где fee - коэффициент заполнения площади сечения сердечника магнитным материалом, зависящий от толщины материала, его прокатки и других факторов.

Средние значения коэффициента заполнения fee сечения сердеч ника магнитным материалом при наборе его из неизолированных пластин даны в табл 7.1.

ТАБЛИЦА -I

Для трансформаторов малой мощности (десятые или сотые то ли ватта и ниже) малогабаритной или переносной аппаратуры, г те необходим наименьший вес и размеры трансформатора, при отс\т ствии постоянного подмагничивания сердечника (т е в отсутствие постоянной составляющей тока в обмотках) наилучшим матерна лом для сердечника является пермаллой марок Н80ХС, Н79М4 и др , обладающий наивысшей магнитной проницаемостью из всех магнитных материалов

Для таких же трансформаторов, но работающих с постоянным подмагпичиванием сердечника (с постоянной составляющей тока и одной или обеих обмотках), наилучшим материалом для сердечн!! ка является пермаллой с содержанием никеля 40-50% (напри мер, пермаллой марок Н45, Н50ХС и др), имеюнхии наивысшую магнитную проницаемость из употребительных магн!1тны\ мап риалов при наличии постоянного подмагинчивающс!о поля

Для трансформаторов малой мощности стационарной аппара туры, где необходима наименьшая ctoiimoctb тратформатор.) а ие его вес и размеры, при отсутствии постоянною нотмапшчп вания сердечника наилучшнл[ материалом является кремннстач трансформаторная сталь с высокой магнитной нронн!1аемостып в слабых полях марки Э46 Немною худшие результаты для та ких трансформаторов дает применение холотнокатаных статен марок Э310-ЭЗЗО При отсутствии указанных сталеп десь мож но использовать и обычную высококачесгвенную тра11сформатор ную сталь марок Э42 !пи Э43, но при этом размеры тр.шсформ? тора, а также его вес и стоимость будут немного больше

Для таких же трансформаторов, работающих с постоянным подма!ннчивагшем 1.срдеч!1ика, почти равноценными в отношении

стоимости трансформатора, оказываются холоднокатаные стали марок Э310-ЭЗЗО и трансформаторные стали марок Э42 и Э43

Для трансформаторов средней и большой мощности (выше нескольких ватт) во всех случаях наименьшие размеры, вес и стоимость обычно имеют место при испо.1ьзовапни для сердечника холоднокатаной стали марок ЭЗЮ-ЭЗЗО Применение для таких трансформаторов сталей Э42 и Э43 допустимо, но при них вес и стоимость трансформатора немного возрастают !i увеличивается индуктивность рассеяния

Для трансформаторов звуковых частот с сердечником из трансформаторной стали и низшей рабочей частотой не выше 100-200 гц толщину пластин берут порядка 0,35-0,5 мм, при более высокой низшей рабочей частоте толщину пластин берут меньше В трансформаторах звуковых частот с сердечником пз пермаллоя толщину пластин обычно берут от 0,2 до 0,35 мм

Размеры сердечника для трансформатора звуковой частоты выбирают по коэффициентам А, D, находимым по формулам Для трансформатора, работающего в режиме А

Л l/ (7 4)

iri B,n,J V с /(. (1 - /,г)

Для трансформатора с первичной обмоткой, работающей в режиме В, и вторичной, работающей в режиме А (выходные трансформаторы каскадов мощного усиления, работающих в режиме В)

Для трансформатора с первичной обмоткой, работающей в режиме А, и вторичной, работающей в режиме В (входные трансформаторы транзисторных каскадов мощного усиления, работающих в режиме В).

2 41/, 1,41 -fir f-Р-

В ф-лах (7 4) -(7 6) L, и rj - индуктивность и омическое сопротивление первичной обмотки трансформатора, Ьщ и гщ - индуктивность и омическое сопротивление половины первичной обмотки, с-отношение Гу к гг, входящее в ф лы (3 17), -кпд трансформатора, Р - мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку, S i ч f - амплитуда переменной составляющей магнитной индукции в сердечнике при максимальном сигнале и низшей рабочей частоте (в гауссах) и низшая рабочая частота трансформатора (в гц), (х - магнитная проницаемость материала сердечник для переменной составляющей магнитного потока

Затем по таблице нормализованных сердечников (см. приложение 8) выбирают сердечник наименьшей стоимости или наименьшего веса (в зависимости от предъявленных к рассчитываемому усилителю требований), имеющ1ий как А, так и D, равное или больше найденного.

При расчете А по ф-лам (7.4) -(7.6) значение р. для трансформаторов малой мощности без подмагничивания сердечника берут равным начальной магнитной проницаемости примененного материала рн . указанной в табл. 7.2. Для трансформаторов средней и

ТАБЛИЦА 72

материал

Трансформаторные стали горячего проката марок Э42 и Э43

То же, холодного проката марок ЭЗЮ-ЭЗЗО

Трансформаторная сталь с повышенной проницаемостью марки Э46

Низконикелевын пермаллой (45-50% никеля) толщиной 0,2- 0,35 мм

То же, толщиной 0,1-0,15 мм

Высоконикелевый пермаллой (78-80% никеля) толщиной 0,15-0,35 мм

2 500 2 000

10 000-15 000

большой мощности (несколько ватт и выше), работающих без подмагничивания, значение (х берут из графика на рис. 7.4 для

индукции в сердечнике, равной ZOOS 1600

, где Дс - расчетное значение

40 SO 120 т 200 Вт.С

Рис. 7.4 Зависимость магнитной проницаемости от индукции для различных трансформаторных сталей

динамического диапазона сигнала; значение Вт берут из табл. 7.3. Для трансформаторов малой, средней и большей мощности, работающих с подмагничиванием сердечника, в ф-лы (7.4) -(7-6) вместо (х подставляют приближенное значение экви-

ТАБЛИЦА 73

Примечание. Для трансформаторов с сердечником нз холоднокатаных сталей ма-dok ЭЗШ-ЭЗЗО значение В допустимо на 15% выше, чем для сталей Э42-Э43.

валентной начальной проницаемости (Хэн пр с учетом оптимального немагнитного зазора, найденное из графика на рис. 7.5 по рассчитанной предварительно величине произведения LPq, где L - индуктивность, гн, а /о - постоянная составляющая тока обмотки, вызывающей подмагничивание сердечника, а.

аооооз 0.0001 (10003 mi оШ

Рис. 7 5 Приближенное значение экви-валентион начальной магнитной проницаемости от произведения I.Io для различных магнитных материалов

При расчете значения D по ф-лам (7.4) - (7.6) величину 6, берут из табл. 7.3, а значения с и т) подставляют принятые при электрическом расчете трансформатора. Для трансформаторов очень малой мощности (0,01 вт и ниже) значение D можно не находить и выбирать сердечник нужного типа по таблице нормализованных сердечников, имеющих А, равное или немного больше найденного.

7.2. Расчет числа витков обмоток и выбор провода для них

Число витков первичной обмотки трансформатора рассчитывают как по необходимой ее индуктивности Li [ф-ла (7.7а)], так и по допусти.мой переменной составляющей индукции в сердечнике на низшей частоте 6 [ф-ла (7.76)]:

ш,=8,92 103 j/AlA, , (7 7а)

остановившись на большем числе витков, обеспечивающем необходимую индуктивность первичной обмотки, так и допустимую индукцию в сердечнике. В ф-лах (7.7) k а qc ~ средняя дл!П1а магнитной силовой линии (в сантиметрах) и чистое сечение .магнитного материала (в квадратных сантиметрах), взятые нз таблицы нормализованных сердечников для выбранного сердечника; Uim - максимальная расчетная амплитуда напряжения сигнала па первичной обмотке трансформатора.

Значения (х и S, в ф-лы (7 7) подставля!от применявшиеся для расчета Л и D. При расчете трансформатора с первичной обмоткой, работающей в режиме В, в ф-лах (7.7) w, гь и заменяют ш, п, гщ, Z-m , Llmu и R,-n н рассчитывают число витков половины первичной обмотки.

Если большее число витков получено по ф-ле (7.7а) и трансформатор работает с постоянным подмагннчиванием, то найденное число витков уточняют, для чего определяют ампер-витки постоянного подмагничивания на сантиметр длины сердечника из выражения

а<о = -j-- (7.8)

где а'пр -приближенное число витков первичной обмогки, найденное при подстановке в ф-лу (7.7а) значения рэ р }

/о - постоянная составляющая тока обмотки, вызывающей подмагничпвание, а;

i -средняя длина магнитной силовой лнняп сердечника, взятая из таблицы нормализованных сердечников или рассчитанная по ф-лам (7.1) - (7.2), см;

п -коэффициент трансформации подмагничивающей обмотки.

Если подмагничивание вызывает первичная обмотка, то п полагают равным единице. По найденному значению aw из графиков на рис. 7.6 (а и б) определяют точное значение эквивалентной начальной магнитной проницаемости Цэп и величину опти-

30 4о

Рис. 7.6. Зависимость эквивалентной начальной проницаемости (а) и оптимального немагнитного зазора (б) от постоянного подмагничивания для различных магнитных материалов

мального немагнитного зазора Z в процентах от /с- Подставив точное значение [ХэнВ ф-лу (7.7а) вместо Цэшф находят точное число витков первичной обмотки; толщину немагнитной прокладки между обеими частями сердечника определяют из уравнения

о. = 4 . (7.9)

Число витков вторичной обмотки (или ее половины) находят по известному числу витков первичной и коэффициенту трансформации-

Ш2 = ьг)1 п, Ш2 = г 1 п п, W2\\=xiDinn . (7.10)

Первая из этих формул относится к трансформатору, работающему в режиме А, вторая - к трансформатору, с первичной обмоткой, работающей в режиме В, и вторичной - в режиме А, и третья - к трансформатору с первичной обмоткой, работающей в режиме А, и вторичной - в режиме В.

Обмотки трансформатора обычно наматывают из медного провода круглого сечения с эмалевой изоляиией марки ПЭЛ (провод с з1малевой лакостойкой изоляцией) или ПЭВ (провод с эмалевой нысокопрочной изоляцией). Расчет диаметров провода об-

моток d {мм) без изоляции производят по иайде!тому из элек трпческого расчета омическому сопротивлеппю обмотки г (в ом) числу сс п!1тко15 W И срсднсй длинс витка обмоток трансформатора /о, см:

t/ = 0,015

(7.11)

Среднюю длину витка обмотки /о, входящую в ф-лу (7.11), берут Hi таблицы нормализованных сердечников для выбранного сердечника; если же сердечник взят не нз таблицы, то /о рассчитывают для броневого сердечника по формуле

/о=-2г/,-1-2г/2 + 8бк + 2,56, (7 12)

гдс,6к - толщина гильзы катушки несущей обмоткп.

Найдя ио ф-ле (7.11) диаметры провода об.моток, подбираю по стандарту на обмоточные провода (см. приложение 7) бли жайшне стандартные диаметры провода, которые применяют д.п намотки обмоток.

Для трансформаторов транзисторной аппаратуры, работающие в комнатных условиях при напряжении между обмотками в но сколько вольт или десятков вольт, наименьшим допустимым диа метром провода можно считать 0,03 мм. При работе трансформа тора в тяжелых условиях (большие изменения температуры, высо кая влажность, по1шженное атмосферное давление и т. п.) при мепснне провода тоньше 0,05 мм возможно лишь прн герметпз,1 Ц!!И трансформатора.

7.3. Расположение обмоток и расчет их размещения

Обмотк!! трансформатора обычно располагают одну над дру гой ил!1 одну внутри другой (рис. 7.7а, б). Намотка одной обмоткь внутри другой умепьниют !и1луктнвность рассеяния трансформато а) 6)

2(или0

Рис 7 7 Расположение одной обмотки над jpyioii (п) и р,к-поло-жепие одпон обмотки внутри другом (б)

ра примерно в четверо по сравнению с трансформатором, имею Щ!1М одну обмотку над другой. В трансформаторах транзисторно! аппаратуры с точки зрения элсктрнческ!1х характеристик обычнс безразлично, какую обмотку располагать сверху (рис. 7.7й) нл1

вматывать внутрь (рис. 7.76), и поэтому выбор расположения обмоток производят с точки зрения механических соображений, конструктивного удобства и стоимости.

В двухтактных трансформаторах транзисторных усилителей для получения симметрии половинок двухтактной обмотки, а также для практического уничтожения индуктивности рассеяния между ее половинами, что кд(цпро-важно при работе в режи- ьода ме В, работающую в режи- Конец г -ме В обмотку следует нама- тывать в два провода. Сое- *-динив после намотки конец начало одного провода с началом щюбодаб^

другого, получают среднюю Иатлощ

- бода а

точку обмотки; оставшиеся

начало и конец являются крайними выводами двухтактной обмотки (см. рис. 7.8). При использовании

Рис. 7.8. Намотка двухтактной обмотки в два провода для уничтожения индуктивности рассеяния между половинками обмотки, работающей в режиме В

провода с высокопрочной эмалевой изоляцией (марки ПЭВ, ПЭМ) такой способ намотки вполне пригоден для напряжений, имеющих место в транзисторных каскадах; большая собственная емкость обмотки пе влияет на свойства трансформатора вследствие малого сопротивления его нагрузки. Уничтожение индуктивности рассеяния между половинами первичной обмотки выходного трансформатора не только устраняет повышение коэффициента гармоник каскада на верхних частотах при работе в режиме В, но также резко снижает перенапряжения, появляющиеся из-за устанавливающихся процессов, что облегчает работу транзисторов и уменьшает возможность их пробоя.

Обмотки трансформатора обычно наматывают на каркас из изоляционного материала (пластмассы, прессшпана и т. п.); минимальную толщину гильзы каркаса и его щек выбирают в соответствии с размерами трансформатора (табл. 7.4).

ТАБЛИЦА 7

Намотку обмоток трансформатора производят правильными рядами - виток к витку или беспорядочно - вразброс. Намотка

, 1 Зак 203В 161

виток к витку (в слой) дает лучшее заполнение сечения обмоток проводом и при введении после каждого слоя изолирующей бумажной прокладки имеет высокую надежность. Однако намотка в слой требует аккуратности и отнимает значительное время, а при тонком проводе (0,1 мм и тоньше) и прокладках через каждый слой занимает больше места. Поэтому при диаметре провода 0,1 мм и ниже намотку обычно производят вразброс.

При проводе с обычной эмалевой изоляцией (марок ПЭ, ПЭЛ) и намотке вразброс для уменьшения возможности образования короткозамкнутых витков, снижающих кпд и коэффициент усиления и искажающих частотную характеристику трансформатора, в обмотки вводят по нескольку прокладок из тонкой бумаги. При проводе с высокопрочной эмалевой изоляцией (марки ПЭВ, ПЭМ) прокладки в' обмотки можно не вводить.

При диаметре провода 0,3 мм и выше намотку производят в слой, так как при толстом проводе это не представляет затруднений.

Между обмотками трансформатора обычно имеется напряжение источника коллекторного питания. Для предотвращения возможности короткого замыкания источника питания между обмотками вводят изоляционную прокладку из двух-трех слоев бумаги, пластмассы или лакоткани; толщина этой прокладки б и зависит от размеров трансформатора, толщины провода обмоток и обычно лежит в пределах от 0,05 до 0,3 мм.

Для проверки, поместятся ли обмотки в окне сердечника, рассчитывают место, занимаемое обмотками, гильзой и изо>тяцией. При намотке вразброс определяют занимаемую каждой из обмоток площадь Q:

Ч.1 - т- , Ц2 - -г-

-31 32

(7.13)

где df,3 - диаметр провода обмотки с изоляцией; W - число витков обмотки;

к:з - коэффициент заполнения площади сечения обмотки проводом, зависящий от диаметра провода, его натяжения при намотке, формы сечения гильзы, на которую наматывают обмотки, и других факторов.

Среднее значение при намотке на гильзу прямоугольного сечения и различных диаметрах провода даны в табл. 7.5.

Толщину намотки обмоток а находят, поделив площадь сечения обмотки Q на чистую высоту намотки /г„ (расстояние между щеками, рис. 7.7):

ТАБЛИЦА 7.5

Толщину катушки о определяют как сумму толщины обмоток, толщины гильзы каркаса бк и толщины междуобмоточной изоляции 6 и :

ао = а1 + а2+бк + б„ . (7.15)

При намотке в слой находят число витков первичной и вторичной обмоток в слое из выражения:

даил =

2сп =

(7.16)

а затем определяют число слоев первичной pi и вторичной Р2 обмоток:

Pi =

, Р2 =

(7.17)

(7.18)

где Wi и W2 - число витков первичной и вторичной обмоток.

Толщину обмоток при намотке в слой рассчитывают по формулам:

а, = ( 1,24-1,4) [/Jidb,3 -f 6,пр (/7i -1)]

2= (1,2-1,4)[р2С(2из+б2ир (Р2- 1)]

где 6inp и б2пр - толщина бумажных прокладок между слоями первичной и вторичной обмоток, которую берут порядка 0,2 диаметра провода обмотки, но не тоньше 0,01 и не толще 0,15 мм (при намотке без прокладок бпр считают равным нулю).

Числовой коэффициент в простых скобках ф-лы (7.18), учитывающий выпучивание провода на плоской стороне гильзы, берут от 1,2 при толстом проводе и квадратном сечении сердечника до 1,4 при тонком проводе, и У2>У1. Найдя щ и 2 по ф-ле (7.15), так же, как и при намотке вразброс, рассчитывают толщину катушки о-

Если найденная из ф-лы (7.15) толщина катушки лежит в пределах от 0,7b до 0,9 Ь, то сердечник выбран правильно. Если толщина катушки превышает (0,9-0,95) Ь, то следует взять сердеч-

11* 163