Progettare un trasformatore d'uscita

In base a quanto detto finora, prendiamo uno dei tanti schemi di amplificatori presenti in rete e cerchiamo di progettarne il TU:
 

Gibson GA-1RT Maestro Reverb-Echo (tweed)

 

8W 1x8" Combo per Chitarra  con Riverbero e Tremolo
Altoparlanti: 1x8"
Ingressi: 2
Canali: 1
Controlli del Volume : 1
Controlli de Toni  per Singolo Canale: No
Tremolo: Speed
Riverbero: Si
Valvole: 3 (12AX7, 6BM8, 5Y3 or Pre (1x7025, 1x6BM8 + 5Y3))
Monitor Jack: No
Potenza d'uscita:  8 W RMS

 

Dati caratteristici della valvola finale:

6BM8 = ECL82

High-Mu Triode - Power Pentode

 

 
Dai dati caratteristici della valvola, e dai dati nel cartiglio dello schema (Voltage Chart) si evince che con una tensione di placca Vp=V1=275 V (tensione al pin 6 = Supply Voltage) ed una tensione di griglia Vg=0 V  (tensione al pin 3 = Grid N°1 Driving Voltage) si ha che l'impedenza di carico ( load resistance) ovvero limpedenza del primario Z1 è di 8 KW e la corrente di placca che coincide con la I1è di 28 mA per una P2=8 W.
Se utilizziamo un lamierino a norme DILDA con C=28mm (il più usato) e consideriamo che la frequenza minima riproducible dall'amplificatore sia fmin= 20 Hz, si ha che la sezione del nucleo S (che faremo quadrata) sarà pari a S=28mm*28mm=2,8cm*2,8cm=7,84 cm2.
Dalla (5) possiamo calcolare  S0=7,84 cm2/1,11=7,06 cm2=7,06 * 10-4 m2,mentre dalla (6) L1=8000/2*p*20= 63,69 H.
Poiché l'amplificatore è in classe A, il trasformatore sarà asimmetrico, pertanto scegliamo B=0,5 T e J=2 A/mm2,e  dalla (8) si avrà per l'avvolgimento primario N1=63,69 * 28*10-3/0,5*7,06*10-4=5052 spire di rame.
Per una densità di corrente J=2 A/mm2 ed una Ip=28mA abbiamo che :

pertanto S=I/J=28*10-3/2=14*10-3 mm2
quindi per la (11) si ha :
r=0.07 mm pertanto il diametro del nostro filo di rame nudo  sarà d=0.14mm mentre isolato (da tabella)  d=0.167mm
applicando la (9) invece possiamo calcolarci il traferro che sarà:
t= (1,25*10-4*5052*28*10-3)/0,5=0,0353 cm =0.353 mm, pertanto lo spessore del foglio di carta per il traferro sarà t/2 ovvero pari a 0.177 mm
sapendo che Z1=8000 ohm e Z2=8 ohm, applicando la (1), il rapporto di trasformazione ideale è Ktr id=31,6
Dalle tabelle ricaviamo che un filo di rame del diametro di 0,14mm pesa 0,1368 g/m , poiché una spira sarà quadrata e approssimativamente di 28 mm di lato, la sua lunghezza sarà:
1 spira = 28mm * 4=112mm
il nostro avvolgimento primario consta di 5052 spire pertanto sarà lungo l=5052 * 112mm= 565824 mm=565,824 m
ponendo un fattore di bontà Ki=1,5 la lunghezza effettiva sarà 565.824 m * 1,5= 848,736 m
sapendo che un metro pesa 0.1368 g, il peso del nostro avvolgimento N1 sarà 0,1368 * 848,736 = 116 g = 0,116 Kg
1 mm di lamierino DILDA con C= 28 mm  pesa circa 32g, e poiché metteremo tanti lamierini per un altezza di 28 mm, il peso del nostro  pacco lamierini sarà 32g * 28 = 896 g
Come già detto nella teoria, in tutte le macchine, comprese quelle elettriche, la trasformazione di energia ha un costo determinato dal rendimento h (eta) della macchina stessa. In un TU , tale rendimento è intorno al 90%, pertanto nel nostro caso, per poter avere una potenza di uscita pari ad P2=8W, per la (10) avremo che P1=P2/h=8/0,9= 8,89 W.

Poiché P1 è anche dato da P1=V1 * I1=V1 * Ia  ,si avrà che V1=P1 / Ia= 8,89/28 * 10-3 =317,5 V

la V2id=V1 / Ktr id=317,5/ 31,6=10,04 V quindi I2=P2/ V2id=8/10,04=0,79 A , questa corrente però, per il discorso delle perdite non si riesce a farla circolare con 10,04 V (che per questo è ideale), ma occorre una tensione maggiore del famoso fattore 0,9 per cui sarà V2=11,1 V pertanto il Ktr reale sarà Ktr=V1/ V2=317,5/11,1=28,6 , sappiamo anche che Ktr=N1/ N2 quindi :

N2=N1/ Ktr 5052/28,6 = 177 spire di rame.

Anche qui per una densità di corrente J=2 A/mm2 ed una I2=0,79 A abbiamo che S=I/J=0,79/2=0,395  mm2 quindi r=0.35 mm e pertanto il diametro del nostro filo di rame nudo  sarà d=0.7mm mentre isolato (da tabella)  d=0.76 mm
1 spira = 28mm * 4=112mm
il nostro avvolgimento secondario consta di 177 spire pertanto sarà lungo l=177 * 112mm= 19824 mm=19,824 m
ponendo un fattore di bontà Ki=1,5 la lunghezza effettiva sarà 19,824 m * 1,5= 29,736 m , un filo di rame del diametro di 0,7mm pesa 3,4213 g/m  quindi il peso del nostro avvolgimento N2 sarà 3,4213 * 29,736 = 102 g = 0,102 Kg.
Per le modalità di avvolgimento vi rimando all'esauriente trattazione di Fabrizio Giunchi
 
Bibliografia
...per lo schema http://www.schematicheaven.com/

Fabrizio Giunchi  (http://digilander.libero.it/giunchifabrizio/index.htm)

L'AUDIO LIBRO (V ediz. 1962) - D.E.Ravalico -Hoepli
Rivista RADIUS (rivista del settore dell'epoca)
..ringrazio personalmente Fabrizio per avermi autorizzato a pubblicare questo articolo avvalendomi dei suoi appunti.


 

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