Симметричный трансформатор для двухтактных усилителей и двухполупериодных выпрямителей

Двухтактные усилители и выпрямители в сравнении с их однотактными вариантами имеют два существенных недостатка – сложную конструкцию, вызывающую потери ясности звучания и невозможность соблюдения четырех правил ориентации деталей трансформаторов:

1. Ориентация проводов обмоток: направления проводов должны вписываться в систему Контуров.
2. Правило правой руки: задает направление навивки провода “по часовой стрелке” относительно вектора центрального керна магнитопровода.
3. Пространственное положение катушки: ось катушки должна быть расположена вертикально, а суммарный Вектор компонентов катушки направлен “сверху-вниз”
4. Вектор железа магнитопровода: относительно обмоток направленность центрального керна также определяется по правилу правой руки.

Таким образом, с одной стороны, чтобы сделать трансформатор с чистым звуком необходимо чтобы все его обмотки были намотаны по правилу правой руки. С другой стороны, если мы взглянем на схему двухтактного усилителя, то увидим, что для соответствия направлений проводов трансформатора системе контуров, одну из обмоток придется мотать наоборот – по “правилу левой руки”. В противном случае, если мы будем мотать обмотки по одному правилу, окажется нарушена система контуров.

На пояснительных рисунках жирные черные линии и стрелки показывают фрагменты контуров, красные стрелки указывают направления обмоток трансформатора, а серые – векторы магнитопровода.

На рис 3. показан вариант, где вектор магнитопровода, по аналогии с Контурами, замкнут по кругу. Такая круговая направленность была выведена гипотетически в то время, когда провести более-менее точный эксперимент с магнитопроводами было невозможно и еще не было уверенности, что направленность никак не коррелирует с направлением тока или другими физическими величинами.

Первые реальные шаги по исследованию направленности магнитопроводов были сделаны с помощью Тестового Аудиотракта (ТА) на катушке индуктивности с плоскими, железными лентами в качестве магнитопровода. Сначала с помощью ТА определялась продольная направленность каждой пластины магнитопровода, затем катушка подключалась в разрыв сигнальной цепи ТА и во время прослушивания музыки пластины по одной вставлялись внутрь катушки. Изменения в звучании ТА контролировались на слух и для каждой пластины определялось ее наилучшее положение из четырех возможных. В конце эксперимента оказалось, что более 80% пластин были продольно направлены относительно катушки по правилу правой руки .

На следующем этапе было собрано два симметричных варианта “ОО”-магнитопровода (рис. 4 и рис. 5), в которых центральный керн по отношению к обмотке был направлен по правилу правой руки. На рисунках кружок с крестом внутри означает, что провод направлен от нас, кружок с точкой – провод направлен на нас, серые стрелки показывают направление векторов пластин, черные – суммарную пространственную направленность катушки индуктивности, красные – продольное направление проводов. Оба варианта звучали ощутимо хуже варианта с простейшим i-сердечником, однако обобщить отрицательное мнение о круговой направленности магнитопровода тогда было нельзя. Во время эксперимента при последовательном загибании пластин (формировании направленности магнитопровода по кругу) ясность звучания ТА постепенно падала, но это можно было отнести на счет векторных потерь, а не на счет замыкаемого в кольцо вектора сердечника. В другом эксперименте во время сборки обычного броневого трансформатора точно так же можно было выбрать лучший вариант положения каждой его Ш-пластины и точно так же при добавлении пластин ясность понемногу снижалась даже после выбора их оптимального положения. В этой ситуации нельзя было уверенно сказать, какая конструкция лучше, можно было только сказать какой из этих двух конкретных трансформаторов по сумме плюсов и минусов звучит предпочтительней без каких либо обобщений.

Вопрос о предпочтительном направлении магнитопровода по отношению к его обмоткам так и остался не решенным, оптимальное по звуку решение пришло позже и с обратной стороны – со стороны шасси и корпуса.

Чтобы звук акустической системы (АС) при установке в нее усилителя не зажимался, необходимо чтобы все компоненты усилителя были максимально сонаправлены с днищем АС. Днище и устанавливаемое на него шасси делаются с направлением изнутри наружу и на зрителя. Если взглянуть на трансформатор рис.4, то станет понятно, что его вообще невозможно установить на шасси правильно так как векторы обеих его половин направлены внутрь. Вариант рис. 5 потеряет в звуке меньше, но, как ни крути, его все равно нельзя установить без серьезных векторных потерь в одной из половин сердечника. Еще хуже ситуация будет, если вы захотите жестко закрепить трансформатор на шасси с помощью верхней планки и двух длинных болтов (наилучший, простейший способ крепления), в этом случае у нас получатся три неправильных касания из четырех, что уже совершенно неприемлемо.

Анализ ситуации показывает, что единственный вариант сердечника, позволяющий полностью раскрыть звучание трансформатора – это штыревой “О”-образный сердечник, вектор которого имеет одинаковое направление на всех его участках и максимально точно сонаправлен с Вектором шасси – рис.6. Аналогию здесь можно продолжить и дальше: вектор шасси должен быть сонаправлен с Вектором корпуса АС, корпус со стойкой под аппаратуру и так далее. В идеале корпус, шасси, трансформатор и все другие детали, установленные как внутри, так и снаружи усилителя и АС должны представлять собой единое целое.

Сборка и ориентация деталей магнитопровода сонаправленно шасси позволила решить две казалось бы неразрешимые проблемы:

1. Жесткое крепление трансформатора к шасси с помощью сонаправленных крепежных скоб без потерь Ясности звучания
2. Одновременное соблюдение всех четырех вышеупомянутых условий при намотке, сборке и креплении двухполупериодного трансформатора с О-образным магнитопроводом