Отчет о прослушивании четырех аудиосистем

Вчера мы снова собрались с друзьями чтобы пообщаться и более организованно сделать прослушивание – с записью оценок. И это  – отчет о том, что получилось.

О системах, которые участвовали в конкурсе.

  •  Ч Д – это сокращение системы будет и дальше в таком виде. Нет, это не Черная Дыра, это Черный дрозд. Источник – компьютер  e-Comstation, самодельный ЦАП на АД1955, и сам каскодный усилитель Черный Дрозд  и акустика – щиты на 2А12.

4_D_IMG-20230731-WA0015

  •  ГМ70 – источник СД проигрыватель  JVC XL – Z611, усилитель – этажерка  ,  акустика – реставрированные колонки 40АС-8 ( закрытый ящик ). Ну да, во время прослушивания конечно СД- проигрыватель не стоял вот так вот на колонке…. :-))

DSC02788_res_etazerka_40AS_8

  •  6С33С  – источник – СД проигрыватель Onkyo CR-305FX, предусилитель  – самодел на 4П1Л, усилитель – моноблоки,  однотакт по схеме Вейсета на половинке 6С33С, акустика – щиты на китайском широкополоснике Цао с активным басовиком Eminenence Alpha 15″.

6C33C_IMG-20230731-WA0014

  •   Д Т  – источник – СД проигрыватель Denon DCD-1500AE, предусилитель – оригинальный DYNA Stereo Preamp, усилитель – мною собранный кит от Боба Латино, копия 70-ваттного двухтакта Dynaco ST70, акустика – 3-х полосные напольные колонки Phonar, фазоинвертор.

 

Двухтакт, собранный из деталей набора от Dynaco ST-70 http://klimanski.com/?p=1238

Двухтакт, собранный из деталей набора от Dynaco ST-70 http://klimanski.com/?p=1238

Что оценивалось – динамика, прозрачность, детальность, слитность, подача баса, верхов и середины, объемность и тембральный баланс – всего 9 параметров. Оценки по 5- бальной системе.

Участвовали 4 человека,  на четрех треках  –  инструментальный джаз, классика со скрипкой,  и по одному треку из   менее легких жанров с женским и мужским вокалом.

  1.  Imants Skuja –  саксофон,  Ole Guapa,  CD диск
  2.  Andeano Chelentano, d’Animale
  3.  Diana Crell
  4.  Чайковский П.И.   Концерт для скрипки с оркестром.                                                                                                                                                                                                                                                                       То есть каждый усилитель максимально по каждому из 9-ти параметров мог получить  –  4 трека * 4 человека *  5 баллов =  80 баллов. Результаты сведены в табличке ниже:
ГМ-70 Ч Д 6С33С  Д Т 1 2 3 4
 сумма
Динамика 72 64 62 67  265 ГМ-70  Д Т Ч Д 6С33С
Прозрачность 72.5 68.5 62 60  263 ГМ-70 Ч Д 6С33С Д Т
Детальность 69.5 67 65.5 62  264 ГМ-70 Ч Д 6С33С Д Т
Слитность 71.5 67.5 65.5 62.5  267 ГМ-70 Ч Д 6С33С Д Т
Бас 72.5 65.5 67.5 64.5  270 ГМ-70 6С33С Ч Д Д Т
Верха 68 64.5 64 60  256.5 ГМ-70 Ч Д 6С33С Д Т
Середина 76 65.5 72 71.5  285 ГМ-70 6С33С Ч Д Ч Д
Объемность 75 67 68 65.5  275.5 ГМ-70 6С33С Ч Д Д Т
Тембральный баланс 68 65.5 65 65.5  264 ГМ-70 Ч Д,

Д Т

Ч Д,

Д Т

6С33С
delta ( max – min ) 8 4.5 10 11.5

В левой части таблицы – суммы баллов по системам, справа –  места  систем по каждому отдельному  показателю. Внизу – показатель “слитности” теста для каждой системы – насколько различными были оценки ( разброс ). Самая высокая слитность оценок  у  Ч Д  –    практически одинаковые цифры по всем 9-ти параметрам.   Самая низкая – у двухтакта  Д Т – мнения по ценке его качества разошлись сильнее всего.

Меня очень удивило, что 100 % по всем 9-ти параметрам победу одержала система ГМ70, соответственно она оказалась лучшей и по сумме – 644 балла.  На втором месте  Ч Д  – 605,  на третьем 6С33С – 590.6 и последнее – Д Т – 577.5 балла.

Минусы нашего мероприятия – прослушивание трудно было сделать слепым. Но однако некоторые моменты обнадеживают – все было объективно. Например, совершенно точно слушатели оценили, что самой лучшей чертой моих систем ( сумма оценок в шестом столбце )  – являются передача середины ( 286 баллов ) и  объемность звучания ( 275.5 балла ) – это как раз то, что я больше всего ценю в аудиосистеме.   Правда,  еще больше ценю способность создавать вовлеченность слушателя в музыкальное произведение, но мы не решились включать этот показатель в список.

Что заставляет задуматься.   Невысокая сумма баллов по передаче середины у Ч Д.   Буду работать над этим моментом. Хотя уже сейчас кажется есть ответ – это скорее всего особенность пения 2А-12. Это все-таки самой большой “лопух” из динамиков в тесте, и ему трудно соревноваться в точности передачи СЧ с много более компактными  ДГ.

Участники – всем большое спасибо:

Serg_chelentano_IMG-20230731-WA0010

Dimasik_IMG-20230731-WA0003

Igoresha_IMG-20230731-WA0004

Все такие серьезные…. Фотографии четвертого увы нет… прокол получился.

В перерывах между слушанием  еще и попили чай.  В завершение всего – посмотрели в телескоп на Солнце, были красивые протуберанцы и множество пятен – приближаемся к максимуму активности !

 

 

Что первично – напряжение или ток ?

Пока не буду объяснять, с какой такой стати я заинтересовался этим философским вопросом.  А вопрос важный, потому что совершенно очевидно, что  от ответа на него зависит форма и содержание фундамента, на котором покоится вся наша электротехника и электроника, ессно, с аудио в том числе.

Как всегда я сначала погуглил эту тему и оказалось, что этим вопросом задавались в основном дилентанты, которые по сути мало представляли глубину этой ямы, и поэтому все детские ответы приводить  здесь не буду. Хотя забавно,  для разминки погуглите сами.  Возможно, я и сам в этой теме как бы  дилетант, но возможно, кому-то мои рассуждения помогут взглянуть на вопрос по-новому. Кто-то просто повеселится.  Тоже неплохо.

Давайте откроем книжку по  физике начальной школы и посмотрим, как на это дело смотрит учебник.   После общих и  чисто описательных рассуждений про эбонитовую палочку и ее электризацию следует основа основ – закон Ома.  И тут, на этой стадии уже появляются первые формулы и определения –  источник  ( разности потенциалов), сопротивление и ток. и заметьте – самая первая формула, которую нам дает учебник, записана в такой форме  – ток равен  разности потенциалов ( напряжению ) источника, которое нужно разделить на сопротивление. То есть ток – зависит от напряжения и величины сопротивления.  Вроде все правильно и логично.

Однако задумаемся над простым вопросом, над которым нам почему-то не предлагает задуматься учебник – а откуда на выводах источника взялась разность потенциалов ? Нам дальше  в учебнике конечно нарисуют гидроэлектростанции и ЛЭП, красиво ( но опять описательно ) расскажут как это все работает, но Закон Ома – останется тем же, незыблемым.  В университете уже нам объяснят более подробно, с формулами,  что в результате вращения рамки в магнитном поле  индуцируется  ( классная формулировка – в форме возвратного глагола !  ) ЭДС  и на выводах появляется разность потенциалов. Вот классно – сама собой вот взяла – и появилась ЭДС !  На самом деле понятно, что первичным актом появления разности потенциалов на выводах генератора является появление электрического тока в рамке. Причем при полном отсутствии какой-либо разности потенциалов на этой рамке в самом начале. И это явление назвается электромагнитной индукцией. На этом принципе, кстати,  работают  все  микрофоны,  многие ими пользуются и  сейчас. Ха ха ! Я уже подхожу ближе к теме !  Тут многие из вас уже догадаются к чему это я все веду….. Да, и на этом же принципе, опять-таки работают  практически все акустические системы !  Итак –  ТОК ПЕРВИЧЕН.    Давайте примем это за аксиому.  Кому это еще не кажется очевидным, начинайте читать ниже – для недоверчивых продолжу доказательную тему после того, как завершу тему  аудио применения этого нового для многих из вас откровения о первичности тока.  Чтобы не мучать  остальных.

В резульате  – что мы имеем ?  Повторим еще раз –  в начале звукового тракта – микрофон, основным принципом работы которого является  генерирование электрического тока в результате вибрации мембраны в магнитом поле,  потом следует некоторый усилительный тракт, цель которого или просто увеличить мощность сигнала и подать на акустику, или чтобы его  записать.  То есть записать, чтобы потом воспроизвести, усилить  и –   опять-таки подать на  ту же акустику.  В основу принципа работы которой лежат те же электромагнитные явления,  только преобразование уже обратное тому, что происходит в микрофоне – ток преобразуется  в механическую работу.

И вот теперь самое главное.  Усилительный тракт. Посмотрите, сколько копий сломано на форумах относительно этого на первый взгляд простого процесса. И он на самом деле был  простой, если бы наши титаны науки не перевернули все с ног на голову в самом начале, объясняя школьнику, а потом еще желторотому  студентишке, что  разность потенциалов вызывает появление тока.  Беда в том, что вслед за этой маленькой ложью ( которую часто обосновывают необходимостью упростить дело  для понимания малыша )  следует новая и новая, и, как это часто бывает в жизни, во все  эти нагромождения мифов уже начинают верить все, потому что  об истинном положении вещей уже никто не может вспомнить. И начинают не только верить, но строить на этом  песочном фундаменте  целые теории ( например необходимости аудио-усилителя иметь нулевое выходное сопротивление и  о демпфировании ДГ ). И попробуйте сегодня кому-нибудь из спецов сказать о порочности  современных теорий построения ауодиосистемы – так вас еще и поднимут на вилы –  безграмотный еретик !   И это вместо того, чтобы признать ошибочность  своих прежних воззрений и повернуться  к проблеме лицом – именно учет токовой составляющей усилителя – причем от микрофона до выхода усилителя –  должен быть положен в основу проектирования. И тогда все станет  с головы на ноги  и станет просто очевидным,  почему некоторые схемные решения в аудио не работают, а некоторые – на ура.   Пример – усилители Сакумы на трансформаторах.  Почему их так все любят слушать  ?  Все очень просто – лампы В КАЖДОМ каскаде сдобрены и по входу и по выходу трансформаторами – а трансформатор – это четырехполюсник, и он согласовывает ( связывает ) высокоомные входы каскадов с общим катодом лампового усилителя по току.   Пример негативный – катодный повторитель ( КП ). Многие признают, что КП ухудшает звук.  Почему ?  Все очень просто – то, чем многие адепты первичности напряжения считают плюсом КП – его очень высокое входное сопротивление – является на самом деле  самой существенной его  проблемой – в этом месте по сути происходит обрыв переменного  сигнала по току и  выходной сигнал теряет свойства рожденной в микрофоне волны ( с опережениями и отставаниями тока по фазе ) и далее на усиление проходит только его сильно упрощенная ( еще и зашумленная )  реплика.  Поэтому обратите внимание, что КП, у которого на входе  или выходе есть трансформатор ( четырехполюсник то бишь ) уже  не портит звука совсем. Кто не знал – пожалуйста , я уже поделился  с вами рецептом, как правильно готовить КП.  И еще пример.  Это анодная  нагрузка лампы во всеми любимой схеме с общим катодом –  звук становится все беднее и неинтереснее по мере замены дросселя на резистор, и далее – на источник тока.  Та же история. В последнем случае – источник тока  – также как и КП, по сути дает обрыв сигнала по переменному току ( по току, не по наряжению !!! ).  Результат схожий с КП.   И лечится также.

Пример из акустики. Как по-вашему усилитель напряжения  может “управлять” динамиком, который имеет довольно высокую индуктивность ?  По сути, если говорить корректно,  он этого сделать не может в принципе.  Но современного теоретика на драной козе не объедешь !  Он тут же, чтобы свести концы с концами,  придумал новый красивый, колоссально наукоподобно звучащий термин – демпфирование !  То есть усилитель должен не только раскачивать мембрану динамика, но каким-то чудесным образом, предугадывая амплитуду, импеданс и частоту,  чтобы поглощать возникающую ЭДС самоиндукции катушки басового динамика  ! Почитаешь всю эту лабуду и становится понятно, отчего такая несусветная сумятица творится  в рядах строителей  усилителей и акустики –  перед первыми стоит задача сделать усилитель с нулевым ( или уже многие дошли даже до отрицательного  !!! ) выходными сопротивлением, а проектирующий акустику  должен угадать, каким таким чудесным способом усилитель, к которому подключат его “теоретическое”, по сути – висящее в воздухе  творение будет подавлять возникающее противление динамиков грубому воздействию прилагаемой усилителем  разности потенциалов.  Которая, как их учили в школе и университете – первична.

Из всего сказанного выше можно сделать один вывод – усилитель аудиосигнала должен усиливать не только напряжение, но и ток.   Причем одновременно, в каждом каскаде.   Даже не так – прежде всего – ток !    И только если нам нужно повышение мощности – тогда усиливать и напряжение.  Все становится на место, если усилитель аудиосигнала будет не источником напряжения с нулевым выходным сопротивлением, а источником тока.   Как его сейчас называют ИТУН.  Он-то легко справится с ЭДС самондуции динамика.  Вернее, в этом случае вообще даже не может возникнуть  вопрос на эту тему и демпфировать будет  просто нечего. Тут, правда появляются не горизонте другие тучки в виде согласования импеданса усилителя и нагрузки ( колонок ), но товарищи теоретики с тяп-ляп строителями акустики – давайте не будем отлынивать от своих обязанностей и делать корректно ту работу, которую  все равно нужно делать !  Все равно, пока вы будете стоять на первичности разности потенциалов, вы никогда не добъетесь согласования любого усилителя с любой колонкой –   для уровня высокого конца это просто утопия ! Для бум-тыц – да, это более менее подходит и  для неискушенного рядового потребителя даже выглядит вполне наукоподобно, но не более того.  Почему же так все получается ? Все просто – для любого  производителя усилителей и колонок современная основанная на первичности напряжения  теория построения аудиотехники – это вообще рай ! Бацай что заблагорассудится, пиши в спецификациях красивые цифири,  абы сбагрить  побыстрее – а что дальше – не моя печаль ! Пусть тычутся аки слепые котята, покупают горы этого барахла пытаясь состыковать несостыкуемое, кто с руками  – пусть  проектируют и пилят сами и после бьются ( это адаптированный перевод  🙂  )  на форумах  удивляясь –  отчего же так все криво выходит ?!

Теперь продолжение ряда доказательств о первичности тока. Для недоверчивых.  Про ЭДС индукции на ГЭС я уже упомянул.  А дальше – придется вам вспомнить уравнения Максвелла  на которых построена вся теория электромагнетизма.  Врашающаяся в магнитном поле рамка пересекает магнитные линии поля и вихревое магнитное  поле вызывает движение электрических зарядов в рамке.  Это и есть электрический ток. Переменный электрический ток, потому что после одного полуоборота рамки направление вихревого поля меняет знак. И в четвертом уравнении Максвелла электрический ток уже фигурирует как переменная. Из этого уравнения по сути и выводится закон Ома. Который, как мы видим в школьном учебнике уже вывернут наизнанку, рождая ложное представление о первичности напряжения как причины протекания тока.

Схожая ситуация в аккумуляторах, батарейках и  солнечных панелях, хотя физическая природа появления тока там другая. В аккумуляторах и батарейках электрический ток появляется в результате потекания внутри электролита на границе с электродом электрохимического процесса окисления – восстановления, который и служит генератором, и происходит это,  опять же, без  начального участия разности потенциалов.    Схожий процесс происходит в полупроводнике солнечных панелей – яркий солнечный свет  своей энергией выбивает электроны ( носители тока ) из атомов полупроводников  и на   рубеже p-n перехода возникает электрический ток, который и приводит к поляризации и росту разности потенциалов на выводах.  Я  так думаю, что примеров  достаточно.

Так и хочется напоследок воскликнуть – да здравствует ИТУН !  Однако давайте не будем торопиться.   Это только начало.  Ибо в  настоящем аудио по сути нет источников, которые были были источниками напряжения.      Значит – да здравствует ИТУТ  🙂   ?     Вам смешно, но кто знает, может   это и есть  наше светлое будущее  в высоком конце.  Ессно, если  раньше не сбудется грустное пророчество фильма “Кин-дза-дза” ( “скрипач не нужен” ).  Пока, к сожалению, сбывается….

 

 

 

 

Выходной трансформатор для каскода 6Э5П – 2А3

Речь пойдет о выходном трансформаторе для моего усилителя описанного здесь  http://klimanski.com/2015/02/ .  На просторах интренета я случайно наткнулся на одно очень интересное для меня обсуждение моей конструкции усилителя 6Э5П – 2А3 на форуме Сергея Сергеева http://hiend.borda.ru/?1-2-0-00000565-000-0-0-1569314941 . Тема актаульна и для меня, поэтому я решил написать эту статью  с описанием намотки выходного трансформатора под этот усилитель. И заодно, поделиться тем, как намотать накальный трансформатор – это тоже непростая задача. Можно обойтись и  импульсным блоком питания, но имхо питание накала переменкой все-таки немного оживляет звук.

Упоминая обсуждение на форуме, сразу отвечу Александру Бокареву ( и, возможно и другим сомневающимся ) – да, я и по сей день  слушаю  ( причем уже много лет и ничего не хочу менять ) только  свои усилители на каскоде –  это в первую очередь Черный дрозд ( EF36 – 6550 – 2A3-40 ) , который на постоянно обосновался у меня в мастерской в  уголке для прослушивания, слушаю его с самодельными щитами  на динамиках  2А12.  Усилитель этот по сути является просто более мощным вариантом 6Э5П- 2А3, где вместо 6Э5П стоит 6550 и добавлен предварительный каскад на пентоде EF36.   И хотя у меня  дома  еще есть  ранее сделанные однотакт 6Ж8 – 6П9 – 6С33С по схеме Вейсета и двухтакт – копия Dynaco ST70 на лампах 6Ф1П – 6П3С  – там ФИ с разделенной нагрузкой  –  но их я включаю очень редко.   Каскод прекрасно играет классику, джаз, фолк, диско и другие жанры. Для тяжелого рока я иногда  включаю  двухтакт. Но тут каскод  не отличается от других однотактов – тяжелая музыка на предельной громкости им удается несколько  хуже.  Однако все равно лучше, чем однотакт на триоде – любой пентодный усилитель ( а каскод – это тот же пентод )  дает несравненно более насыщенный и правильный бас.  Естественно, при корректной стыковке с акустикой.

Теперь – чтобы понять, зачем мне снова поднимать эту тему. Свой оригинальный усилитель 6Э5П – 2А3  по ссылке выше,  как это часто бывало с моими творениями,  я пустил по водам –  подарил одному из своих друзей ( дома уже некуда ставить ), поэтому тема актуальна для меня самого – хочу сделать этот усилитель уже  не на случайно сюда подошедших компонентах, а направленно, с  соответствующими расчетами и рекомендациями для повторения.

Сначала об оптимальном значении Ra. Эти исследования я уже сделал раньше – и конечно же не открыл здесь ничего нового – как и в случае пентодного выходного каскада, каскод 6Э5П – 2А3 имеет выраженный оптимум Ra, в данном случае – в районе  5 КОм.  Откуда появилась эта цифра ?  Чисто теоретически,  если по формуле из книги Ложникова и  Сонина “Каскоды”  ( страница 16 ) посчитать внутреннее сопротивление каскода 6Э5П – 2А3:

Rэ = Ri2 + Ri1( 1 + mu(2))

принимая для 2A3 Ri2 = 800 Ом  и mu(2) = 3,5 и для 6Э5П  Ri1 = 7КОм, то получаем 32,3 КОма.  Как это принято, Ra выходного трансформатора для пентода обычно принимается 0.15 – 0.2 от внутреннего сопротивления пентода.  То есть для нашего случая – это 4.8 – 6.4 КОма.   Я эту цифру проверил практически – так оно и есть – заметно более высокие, как и более низкие значения ведут к падению максимальной выходной мощности и повышению Кг, и, кроме того,   понижение Ra ведет к  росту второй гармоники, а повышение – к сужению полосы пропускания.

Общие соображения.   Тут нужно обратить внимание на одну особенность каскода.  Обычно, когда лампу 2А3 используют в однотакте по схеме с общим катодом, то ее выходная мощность редко бывает больше 4 ватт и это  – триод.  Для каскода 6Э5П – 2А3  выходная мощность в два раза выше  (  ! )  –  8 ватт, да еще и каскод  ведет себя как пентод –  соответственно выходной трансформатор будет  сильно отличаться и, к сожалению, будет  больше габаритами и заметно более сложным в изготовлении.  Если же строя каскод вы не стремитесь получить максимальную мощность в 8 ватт, а хотите довольствоваться теми же 4 ваттами, что и в  обычной  схеме с общим катодом ( а именно  этой цифрой  я предлагаю  задаться начинающему  строителю каскода ) – то задача заметно упрощается- достаточно будет  сечения 9 – 10 кв см и  хватит двух секций  первички, а вся вторичка между ними – просто нужно максимально снижать емкость обмоток – ставить между слоями более толстые прокладки и увеличивать толщину межобмоточной изоляции.  Если же вам нужно именно максимум – 8 ватт, то минимальное сечение уже будет не ниже 11 кв.см ( лучше – 14, из ставшего уже народным железа сюда хорошо подойдет ОСМ-0.16, у него сечение 13.2 квадрата ).   Через первичку будет протекать весь ток каскода, то есть 55 мА,  поэтому с запасом в расчетах принимаем 60мА.  Вот собственно и все исходные данные. Для расчетов у меня есть програмка в Excel.

Сначала расскажу как сделать выходной трансформатор для 8 ватт на выходе.  А потом будут советы как начинающий сможет сделать накальный трансформатор и выходник для 4-х ваттного варианта.

Декабрь 2022 года.  Намотан выходной трансформатор под мощность 8 ватт на железе SM-102a, которое я по случаю приобрел в Германии.

DSC02802_crop_res

Сечение магнитопровода 11.2 см кв., расчетное значение количества витков  первички – 3300, вторички ( под 8 Ом ) – 144, вторичка разделена на 2 последовательно включенные  части  по 72 витка ( провод 0.67 по меди ), первичка – разделена на три части, первая часть 6 слоев по 165 витков провода 0.28мм, средняя обмотка –  9 слоев, наружная – 5 слоев ( всего 20 слоев ). Межслоевая изоляция – антимоскитная сетка толщиной 0.25мм,  межобмоточная – электрокартон 0.25мм.  Параметры трансформатора при толщине немагнитного зазора ( прокладка – писчая бумага ) 0.1мм – индуктивность рассеяния 35мГн, индуктивность первички малосигнальная на частоте  100 Гц – 28 Гн, ( на 50 Гц 5 Вольт – 50 Гн ), межобмоточная емкость – 1250 пФ,  полоса пропускания по уровню -3дБ в схеме 6Э5П-2А3  от 18 Гц до 42 КГц. У трансформатора наблюдается резонанс на частоте 50 КГц,  и чтобы его  уменьшить ( иначе слышен легкий  подзвон  на ВЧ ) , параллельно первичке полезно поставить конденсатор примерно 470  пФ. АЧХ без конденсатора:

ach

Дополнено в марте 2023 года. Конечно, маловероятно, что у вас в тумбочке окажется железо SM102a, поэтому  ниже рекомендации, как намотать выходной трансформатор на железе  ОСМ1-0.16 для 8-ваттной версии. Исходные данные тут почти те же, что для SM102a, только площадь сечения выбрана 13.2см квадратных.

OSM_16_OPT

Сначала намотал пробный трансформатор на ОСМ 0,16 по схеме ( от сердечника ) – экран – вторичка 42 витка  один слой  – экран – первичка 10 слоев по 168 витков с межслоевой изоляцией 0.2мм – экран –  вторичка 42 витка –  экран – первичка 8 слоев по 168 витков – экран – вторичка 42 витка – экран.  Первичная обмотка намотана  проводом 0.23 по меди, вторичная  – 1.0 по меди. Итого – первичка 3024 витка , вторичка  126 витков (   секции первички и вторички соединены последовательно ). Трансформатор с зазором 0.1мм  имеет индуктивность 45 Гн ( 50 Гц 5 Вольт, если замерить китайской коробочкой на 100Гц – то 29 Гн  ), индуктивность рассеяния 35мГн, межобмоточная емкость 1400 пФ. АЧХ усилителя с этим трансформатором:

ach

То есть полоса получается по уровню -3дб от 18Гц до 52 КГц. Да, чтобы уменьшить резонансы  в этом трансформаторе установлено 6 электростатических экранов –  с каждой стороны вторичных обмоток и представляют собой полоски алюминиевой фольги для выпечки, и с обоих сторон конечно  изоляция. Важно, чтобы фольга при этом не замкнула на себя и не получился  короткозамкнутый виток !  У экранов отводов нет – они ни к чему не подключены, но свою роль в снижении емкостей они все равно выполняют.

Дополнено 9 апреля 2023 года.   Сегодня   ( католическая ) Пасха.  Наконец стало тепло. После похода в церковь выдалась свободная минутка и я продолжил работу над проектом.

Следующим этапом было прослушивание нового трансформатора.  Какая акустика лучше всего подойдет для каскода 6Э5П – 2А3 ?  По моему мнению, из доступных динамиков – это 4А28.   В оформлении TQWP ( труба Войта ) этому динамику нужна только дополнительная пищалка.  Но этот динамик имеет импеданс 15 Ом, поэтому к последнему слою вторички ( благо она при выбранной методике намотки  оказалась снаружи ) на трансформатор на ОСМ 0.16 я домотал еще один – плюс 49 витков, в результате общее их количество стало 175. Пищалки – два последовательно включенных 8-ми омных динамика фирмы Монакор RBT95, подключенные через цепочку конденсаторов – последовательно включенных конденсаторов 4.7 микрофарады + бутерброд из параллельно включенных 0.33 + 0.1мкф  – в сумме эти три конденсатора дают около 0.39 мкф. Сразу должен сказать, что от качества и номиналов этих конденсаторов очень сильно зависит звук  АС !

RBT_filter

Пока там стояли простые пропилены женский хор погромче  выдержать было довольно трудно. Запело только с Мундорфами.   Дорогое это конечно  удовольствие, но оно стОит того ! ( на общей принципиальной схеме усилителя, которая приведена  ниже конденсатора 4.7 мкф нет – не успел еще исправить ). Это тот случай когда качество конденсаторов очень важно. И желательно использовать би-вайринг (  отдельные провода от трансформатора на пищалку ).

Все пока висит и выглядит не очень эстетично, но это –  макетик. Ящик TQWP настроен на 35 Гц, габариты 127 на 39 на 42 см,  сделан из березовой фанеры 20мм толщиной ( благодарность моему другу Игорю за помощь и  самое живое участие в проектировании и изготовлении этой АС ):

DSC02804_res_1

Пару дней перед Пасхой я разогревал всю систему разной музыкой, подстраивал, подбирал компоненты и сегодня, в честь  праздника Воскресения прослушал оперу Ллойда Вэбера “Иисус Христос  – суперзвезда” ( оригинальный CD-диск когда-то купил в Лондоне, Polydor 1996 ).  Давно не слушал это произведение.  И вот отчет –  простите –  на этот раз  кратко  не получится !  Система позволила мне услышать это произведение по-новому, оно раскрылось в другом ракурсе. Великолепное пение каждого солиста, мастерски записанное, звучало объемно, я ощущал себя словно  на сцене среди действующих лиц, звук прямо выскакивал из колонки и летал по комнате, хотя  с  одним пробным трансформатором это конечно же было просто моно  !  Как тут не вспомнить Сакуму-сана, и Лихницкого А.М. которые любили делать и слушать усилители в моно !   Правда, у меня тут есть и небольшая, но важная доработка, тоже подсмотренная у Сакумы – с моего  CD-плейера JVC XL-Z611 сигнал с L и  R каналов подавался на повышающий 2 к 1 микшер, сделанный из трансформатора UTC A-20 ( (600 + 600)/(600+600) Ом ), и уже смикшированный сигнал подается усилитель 6Э5П – 2А3 ( пока макет ):

Cascode_6E5P_2A3_corrУ кого нет UTC A-20, такой же микшер можно сделать из двух 600/600 Ом трансформаторов, они во множестве доступны на Али-экспрессе или е-Бэе.  На худой конец можно и намотать этот трансформатор на  аморфном бублике, или пробовать  совсем примитивный микшер на двух резисторах.

Теперь отступление о 4А28.  Я уже писал в блоге свое мнение – это   очень  хороший из доступных по цене динамик !  Но многие его не приемлют по причине наличия  на АЧХ пиков в районе 2 – 3 КГц, и из-за которых  бывает  слышна некоторая “крикливость” на средних частотах. Но !  Сколько я ни пробовал ее, эту крикливость задавить разного рода цобелями и фильтрами-пробками – как только убираешь эти выбросы на АЧХ – пропадет звук !  Нет, он конечно слышен, ровный….. но никакой…  обычный, плоский, серый, неинтересный.  Мертвый.    Выскажу простую, но на первый взгляд парадоксальную истину – в этой “крикливости” 4А28 – и есть прелесть этого динамика.  Не пытайтесь ее ( АЧХ )   выровнять  простыми приемами –  вы убьете звук !  Для примера расскажу одну историю – у меня был в общем недешевый 8-дюймовый широкополосный Алнико динамик от американской фирмы Nirvana – инженерам этой фирмы  удалось получить ровную-ровную АЧХ ( правда, за счет некоторого снижения чувствительности – всего 90 дБ – но мне было этого достаточно ), но радость обладания американским чудом была недолгой.  Как и сколько я ни бился с этим дином – запеть его заставить так и не удалось…. ровный, чистенький стерильный звук, но  – нет драйва и все ! Ни с каким усилителем, ни с каким источником.  Я вспомнил эту историю, когда сейчас возился с 4А28,  понял, что  с этими горбами на АЧХ конечно нужно бороться  – но очень деликатно, осторожно,  уже делая все  на слух и не особо обращая внимание на  приборную АЧХ.   Что  сделал я.   Во-первых.  Цобеля  сделал регулируемым – конденсатор 10мкф + резистор 100 Ом + потенциометр 200  Ом. Все последовательно, и включено параллельно выходу трансформатора.  Когда потенциометр установлен на ноль – это самая сильная степень среза “крикливости”, но которая уже довольно сильно портит структуру звука. В максимальном положении – Цобеля как бы нет – его не слышно. И задача- подобрать комфортное для прослушивания положение. И второе – под рупорок 4А28 надо положить равномерно по всему периметру  рыхлый рулончик каменной ваты.  Немного – так, чтобы его не было видно глядя с переди. На фотографии  колонки которая выше  – этой ваты еще пока нет.    Еще немного о моем 4А28, который вы видите на фото в колонке – это Самаркандский Алнико с резонансной частотой 53 Гц.

В заключение немного негатива. Никакие компромиссы не проходят даром. Когда видим приведенную ниже кривую импеданса системы “выходной трансформатор – колонка” ( без Цобеля ), то видны в НЧ области два резонанса ( на 34    и 73Гц ), которые увы, есть плата за желание получить бас. Нужно будет поработать над демпфированием, возможно,  эти резонансы получится уменьшить. В остальном кривая импеданса повторяет таковую для самого 4А28, за исключением ВЧ диапазона, когда начанают играть дополнтельные пищалки RBT95.

Impedance_4A28_0_33uF

В общем, ооочень впечатлился от прослушивания.  Как видим, правильно согласованный 4А28 с пентодным ( каскодным ) усилителем – это просто чудо, которое не может не восхищать !   Просто какой-то другой уровень, который трудно описать словами  – это надо слышать !

И теперь буду мотать в чистовую выходники 5 КОм/15Ом на железе ОСМ0.16, по схеме  2 – 1 – 2 – 1 – 2, первичка 3024 витка, вторичка  – 175. В точности как описано было выше. Только для 15 Ом нагрузки провод вторички можно взять потоньше, чтобы вошло нужное количество витков в один слой в секции.

Дополнено 18 апреля 2023 года. Сначала перемотал версию на железе SM102a ( сердечник 11.2 см квадратных ). Ниже – расчет по программе:

OPT_SE_6E5P_2A3_SM_102a

напомню, сначала это был вариант намотки 1 – 2 – 1 – 2 – 1 и  3300 витков первички, теперь количество витков было немного уменьшено и намотка начата  ( не считая экранов ) со вторички и ею же и закончил  2 – 1 – 2 – 1 – 2,   первичка 3195 витков (  первая секция 8 слоев, вторая – 7 слоев по 213 витков, провод 0.23мм по меди ). Три слоя вторички   проводом 0.8мм по меди, 62 + 62 + 61 витков, в сумме 185 витков, итого примерно получается нужные 5К первички на 15 Ом вторички. Средняя секция вторички намотана в обратном направлении. Все секции первички и вторички соединены последовательно, вот схема намотки:

Shema_namotki_2_1_2_1_2

Синим обозначены экраны из алюминиевой фольги, они ни к чему не подключены.

13 мая 2023 года.   В схеме макета 6Э5П – 2А3 при прослушивании этого трансформатора были небольшие перемены.

Подробности замеров и прослушки этой версии –  впереди.  Следите за этой публикацией, будут дополнения.

Вам успехов !

 

 

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

 

 

 

Гибридный однотактный усилитель 6П9 – МП26 – AD304 – PX25

 Да, да, дорогой читатель, я все еще постепенно, по мере появления окон из свободного времени,  доделываю уже начатое или запроектированное.

  К примеру, у меня на полке уже давно ( я как все – начинал свое путешествие в мир лампового звука пытаясь  заставить петь триоды ) пылилась красивая красная коробочка с парой уникальных новодельных ламп РХ25 производства чешской фирмы KR Audio.  Еще дольше лежали мертвым грузом пара выходников от Lundahl Transformers LL1620 60мА, которые из-за своей огромной внутренней емкости ну никак не подходили ни под один проект на пентодах и  каскодах. Вот и  захотелось  мне “поженить” эти все вещицы – РХ25 и LL1620 в один усилитель, особенность которого является работа выходного триода РХ25 в режиме с общей сеткой.  Этого рода включение я называю в шутку “триод в пентодном включении”.   А если серьезно, то заземленная сетка триода является своего рода экраном, который защищает  источник сигнала ( в данном случае – катод, в классической схеме с общим катодом – это первая сетка  )  от ООС со стороны анода. Кроме того, схема с общей сеткой, в отличие от классического включения с общим катодом,  не инвертирует сигнал. Что это дает – вопрос конечно спорный, но мне так слышится, что это улучшает динамику на малых уровнях и передачу ВЧ.

   Чтобы обеспечить раскачку такого каскада использован германиевый мощный транзистор AD304 в режиме составного эмиттерного повторителя, в паре со старым добрым МП26.  Тут дальше будет немного расчетов, которые необходимо сделать, чтобы быть уверенным, что все задуманное будет работать.

    Вычислить входное сопротивление каскада на РХ25 с анодной нагрузкой Ra=4КОм можно по формуле:

Zin =  ( Ra + Ri )/ ( Mu + 1 )  + Rs

где Rs – сопротивление источника;

Ra – сопротивление анодной нагрузки;

Мu – коэффициен усиления лампы;

Ri – ее внутреннее сопротивление.

Подставив значения для РХ25 Ri=1150, Mu=9.5  и Ra=4KOm, а также взяв  Rs= 33 Ома  – сопротивление обратной связи  R14 ( из схемы усилителя ниже будет понятно откуда эта цифра, сюда еще добалена величина сопротивления двух включенных параллельно по переменному сигналу резисторов  R12 и R15 ),  и получим ( 4000 + 1150)/(9.5 + 1 ) + ( 33 + 11 ) =  534  Ома.    С другой стороны, чтобы понять достаточно ли этой величины,  теперь нужно посчитать выходное сопротивление  эмиттерного повторителя. Для этого нам надо знать примерное значение выходного сопротивления дравера на 6П9.  А оно, раз 6П9 включен пентодом,  и если взять с запасом, будет всегда немного меньше величины анодного резистора, то есть берем 5 КОм.  Теперь нужно посчитать коэффициент усиления составного транзистора МП26 + AD304 и это будет 13* 20 = 260 ( из справочных данных взяты минимально допустимые значания, на самом деле эта величина всегда будет больше ), то есть 5КОм ( 5000 Ом ) делим на 260 и получаем, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя будет  примерно 20 Ом, а это всего 3.6 % от входного сопротивления  РХ25 с общей сеткой ( 534 Ома ).    Чего  заведомо достаточно для того, чтобы раскачать лампу РХ25 эмиттерным повторителем на выбранном составном германиевом транзисторе без заметных потерь и искажений. При этом величина ООС будет  всего 44 / 534 = 8.2 %, то есть это не приведет к заметному снижению уровня сигнала,  где  44 – это сумма R14 ( 33 Ома )  и половина от R12+R15 ( 11 Ом ). Обозначения – смотрите на приведенной ниже принципиальной схеме усилителя.

 

 В качестве драйвера – как всегда – пентод, на этот раз это 6П9.  Я много читал об уникальных особенностях звуковой сигнатуры этой лампы и вот пришло время самому в этом убедиться. А еще на полках нашел два сетевых трансформатора от Edcor,

Edcor

что и  определило в конечном итоге компоновку – два моноблока с отдельными сетевиком и БП.

Накал РХ25 питается переменным током от отдельного, специально намотанного трансформатора на железе ОСМ-0.063, первичка содержит 1300 витков провода 0.28мм, и четыре вторички по 25 витков провода 1.07мм на боковых стержнях.

 

IMG_20221008_203747

mde

 Транзисторы  AD304  и МП26 закреплены на алюминиевом шасси усилителя, которое служит радиатором. МП26 от шасси изолирован, AD304 – нет, потому что у него коллектор на корпусе.

  Вот схема одного канала усилителя моноблока:

Schematic_amp

Немного об использованных деталях –   важно, чтобы резистор R6 был с низкими шумами ( нельзя брать МЛТ и им подобные, я использовал катайские металопленочные ),  резисторы R4 и R7  – Kiwame, первый 5 ватт, второй – 2 ватта. Конденсатор С2 должен быть высокого качества, еще лучше взять не электролит.

Особенностью выходного каскада усилителя с общей сеткой является зависимость входного сопротивления от сопротивления нагрузки, поэтому я выбрал вариант D коммутации LL1620 ( см  http://www.lundahl.se/wp-content/uploads/datasheets/1620_3_7_9202.pdf  )  , что при выходной  нагрузке в 12 Ом дает около 5 КОм сопротивления анодной нагрузки РХ25.  Ток анода ( всего каскода, то бишь ) – 55 мА,  резистор обратной связи R14  кроме  местной ООС по переменному току обеспечивает еще и  термостабильность каскада.

 Первый каскад на 6П9 – в пентодном режиме, ток анода около 29 мА,  ток второй сетки 6мА и ток 150 В стабилизатора около 7 мА – итого в сумме около 42 мА.  По резельтатам прослушивания параллельно  KC650A , был поставлен конденсатор 0.47uF, иначе есть проблемы с верхним регистром.

 Блок питания –  совершенно обычный кенотронный, только  в нем  есть два маломощных кенотрона 6Ц5С  вместо одного.  Сетевые трансформаторы Edcor разобраны и перекрашены в черный цвет, черные декоративные колпаки для выходников куплены в Китае. Простите за ошибку в схеме – некогда перерисовать – БП дает 470 вольт на выходе, а не 490. Конденсатор С2  – электролит на 550 вольт, зашунтированный пропиленом 0.47мкф.

Power_source

 Пока усилитель разыгрывается и по его звучанию ничего толком сказать не могу, но потенциал чувствуется – объемное звучание даже в моно (  пока с одим моноблоком ).

 Однако, к вящему моему сожалению, есть проблемы с АЧХ. И причиной, как выяснилось, является тот же LL1620 –  как я ни коммутировал его первички и вторички, все равно большая внутренняя емкость приводит к заметным неравномерностям АЧХ и особенно ФЧХ в слышимом диапазоне.   Поэтому все-таки придется мотать трансформатор самому. Благо есть два железа –  SM-102a ШЛ 16 х 34 и Ш-образное EI150 с площадью сечения 11 и 18 см квадратных соответственно. На первом сердечнике сечением 11 см2 по расчету для достижения минимальной индуктивности  в  6 Гн нужно  около 2200 витков первички, на втором –  1400.   Постараюсь при минимальном секционировании.   Как исходные данные для расчета принимал Ra = 4 КОм,  Fн = 25 Гц ( -3 дБ  ).  Лампа этой версии от KR Audio отличается  немного пониженным, в отличие от оригинала, внутренним сопротивлением – при 1250 у оригинала, тут только 1150 Ом.  Выбранное Ra = 4КОм учитывает особенность работы каскада с общей сеткой, которая заключается в том, что чем больше Ra, тем больше входное сопротивление лампы, и тем меньше мы нагружаем эмиттерный повторитель.

Для первой пробы я выбрал для намотки железо  с большим запасом – сечением 18 кв.см., но уверен, что и 11-ти квадратов полностью хватило бы.

OPT_18

 И вот  – первый намотанный трансформатор, на Ш-образном железе сечением 18 кв см, железо EI150.    Секционирование  П – В – П – В – П,  первички и вторички последовательно, намотка в одном направлении с возвратом каретки, первичка 120 витков в слое провод 0.35мм по меди, вторичка – 33 витка на слой ( всего – два слоя )  провода 1.25мм, итого – вся первичка 1440 витков, вторичка – 66 витков (  под 8 Ом нагрузки ).  Межслоевая изоляция – липкая бумажная лента для малярки  толщиной 0.1мм, межобмоточная – электрокартон 0.25мм.  Первая секция первички 3 слоя, вторая ( центральная ) – 6 слоев, и третья – снова три слоя. Немагнитный зазор – 0.05мм бумага для выпечки. Индуктивность первички 7 Гн , индуктивность рассеяния 6.8мГн ( измерение – китайским тестером  на  частоте 100Гц ).   Измеренная на 50Гц  и 5 Вольт индуктивность первички – 18 Гн ( описание моего измерительного прибора здесь – Прибор ). Полоса пропускания усилителя по уровню -3дБ  от 15 Гц до 65 КГц.

AChH

   Максимальная неискаженная мощность усилителя на выходе в 5.8 ватта достигается при подаче на вход 0.5 Вольта сигнала.  Во всем диапазоне амплитуд доминирует вторая гармоника.  Даже при максимальной мощности уровень второй гармоники -24дБ, третьей -38дБ, остальные ниже -52дБ от уровня первой.

   Впереди пропитка ( для точной передачи баса это просто необходимо )  и  – прослушивание.

  Также привожу таблицу расчетов выходного трансформатора, сделанную в Excel , приграмма моей разработки, скачать ее можно тут  . Обратите внимание, что программа как минимальное сечение магнитопровода дает 10 квадратов, фактически я взял 18.  Тот случай,  когда запас беды не чинит.

 

PX25_OPT_18

И немного о лампе  KR Audio  PX25 –  ее параметры малость отличаются от оригинала.

SPECIFICATIONS

Filament Voltage 4.0 V
Filament Current 1.8 A
Amplification  Factor 9.5

Maximum Ratings

DC Plate  Voltage 500 V
DC Plate Current 90 mA
Dissipation 30   Watts

Testing Point

DC Plate  Voltage 400 V
DC Plate Current 63 mA
Grid Voltage -31 V
Plate Resistance 1150 ohm
Transconductance 7.4 mA/V

PX25

Дополнено 5 сентября 2023 года.  

Ну вот, пропитка выходного трансформатора нитролаком  под вакуумом сделана. И теперь первое предварительное прослушивание одного моноблока усилителя с новым выходным трансформатором.   Источник – СД-плейер JVC XL-Z611,  акустика – техполосная напольная колонка Phonar  P30 (  импеданс 6 Ом ).

  Вначале был слышен небольшой фон и немного раздражал верхний регистр.  После установки блокировочного конденсатора 0.47мкф параллельно стабилитрону КС650А верха стали нормальными, а от фона спасло простое  заземление накала лампы 6П9.

   Приятно удивил четкий, прозрачный и при этом достаточно артикулированный верхний регистр, который придавал особенный шарм всем фонограммам. Фотрепьяно звучало широко,  тембрально богато. Бас ровный, глубокий там где нужно, но ненавязчивый. 

  В общем, очень понравилось !  Могу после этого сказать, что триод в пентодном включении ( я так называю выходной каскад на РХ25  по схеме с общей сеткой ) все-таки тоже имеет свой неповторимый почерк ! Я бы эго охарактеризовал как “улучшенный триод” – немного более живая подача материала, чем это имеет место быть в классическом триоде + необыкновенно прозрачные верха.  Причем я бы подачу верхнего регистра оценил даже выше чем у каскода  – вот где новая схема даже его немного  переиграла!

  Хотя впереди еще окончательное прослушивание в стерео режиме, уже могу с уверенностью советовать схему к повторению – никаких недостатков в моно варианте  я не обнаружил. Разве что кроме высокой цены на РХ25 от KR Audio,  но заменить ее, к сожалению тут по сути нечем – никаких других ламп с похожими характеристиками я не знаю.

Усилитель проработал 5 часов и за это время ток выходного каскада поднялся до 57 мА (  сразу после включения было 54 мА ) и  больше уже  не изменялся  – термостабильность хорошая.

И в заключение –  благодарности. В первую очередь  – огромное спасибо  моему другу и  Игорю за очень ценные советы по проектированию и технике намотки выходного  и накального трансформаторов.    А также  благодарность всем кто делился своим опытом на форуме diyaudio.ru, а также на  форуме Сергея Сергеева, который я пока только читаю – очень помогло в выборе драйвера и его режимов.

 

 

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

 

 

 

Кривые B – H магнитопровода и расчет сетевого трансформатора

Мне понадобилось намотать сетевой трансформатор. Под рукой есть Ш-образное железо, но я не знаю его параметров. Изрядно покопавшись в интернете обнаружил, что несмотря на то, что есть очень много публикаций на эту  тему, именно четкой методики определения параметров магнитопровода, которые необходимы для расчета трансформатора, по сути нет. Есть только отрывочные данные –  или совсем примитивные наукообразные  рассказы как сделать какой-то трансформатор с по сути непредсказуемыми параметрами на основе простеньких  эмпирических формул начала прошлого века( которые как правило дают неоправданно завышенные  габариты устройства ), или философствования с интегралами и дифференциалами, но ноль на выходе . Постараюсь заполнить этот пробелл, но только пока для Ш-образного сердечника. Хотя если сможете определить сами среднюю длину магнитной линии ls для другого типа сердечников – методика все равно подойдет.

Прежде всего нам нужны кривые намагничивания  B – H  – то есть зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля Н.    Наклон этой кривой даст нам величину магнитной проницаемости имеющегося материала – мю.  Нюанс в том, что  магнитная проницаемость трансформаторного железа – величина не постоянная и она в свою очередь зависит от напряженности магнитного поля Н.  Кривую этой зависимости мы тоже построим. И после этого приступим к рассчету  самого  трансформатора.

Schematic

Для начала собираем простую схему из Рисунка выше.  Понадобится регулируемый  автотрансформатор П ( я взял школьный ЛАТР ), который сначала устанавливают в крайнее положение, чтобы на выходе был ноль вольт. Шунт R1 – это два двухваттных резистора по 1 Ом, включенных параллельно, но точный номинал не важен – просто изменится величина сопротивления, которую подставляем в рассчетную фомулу. Вместо варианта шунт + вольтметр можно использовать просто амперметр. Для трансформатора мощностью 100 – 200 ватт предел измерения должен быть 2 – 3 ампера.  Хотя, конечно лучше и точнее  использовать  все-таки шунт и  тестер – включенный в режиме миливольтметра переменного тока. Конденсатор С  – неполярный, берем емкостью 4- 10 микрофарад, я брал МБГО 10 мкф на 160 Вольт.   Резистор R2 – около 100 КОм.

IMG_20220907_073350_1

Теперь сам трансформатор. Надо хорошо, тщательно  собрать и подогнать железо так, чтобы обеспечить минимальный магнитный зазор.  Я для этого использовал струбцину.  На основном керне я намотал тестовую первичку – 100 витков провода 0.6мм ( можно провод брать и толще ), вторичка у меня тоже 100 витков, можно мотать тем же проводом, но я уже намотал проводом того диаметра, который будет в законченном изделии. Для замеров же это роли не играет.

Обращаю ваше внимание, что вторичка у меня намотана на боковом стержне магнитопровода.  Если вы не собираетесь мотать такого вида трансформатор, а будете вторичку наматывать классическим, обычным способом поверх первички – то мотайте свою тестовую  вторичку в 100 витров  тоже  на центральном стержне. Может быть только положите на всякий случай слой изоляции между обмотками. И не перепутайте – в формулу расчета В в этом случае подставляйте не площадь сечения бокового стержня ( как это делал я ), а площать сечения центрального ( которая обычно в два раза больше ).

Замеры делаем постепенно подавая на первичку напряжение от ЛАТРА,  результаты замеров записываем в два столбика –  Ux  и Uy. Самое большое напряжение, которое можно подавать на первичку примерно соответствует тому моменту, когда она начинает заметно нагреваться – тогда замеры заканчиваем. Хорошо, если у вас получится 12 – 15 замеров с примерно равными интервалами.

Excel_table

Приступаем к обработке данных – их удобно сделать в Excel, можно и вручную. Формулы расчета Н ( (1) напряженность магнитного поля ),  В ( (2) –  магнитная индукция ),   и мю ( (3) магнитная проницаемость ):

H= Ux*1.41*N1*/(R1*ls)                         (1)

Ux – измеренное напряжение на шунте R1,  Вольт;

N1 – количество витков первички;

R1 – сопротивление шунта, Ом;

ls – среднаяя длина магниной линии магнитопровода в метрах, для Ш-образного сердечника вычисляется:

Ls_calc

B= Uy* 1.41*R2*C/(N2*S)         (2)

Uy – измеренное значение напряжения на конденсаторе С, Вольт;

R2 – сопротивление R2, Ом,  в нашем случае это 100 000 Ом;

С – емкость конденсатора в фарадах, у меня это 10 мкф или 0.00001 Ф;

N2 – количество витков вторички, у нас это тоже 100 витков;

S – сечение стержня магнитопровода, в метрах квадратных.

mu =  B/( MU0* H )                       (3)

B – магнитная индукция ( вычисленная по формуле (2);

Н – напряженность магнитного поля, вычисленная по формуле (1);

MUo – магнитная постоянная вакуума, равная (   4*3.14*0.0000001 ).

После подсчетов к двум колонкам измеренных значения Ux  и  Uy  ( отмечены желтым в таблице ) мы добавляем  еще три колонки из  вычисленных значений В, Н и мю.   После этого строим графики зависимости  величин В и мю от Н.   Я это сделал очень просто и быстро в том же  Excel.

На графике зависимости В от Н  обычно есть выраженный излом – когда насыщается сердечник, и быстро растущее вначале значение В начинает расти заметно медленнее. Это и есть то  максимальное значение В, которым  можно задаваться при проектировании трансформатора. В моем случае это было примерно   1.3 Тесла, что обычно и рекомендуют.   Большинство промышленных трансформаторов  в целях экономии материалов обычно работают в области  даже немного более высоких значений В, но платой за это будет  повышенный коэффициент гармоник и более высокий ток холостого хода, приводящий к нагреву и гудению трансформатора.

 

B_H_curve

mu_curve

 

Второй график – зависимости мю от Н.  Как видим, есть выраженная зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля, причем выше того же значения  Н  = 350 А/м  магнитная проницаемость резко снижается ниже 3000.    Для дальнейших расчетов принимаем мю равным 2500, что будет примерно средним значением в рабочей точке. Правда, мю нам понадобится только для расчета выходного трансформатора.   Для сетевого достаточно только В – магнитной индукции.

Теперь сам расчет.   Первый шаг – определить ЭДС одного витка первичной обмотки, используем всем известную формулу из интернета:

E = 4.44 * f * B *  S * К / 10000  где

f – частота сети, берем 50 Гц;

В – полученное из графика В – Н значение индукции,   подставляем 1.3 Тл ;

S – сечение магнитопровода в см квадратных, у нас это 12.5 ;

К – коэффициент, учитывающий неплотность заполнения центрального стержня магнитопровода железом, принимается обычно около 0.9 ;

После подстановки данных получаем 0.325 вольта на виток, или 1/0.325 = 3.08 витков на вольт.

Количество витков первички определяем перемножением 3.08 на напряжение в сети ( 235 Вольт в нашем случае, берем с запасом, потому что 230 бывает далеко не всегда ) и получаем 723 витка.   Диаметр первички d  в мм вычислял по формуле

d= 0.02 * SQRT ( I )

где  I –  ток в обмотке в милиамперах.  Как его посчитать ?  У нас нагрузка – две лампы ГМ-70 с напряжением накала 20 Вольт и током  3 ампера,  то есть 60 ватт одна, то есть всего  – 120 ватт.  При КПД трасформатора около 0.85,  берем  с  некоторым запасом мощность 150 ватт, тогда ток будет 150/230 = 0.65 А.  Подставляя 650мА в формулу получаем диаметр провода 0.51мм.  Я взял с небольшим запасом провод 0.55 мм по меди.

Далее –  вторичная обмотка. Принимая во внимание, что вторичка у меня  намотана на боковых стержнях магнитопровода, там количество витков на вольт увеличивается вдвое – то есть 3.08 * 2  = 6.16 витков на вольт.   Отсюда, чтобы получить 10 вольт на одной  вторичной обмотке ( напомню, их всего в моем трансформаторе четыре –  и они потом соединяются попарно, давая две обмотки по 20 В ), нужно  примерно 62 витка.  Диаметр  провода считал по той же формуле, получается 0.02 * SQRT ( 3000 ) = 1.095 мм,  я взял  провод 1.25 мм ( вместе с лаком ).

На самом деле я намотал 715  витков первичку и по 60 витков вторичные обмотки, сознательно немного снизив напряжение накала ГМ-70, что на мой взгляд благотворно сказывается на звуке и немного продлевает срок службы лампы.   Эта генераторная лампа создана для работы в очень жестком режиме с импульсами тока до 0.8 ампера, что в случае моего  УНЧ совершенно не требуется.   Вячеслав, мой знакомый из Израиля уже построил похожий каскодный усилитель на ГМ-70, так он снизил питание накала даже  до 15 вольт и вполне доволен результатом.

Что получилось после сборки.    Ток холостого хода – 47 мА.     Стендовые испытания трансформатора показали его отличные нагрузочные характеристики и способность долго работать без перегрева – его максимальная температура не поднималась выше 50 градусов. При напряжении на первичке 235 вольт, на вторичках под полной нагрузкой было 19.4 вольта,  теоретически должно быть 19.71  –  то есть “проседание” напряжения всего  1.5 %.

После испытаний трансформатор был под вакуумом  пропитан лаком и затем высушен при 120 градусов в сушильном шкафу в течение 3 часов.  Даже под полной нагрузкой нем как рыба.

Спасибо за внимание, успехов вам !

 

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