Программа расчета выходного трансформатора однотактного каскада

Пока я работал над намоткой выходного трансформатора для однотакта на пентоде 813 http://klimanski.com/?p=2932, пришлось немного доработать сделанную мной программу в формате Excel. Она в равной степени подходит и для триодов, и для пентодов.  В ней сведены данные по четырем наиболее известным методикам расчета:

1. Valve Hart http://www.valveheart-bg.com/theory/transformer.html

2.  Д. Андронников. Выходной трансформатор. Почти просто, но недешево. http://vt-tech.eu/ru/articles/lamps/53-otputtrans.html

3. и 4.  Формулы расчета минимального количества витков по Г.В.Войшвилло “Усилители низкой частоты на электронных лампах”, 1959 год. Стр. 559 -593. http://www.zzxm.narod.ru/VOY/v_522_603.djvu

5. Мной выведенная ( конечно, из давно известных в физике ) формула исходя из значения максимального тока Im ( берется из нагрузочной прямой по ВАХам ). Вот пример как найти Im.
svetlana_572_160_7k_ra

Для проверки, справа от количества витков, вычисленных по этим формулам, приведена рассчитанная ( по взятой из той же книги Войшвилло формуле ) индуктивность.

formula_induktivnosti1

Рядом приведена величина индуктивности с учетом немагнитного зазора lz и отличается только множителем в знаменателе ( 1 + lz*u/lc ), где lz – немагнитный зазор, u – магнитная проницаемость, lc – длина магнитной линии. Все приведенные расчетные значения индуктивности первички оказываются значительно ниже, чем фактически измеренные. Однако надо понимать, что изменение индуктивности любой катушки с сердечником – это нетривиальная задача. Читайте на эту тему публикацию http://klimanski.com/?p=2228 или обсуждение этой темы на форуме http://www.diyaudio.ru/forum/index.php?topic=2705.0 . Например, намотанный мной выходной трансформатор при замерах китайским измерителем индуктивности ( на 100 Гц ) имел 65 Гн, а на частоте 50Гц и подаче 5 вольт RMS индуктивность оказывается уже 104 Гн. А расчетное значение индуктивности первички исходя из программы – всего 35 Гн.

Так выглядит программа – внешний вид

vid_excel_ras4eta1

Вот ссылка на эту программу в Excel формате,  можете ее скачать и пользуйтесь на здоровье !
d182d180d0b0d0bdd181_d180d0b0d181d187d0b5d182_813_d0bdd0bed0b2d18bd0b91

Из полученных пяти значений W1 выбираем наибольшее ( или нами выбранное ) и помещаем его в зеленую ячейку. После этого справа от нее смотрим полученные проверочные значения максимальной индукции на 20 и 30 Гц ( они не должны превышать допустимое значение Вm в ячейке E31 ), а также фактически полученную “расчетную” индуктивность первички, и сравниваем эти величины с заданными ( минимальная индуктивность первички задана в ячейке Е20 ). Если они оказываются в рамках, то на этом расчет заканчиваем. Если нет – пробуем корректировать исходные данные для достижения нужного результата.
Рассчитанный по этой программе и намотанный мной на железе ОСУ0,63 выходной трансформатор  к лампе 813 показал неплохое соответствие реалиям. Получилось даже с небольшим запасом.
Пока в программе нет информации о секционировании – как правило все программы предлагают секционирование для триодов ( минимизация индуктивности рассеяния ), забывая, что то, что триоду хорошо, для пентода – смерть, поэтому вопрос секционирования пока не поднимаю.
Небольшое отступление об исходных данных.
1. КПД трансформатора ( ячейка Е12 ). От правильного выбора этого значения будет зависеть диаметр провода. Поэтому, не выбирайте это значение слишком маленьким – иначе вы запроектируете изначально трансформатор с высокими потерями и высоким активным сопротивлением обмоток, что приведет к ухудшению отдачи на НЧ.
2. Коэффициент обратной связи ООС. Если ООС не планируется, ставьте 1. А иначе, этот коэффициент равен ( 1 + bKo ) из формулы для расчета ООС.
3. Максимальная индукция Bm ( ячейка Е31 ). Выбирается исходя из магнитных свойств имеющегося железа. Для большинства разновидностей железа линейный участок линии В – Н редко простирается выше 8000 Гс, поэтому для однотактов рекомендуют эту цифру не превышать. Чем ниже ( с запасом ) выбрать это значение, тем будут меньше искажения на НЧ, однако при этом будут непомерно расти габариты трансформатора. Значение Вm можно определить экспериментально, методика есть в упомянутой выше ссылке нр 2 на статью Андронникова.
4. Магнитная проницаемость железа. Самая трудно поддющаяся измерению величина. Все дело в том, что мю железа не является величиной постоянной и очень сильно зависит от напряженности магнитного поля. Для однотактов, в которых есть немагнитный зазор, магнитная проницаемость, как правило, оказывается ниже чем начальная мю ( в отсутствии магнитного поля ) и приблизительно ее можно оценить по графику:
d0b7d0b0d0b2d0b8d181d0b8d0bcd0bed181d182d18c_d0bcd18e_d0bed182_li2
Значение LI2 можно прочесть в ячейке E34. Также, для определения мю можно воспользоваться графиком из публикации Васильченко, значения aWo можно взять из ячейки Е37.
d0bcd18e_d0bed182_awo

Кроме уже упомянутых выше, в расчетах мне очень помогли следующие источники:

1. Цыкин Г.С. “Трансформаторы низкой частоты”, 1955, гл 13 – 15. http://www.zzxm.narod.ru/CYK/TR/g14.djvu.
2. Васильченко Е.В. http://spbaudio.narod.ru/kazan.htm
3. Программа Андрея Тощева http://andy.kis.ru/mytrans0.php
4. Кризе С. Расчет выходных трансформаторов.
5. Зинин Ю. Определение длины воздушного зазора в трансформаторах и дросселях
http://kit-e.ru/articles/powerel/2009_05_82.php

Также выражаю благодарность Александру Резвой, который отозвался на мою публикацию и помог в проведении вычислений и намотки.
Планирую сделать такую же программку для двухтакта – пока только в классе А – для этого нужны минимальные переделки.
Только прошу относиться к моему скромному труду снисходительно – я ничего нового не изобрел, только обобщил уже известные данные и привел их к удобному для пользования ( как мне кажется ) виду. Также надо помнить, что вообще – расчет выходных трансформаторов – это клубок компромиссов, и большинство формул основанны на импирике, поэтому к полученным данным нужно относиться с известной долей осторожности. Если возникнут вопросы или вы заметите ошибки, пожалуйста пишите на электронный адрес, указанный а разделе About.

Дополнено 12 августа 2014 года

программа дополнена опцией выбора сразу трех вариантов сопротивления нагрузки, что очень помогает при проектировании выходного трансформатора с несколькими выходными выводами.

opt_se_design

И еще отвечу на возникающие вопросы. Число витков в поле H39 ( залитое зеленым )  вы выбираете сами, исходя из данных расчета по вариантам расчета из полей H 28 – 32 .  Выбираем или максимальное значение, или то, которое подбором  в конечном итоге обеспечивает в ячейке J41 минимальную индуктивность первички заданную в ячейке E20.

Дополнено 24 марта 2015 года.  Из практических соображения и для упрощения расчета, изменена формула подсчета толщины немагнитного зазора, введены некоторые пояснения к расчету ( взята из методика Андронникова ).

opt_se_design_21

Должен сказать, что этот алгоритм выдержал несколько проверочных намоток и всегда давал очень неплохое соотвествие с конечным результатам.

*****************************************************************************************

Жизнь по благодати

Все мы живем в обществе, в основе которого положена государственность. Государство – это образование, призванное защищать интересы составляющих его граждан. И каким образом достигается эта возможность ? За счет существования законов, обязательных для исполнения всеми гражданами. То есть государство берет на себя сразу три функции – выработку законов, контроль за их соблюдением, и наказание за несоблюдение этих законов. Для оправдания существования законов существуют нормы принятой в обществе морали. То есть человек, не знающий Бога ( неверующий ) функционирует только на основании и в рамках упомянутых выше категорий. Какова характерная особенность жизни индивидуума в указанных рамках ? А особенность такова, что общество, разделенное функционально на лиц создающих законы с одной стороны, и, с другой стороны, контролирующих их ( законов ) исполнение, в принципе не может не содержать в себе “двойного стандарта”, что неизбежно приводит к появлению “двойной морали”. То есть, даже если человек был осужден, например, за некоторое преступление и отбыл положенное наказание, он в обществе всегда найдет как своих как единомышленников, которые безусловно его поддержат, так и останется некоторая группа лиц, которая несмотря на “физически” уже осуществленное наказание, будет продолжать основанное на бытующей морали преследование этого человека. Это преследование может быть лишь комариным укусом для достаточно толстокожего человека, но для индивидуума с тонкой психикой это может привести к появлению рефлексии и комплекса неполноценности и вины. Такой человек внешне выглядит вроде благополучно – он отбыл наказание, вроде со старым завязал – но внутренне он остается заложником все тех же двойственных принципов общественной морали. И общество и государство не дает ему ответа, как с этим быть. Соседи и близкие посоветуют не брать в голову или сходить к психотерапевту. И все.  Но выход есть. Оказывается, существует мир, где нет законов. А раз нет законов, значит нет и наказаний,  и нет двойной морали. Где же это такое есть, вы спросите ? На небесах ? Да, почти так, но не совсем. Новый Завет говорит, что жертвой Иисуса Христа закон Моисея был разрушен и теперь рожденный свыше человек может жить не по закону, а по благодати. Причем не на небесах, а уже здесь, на Земле !
Что же такое благодать, для чего она нужна, как ее получить и каков механизм устройства жизни по благодати ? Вот на эти вопросы я постараюсь ответить в этой статье.
Я всегда люблю сначала посмотреть, а что пишет Википедия по этому поводу:

Благода́ть — в христианстве: одно из ключевых понятий богословия, рассматривается как дар для человека от Бога, подаваемый исключительно по милости Господа, без всяких заслуг со стороны человека и предназначенный для его спасения и освящения. …

Значит, получается, что благодать – это дар. То есть его не надо пытаться заслужить. Тут многие возразят. – а где он этот дар ? Что-то я его не чувствую, где благодать-то эта в моей жизни ? Вот тут и зарыта основная проблема – большинство людей – особенно это относится к неверующим и атеистам – но к сожалению, даже многие христиане по неведению не могут ощутить благодати в своей жизни. Потому что – это дар ! Да, да ! Не удивляйтесь ! Ведь дар – это то, что дарят. И не забываем о том, что любой дар можно принять, а можно и не принять, и даже отвергнуть. Что делает атеист ? Он декларирует, что он НЕ верит в Бога. Как может принять такой человек дар от Бога, если он в него НЕ верит ? Понятно, что отвергая Бога, атеист отвергает и дар благодати. То есть получается все удивительно просто – чтобы иметь дар благодати, все что надо – это его, этот дар ПРИНЯТЬ. А принять его можно только при личной встрече с Богом – она должна состояться ! Вот это и есть основная причина, почему атеисты и даже некоторые люди, которые назвают себя Христианами, тем не менее не имеют на себе благодати – они все еще не встречались с Богом лично ! Возможно, они что-то слышали о Нем, где-то заходили в храм, дивясь новым неиспытанным ранее эмоциям – но они так и остались с Ним на расстоянии, не будучи в силах ПРИНЯТЬ предлагаемый дар. Я проведу простое сравнение. У вас День Рождения. К вам позвонил и едет гость, у него для вас подарок. Он есть, этот подарок, и вы даже знаете, что он вам купил. Но для того, чтобы вы стали ОБЛАДАТЕЛЕМ этого подарка, у вас должна состояться встреча. Гость войдет к вам в дом, посмотрит вам в глаза, скажет свою поздравительную речь с пожеланиями и напутствиями – и – пожалуйте – вы стали полноправным хозяином предназначенного вам подарка ! И потом – ну конечно ! – все садитесь за стол…. Ведь так как-то, да ? Или может быть вы предпочитаете получать подарки на День Рождения через посредника ? Скажем, дядя Петя, передал свой подарок дяде Васе, и тот зашел к вам отдать подарок от дяди Пети… и потом сел за стол вместо него ? Ну… нет. Тогда так – отдал просто – и за дверь его… Тоже ведь не по-человечески как-то – правда ? А вот отношениях с Богом мы почему-то часто попадаем в описанные глупые ситуации именно потому, что мы не верим, или слабо верим в Его реальность и фактически, так и не можем стать обладателем Благодати по тем или иным причинам избегая встреч с Небесным Отцом ( о причинах, почему многие именно избегают таких встреч хочу написать отдельную статью – уж очень актуальная тема ! ).
Теперь отступление о том, что понимать под “личной встречей” с Господом. Понятно, для этого не нужно отправляться на небеса. Под встречей у христиан понимается молитва в тайной комнате. Господь нас слышит всегда. Только не пытайтесь механически читать “отче наш” или что-то подобное каждый день. Первый раз – будет хорошо. Но каждый день одно и тоже – не надо. Господь – это не банкомат, в который надо вставить карточку и нажать кнопки. Это не механизм. Это Отец. Только Небесный Отец. И как и любой отец, он желает от вас живого общения. А “отче наш” – это лишь образец того, как Иисус предлагал ученикам беседовать с Богом. Хорошо, чтобы вы понимали это и делали свои молитвы актуальными для вас, но и не забывали того, чего ваш Небесный Отец от вас ожидает. А чего он ожидает – узнать просто – читайте Отче Наш и Библию, там все есть. Остается последнее – узнать, какова его воля именно для твоей жизни. Но это уже задача немного посложнее и пока давайте этой темы не будем касаться, а вернемся к Благодати.
Обобщим. Как все-таки благодать можно получить ? Тут важно ответить на вопрос о покаянии – я уже в Господе или нет ? Принял ли я Иисуса Христа как своего спасителя ? Если да – то вы можете легко сказать Господу – я ПРИНИМАЮ твой дар и ваша жизнь наполнится Благодатью в соотвествии со Словом. Если же вы еще не в Господе, то первым этапом должно быть ПОКАЯНИЕ – читайте об этом http://klimanski.com/?p=442 , а потом – водное крещение и крещение Духом.
Теперь о самой жизни по Благодати. В чем разница и что мы получаем в результате ? Особенность жизни по благодати заключается в том, что христианин, то есть человек, которые верует в Иисуса Христа, как своего Спасителя, получает возможность разорвать узы ветхозаветнего Моисеева Закона “согрешил – должен быть предан смерти”. То есть, даже если вы на своем пути встречаете внутренние проблемы несоответствия своего внутреннего “ветхого человека” высоким стандартам праведника, не стОит огорчаться. Главное – не потерять общение с Господом – в постоянной молитве просите о своей проблеме, доверьте ее Иисусу, и он будет ходатайствовать перед Господам за ее решение.
Ну и последнее. Живущий в Господе должен быть среди себе подобных – быть с среде Церкви и активно участвовать в ее жизни и работе. Только так вы сможете поддержать в себе горение и передать его тем, кто нуждается во спасении.
Краткое обобщение, как получить жизнь ( дар ) по Благодати:
1. Покаяние – принять Господа Иисуса Христа своим личным Спасителем
2. Получить крещение водой и Духом
3. Ежедневное общение с Господом в молитве
4. Ежедневное чтение Библии дабы узнать волю Бога в твоей жизни.
5. Участие в жизни Церкви.

***********************************************************************************