Трансформатор ТВЗ-1-1: назначение и характеристики

Трансформатор ТВЗ-1-1 является одним из наиболее распространенных и широко используемых выходных трансформаторов в ламповых усилителях. Однако не все знают его основные технические характеристики и особенности применения. В этой статье мы подробно рассмотрим, что из себя представляет трансформатор ТВЗ-1-1, какие у него параметры и как правильно его использовать для получения оптимальных результатов.

История создания и назначение трансформатора ТВЗ-1-1

Трансформатор ТВЗ-1-1 был разработан в СССР в 1960-х годах специально для применения в выходных каскадах ламповых усилителей звуковой частоты.

Основным его назначением является согласование высокого выходного сопротивления лампы выходного каскада с низким входным сопротивлением динамиков или наушников. Кроме того, трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между анодной цепью лампы и подключенной акустической системой для предотвращения протекания постоянного тока через динамики.

Благодаря оптимальному подбору магнитопровода и параметров обмоток, трансформатор ТВЗ-1-1 обладает широким частотным диапазоном, низким уровнем нелинейных искажений и позволяет получить высокое качество звучания.

За многие десятилетия трансформатор зарекомендовал себя как надежное и доступное решение для построения ламповых усилителей самого разного класса.

Основные технические характеристики ТВЗ-1-1

Рассмотрим более подробно основные технические параметры трансформатора ТВЗ-1-1 , которые определяют область его применения и эксплуатационные характеристики.

Размеры сердечника

Трансформатор ТВЗ-1-1 выполнен на магнитопроводе размером 32x25 мм из электротехнической стали с низкими потерями на перемагничивание. Данный размер магнитопровода определяет габаритную мощность трансформатора.

Число витков обмоток

• Количество витков первичной обмотки: 2100
• Количество витков вторичной обмотки: 57

Соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации трансформатора ТВЗ-1-1 .

Сечение и диаметр обмоточного провода

• Первичная обмотка: провод ПЭЛ 0,12 мм2 с диаметром 0,4 мм
• Вторичная обмотка: провод ПЭЛ 0,5 мм2 с диаметром 0,9 мм

Большее сечение провода на вторичной обмотке обеспечивает передачу значительных токов через динамики без перегрева.

Коэффициент трансформации и входное сопротивление

Коэффициент трансформации трансформатора ТВЗ-1-1 равен отношению числа витков первичной и вторичной обмоток и составляет:

Кт = 2100 / 57 = 36,8.

Данный коэффициент трансформации позволяет получить входное сопротивление первичной обмотки порядка 5-6 кОм при подключении ко вторичной обмотке динамиков с импедансом 4-8 Ом, что обеспечивает эффективное согласование с выходным каскадом лампового усилителя.

Стандартные режимы работы с различным выходным сопротивлением

Трансформатор ТВЗ-1-1 изначально рассчитан на работу со стандартной выходной нагрузкой 4 Ом. Однако он может успешно использоваться и с другими значениями выходного сопротивления.

Для работы с нетиповыми значениями выходного сопротивления может потребоваться частичная перемотка трансформатора.

Допустимая мощность и уровень искажений

Максимальная допустимая мощность трансформатора ТВЗ-1-1 составляет 9 Вт. При этом обеспечивается достаточно низкий уровень нелинейных искажений - порядка 1-2%.

Более начинает проявляться при больших значениях выходной мощности, когда магнитопровод трансформатора входит в режим насыщения.

Чтобы избежать значительного искажения сигнала из-за перегрузки трансформатора, рабочий режим его эксплуатации следует выбирать с некоторым запасом относительно максимальных показателей.

Возможные варианты модернизации и улучшения параметров

Несмотря на в целом оптимальные и сбалансированные характеристики трансформатора ТВЗ-1-1 , иногда может возникнуть потребность в его модернизации и улучшении отдельных параметров.

Увеличение габаритной мощности

Мощность трансформатора можно немного увеличить путем замены стандартного магнитопровода на более массивный. Однако это потребует и перемотки обеих обмоток с увеличением сечения провода.

Расширение частотного диапазона

В некоторых случаях требуется модифицировать частотную характеристику трансформатора, например, если ламповый усилитель предназначен для работы с электромузыкальными инструментами, где присутствуют очень низкие ноты.

Для этого можно увеличить индуктивность первичной обмотки за счет намотки дополнительного числа витков или использования специального индуктивного сердечника.

Уменьшение нелинейных искажений

Снизить уровень гармонических искажений позволяет применение высококачественных материалов для изготовления магнитопровода, а также тщательный подбор режимов намагничивания.

Кроме того, можно незначительно увеличить зазор в магнитопроводе либо разделить первичную обмотку на две секции с отводом питания к лампе выходного каскада от их средней точки.

Применение в схемах: примеры известной аппаратуры

Трансформатор ТВЗ-1-1 широко использовался в схемах отечественной звуковоспроизводящей аппаратуры. Ниже приведены некоторые примеры:

• Усилители мощности Радиотехника
• Магнитолы Орбита, Электроника
• Проигрыватели Вега, Астра

Во всех этих устройствах трансформатор ТВЗ-1-1 применялся в качестве выходного, обеспечивая качественную передачу сигнала на динамики.

Особенности подключения ТВЗ-1-1 в ламповых усилителях

При использовании трансформатора ТВЗ-1-1 в схемах ламповых усилителей следует учитывать некоторые особенности для обеспечения правильной работы.

Согласование с выходными лампами

В большинстве случаев трансформатор ТВЗ-1-1 хорошо согласуется с распространенными выходными лампами типа 6П14П, 6П6С, EL84 при работе в режиме с анодным сопротивлением около 5-6 кОм.

Намоточные данные

Для перемотки или самостоятельного изготовления аналогов трансформатора ТВЗ-1-1 потребуются следующие намоточные данные:

• Число витков первичной обмотки: 2100
• Число витков вторичной обмотки: 57
• Диаметр провода первичной обмотки: 0,4 мм
• Диаметр провода вторичной обмотки: 0,9 мм

При перемотке очень важно точно соблюдать указанные параметры, иначе характеристики трансформатора могут значительно измениться.

Подбор оптимальной нагрузки

Как уже упоминалось ранее, трансформатор ТВЗ-1-1 изначально рассчитан на работу с выходным сопротивлением 4 Ом. Но возможно применение и с другими значениями, путем регулировки рабочих режимов лампы и усилителя.

Намотка трансформатора под нетиповые режимы работы

Иногда возникает необходимость применения трансформатора ТВЗ-1-1 с выходным сопротивлением, отличным от расчетного значения 4 Ом. Например, для работы с более чувствительными акустическими системами с входным импедансом 8 или 16 Ом.

В таком случае требуется частичная перемотка трансформатора для получения нужных параметров.

Расчет числа витков

Количество витков, которое необходимо намотать или домотать, рассчитывается по формуле:

N = sqrt(Рнагр / Рперв) * Нперв,

где:

• N - требуемое число витков
• Рнагр - сопротивление нагрузки
• Рперв - сопротивление первичной обмотки
• Нперв - первоначальное число витков первичной обмотки (2100)

Порядок перемотки

1. Аккуратно разобрать трансформатор
2. Удалить намотку вторичной обмотки
3. Произвести намотку требуемого числа витков
4. Собрать трансформатор

При этом нужно точно соблюдать направление намотки и изоляцию между обмотками.

Проверка результата

После перемотки следует замерить получившийся коэффициент трансформации и входное сопротивление. При необходимости процедуру перемотки повторить.

Преимущества и недостатки ТВЗ-1-1 перед другими трансформаторами

По сравнению с другими конструкциями выходных трансформаторов, ТВЗ-1-1 имеет как достоинства, так и некоторые недостатки.

Плюсы

• Высокое качество звучания
• Надежность
• Универсальность применения
• Доступность и низкая стоимость

Минусы

• Ограниченная максимальная мощность
• Высокий уровень искажений на предельных режимах
• Нестандартный размер магнитопровода

Аналоги ТВЗ-1-1 : сравнение характеристик

Существует несколько зарубежных и отечественных аналогов трансформатора ТВЗ-1-1 . Рассмотрим, чем они отличаются по основным параметрам.

Hammond 125E

Американский выходной трансформатор сходного класса мощности. Основные характеристики:

• Мощность: 10 Вт
• КТ: 1:40
• Частотный диапазон: 20 Гц - 20 кГц

По сравнению с ТВЗ-1-1 обладает несколько более широким частотным диапазоном, но при этом дороже и сложнее в приобретении.

ТВЗ-2-1

Отечественный выходной трансформатор, модернизированная версия ТВЗ-1-1 . Отличается следующими параметрами:

• Увеличенный магнитопровод
• Мощность 15 Вт
• Пониженный КТ: 1:32

За счет более мощного сердечника обладает расширенным частотным диапазоном и меньшим уровнем нелинейных искажений.

Рекомендации по выбору и эксплуатации ТВЗ-1-1

Чтобы правильно подобрать трансформатор ТВЗ-1-1 для конкретного применения и обеспечить его надежную работу, стоит учитывать несколько важных моментов.

Критерии выбора типоразмера

Прежде всего, необходимо определить требуемую мощность усилителя и импеданс подключаемых динамиков. Исходя из этого выбирается конкретная модификация ТВЗ-1-1 .

Подбор ламп и режимов

Для получения оптимальных характеристик следует правильно подобрать выходные лампы и их режимы работы, учитывая входное сопротивление трансформатора.