Praktyczna procedura projektowa
Jest ona niejako rozszerzeniem podstawowej procedury projektowej, umożliwiając pewniejszy start dla eksperymentatorów tego układu.
Zostanie tu uwzględniona indukcyjność rozproszenia TrN, przeniesiona na uzwojenie pierwotne. Tworzy ona wraz z C2 pasożytniczy szeregowy obwód rezonansowy, pośrednio zniekształcający charakterystykę przenoszenia transformatorów. Jak wyżej pokazałem (rys. 3), dla Rwy_lampy = Robc_lampy = R = 5 kΩ i fp = 1 kHz, dopiero wartość Lrozpr = 50 mH pozwala na osiągnięcie względnie liniowego przebiegu tej charakterystyki.
Przy dostatecznie małej Lrozpr praktyczna procedura projektowa przekształca się w podstawową procedurę projektową.
Zatem w praktyce, przyjmując podaną wyżej fp, mamy ograniczenie na maksymalną indukcyjność uzwojenia pierwotnego TrN lub ogólniej, na maksymalną wartość stosunku fp/fd, który przy wcześniejszych założeniach oraz Lrozpr = 0 wynosi 200, lub maksymalną fp/fs (gdzie fs jest docelowym geometrycznym środkiem pasma), który teoretycznie może się zwiększyć do wartości 1. Ostatecznie po przeskalowaniu możemy osiągnąć węższe pasmo przenoszenia niż w podstawowej procedurze projektowej (rys. 11).
Rys. 3 odnosi się do R = 5 kΩ i związanej z tym wartości Lrozpr. Pozostanie on niezmieniony (oraz poprawność działania całego układu) jeśli wraz ze zmianą R zmienimy proporcjonalnie wszystkie rezystancje (włącznie z rezystancją drutu) i indukcyjności oraz odwrotnie proporcjonalnie pojemności.
Praktyczna procedura przedstawia się następująco:
1. Ustalenie ilorazu
(5)
dla danego typu transformatora TrN. Iloraz ten mówi nam ile razy indukcyjność pierwotna tego transformatora jest większa od indukcyjności rozproszenia przeniesionej na uzwojenie pierwotne. W moich pobieżnych pomiarach:
- k = 100 dla transformatora sieciowego typu E,
- k = 500 dla transformatora sieciowego toroidalnego.
2. Obliczenie wstępne indukcyjności pierwotnej TrN
(6)
gdzie Lrozpr_wst = 50 mH. Podana wartość Lrozpr_wst odnosi się do warunków rys. 3 i jest proporcjonalna do przyjętej R.
3. Wyliczenie wstępnej dolnej częstotliwości granicznej (przy spadku 3 dB)
(7)
gdzie R = Rwy_lampy = Robc_lampy.
Ta wstępna wartość odnosi się do sytuacji przed przeskalowaniem względem przyjętej fs.
4. Arbitralne wyznaczenie docelowego geometrycznego środka pasma fs (1 kHz, jeśli korzystamy z wniosków rysunku 3).
5. Oszacowanie wstępnej górnej częstotliwości granicznej układu fg_wst (−3 dB) przy założeniu, że TrW pracuje od 2fs = 2fp_wst = 2 kHz. Powyżej przyjmowałem przeciętne pasmo transformatora, pozwalające sięgnąć fg_wst = 200 kHz. Oszacowanie to opiera się na przeświadczeniu o minimalnych możliwościach naszego TrW.
6. Wyliczenie docelowych charakterystycznych częstotliwości (przeskalowanie względem przyjętej fs wartości wstępnych):
(8)
(9)
(10)
Dalsze obliczenia będą się opierać już na przeskalowanych danych.
7. Obliczenie indukcyjności uzwojenia pierwotnego TrN wg. wzoru
(11)
Oczywiście należy mieć na uwadze konieczność przenoszenia przez TrN pasma do fp. Gdyby tak nie było, co jest mało prawdopodobne, należy zmniejszyć indukcyjność wyliczoną w p.2 i powtórzyć obliczenia.
8. Obliczenie L i C wg. (1) i (2). Przypominam, że L jest indukcyjnością uzwojenia pierwotnego TrW.
9. Rozłożenie pojemności C na C1 i C2 wg. (3) i (4).
Już w tym miejscu należy oszacować, czy wskutek zastosowania TrN o rewelacyjnie dużym k pojemność jego uzwojenia pierwotnego nie przekroczy C1. Jeśli przekroczy (co jest raczej nieprawdopodobne), należy zmniejszyć indukcyjność wyliczoną w p.2 i powtórzyć obliczenia.
10. Obliczenie uzwojeń wtórnych transformatorów z zachowaniem równości obu przekładni.