Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Если w₂ меньше, чем w₁, то коэффициент трансформации меньше единицы и напряжение понижается (понижающий трансформатор). Иногда, правда, для удобства расчетов, в понижающем трансформаторе коэффициентом трансформации считают отношение к w₁ к w₂, и величина n в этом случае получается больше единицы. Такое «переворачивание» формулы обычно оговаривают специальным примечанием.

Следует заметить, что никакой разницы между понижающим и повышающим трансформатором нет: все зависит от того, к какой обмотке подводится напряжение, то есть от того, какую обмотку мы считаем первичной. Любой повышающий трансформатор станет понижающим, если подвести напряжение к его вторичной обмотке. Точно так же можно понижающий трансформатор включить как повышающий.

Если рядом с первичной обмоткой, к которой подводится переменное напряжение, расположить несколько обмоток с разным числом витков, то с них можно получить несколько различных напряжений. Этот принцип и используется в трансформаторах и, в частности, в силовом трансформаторе для получения нужных напряжений: высокого напряжения для анодного выпрямителя и низкого напряжения для питания нитей накала ламп. В соответствии с этим в силовом трансформаторе имеются сетевые обмотки, к которым подводится напряжение от сети 127 или 220 в, повышающая обмотка (150–300 в) и накальная обмотка (6,3 в). В большинстве силовых трансформаторов имеется еще и вторая накальная обмотка (6,3 или 5 в) для специальной выпрямительной лампы — кенотрона (лист 116).

Для того чтобы усилить магнитное поле, связывающее обмотки трансформатора, их располагают на стальном сердечнике, который собирают «в перекрышку» (лист 115) из пластин толщиной 0,3–0,5 мм, имеющих форму буквы «Ш» (Ш-образные пластины).

В обозначении типа пластин после букв «Ш» или «УШ» (уширенные пластины) стоит цифра, показывающая ширину среднего стержня этой пластины. В описаниях аппаратуры часто указывают сечение сердечника, которое представляет собой произведение ширины среднего стержня l на толщину набора в (лист 115).

Обмотки трансформатора делают из медного провода марки ПЭ, ПЭЛ или ПЭВ. Буквы «ПЭ» говорят о том, что провод покрыт эмалевой изоляцией. Буква «Л» означает, что изоляция лакостойкая, а буква «В» — влагостойкая (лист 79). В подавляющем большинстве случаев обмоточные провода различных марок могут заменять друг друга.

Как уже отмечалось, в название провода входит также цифра, указывающая диаметр этого провода. Так, например, название «ПЭ-0,12» относится к эмалированному проводу диаметром 0,12 мм. Диаметр указывают без учета изоляции, но эмалевая изоляция обычно настолько тонка (сотые и тысячные доли миллиметра), что ее можно и не учитывать. Необходимый диаметр провода определяется величиной тока, который проходит по обмотке: чем больше ток, тем более толстым должен быть провод. Все обмотки обычно располагают на каркасе из картона или другого изоляционного материала. При намотке провод укладывают тонкими слоями, между которыми делают прокладки из бумаги.

Если вы будете делать трансформатор сами, то особенно внимательно следите за тем, чтобы крайние витки не проваливались и не соединялись с крайними витками других слоев. Нельзя допускать повреждения эмалевой изоляции, потому что любое замыкание витков, например замыкание двух соседних витков, приводит к перегреву трансформатора и выходу его из строя.

Число витков отдельных обмоток трансформатора определяется потребляемой от него мощностью, сечением сердечника и сортом стали. Однако при любом сердечнике соотношение между числом витков отдельных обмоток определяется тать ко необходимым коэффициентом трансформации, то есть тем, во сколько раз нужно увеличить или уменьшить напряжение.

Так, если сетевая обмотка, рассчитанная на 127 в, имеет 1270 витков (10 витков на каждый вольт), то для включения трансформатора в сеть 220 в к этой обмотке нужно добавить еще 930 витков (1270 + 930 = 2200 витков). Если к выпрямителю нужно подвести напряжение 250 в, то в рассматриваемом трансформаторе повышающая обмотка должна иметь 2500 витков, а накальная обмотка (напряжение 6,3 в) — 63 витка При расчете силового трансформатора определяют число витков, которое приходится на один вольт w', а затем, умножая это число на напряжение, которое нужно подвести к какой-нибудь обмотке (или получить с нее), определяют необходимое число витков всей обмотки. В нашем примере w'= 10. Это следует из первых же приведенных цифр: 127 в и 1270 витков, то есть на каждый вольт приходится 10 витков. Исходя из этой цифры, мы и получили данные всех обмоток, приведенные выше. При переделке старого трансформатора можно определить w', измерив напряжение на какой-нибудь обмотке, а затем подсчитав число ее витков. Иногда в подобных случаях целесообразно временно намотать специальную обмотку, содержащую 15–20 витков любого провода.

В фабричных приемниках очень часто применяют трансформаторы с комбинированной сетевой обмоткой (лист 117). Здесь при напряжениях сети 110 и 127 в секции первичной обмотки включаются параллельно, и по каждой из них проходит лишь половина общего тока. Это позволяет применять провод более тонкий, чем в простейшей схеме с отводами (лист 116). Для массового производства такая экономия имеет огромное значение.

На листах 118, 119 и 120 приведен порядок упрощенного расчета трансформатора.

Исходные данные, которые нужны для расчета, — это накальные, анодные и экранные токи и напряжения примененных ламп. Все эти данные можно взять из таблицы параметров ламп. Если в результате расчета выяснится, что все обмотки не могут уместиться в окне сердечника, то следует увеличить сечение сердечника S и вновь произвести расчет. В результате увеличения S уменьшится число витков на 1 в (w'), а следовательно, общее число витков во всех обмотках.

Для того чтобы от сети питать анодные цепи ламп, переменное напряжение нужно выпрямить, то есть превратить его в постоянное напряжение. С помощью вентиля (рис. 77) напряжение превращают в пульсирующее, а затем из пульсирующего напряжения с помощью фильтра получают постоянное напряжение.

Рис. 77. Возможность использования лампы в качестве вентиля основана на том, что она пропускает ток только тогда, когда на аноде действует положительное напряжение. Если подать на анод лампы переменнее напряжение, то в ее цепи пойдет пульсирующий ток, который будет создавать на сопротивлении нагрузки пульсирующее падение напряжения (пульсирующее напряжение).

В качестве вентиля может быть использован плоскостной полупроводниковый диод, селеновый столбик или двухэлектродная лампа, предназначенная для работы в выпрямителе. Такая лампа называется кенотрон.

Мы уже знакомы с полупроводниковым диодом, с его способностью пропускать ток только в одну сторону и таким образом преобразовывать переменный ток в пульсирующий. Для работы в выпрямителях выпускаются специальные, так называемые плоскостные диоды (лист 121). Точечные диоды, которые мы использовали для детектирования, в анодном выпрямителе работать не могут. Прежде всего это связано с очень маленькой площадью pn– перехода, который образуется точечными контактами. Из-за этого точечный диод может безболезненно выпрямлять очень маленький ток, обычно 5—20 ма. При больших токах диод начинает нагреваться и в результате этого выходит из строя.

Для распространенных типов плоскостных диодов допустимый выпрямленный ток I_вып составляет 100–300 ма (лист 121), и этого более чем достаточно для питания многолампового радиоприемника.

Наряду с допустимой величиной выпрямленного тока важной характеристикой полупроводникового диода (да и любого другого вентиля!) является допустимое обратное напряжение U_обр, которое ограничивает величину выпрямленного напряжения U_в. Обычно U_в должно быть в полтора — три раза меньше, чем допустимое обратное напряжение U_обр примененного диода. В противном случае может произойти электрический пробой диода, pn– переход будет разрушен, и диод будет одинаково хорошо пропускать ток в обоих направлениях, то есть потеряет свойства вентиля. В следующем разделе этой главы, а также в главе VIII будет рассказано о практических схемах выпрямителей на полупроводниковых диодах.