Nepoznati izlazni trafo - ŠTO S TIME?

[Zmajz]

Mjerenje nepoznatih izlaznih transformatora
Prema: Norman H. Crowhurst - Puzzled about output transformers? - Radio-Electronics 12/1960

Kako nam se svakodnevno dešava da nam u ruke uleti po nekoliko izlaznih transformatora nepoznatog porijekla i karakteristika, bez ikakovih oznaka, mi ih olako bacamo ili dadnemo nekom normalnom uz izjavu "na ti, ti'š znat šta'š s ovim!", pomislio sam da ubuduće kad nekome dajemo nešo takvo, da bar čovjeku znamo reći što mu to dajemo. Gore navedeni članak iz 1960.g. fino objašnjava postupak određivanja karakteristika nekog izlaznog transformatora mjerenjima koja možemo sami uraditi doma ili u priručnom labu/radionici. Naravno, neke detalje nikad nećemo saznati bez da nam ih autor transformatora sam ne otkrije, ali bar nećemo morati rasturiti trafo da bi doznali kako ga možemo upotrebiti. Eto, ja sam si uzeo u zadatak da taj članak prevedem u skraćenom (vrlo skraćenom) obliku i prezentiram ga ovdje. Zadržat ću originalne podatke autora o naponu i frekvenciji mreže (115VAC i 60Hz) kao i rezultate koje on navodi da ne bih negdje učinio kakav lapsus. Neće biti nikakav problem to primjeniti na 230VAC i 50Hz. jer ću priložiti i malu .xls tablicu s izračunima za daljnju upotrebu kome bude interesantno. Mala napomena: ovdje se radi o PP (protufaznim) transformatorima, ali se nadam da se može primjeniti i za SE, to će znati mjerodavniji od mene. Neka ovo bude početak....
Dakle, autor je ponukan pitanjima čitalaca a izbrkom objavljivanih podataka od strane proizvođača odlučio dati naputak DIYerima kako izmjeriti i identificirati podatke nekog OT-a i njegovu moguću upotrebu. Obzirom na ovaj popriličan uvod, nevesti ću samo korake koje treba učiniti prilikom mjerenja uz što manje komentara (koga bude interesiralo, lako može doći do originalnog članka).
0. korak: Imati izlazni trafo
1. korak: Odrediti odnos namotaja primar-sekundar
To je prva stvar koja se mora odrediti, prema slici 1. spojimo mrežni napon (V1) na primar trafa (plate-to-plate) i izmjerimo dobiveni napon na sekundaru (V2).

Drawing1.jpg

Omjer napona primara i sekundara daje nam omjer namotaja transformatora (x), dakle V1/V2 = X/1, npr. napon primara (V1) = 115V a dobiveni napon na sekundaru (V2) = 4,5V. što će reć 115/4,5 = 25/1. Omjer primar/sekundar je 25. Iz toga jednostavnim kvadriranjem rezultata dobivamo omjer impedancije primar/sekundar, ili omjer transformacije. Dakle (25*25)/1 = 625/1 ili omjer transformacije je 625 prema 1.
Prema tome za impedancu od 1 Ohm na sekundaru imamo reflektiranu impedancu na primaru od 625 Ohm. To nam još uvijek ne kazuje za koju je impedancu trafo bio stvarno namijenjen jer može biti bilo što između npr. 10.000 Ohm prema 16 Ohm, ili 5.000 ohm prema 8 Ohm itd. Taj detalj moguće nikad nećemo saznati, ali nama je važnije saznati za koje impedancije mi možemo upotrebiti dotični transformator! Idemo na ....
2. korak - Određivanje upotrebljive impedancije i snage
Postoji aproksimativni (odokativni) način da se dozna približna upotrebljiva impedancija trafa, a to je da se pomnoži DC otpor svakog namotaja (primara i sekundara, u omima) sa predpostavljenom snagom (u vatima) za koju se očekuje da je taj trafo namijenjen.
Predpostavimo, da taj trafo želite koristiti za 20W, a DC otpor primara mjeri npr. 300 ohm predpostavlja se da je željena impedanca primara negdje oko 6.000 Ohm (20*300). Istovremeno, sekundar mjeri otpornost npr. 0,75 Ohm jednaka računica daje impedancu sekundara 15 Ohm (0,75*20). Ali, 6.000 prema 15 nije 625 prema 1! Najvjerojatnije (ipak je ovo odokativno...) do razlike dolazi stoga jer upotrebljene žice za motanje ne daju jednake gubitke na oba namotaja. Ako predpostavimo da je 15 oma na sekundaru ispravna namjena, onda bi na primaru trebala biti impedanca 15*625 = 9.375 Ohm. Ali ovo je samo grubi naputak, pa je možda trafo bio namjenjen za 7.500 prema 12 oma (ako podijelimo vrijednosti negdje između).
Ako prihvatimo da su glavni gubici otpori namotaja, osim u niskofrekventnom dijelu, možemo odrediti i približnu efikasnost trafa. Kako je to sve neprecizno, idemo na konkretna daljnja mjerenja...
3. korak - Mjerenje snage transformatora
Da bismo odredili stvarnu iskoristivu snagu transformatora moramo saznati gdje/kada trafo saturira. Za to nam je potreban 5.000 Ohm 4W potenciometar i osciloskop (no to bi mogao biti problem za amatere i one koji ga nemaju), ali postupak je jednostavan pa se isplati otići kod nekog tko ima osciloskop i obaviti mjerenje u 5 minuta.
Spoji trafo prema slici 2.

Drawing2.jpg

Nakon spajanja, otvarati potenciometar polako dok sinusni signal (iz mreže) ne počne distorzirati. Očitati napon na multimetru u momentu kad sinusni signal to prestaje biti ("Take a voltage reading at point where it just departs from sine wave"). Na očitanu vrijednost dodati oko 20% i dobivamo maksimalnu naponsku vrijednost na frekvenciji od 60Hz.
predpostavimo da smo očitali vrijednost od 26V, na to dodajemo 20% što je 5,2V. Rezultat je cca. 31V. Iz toga izračunamo snagu prema formuli: Napon na kvadrat kroz otpor, tj. V*V/Z. U datom primjeru predpostavimo da na sekundar želimo staviti teret od 16 Ohma izlazi 31*31/16 = 60W pri frekvenciji 60Hz. Ako ga koristimo za 8 omski teret izračunamo 31*31/8 = 120W pri 60Hz.
Predpostvka je da je ovo HiFi trafo pa nam je snaga bitnija na nižim frekvencijama, npr kolika je primjenljiva snaga na 20Hz. To izračunamo tako da izračunatu snagu pri 60Hz podjelimo sa kvadratom omjera frekvencija (60 prema 20 je 3 prema 1, 3 na kvadrat je 9 dakle 60W/9 = 6,7W. To će reći da je taj trafo za teret od 16 oma na frekvenciji 20Hz iskoristiv za snagu od 6,7W).
Na taj način možemo izračunati koliko je trafo upotrebljiv u drugim kombinacijama impedanci primara i sekundara, ali naravno primjena drugačijih impedanci će se reflektirati na visokofrekventni odziv. To uvelike ovisi o samoj konstrukciji transformatora (sendvičarenje, sekcije) i primjenjena izlazna topologija. Kako i gdje će se primjeniti ovisi o konstruktoru.
4. Korak - trafo sa UL izvodima
Ako trafo ima UL izvode lako izračunamo za koji postotak je izveden UL izvod, tako da izvadimo drugi korjen iz omjera impedaci UL izvoda i anodnih izvoda transformatora. Primjerice: izmjerili smo i izračunali primarnu impedancu od 14.000 Ohma, i na isti način i impedancu UL izvoda od 4.000 Ohma pa izračunamo sqrt(4000/14000) = 0,53 što je 53% . Nije idealno, ali to je samo za primjer.

Ovdje prilažem jednu malu .xls tablicu za pomoćna računanja prilikom mjerenja:

Određivanje imp. OpT.xls

Molio bih sve upućenije da sugeriraju bilo što što bi moglo unaprijediti ovu priču i tablicu!