Симметричный трансформатор для двухтактных усилителей и двухполупериодных выпрямителей

Описание конструкции трансформаторов для двухтактных ламповых систем качественного звуковоспроизведения с двухполупериодными выпрямителями (ДППВ). В статье показано, как избежать встречного включения обмоток не нарушая оптимальную пространственную и векторную ориентацию остальных компонентов трансформаторов.
Backtomusic team

Двухтактные усилители в сравнении с однотактными имеют два недостатка — более сложную конструкцию и невозможность одновременного соблюдения правил ориентации деталей трансформаторов:

  1. Электрической направленности проводов обмоток (система Контуров)
  2. Векторной направленности проводов: пространственного направления укладки витков в трех проекциях (продольной, радиальной и тангенциальной: правило буравчика )
  3. Пространственного положения катушки (вертикальное расположение оси катушки, суммарный Вектор компонентов катушки направлен «сверху-вниз»)
  4. Векторной направленности железа магнитопровода — I-сердечник, на который наматывается катушка, должен быть сонаправлен с каркасом катушки, т. е. направленность I-сердечника также определяется по правилу буравчика.

Долгое время считалось, что одновременно соблюсти все условия можно только в однотактных трансформаторах. Эта точка зрения основывалась на предположении, что по аналогии с замкнутыми Контурами Направление железа у магнитопроводов совпадает с рисунком магнитных линий, что в случае изготовления трансформаторов для ДППВ или двухтактных усилителей позволяет либо соблюдать Направленность обмоток, либо правило буравчика.

Практически направленность магнитопроводов исследовалась с помощью Тестового Аудиотракта (ТА) на катушке индуктивности с плоскими, железными лентами в качестве магнитопровода. С помощью ТА определялась продольная направленность каждой пластины магнитопровода, затем катушка подключалась в разрыв сигнальной цепи ТА и во время прослушивания музыки пластины по одной вставлялись внутрь катушки. Изменения в звучании ТА контролировались на слух и для каждой пластины определялось ее наилучшее положение из четырех возможных. В конце эксперимента выяснилось, что более 80% пластин были продольно направлены относительно катушки по правилу буравчика .

Проведенный эксперимент определял только Направленность незамкнутого I-сердечника, о направленности 00-сердечника в сборе ничего определенного сказать было нельзя. Соответствует-ли Направленность железа рисунку магнитных линий тогда так и не выяснилось.

Предпочтительная поперечная Направленность пластин тоже не была определена — не удалось получить повторяемый результат. Как выяснилось позже, идеально сориентировать пластины в 00-сердечнике вообще невозможно: в любом случае окажутся либо нежелательные контакты деталей со встречной направленностью, либо не будет соблюдаться Радиальная Направленность сердечника (проекция Вектора изнутри наружу), либо катушку будет невозможно корректно установить на шасси (участи 00-сердечника, касающиеся шасси буду направлены в противоположные стороны).

Ориентация трансформатора относительно шасси — это такой-же важный момент, как и относительная ориентация компонентов самого трансформатора. Единственный вариант сердечника, который гарантированно можно сориентировать по всем правилам, включая установку на шасси — это 0-образный сердечник. Такой сердечник был использован в силовом трансформаторе Тестового Аудиотракта, пластины магнитопровода там были сориентированы в замкнутое кольцо (повторяли направление магнитных линий), анодное питание было однополупериодным. Во время настройки схемы, звучание трансформатора не вызывало нареканий вплоть до того момента, пока не была предпринята попытка надежно закрепить трансформатор на шасси. Как выяснилось, при стягивании крепежными планками разнонаправленных сторон 0-образного магнитопровода, сориентированного в кольцо, детали конструкции соприкасались разнонаправленными поверхностями, от чего Ясность звучания трансформатора резко снижалась. Компромисса тогда найти не удалось: трансформатор в ТА остался не закрепленным, просто стоял на дне корпуса.

Вектор магнитопровода должен максимально точно совпадать с Вектором шасси в точках их соприкосновения, то есть эзотерически, шасси и трансформатор должны представлять собой единое целое.

Позже была предпринята попытка решить задачу ориентации магнитопровода, отталкиваясь от данного Вектора шасси, а не от Направленности проводов. В этом случае суммарный Вектор сердечника в принципе не может совпадать с рисунком магнитных линий: во избежание соединений с встречным включением компонентов он должен быть максимально сонаправлен с Вектором шасси. Точно также Вектор шасси должен быть сонаправлен с Вектором корпуса и т. д. То есть в идеале корпус, шасси, трансформатор и все другие детали, установленные как внутри, так и снаружи усилителя и АС, должны представлять собой единое целое.

Сборка и ориентация деталей магнитопровода сонаправленно шасси позволила решить две казалось бы неразрешимые проблемы:

  1. Жесткое крепление трансформатора к шасси с помощью сонаправленных крепежных скоб без потерь Ясности звучания
  2. Одновременное соблюдение всех четырех вышеупомянутых условий при намотке, сборке и креплении трансформатора с О-образным магнитопроводом
Антон Степичев, 12.12.2018

Вопросы и комментарии:

  • Здравствуйте Антон!
    Спасибо за очередную, очень интересную статью!
    Вопросы:
    1. Применим ли Ваш новый способ выравнивания направленностей сердечника и шасси к ферритовым сердечникам? Будут ли в них какие-то особые нюансы?
    2. Вертикальное направление оси катушки оптимально для любых трансформаторов и дросселей?
    3. Печатная плата, по идее является тем же шасси. Видимо, данный способ применим и для правильной ориентации печатных плат и расположенных на ней деталей: трансформаторов и других элементов?
    Я сейчас занимаюсь улучшением звучания компьютеров, интернет-приемников, МП3 плееров и других цифровых устройств, и мне интересно понять правила их конструирования для достижения хорошей ясности звучания.
    Александр.

    • Александр, здравствуйте!

      1. Применим ли Ваш новый способ выравнивания направленностей сердечника и шасси к ферритовым сердечникам? Будут ли в них какие-то особые нюансы?

      Идея применима к ферритовым сердечникам без каких-либо нюансов. Симметричный трансформатор можно сделать на кольце, установленном на бок. Можно сделать и на составном 0-сердечнике, но поскольку половинки сердечника штампуются в одинаковых условиях, будет сложно найти две половинки с противоположно направленными Векторами, чтобы после сборке сердечник с точки зрения направленности представлял собой единое целое.

      2. Вертикальное направление оси катушки оптимально для любых трансформаторов и дросселей?

      Да. Я уже давно исследую этот момент и сомнений в универсальности принципа у меня практически нет.

      3. Печатная плата, по идее является тем же шасси. Видимо, данный способ применим и для правильной ориентации печатных плат и расположенных на ней деталей: трансформаторов и других элементов?

      Конечно, печатная плата по сути — это то-же шасси. Для нее важно, чтобы Вектор ее диэлектрика (гетинакса или текстолита) максимально совпадал с Векторами ее медного покрытия, металлизации отверстий, лаковых покрытий, краски и тд. С точки зрения сонаправленности частей, в промышленных печатных платах всегда ошибка на ошибке, поэтому на звук положительно влияет смывка краски и лаков с плат, а наиболее радикальный метод улучшения звучания — это навесной монтаж.
      Детали, установленные на плате при их касании поверхности платы чаще всего изменяют свое звучание в худшую сторону, то-есть в идеале каждая деталь должна быть подобрана так, чтобы ее корпус был сонаправлен с печатной платой. Нереально сложная задача.

      Я сейчас занимаюсь улучшением звучания компьютеров, интернет-приемников, МП3 плееров и других цифровых устройств, и мне интересно понять правила их конструирования для достижения хорошей ясности звучания.

      Трансформатор для ЦАПов и вообще любой симметричный цифровой трансформатор таким методом однозначно можно вывести на новый уровень звучания.

    • На мой взгляд, это просто совместная работа инженера и маркетолога.
      Ничего интересного для звука я там не вижу. Сложная конструкция и ни слова об Окраске и Направленности, — по звуку будет «пальцем в небо» и всегда не оптимально.

  • Антон, спасибо за комментарии!
    Попробую сделать симметричный ферритовый трансформатор для импульсного блока питания.

    • Хорошая тема! Мне самому нужно переделывать БП в моем Мac-G3. Но там задача не простая, родной БП забит деталями под завязку, как туда впихнуть нестандартный трансформатор — непонятно и ферритового сердечника подходящего нет. Не знаю когда займусь этим, так что Ваш опыт будет интересен.

  • День добрый, Антон! По симметричному трансформатору. Стоит ли ориентировать направленность трансформатора и шасси со стойкой снизу вверх, и на слушателя, если все будет устанавливаться на полу? Пол так же ориентировать на слушателя снизу вверх?
    С уважением, Федор

  • Спасибо!
    Стоит ли расматривать в проигрывателе иглу и катридж как источник направленности, и ориентировать направленность распостранением её вектора от иглы, по тонарму, через подшибник радиально во все стороны по плинту и вниз через ноги, по аналогии с динамиком и корпусом ЭР? Я пока с проигрывателем не определился, определил лишь направленности диска, ролика, обмоток и корпуса движка (проиг. роликовый Connoisseur)

    • Рассматривать конечно стоит, ведь от того, что мы не будем это рассматривать, направленность никуда не исчезнет).
      Но вопрос в том, как правильно соединить компоненты в головке для меня все еще открыт. Тут два нестыкуемых момента, которые я выяснил, думаю, точно тк перепроверял неоднократно.
      1 — Тонарм, включая шелл и крепления головки должен быть направлен от основания к головке и снизу вверх. (см. схему в статье)
      2 — иголка и кантеливер должна быть направлена от пластинки к звукоснимателю (кристаллу).
      И здесь мы получаем противоречие тк кристалл придется крепить к шеллу с погрешностью в направленности условно 90 градусов, а то и все 180.

      Решить этот вопрос можно только закончив эксперименты с самодельными кристаллами на которые у меня пока нет времени. там еще масса открытых вопросов, например о направленности «бутерброда» из пьезопластин — внутрь или наружу? Обычно выход делается из центра, правильно сделать такой выход можно только если сориентировать пластины снаружи внутрь. Но во всех других случаях я сталкивался только с направленностью изнутри наружу. с другой стороны головка- это возможно отдельный разговор. Предсказать не берусь, а по заводским головкам-кристаллам определиться невозможно, там каша с направлениями полная.
      В общем, ничего определенного по этому вопросу сказать пока не могу.

      По Коносеру — ну и как, есть шанс собрать подходящий корпус?

  • Решил металическую панель убрать вообще и смонтировать диск с подшибником и привод ролика /помните, это отдельный узел с движком/на деревянной клееной направленной панели. Вот здесь вопрос — панель делать из сосны /естественная сушка несколько лет/ или же из черного дерева эбони / прочное и упругое, сродни металлу/ но, так как покупное, сушка и обработка быстрей всего ускоренная. Я с него каркасы для катушек трансов вытачивал, чувствуется «привкус». Сосна же не за мягкое для несущей механики привода? Не знаю пока, но эбони удовольствие не дешевое, чтобы портить. Зато аромат при обработке беспободен. В конце концов проигрывателя есть в наличии 4, направленные детали отобрал, может попробовать оба варианта?

    • По деревянному столу — для звука это правильное решение. Но надо будет разбираться с «гулянием» дерева в зависимости от влажности в помещении и по любому так точно сделать плоскость поворота тонарма, как на железе не получится, если только не делать корпус из фанеры, но фанера может вполне оказаться по звуку хуже литого железного корпуса 1950х.
      Столяры решают проблему деформации древесины, укладывая доски поочередно, то лицом вверх, то внутрь. Это хорошо работает для мебели, но для аудио корпусов не подходит, звук получится с дефектами. Так что если делать весь корпус лицом наружу, а-ла ЭР, то дерево должно быть перед склейкой высушено идеально, столешница по толщине должна быть не менее 3 см и все равно надо быть готовым к некоторым деформациям в отопительный сезон или в сырую погоду.

      Черное дерево при прочих равных конечно предпочтительней сосны. Недаром его не гнушались использовать даже в барочных скрипках, тогда как сосна не использовалась там вообще и, думаю, дело не только в том, что сосна может сильно смолить. Но с черным деревом невозможно ориентироваться по годовым слоям, там все может быть шиворот навыворот, соответственно перед склейкой корпуса из планок надо очень хорошо все протестировать на слух чтобы потом не кусать локти, если звук зажмется или пойдут призвуки. Большой плюс черного дерева в том, что его не нужно лакировать, достаточно заполировать. Аудио-лакировка — это сложный и плохопредсказуемый момент, испортить то «чуть-чуть», которое получено с огромным трудом, можно как два пальца обделать. Даже если использовать какой-нибудь «супер-лак». В общем, я бы делал из эбони и всю чистовую обработку поверхности делал бы по максимуму в ручную.

      По проигрывателям — для себя надо однозначно собирать один, размениваться на два не стоит. Если делать для себя, то какие-то детали даже выбранные из всех четырех столов окажутся в итоге узким местом системы, которые захочется улучшить. А оставшиеся столы можно аккуратно собрать и продать, но делать это сразу тоже не стоит тк обычно с первой попытки отобрать лучшие детали не получается. И со второй тоже.

  • Что ж, да осилит дорогу идущий, попробуем. По любому будет лучше металической панели. Я уже пробовал сделать несколько, Ленко, B&O, темерь вот старый роликовый гаррард (не 301-401, в них слишком много ненужных деталей) поставил на массивную дубовую крышку от консоли, долго ее крутил относительно мезаники пока не слилось. Получилось очень музыкально и не дорого, так себе и оставил, не отпускает. пока:)
    Фанеру современную трудно переварить, вот старая, с толстыми слоями куда не шло.

    • Гаррард, который 1940х годов по теплоте звучания скорее всего переиграет Коноссер 1950х. Тепло практически не зависит от направленности, только от года выпуска (технологичности изготовления)

  • Слабое звено Гаррарда резиновые втулки подвеса мотора. Заменил ранее на новые, теперь думаю, на что лучше, войлок или свернутую кожу? По идее, тот же вопрос станет и с Коносьером и др. столами.

    • Ох уж мне эти втулки, резина, войлок и прочие демпферы. Недавно решил снизить рокот тракта войлочной прокладкой под тонарм, сделал все максимально тщательно, пришлось и сам тонарм дорабатывать. мучился потом неделю тк играть стало неуловимо, но хуже и вернул в итоге все обратно. Короче лучше не сравнивать иначе жизни не будет)

      С Коносером эта проблема решается нормально. Там у двигателя после запуска можно отключить фазосдвигающую цепочку и убить сразу двух зайцев — резко снизить вибрации мотора и улучшить ясность звучания стола. Я на своем столе поставил тумблер «старт» и вместо резины выточил деревянные втулки. Рокот от движка на нормальной громкости был вообще не слышен.

  • Ясно, спасибо! Попробую еще заменить древними пружинами, констукция позволяет. А деревянные втулки может из липы? Довольно мягкая.
    И спасибо за музыку, в дальней поездке самое то. Очень несомое звучание, даже не ожидал. Только Самоцветы подкачали, никак не играют .

    • Там уже не важно мягкая древесина или нет, тк придется весь узел жестко стягивать шпильками.
      А если пробовать отвоевать еще децибелл — другой тишины, то лучше использовать пробку и развязать шпильки от прямого контакта с корпусом. Но развязка — это усложнение, снижающее ясность, если уровень рокота с жестким креплением устроит, то лучше так и оставить. Пробку если что надо конечно целую, а не клеенную крошку.

  • Антон, здравствуйте. Собираюсь изготовить выходной трансформатор на стержневом сердечнике и силовой впридачу, решил уточнить следующие детали :

    1) Как сильно влияет на трансформатор направленность боковой стенки корпуса ?

    2) Был ли у Вас опыт пропитки обмоток и магнитопроводов ?

    3) Насколько О трансформатор с круговой направленностью уступает однонаправленному ? Пробовали крепить к корпусу только за нижнюю сторону ? Собираюсь делать тороидальный силовой трансформатор.

    4) Как я понял, Энергофон, с которого были сделаны все ремастеринги запитан именно от симметричного трансформатора ?

    5) Доводилось ли Вам прослушивать германские народные радиоприемники 30-х годов, у которых выходная лампа res164, res174d, res374, rens1374d, rens1823d или аналогичная ? В наших краях весьма доступна.

    Вопросов я назадавал многовато, сильно раскрыто не отвечайте.

    С уважением.

    • 1 — Если трансформатор касается стенки, то она влияет так-же, как дно, на котором трансформатор установлен.
      2 — Опыт пропитки был. Неудачный. С тех пор я ничего не пропитываю без крайней нужды (сетевой шнур в хб изоляции, хочешь-не хочешь, а приходится пропитывать густым шеллачным лаком). Пропитка — по сути такая-же процедура, как и лакировка, отрицательные моменты возникнут точно и не факт, что они полностью исчезнут после «созревания» лака. А зреть лак может годами.

      Насколько О трансформатор с круговой направленностью уступает однонаправленному ? Пробовали крепить к корпусу только за нижнюю сторону ? Собираюсь делать тороидальный силовой трансформатор.

      По звуку, безотносительно к креплению — сложно сказать. Чистый эксперимент я не ставил. О-магнитопровод с круговой направленностью у меня был в Тестовом Аудиотракте, так там я его вообще не смог закрепить корректно, он в итоге просто стоял на дне корпуса, только так он играл «открыто». Транс был однополупериодный, схема усилка другая, лампы другие — с симметричным трансформатором и сегодняшней схемой получается слишком много различий, чтобы делать какие-либо выводы о звучании, связанном с особенностями магнитопровода.

      Как я понял, Энергофон, с которого были сделаны все ремастеринги запитан именно от симметричного трансформатора ?

      Да.

      Доводилось ли Вам прослушивать германские народные радиоприемники 30-х годов, у которых выходная лампа res164, res174d, res374, rens1374d, rens1823d или аналогичная ? В наших краях весьма доступна.

      Да, я когда-то перепробовал много таких ламп. С точки зрения звука они ничем не хуже своих более мощных современников. Эти лампы надо искать с бронзовыми «сплит-пинами», это самые ранние, среди них попадаются шедевры в случае, если внутри лампы проводники соединены более-менее удачно с точки зрения направленности. Если пины у лампы жестяные (реплики 1930х-1940), то преимуществ в звуке перед следующей, паучковой серией «А» у них уже не будет.

  • Антон, здравствуйте! Интересно услышать вкратце Ваше мнение об английских лампочках начала 30-х, а также Филипсах. Я возможно уже к ним так привык, что мне немцы далеко не всегда на высоте, даже ранние. Единственно, где res164 играют в стерео усилителе для ТВ (с прямым безтрасформаторным выходом на 2ком Celestion акустику), и пока их английские и голланские аналоги не смогли заменить.
    С уважением, Фёдор

    • Федор,здравствуйте!
      Англиские лампы у меня в основном были от батарейных приемников 1930+/-, двухвольтовые триоды и тетроды Маркони, Коссор и еще какие-то уже не помню. Играли хорошо, лучше всех пела ранняя Маркони со сплит пинами, выводы у нее были обвязаны вокруг оснований ножек и пропаяны (технология начала 1920х). Коробка с английскими лампами у меня до сих пор осталась. Из того, что у меня есть, RE11 1923 года с вольфрамовым накалом поет лучше всех. Если бы у меня была Маркони 1920го года, ситуация с высокой степенью вероятности сложилась бы в пользу Англичан. короче я давно не обращаю внимания на страну-производитель, интересен только год выпуска компонента.

  • Антон, здравствуйте. Хотелось бы узнать, насколько хороши с точки зрения направленности броневые магнитопроводы из неразборных, цельных пластин, которые нужно отгибать, чтобы вставить в катушку. Насколько я понял, в Энергетическом Рупоре стоит пара таких индуктивностей. Как они показали себя в работе?

    • Неразборные при прочих равных звучат чище, чем Ш-I вариант. А так у них все как обычно, чем старее железо, тем вероятнее получить от него что-нибудь экстра-музыкальное. Железо Ferranty, то, что в ЭР у выходного трансформатора, великолепное.

  • Понятно, теперь знаю, какое железо искать.
    Ещё раз спасибо за информирование !
    Я думал получится сделать усилитель без индуктивностей, а не тут-то было. Нагрузочный резистор с разделительным электролитом напрочь проигрывает дросселю, в параллель которому включён динамик.

    • Самодельный дроссель однозначно предпочтительней, найти равноценный по звуку электролит большой емкости не реально.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *