Упражнение №1 с силовыми трансформаторами

[DDD]

Задача: запитать от сети 220 Вольт чувствительный гитарный предусилитель, напряжение 18 Вольт, потребление 10 мА.
В наличии имеется хренова куча китайских (но, довольно приличных) 1- и 2-Ваттных трансиков с выходной обмоткой 12 Вольт RMS. Места в корпусе много.
Что я думаю:
- ставим 2 (два) трансика, при этом соединяем последовательно первичные и вторичные обмотки обмотки соответственно;
- полученное в результате напряжение 12VAC RMS подаем на удвоитель напряжение, оттуда на стабилизатор 18VDC.
Что дает применение ДВУХ "последовательных" трансформаторов:
1. Резкое уменьшение тока холостого хода, т.к. напряжение на первичных обмотках вдвое меньше номинального; в результате так же резко уменьшается уровень наводки на чувствительные каскады.
2. Появляется возможность так расположить трансформаторы друг относительно друга, чтобы наводки от них компенсировались.
*** Просьба не писать про правильную разводку земель и натужное экранирование - это и без того известно. Как говорят японские инженеры: "Лучший способ избавиться от грязи - это не иметь её".
Если скрепить трансы, как на картинке, то получается, что их поля рассеяния будут взаимно компенсироваться.
Либо поставить трансы рядом, но включить обмотки "встречно-последовательно".

[Denn]

Скомпенсировать два реальных транса ориентированием в пространстве будет крайне сложно, если вообще удастся. Потянут ли два транса с заниженной вдвое входной напругой реальную нагрузку - это надо макетировать.

[DDD]

Скомпенсировать два реальных транса ориентированием в пространстве будет крайне сложно, если вообще удастся. Потянут ли два транса с заниженной вдвое входной напругой реальную нагрузку - это надо макетировать.

Компенсация наводок одного транса наводками другого по сути является тем же самым, что и борьба с наводками на гитарный звукосниматель при помощи хамбакерного включения двух катушек.
Но, полагаю, она не будет столь эффективной, как в гитарном хамбакере, т.к. в трансах придется компенсировать поле рассеяния, имеющее гораздо бОльший технологический разброс от образца к образцу даже в пределах одной партии. Тем не менее, даже 6-10 дБ уменьшения уровня фона уже хорошо.
Вместе с тем, использование трансов с уменьшенным вдвое от номинального входным напряжением значительно повышает их надежность, особенно с учетом сегодняшних тенденций экономить медь и железо.
Насчет нагрузки: потянет, т.к. нагрузка всего-то порядка 10мА, а трансы есть мощностью 1 и 2 Ватта.

[KMG]

особенно с учетом сегодняшних тенденций экономить медь и железо.

Жизнь железа мы облегчим а меди нет, так как ток нагрузки сохраняется, значит через обмотки потечет текой же ток как и в случае одного транса.

[DDD]

На обмотках падение напряжения вдвое меньше, значит меньше нагрев; плюс, к тому же, меньше межвитковое напряжение.
Всё это уменьшит вероятность перегревов и межвитковых замыканий первички, каковые являются основными неисправностями силовых трансов.

[Bpjkznjh]

На обмотках падение напряжения вдвое меньше, значит меньше нагрев; .

Падение напряжения на обмотках определяется протекающим по ним током. Ток обмоток с одним тр-ром и двумя в послед будет одинаковый. Нагрев обмоток меньше не будет. Разве что железа, и то, надо смотреть, м.б. у них и при номинальной индукции потери в железе пшиковые.
P.S. Если в приборе достаточно места, неужто невозможно расположить один тр-р так, чтобы "не фонило"?

[KMG]

DDD, ты путаешь размах напряжения на обмотке и падение напряжения на активном сопротивлении обмотки!

[DDD]

Ребята, вы меня не путайте: ток в последовательно соединенных обмотках двух трансов будет, естественно, одинаковым, но, вдвое мЕньшим (в первом приближении), чем в случае с одним трансом.
Отсюда и уменьшение вдвое межвитковых напряжений, и уменьшение нагрева обмоток.

[Bpjkznjh]

Ребята, вы меня не путайте: ток в последовательно соединенных обмотках двух трансов будет, естественно, одинаковым, но, вдвое мЕньшим (в первом приближении), чем в случае с одним трансом.
 

Так одинаковым, или вдвое меньшим?
P.S. Наводящий вопрос - какую мощность можно будет снять в случае с двумя последовательно соединёнными тр-рами (как у тебя описано) против одного?

[Denn]

Какой-то совершенно необоснованный фанатизм потеоретизировать на форумах.
Трансформаторы есть в наличии! Соединить их проводами, повесить нагрузку (резистор или лампочку) и ткнуть мультиметром - делов на "5 минут". Компенсацию проверить поднесением гитары с перегрузом.

Проверить в реале быстрее, чем набивать посты, и при этом все вопросы будут закрыты на 200%.

[KMG]

Отсюда и уменьшение вдвое межвитковых напряжений

Это да.

уменьшение нагрева обмоток.

А вот это нет, как был ток 10мА, так и останется, один транс или два, соединенных последовательно.
Так как нагрев это твои 10мА * активное сопротивление обмотки, так что медь каждого транса из двух соединенных, будет греться как в случае одного транса. Ну и соответственно в первичке та же картина.

[DDD]

Измерил реальные 2-Ваттные трансы (прибор Uni-T какой-то, дорогой).
Первичка: 2.3кОм активное сопротивление, 16.7 Генри индуктивность
Вторичка: 15 Ом активное, 119мГ индуктивность.
*** В измерения индуктивности я верю не особо, но для нижеследующих выкладок это несущественно.

При подстановке в Микрокап-11 получилось следующее:
1) Верхняя картинка - схема из двух частей - с одним трансом и двумя последовательными трансами, причем:
- R1, R3 и R4 - активные сопротивлния первичных обмоток (сопротивления вторичных обмоток, равные 15 Ом, опущены ввиду их незначительности);
- RL1 и RL2 - нагрузочные резисторы.
2) Средняя картинка - напряжения на сопротивлениях нагрузки RL1 и RL2, очень близки по величине;
3) Нижняя картинка: мощность, выделяемая на активном сопротивлении обмоток трансформаторов K1 и K3. Видно, что в схеме со "сдвоенными" трансами мощность, выделяемая на первичных обмотках трансов, примерно в 4 раза меньше, чем в схеме с одним трансом.
*** Кто не верит нам с Микрокапом, просимулируйте сами. 
*** Есть еще несколько искажающих результат факторов, но их суммарное влияние не превышает нескольких единиц процентов, поэтому я не учел их на эквивалентной схеме.

[KMG]

Да, согласен, по симу равенство токов (потерь) относится только ко вторичкам, в первичках, токи в пополам.
PS в то же время непонятно как быть с мощностью, U2*I2 ~= U1*I1
Но U2 = U2`, I2 = I2`, U1 = U1`.
Как быть с тем что I1 =! I1`?

[DDD]

Да я сам ХЕЗ как объяснить в правильных терминах. Нутром чую, объяснить словами не могу, как та собачка.
=================
- На холостом ходу потери в меди строго 1:4 (без учета поля рассеяния и потерь на гистерезис).
- С прибавлением нагрузки по вторичке соотношение уменьшается.
- В описанном примере нагрузка на транс (по вторичке) очень мала по сравнению с габаритной мощностью транса и его током холостого хода.
Поэтому с нагрузкой 10 мА (в примере реально около 20 мА) соотношение токов первички по сути мало чем отличается от такового на холостом ходе.
Поэтому еще раз утверждаю, что при малых нагрузках вторички использование двух "последовательных" трансов резко снижает вероятность отказа.
Понятно, что для серийного производства это абсурд, а вот для себя в режиме "сделал и забыл" это нормально, особенно при использовании дешевых китайских трансов.

[Bpjkznjh]

@ DDD
Я знаю, в чём ошибки:

1 Измерь индуктивность первички методом вольтметра/амперметра при номинальном напряжении (220, 230?) и половинном. 
2 Подставь получившиеся значения в Микрокап.
3 Будешь удивлён. Далее...
4 Твои 10мА потребления примочки = грубо 20 мА RMS тока вторички для моста, и 40 - для удвоителя. Чтобы не путаться, нарисуй реальную нагрузку - мост с кондёром для одного транса и удвоитель для "спарки". Повесь на выход приёмник тока на 10 мА. Будешь удивлён ещё больше.
 

[DDD]

"1. Измерь индуктивность первички методом вольтметра/амперметра при номинальном напряжении (220, 230?) и половинном." - это только усугубит соотношение токов одиночка/спарка по понятным причинам.
===========
Обе схемы работают на один и тот же удвоитель напряжения, и на одну и ту же нагрузку.
=============
То есть, данные замечания ничего принципиального не привнесут.
 

[Bpjkznjh]

То есть, данные замечания ничего принципиального не привнесут.
  

Ну-ну. Осталось собрать реальную схему, измерить, а потом кричать, что Микрокап врёт.

[KMG]

Посмотрел в симе, напряжение и ток первички сдвинуты практически на 90 градусов, то есть почти полностью реактивный режим.

[DDD]

Посмотрел в симе, напряжение и ток первички сдвинуты практически на 90 градусов, то есть почти полностью реактивный режим.

Я не уверен насчет индуктивности первички, которую намерил без малого 17 Генри. С такой индуктивностью активное сопротивление щупается слабовато, оттого кажет практически реактивный режим.
Я думаю, реальная индуктивность первички такого 2-Ваттного транса порядка 5 Генри... но, все равно это не меняет картину принципиально.

[Bpjkznjh]

Посмотрел в симе, напряжение и ток первички сдвинуты практически на 90 градусов, то есть почти полностью реактивный режим.

А я об этом и намекал, рекомендуя измерить ток х.х., соответственно и индуктивность первички при реальном напряжении...