Najważniejsze parametry transformatorów głośnikowych

Moc i wielkość

Transformator powinien być odpowiedniej wielkości. Zmiany indukcji pola magnetycznego w rdzeniu są nieliniowe: powoduje to powstanie zniekształceń - tym większych im mniejszy rdzeń.

Dokładne rozważania można znaleźć w literaturze , ale dla celów praktycznych często wystarcza wstępne przyjęcie, że masa 0.1 kg (0.2 przy lepszej jakości) na wat mocy wyjściowej powinno wystarczać. Transformatory gitarowe nie powinny być większe niż jest to potrzebne (a co jest potrzebne można oszacować robiąc wstępny projekt transformatora).

Impedancja obciążenia Ra i przekładnia transformatora

Impedancja obciążenia Ra to ważny parametr, mówiący o tym, jaką oporność "zobaczy" lampa przy znamionowym obciążeniu uzwojenia wtórnego. Na etapie projektowania wzmacniacza powinna zostać wyznaczona z charakterystyk anodowych lampy, wartości w typowych punktach pracy można też znaleźć na kartach katalogowych poszczególnych lamp.

Dla danego transformatora jest ona równa

$R_{a}=\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\right)^{2}R_{o}$,

gdzie

n₁ i n₂ - liczby zwojów uzwojenia odpowiednio pierwotnego i wtórnego.

R_o - rezystancja obciążenia (głośników).

Stąd wiadomo, jaką przekładnię (stosunek liczby zwojów uzwojeń) powinien mieć transformator (zaniedbujemy tu sprawnosc transformatora).

Pasmo przenoszenia

Istotnym parametrem każdego wzmacniacza małej częstotliwości jest pasmo przenoszenia, a transformator wyjściowy jest jednym z elementów najbardziej je ograniczającym. Dwa podstawowe parametry, z których wynika szerokość pasma to indukcyjność uzwojenia pierwotnego i indukcyjność rozproszenia. Podawanie dla transformatora konkretnych wartości częstotliwości dolnej i górnej nie ma żadnego sensu bez uwzględnienia jego układu pracy i współpracujących elementów, gdyż zależą one również od parametrów lampy sterującej i impedancji obciążenia.

Dla przykładu typowy mały transformator do pracy w układzie SE z lampą EL84, zapewniający w jej typowym układzie pracy pasmo 70 Hz - 17 kHz w innym układzie może wprowadzać zupełnie inne ograniczenia:

Pasmo przenoszenia transformatora o przekładni 25, L_i=10H, L_r=0.4H w różnych układach pracy (przy małych sygnałach).

Impedancja głośnika Ro [Ω]	Impedancja obciążenia w anodzie Ro [Ω]	Impedancja wewnętrzna lampy Ri [Ω]	Dolna częstotliwość graniczna [Hz]	Górna częstotliwość graniczna [kHz]	Uwagi
8	5000	38000	70.4	17.1	EL84 (typowy punkt pracy)
12	7500	40000	100.6	18.9	EL84 (inny punkt pracy)
6	3750	2000	20.8	2.3	EL84 (w układzie triody)
4	2500	23000	35.9	10.2	EL86 (typowy punkt pracy)
6	3750	22000	51.0	10.3	EL82 (typowy punkt pracy)
8	5000	20000	63.7	10.0	ECL82 (typowy punkt pracy)
12	7500	49000	103.6	22.5	ECL86 (typowy punkt pracy)
15	9375	55000	127.5	25.6	ECL86 (inny punkt pracy)
12	7500	78000	109.0	34.0	6V6/6P6S (typowy punkt pracy)
4	2500	670	8.4	1.3	AD1 (typowy punkt pracy)
32	20000	7700	88.5	11.0	1/2 ECC82 (słuchawkowy małej mocy)
32	20000	1600	23.6	8.6	1/2 E182CC (słuchawkowy małej mocy)

Oczywiście pasmo można poszerzyć stosując ujemne sprzężenie zwrotne, ale przy większej oddawanej mocy pojawia się tu następne ograniczenie od strony małych częstotliwości wynikające z rozmiarów rdzenia.

Indukcyjność uzwojenia pierwotnego L_i

Zwana jest również indukcyjnością główną transformatora. W praktyce decyduje o przenoszeniu niskich tonów. Dla HiFi powinna być w zasadzie jak największa, a dla wzmacniaczy gitarowych dobrana tak, by zapewnić odpowiednie pasmo przenoszenia od dołu. Zależy ona od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego (a raczej kwadratu tej liczby...) i konstrukcji rdzenia.

Dolna częstotliwość graniczna limitowana przez transformator o indukcyjności uzwojenia pierwotnego L_i wynosi:

$f_{d}={\frac {R_{a}R_{i}}{2\pi L_{i}(R_{a}+R_{i})}}$,

gdzie

R_i jest opornością wewnętrzną lampy.

Jeżeli mamy już transformator to możemy ją w dużym przybliżeniu zmierzyć "metodą techniczną" podłączając pierwotne uzwojenie do żródła kilku woltów prądu zmiennego przy niepodłączonym uzwojeniu wtórnym. Li obliczymy jako

$L_{i}={\frac {U_{i}}{2\pi fI_{i}}}$

gdzie

U_i to przyłożone napięcie,

I_i - natężenie prądu

f to częstotliwość prądu (pewnie użyjesz 50Hz...).

Indukcyjność rozproszenia Lr

Decyduje o przenoszeniu wysokich tonów. We wzmacniaczach HiFi powinna być jak najmniejsza. By ją zminimalizowac stosuje się sprytny podział uzwojeń na sekcje. Pasmo przenoszone od góry przez transformator możemy oszacować jako fg=(Ra+Ri)/(2*pi*Lr)

$f_{g}={\frac {R_{a}+R_{i}}{2\pi L_{r}}}$

Inukcyjność rozproszenia możemy (znowu w dużym przybliżeniu) zmierzyć "metodą techniczną" podłączając pierwotne uzwojenie do żródła kilku woltów prądu zmiennego przy zwartym uzwojeniu wtórnym. Lr obliczymy wtedy jako

$L_{r}={\frac {U_{i}}{2\pi fI_{i}}}$

Pozostałe parametry

Przy wzmacniaczach z pojedyncza lampa istotna jest jeszcze maksymalna dopuszczalna składowa stała prądu anodowego.

Kompletny opis wszystkich cech transformatora jest dosyć skomplikowany, ale pozostałe parametry mają w praktyce drugorzędne znaczenie.

Linki zewnętrzne

• inż. Czesław Klimczewski, Transformator głośnikowy, Radioamator 4, 6, 7 i 8/1952 online na stronach Fonaru.