходные трансформаторы с индуктивностью от 40 Генри. Еще лучше оказались трансы от болгарского комплекта Респром. Но надо заметить, что у Респрома слишком уж большой габарит железа (0,25кВт). Можно рекомендовать ограничивать массу выходных трансформаторов. Предпочтительно не более, чем 3-4 кратное превышение мощности над номинальной выходной мощностью самого проектируемого усилителя.

                            Евгений Бортник, Россия, Красноярск, декабрь 2017

rss