Radiohobby Forum

AudioKiller

Участник

Откуда: Ростов-на-Дону

Здесь с 27.04.2006

Сообщений: 76

Сайт

Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

Существует мнение, что если усилитель воспроизводит синусоидальный сигнал частотой 25 Гц (половина частоты питающей сети), то при этом сердечник трансформатора подмагничивается постоянным током. Общение на радиолюбительских форумах показало, что все сводится (я немного упрощаю) к двум позициям:
1. Постоянка присутствует исключительно в схеме выпрямителя со средней точкой и одним диодным мостом. Если же у трансформатора две вторички, каждая из которых имеет свой выпрямитель (т.е. два отдельных выпрямителя соединены выходами), то никакого подмагничивания не случится.

2. Применять тороидальные трансформаторы опасно, т.к. из-за отсутствия зазора в сердечнике подмагничивание сказывается на них очень сильно. Поэтому мощность трансформатора надо выбирать раза в два больше, чем нужно.

ЭТО НЕ ТАК! По обоим позициям.

Я встретился с подмагничиванием в статье Константина Никитина «Электропитание аудиоаппаратуры: мифы и реальность», опубликованной в журнале «Аудио Магазин» №1 за 1998 год. Меня эта информация тогда сильно не зацепила – уж очень маловероятно, что в реальном музыкальном сигнале встретилась составляющая точь-в-точь частотой 25 Гц с большой амплитудой и длительностью.
Однако недавно я заинтересовался этим вопросом и довольно быстро выяснил, что у всех этих мнений единственный первоисточник – вышеупомянутая статья. Других публикаций на эту тему я не нашел. Я проанализировал работу трансформатора в таком режиме (теоретически и экспериментально), но несколько сомневался в своих результатах. Поэтому я связался по электронной почте с автором статьи Константином Никитиным, доктором технических наук, профессором, заведующим кафедрой Силовой электроники в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. Бонч-Бруевича. И получил полное одобрение следующих «пяти положений о подмагничивании»:

1. При усилении синусоидального сигнала частотой 25 Гц возникает подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током, вызывающим насыщение сердечника. Физическая причина подмагничивания при работе выпрямительно-трансформаторной схемы на усилитель проста: усилитель потребляет не постоянный ток, а сигнал с частотой, равной удвоенной частоте усиления. Следовательно, вполне возможны ситуации, когда условия работы трансформатора от периода к периоду сетевой частоты будут существенно разниться. Так как в штатной ситуации трансформатор подводится к насыщению исключительно током холостого хода (рабочие токи обмоток создают равные и противоположные потоки), то достаточно минимального, соизмеримого с током холостого хода (в пересчете на первичную обмотку), тока подмагничивания – и авария обеспечена.

2. Такое подмагничивание характерно для усилителей, выходной каскад которых работает в классе В или АВ и отсутствует у усилителей, выходной каскад которых работает в классе А.

3. На практике частота сигнала не обязательно должна быть именно 25 Гц – трансформатору для насыщения хватает и не нулевой (но достаточно малой) частоты подмагничивания.

4. Подмагничивание происходит как в схеме выпрямителя со средней точкой и одним общим диодным мостом, так и в схеме с отдельными обмотками трансформатора и отдельными мостами в каждом плече. С точки зрения подмагничивания схемы не эквивалентны, но оно есть везде.

5. В силу того, что в реальном звуковом сигнале составляющие «критических» частот имеют малую амплитуду и продолжительность, указанная опасность невелика, но вот на спецсигналах может быть спровоцирована ситуация, когда всё будет плохо.
Теперь по поводу тороидальных трансформаторов. Мощность трансформатора никак не связана с сопротивляемостью подмагничиванию, поэтому увеличение мощности практически ничего не даст. Как и величина сопротивления обмоток. Отсутствие зазора в сердечнике ситуацию ухудшает, но не так сильно, как обычно считают – в броневых и стержневых трансформаторах зазор достаточно мал, и в реальности разница между таким маленьким зазором и его полным отсутствием малозаметна.
Гораздо лучшие результаты дает снижение рабочей индукции трансформатора, правда это тоже не выход.
Но на самом деле со всем этим можно не заморачиваться – на реальном сигнале если подмагничивание и произойдет, то несильно и кратковременно, так что ничего плохого не случится. Так же, как и кратковременное наличие частоты 25 Гц при тестировании колонок свип-синусом.

Подробнее см.     www.electroclub.info/article/dc25hz.htm

Отредактировано AudioKiller (10.10.2010 15:53:52)

dryupitz

Участник

Здесь с 24.03.2004

Сообщений: 341

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

Дык, у вас какие результаты получились-то?

Отредактировано dryupitz (04.10.2010 12:13:48)

---

...Дык...

IVS

Ветеран

Здесь с 12.06.2010

Сообщений: 770

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

Ну а емкость "банок", как влияет? Теоретически-то можно совсем развязать...
А это не жупел, часом? Чего проще взять, да посмотреть, измерить? Как я понимаю, это все пока теория?

ЗЫ. А это не тот ли Никитин писал, шо банки трэба выбирать из условия джоуль/ватт?

Отредактировано IVS (04.10.2010 20:01:05)

alss

Ветеран

Откуда: Чернівці, Буковина

Здесь с 06.04.2008

Сообщений: 362

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

... банки трэба выбирать из условия джоуль/ватт?

Не-а, как минимум 10 Дж/Вт

---

Давайте оставим немного художественного подхода - ведь все-таки для искусства - музыки - стараемся и не надо ее алгеброй.

AudioKiller

Участник

Откуда: Ростов-на-Дону

Здесь с 27.04.2006

Сообщений: 76

Сайт

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

1. На подмагничивание постоянкой при воспроизведении 25 Гц емкость бенок не влияет: постоянка - это некоторый процент от тока нагрузки (колонки).

2. "...это все пока теория" - но это не значит, что такого не бывает на практике. Подайте на усилок 25 Гц большой амплитуды, и если не повезет, сгорит сетевой предохранитель. Если честно - на усилке не пробовал - руки немного не дошли. Но в реальности это есть. Правда, на музыкальных сигналах настолько все мало, что можно не заморачиваться. Так что "по жизни" на это смотрим как на теоретический казус. Единственно не надо все же надолго подавать 25 Гц большой амплитуды.

3. Емкость конденсаторов с одной стороны нужно брать побольше, с другой стороны при слишком большой емкости ток зарядки становится очень коротким во времени и большим по амплитуде. Но на самом деле его амплитуда ограничена другими элементами, поэтому конденсаторы просто не смогут полностью заряжаться. Все сильно зависит от конкретики, поэтому назвать какое-то определенное значение, пригодное для всех невозможно.

ГЛАВНОЕ то, что это все не зависит от схемы блока питания!

Отредактировано AudioKiller (04.10.2010 21:47:48)

IVS

Ветеран

Здесь с 12.06.2010

Сообщений: 770

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

А ежели, положим, однополяр?

[Не-а, как минимум 10 Дж/Вт

А Вы пробовали? 10 как минимум, сколько же Вы ставите?

Отредактировано IVS (04.10.2010 22:42:47)

IVS

Ветеран

Здесь с 12.06.2010

Сообщений: 770

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

1. "...это все пока теория" - но это не значит, что такого не бывает на практике. Подайте на усилок 25 Гц большой амплитуды, и если не повезет, сгорит сетевой предохранитель. Если честно - на усилке не пробовал - руки немного не дошли. !

Ну, кто первый подаст на усилок 25 Гц? Вместо предохранителя - жук!

ЗЫ. Мне зараз не на что подать сигнал, кроме доисторических "лампадников"...
Как, все таки, с однополяром?

Отредактировано IVS (04.10.2010 22:55:55)

IVS

Ветеран

Здесь с 12.06.2010

Сообщений: 770

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

Ну вот, совместились в пространстве я, усь и генератор!"
Усь: на выходе 21 В, эквивалент 6 Ом, моща, соотв. >70 Вт.

1. При частоте 25 Гц ничего особенного не происходит, сетевой предохранитель не горит, искажения в норме, усь вроде ничего и не замечает (работал битый час!!).

2. В разрыв цепи сетевого питания включен амперметр. Ток при указанных параметрах работы уся, порядка 720 мА. Только при частоте 25 Гц возрастает до 750 мА, а при частотах порядка 23...24 и 26...27 Гц наблюдается его колебания в диапазоне +/- 20 мА примерно (и скорее всего) с частотой разности указанных частот и частоты 25 Гц (т.е. порядка 0,5...2 Гц). Это явление заметно по движению стрелки аналогового амперметра.

Но это же мизер, я эти возрастания/колебания не сразу и заметил...
Так шо, не прав г-н профессор (как и многие прочие господа из АМ).
Аминь.

IVS

Ветеран

Здесь с 12.06.2010

Сообщений: 770

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

3. Емкость конденсаторов с одной стороны нужно брать побольше, с другой стороны при слишком большой емкости ток зарядки становится очень коротким во времени и большим по амплитуде. Но на самом деле его амплитуда ограничена другими элементами, поэтому конденсаторы просто не смогут полностью заряжаться ...

Эт Вы зря уважаемый. Зарядиться-то они зарядятся, пока сигнал чутка "потише", а вот "шарахнет! оркестровое тутти, да с хорошим низом, дык и начнут разряжаться, но чем быстрей, тем хуже. Про это же и писал ваш Никитин в АМ 2/2000...

ЗЫ. alss!
Я и Дж/Вт не всякий раз делаю, а как вы 10Дж/Вт получаете. Или енто юмор такой?

Отредактировано IVS (05.10.2010 15:44:58)

Jaxon

радиолюбовник

Откуда: Николаев

Здесь с 22.01.2004

Сообщений: 3,016

Re: Подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током

Ну вот, совместились в пространстве я, усь и генератор!"
.....
Аминь.

Я тут для интересу замикрокапил  первое что на ум пришло,- опер + повторитель на комплиментарных мосфетах.
Питалово +-15В, транс с 2мя обмотками и одним мостом. Режим АВ , ток покая 0,15А. Вобщем ,такое у меня играет под столом уже 10 лет.
Таки при близких частотах в обмотках  появляеццо постоянная компонента . Однако в это время во второй полуобмотке та же компонента, но "в другую сторону" . Так что никакого подмагничивания сердечника нет. Но постоянная составляющая тока в отдельно взятой  вторичной полуобмотке возможна если частота сигнала ровно(!) половина от сетевой. Иначе- будут биения с разностной частотой,- при частотах генератора, скажем 25,5Гц хорошо видны отмеченные IVS колебания тока с разностной частотой, однако во второй полуобмотке они те же, но с противоположным знаком.
Если транс намотать очень криво- одна  полуобмотка имеет хорошую индуктивную связь с первичкой, а вторая- плохую, то может что-то и возникнет. Но не зря , наверное, такие обмотки стараются мотать в 2а провода.
Так шта слиф защитан. .

Отредактировано Jaxon (05.10.2010 19:44:12)