Трансформаторы и дроссели низкой частоты

Низкочастотные трансформаторы и дроссели представляют собой устройства, состоящие из катушек индуктивности и магнитопроводов .

В ламповых и транзисторных радиоприемниках широко применяются различные по назначению и конструкции низкочастотные трансформаторы (входные, промежуточные, выходные) и дроссели.

Входные трансформаторы служат для согласования входа усилителя низкой частоты с микрофоном, звукоснимателем и магнитной головкой. Так как максимальная амплитуда переменного входного напряжения для входных трансформаторов бывает не более 1В , то их изготавливают повышающими.

Входные трансформаторы очень чувствительны к внешним магнитным полям, в результате чего на них может появляться значительное напряжение помех. Для уменьшения помех входные трансформаторы тщательно экранируют или оси катушек располагают перпендикулярно магнитным силовым линиям источника помех, а также по возможности удаляют входные цепи от выходного и силового трансформаторов.

Входные трансформаторы обычно работают без подмаг-ничивания либо при слабом подмагничиванни .

Промежуточные трансформаторы предназначены для межкаскадной связи в усилителях низкой частоты, главным образом в батарейных приемниках, где от усилителя необходимо получить максимальный коэффициент усиления при минимальном количестве ламп или транзисторов. Такие трансформаторы изготавливаются с коэффициентом трансформации не более чем 1: 4, так как больший коэффициент трансформации вызывает большие гармонические искажения.

Выходные трансформаторы применяются в выходных или оконечных блоках УНЧ для согласования нагрузки (звуковая катушка громкоговорителя) с внутренним сопротивлением ламп оконечного каскада. Нагрузка выходных трансформаторов может быть низкоомная (4; 8 и 16 Ом) и высокоомная (150, 300 и 600 Ом). Они. д олжны иметь минимальные гармонические искажения трансформируемого сигнала и обеспечивать нормальный тепловой режим.

Для уменьшения индуктивности рассеяния и снижения коэффициента гармонических искажений в некоторых приемниках вторичную обмотку выходного трансформатора разделяют на две части. В этом случае на каркас наматывается сначала часть вторичной обмотки, далее вся первичная, а затем вторая часть вторичной обмотки. В приемниках Орбита, Рига, Селга и других обе части вторичной обмотки трансформатора низкой частоты соединяются последовательно. В приемниках Спидола и ВЭФ обе части вторичной обмотки выходных трансформаторов соединяются параллельно. Для этих приемников характерно, что вторичная обмотка согласующего и первичная обмотка выходного трансформаторов наматываются не двойным проводом, как у большинства приемников, а одинарным.

Дроссели низкой частоты применяются в фильтрах питания, низкочастотных фильтрах и избирательных цепях. Отличительной особенностью их является наличие только одной обмотки, величина индуктивности которой определяет степень фильтрации пульсирующей составляющей выпрямленного тока.

Независимо от типа и назначения трансформаторы и дроссели конструктивно состоят из следующих основных элементов: магнитопровода (сердечника), который предназначен для прохождения с минимальными потерями магнитного потока, возбуждаемого электрическим током в обмотках; катушки с обмотками, изолированными друг от друга и от магнитопровода ; каркаса, предназначенного для размещения обмоток; арматуры, используемой для крепления трансформаторов; контактной панели для подключения выводов обмоток катушки к электрической схеме. Когда по условиям эксплуатации необходимо экранирование трансформаторов и дросселей, то дополнительно используют экраны.

Магнитопроводы в зависимости от конструкции и способа сборки подразделяются на сборные, ленточные (витые), формованные.

Для изготовления магнитопроводов применяют электротехнические стали , железоникелевые сплавы (пермаллой), магнитодиэлектрики и ферриты.

Электротехнические стали выпускаются промышленностью в виде тонких горяч е - и холоднокатаных лент или листов толщиной 0,1; 0,15; 0,2; 0,35 и 0,5 мм. Для повышения удельного сопротивления и уменьшения потерь от вихревых токов электротехнические стали легируют кремнием (0,8...4,8 %). Наиболее широкое применение получили следующие марки электротехнической стали : Э11, Э12, Э13, Э21, Э31, Э41, Э42, Э43, Э43А, Э44, Э46, 348, Э310, Э320, ЭЗЗО, ЭЗЗОА, Э340. Маркировка означает: Э — электротехническая; первая цифра ~ процент содержания кремния вторая — величина удельных потерь; 0 — сталь холоднокатаная текстурованная; 00 — холоднокатаная малотекстурованная . Буква А указывает, что сталь имеет особо низкие потери при перемагничивании.

Магнитопроводы для трансформаторов и дросселей, работающих на низких частотах, выполняют из марок Э31, Э41 толщиной 0,35 и 0,5 мм; для работающих на повышенных частотах — из марок Э44, Э45, Э46 толщиной от 0,1 до 0,35 мм. Ленты электротехнических сталей толщиной 0,08 мм наиболее часто применяются при изготовлении витых сердечников. Все марки электротехнической стали имеют общий недостаток — малую начальную магнитную проницаемость, что затрудняет применение их в случае слабых магнитных полей (например, во входных трансформаторах).

Железоиикелевые сплавы (пермаллои) содержат 36... . 86 % никеля, 2... 10 % легирующих элементов (молибден, хром, марганец, медь, кремний), остальное — железо. Пермаллои выпускаются в виде лент и полос толщиной 0,02... 2,5 мм, обладают высокой магнитной проницаемостью и могут работать при частоте до 20 кГц. Пластины из пермаллоев нельзя подвергать ударам, изгибам, сильному сжатию и механической обработке, так как это ухудшает их магнитные свойства.

Свойства магнитодиэлектриков и ферритов рассмотрены в предыдущем параграфе.

Сборные магнитопроводы имеют разнообразную форму пластин (рис. 26). Пластины собирают в магнитопровод вперекрышку или встык путем набивки их в, каркасы, на которые уложены обмотки. Пластины изолируют друг от друга. При сборке вперекрышку (рис. 27, а) сердечник хорошо заполняется, зазоры отсутствуют. Сборка встык может выполняться без зазора (рис. 27,6) и с зазором (рис. 27, в). Чтобы пакет пластин был более плотным, его в конце сборки обжимают под винтовым или гидравлическим прессом. После обжатия добавляют еще 4...6 пластин, последние 2...3 пластины забивают деревянным молотком.

Сердечники большого размера сжимают болтами или шпильками, которые изолированы трубками из кабельной бумаги или гетинакса . Сердечники малых размеров, в К оторых пластины не имеют отверстий, стягивают обжимными скобами. Под скобы подкладывается изолирующая прокладка из электрокартона или лакоткани .

Ленточные (витые) магнитопроводы (рис. 28) имеют форму кольца, овала или прямоугольника. Навивку ленточных магнитопроводов производят на специальном полуавтомате с одновременным покрытием ленты изоляцией. Силовые трансформаторы с витыми сердечниками имеют при той же мощности меньшие габариты, чем шихтованные.

Формованные магнитопроводы (сердечники) изготавливают из магнитодизлектриков и ферритов методом прессования (горячего или холодного) или литья под давлением.

Для сохранения магнитных свойств формованные сердечники не должны подвергаться механическим воздействиям. Допускается шлифование их мелкой шкуркой.

Обмотки трансформаторов и дросселей низкой частоты выполняют многослойными беспорядочно или рядами виток к витку с целью получить большие индуктивности при малых габаритах. Между рядами и обмотками прокладывают изоляцию из конденсаторной, телефонной или кабельной бумаги.

Чтобы избежать возможного западания в процессе намотки верхних витков в нижние, что может вызвать большую разность потенциалов и пробой изоляции, в прокладочной изоляции делают насечки с двух сторон. Кроме того, каждый ряд обмотки уменьшают на один виток, вследствие чего обмотка сужается кверху. Для броневых и стержневых магнитопроводов катушки наматываются на каркас, а для тороидальных — непосредственно на поверхность предварительно изолированного сердечника. Бескаркасная намотка выполняется и в больших трансформаторах, когда используется толстый провод, а также при изготовлении галетных обмоток.

Выводы обмоток при толщине провода не менее 0,4 мм выполняются тем же обмоточным проводом, только на них надеваются полихлорвиниловые или линоксиновые трубки для защиты от внешних воздействий и обеспечения необходимой электрической прочности изоляции. При тонких обмоточных проводах для выводов используются провода МГБД, МГШД, МГШДО, которые присоединяются пайкой. Место пайки тщательно изолируется, а выводным концом делают один или два витка, которые крепятся на обмотке вязальными нитками.

Каркасы изготавливают из электрокартона , гетинакса , пресс-порошка или текстолита. Как правило, они состоят из двух щек, закрепленных на прямоугольных гильзах (рис. 29). Если нужно уменьшить собственную емкость обмоток, их наматывают по секциям, для чего устанавливают на гильзе дополнительные щеки. Сборный каркас собирают вручную из двух щек и четырех стенок гильзы, при этом две стенки имеют замки.

Арматура в виде болтов и шпилек с гайками или обжимной скобы предназначена для сжатия пластин магнито-провода после сборки, а также крепления трансформатороз и дросселей к шасси.

Контактная панель устанавливается на одной из сторон трансформатора. Состоит она из изоляционной пластины и контактных лепестков, к которым припаиваются выводные концы обмоток и монтажные провода схемы.

Экраны для низкочастотных трансформаторов изготавливают из отожженной трансформаторной стали, армко-железа и сплава пермаллой в виде прямоугольных или цилиндрических кожухов. На высоких частотах (порядка 1000 Гц и выше) целесообразно применять экраны из красной меди, алюминия и других материалов с малым сопротивлением электрическому току. При необходимости одновременной экранировки от низкочастотных и высокочастотных магнитных полей ставят без зазора один экран из магнитного материала, второй — из красной меди.