| home | profane | celeste | ella |
Dlaczego używać transformatory powietrzne?
Od zawsze transformatory wyjściowe były oparte na rdzeniu z cienkich kształtek blaszanych, bierze to początek od rozważań techników: żelazo z rdzenia transformatora daje przenikalność magnetyczną tysiące razy lepszą od powietrza, strumień magnetyczny pokonuje dystans o wiele łatwiej i wystarczy niewiele miedzianych zwojów by otrzymać wydajne urządzenie i rzeczywiście im większy rdzeń tym mniej zwojów miedzi trzeba.
To wszystko wydawałoby by się proste... i po części tak jest, gdyż transformatory są urządzeniami elektrycznymi posiadającymi naiwiększą wydajność energetyczną, bo niewiele wchłaniają energii, ale co z tą wchłoniętą energią się dzieje...?
Mały byłby problem gdyby tu chodziło o kilka procentów, ale w rzeczywistości może to się różnić: straty są spowodowane głównie przez pięć przyczyn:
1- straty spowodowane opornością miedzi, przepływający prąd wydziela energię zgodnie z efektem Joula, są one stałe dla wszystkich częstotliwości i zależą od prądu.
2- Straty spowodowane rozproszeniem strumienia, nie cały strumień wygenerowany na uzwojeniu pierwotnym przechodzi na uzwojenie wtórne, przekazując energię,
3- istnieje pewna zależność pojemnościowa pomiędzy sąsiadującymi uzwojeniami, oraz pomiędzy nimi i rdzeniem i pogarsza się wraz ze wzrostem częstotliwości i potencjalnej różnicy pomiędzy sąsiednimi zwojami.
4- naprzemienny przepływ strumienia magnetycznego w rdzeniu powoduje powstanie obiegu prądu zwanego prądem pasożytniczym, dlatego używane są cienkie laminowane kształtki na rdzeń,
5- problem wywodzący się z właściwości materiałów ferromagnetycznych używanych do produkcji kształtek transformatorów, jest to ich charakterystyka do odpowiedzi z opóźnieniem na magnetyzację i utrzymywaniem pewnej 'pamięci' otrzymanej magnetyzacji,
Na końcu jeszcze problem wibracji laminatu rdzenia, to także produkuje słyszalne pogorszenie w audycji dźwiękowej.
Problem z punktu 4 i 5 znika w wypadku użycia transformatorów powietrznych, więc czemu by nie odstąpić od tych powszechnie używanych? Odpowiedzią na te pytanie są przeszkody jakie napotykamy po usunięciu rdzenia transformatora: z powodu relatywnie mniejszej przenikalności powietrza nie jesteśmy wstanie uzyskać tak wysokiej reaktancji uzwojenia pierwotnego jak byśmy tego chcieli, to jak bardzo wzrośnie średnica całego transformatora i ilość zwojów, wraz z konsekwentnym wzrostem problemów z punktów 1,2 i 3, nie wspominając bardziej praktycznych problemów.
Nie tak wysoka jakbyśmy tego chcieli pierwotna reaktancja transformatora, wymaga przede wszystkim zwiększonego przepływu strumienia magnetycznego w najniższych częstotliwościach audio. W rzeczywistości indukowana reaktancja jest wprost proporcjonalna do częstotliwości i praktycznie rzecz biorąc przy takich częstotliwościach potrzebuje ona wysokiej wartości strumienia magnetycznego także bez obciążenia, w audio chcemy tą właściwość wykorzystać. Daje to mniejsze opadanie krzywej mocy wyjściowej nawet dla bardzo niskich częstotliwości, zaczynając od około 80 Herzów. Ta typowa charakterystyka jest mocno kompensowana wzbogacając harmoniczne zawartości w sygnale audio, co daje wrażenie wzmocnienia niskich częstotliwości.
Znalezienia dobrej równowagi pomiędzy parametrami jakie mają wpływ na wyliczenie transformatorów powietrznych nie jest proste, w rzeczywistości wszystkie wartości są ze sobą sprzężone i często mają na siebie przeciwny wpływ, np. zwiększanie ilości zwojów i ich średnicy zwiększa reaktancję - i to jest dobre, ale także powoduje wzrost oporności DC i pojemności co jest niedobre.
Podczas testów używałem wielu technik realizacji i ostatecznie wypracowałem obecną, nawinąwszy przy okazji dziesiątki kilogramów miedzi.
Ostatecznie ustaliłem, że uzwojenia będą na wsparciu z drewna, co jest proste w wykonaniu.
Dla tych, którzy chcieliby zobaczyć na czym polega wymiarowanie zamieszczam formułę Kordorfera.
by Alessandro Coppi