Схема еще одного симметрирующего трансформатора и расположение его обмоток

Рис. 1.3. Схемы двух трансфор­маторов и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации

Z_u(l:|>1- <4|).

Рис. 1.4. Схема трансформатора и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэф­фициенте трансформации Zj (1:4:9).

Рис. 1.5. Схема симметрирующего трансформатора и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации Zg (I:|2: 2|).

Рис. 1.6. Схема симметрирующего трансформатора и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации Zjj (I:>|2:2|).

Рис. 1.7. Схема симметрирующего трансформатора и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации 2„ (1:<|2:2|).

Рис. 1.8. Схема согласую­щего трансформатора и расположение обмоток на трубчатом сердечнике при произвольном значении коэффициента трансфор­мации Zjj. Трансформатор используется для переда­чи больших мощностей.

изображены на рис. 1.6. Этот трансформатор имеет 7ц 1: > |2:2|. Мы можем применять данную схему в случае симметричной нагрузки с обеих сторон.

На рис. 1.7 представлены эквивалентная схема и расположение обмоток симметри­рующего трансформатора с Zjj I: <|2:2|. Эту схему можно использовать и в случае симметричной нагрузки с обеих сторон.

Схема и расположение обмоток на трубчатом сердечнике трансформатора с произ вольным Z_fl см. на рис. 1.8. Эту схему можно применять для передачи больших мощное тей, в особенности при сопротивлениях <50 Ом в оконечных каскадах и возбудителя передатчиков. Возможно как синфазное, так и противофазное включение нагрузю Трансформатор может использоваться в однотактном режиме (класс А) в "качеств симметрирующего трансформатора или как симметричный с обеих сторон (см. рис. 1.8, а'

На рис. 1.9-1.12 представлены схемы и формулы для расчета емкостной компенсаци:

Рис. 1.9. Эквивалентная схема формулы для расчета компенсируь щих элементов трансформатора.

Рис. 1.10. Номограмма для опре ления компенсирующих емкосте{ рис. 1.9).

Рис. 1.11. Эквивалентная схем; формулы для определения компенсирующих элементов трансформатора в широком диапазоне частот.

Рис. 1.12. Номограмма для определения компенсирующих емкостей и индуктивностей (к рис. 1.11).

индуктивных составляющих рассеяния трансформаторов в высокочастотной области рабочих частот. Критерием, используемым при компенсации, является максимальная рабочая частота f_Ma,,., на которой измеряется L₈ высокоомных обмоток при коротко-замкнутых низкоомных обмотках. Исходной величиной при расчете компенсации является L_s, а также допустимое значение КСВ (s). Вначале следует определить величины L_B и С_в, соответствующие заданному s, и, наконец, необходимо рассчитать значения C_t/C₂ или Lj/Cj/Cj/I^; как правило, вычисленное значение L₂ столь мало, что им можно пренебречь. При компенсации симметрирующих трансформаторов наличие среднего симметрирую­щего отвода симметричной обмотки не принимается во внимание (за исключением измерений).

Относительно компенсации согласующих традиционных трансформаторов следует, во-первых, отметить, что при сопротивлениях > 50 Ом она необходима только для обеспечения чрезвычайно широкой полосы пропускания. С другой стороны, трансформа­торы, используемые в каскадах усиления мощности при сопротивлениях «50 Ом, должны компенсироваться всегда, даже при небольших полосах пропускания; при со­противлениях < 10 Ом в диапазоне Г_мажс ж 30 МГц, типичном для широкополосной коротковолновой техники, результирующее значение емкости С₂ может достигать величи­ны 1 нФ (!). Поэтому индуктивности обмоток (см. рис. 1.2) следует по возможности снижать.

И наконец, упомянем о трансформаторах на линии (с электромагнитной связью). Они в отличие от согласующих трансформаторов (с магнитной связью) должны иметь коэффициент трансформации, выраженный отношением квадратов целых натуральных чисел, таких, как I², 2², З² и т. д., что соответствует значениям Z^ 1:1, 1:4, 1:9 и т. д. Это ограничение можно рассматривать как недостаток; с другой стороны, трансформаторы данного типа обладают очень широкой полосой рабочих частот, достигающей десяти октав при сопротивлениях нагрузок < 500 Ом¹'.

Рис. 1.13. Схемы двух трансформаторов на линии для противофазного включения нагрузок и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации Z_u (1:1). Приведенные здесь формулы находят широкое применение.

Схемы и эскизы размещения обмоток на тороидальном сердечнике для двух фазо-инверсных трансформаторов при Zu 1:1 приведены на рис. 1.13. Синфазное включение нагрузок в данном случае невозможно, так как теряется функция линии. К неудовлетвори­тельным результатам приводят попытки использовать этот тип трансформатора в качестве симметрирующего. Разновидность трансформатора, выполненного на коакси­альных кабелях, применяется в основном в каскадах усиления мощности.

Формулы, приведенные на рисунке, имеют широкое применение при проектировании. Конструктивная реализация линии с волновым сопротивлением Z_w будет описана ниже. Всегда обращайте внимание на точки, обозначающие фазировку обмоток трансформато­ра, и подключайте многообмоточные структуры, строго соблюдая полярность.

На рис. 1.14 приведены электрические схемы и размещение обмоток на тороидальном сердечнике для двух симметрирующих трансформаторов с zq 1:1. Линия и вспомога­тельная обмотка выполняются с согласованным числом витков. Оптимальная конструк­ция трансформатора реализуется при использовании тороидального сердечника.

Схемы и размещение обмоток на тороидальном сердечнике для двух других сим­метрирующих трансформаторов с Z^ 1:1 изображены на рис. 1.15. Эти схемы имеют средний отвод (С) с симметричной обмотки (в отличие от схем на рис. 1.14). Обе линии должны обладать почти согласованными индуктивностями и размещаться на одном сердечнике.

Электрическая схема и расположение витков на тороидальном сердечнике для двух трансформаторов с Z_u 1:4 приведены на рис. 1.16. Поворот фазы невозможен.

На рис. 1.17 представлены схемы и расположение обмоток для двух симметрирующих трансформаторов с Zu 1:|2:2|. Обе линии секции 1:4 должны содержать удвоенное количество витков по сравнению с обмотками секции 1:1. Если данная схема используется при симметричной нагрузке с обеих сторон, секция 1:1 может отсутствовать. Оптимальная конструкция трансформаторов реализуется при использовании тороидального сердечника.

Схемы и расположение обмоток на тороидальном сердечнике для двух симметрирую­щих трансформаторов с Za 1:|1/8:1/8| представлены на рис. 1.18. Обе линии секции 4:1 должны содержать половинное число витков по сравнению с обмотками секции 1:1. И в данном случае при использовании устройства с симметричными нагрузками с обеих

Рис. 1.14. Схемы двух симметрирующих трансформаторов на линии и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации 7ц (1:1).

Рис. 1.15. Схемы двух симметрирующих трансформаторов на линии и расположение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте трансформации Z_fl (1:1).

Рис. 1.16. Схемы двух симметрирую­щих трансформаторов на линии и расположение обмоток на тороидаль­ном сердечнике при коэффициенте трансформации 2ц (1:4).

Рис. 1.17. Схемы двух симметрирую­щих трансформаторов на линии и рас­положение обмоток на тороидальном сердечнике нри коэффициенте транс­формации Zjj (1: |2: 2|).

сторон секция 1:1 может отсутствовать. Оптимальная реализация предполагает, что в конструкции трансформатора используется тороидальный сердечник.

Схемы и расположение обмоток на тороидальном сердечнике для двух трансформа­торов с 7ц 1:9 показаны на рис. 1.19. Участок цепи, обозначенный цифрами 5-8, содержит обмотки с удвоенным числом витков по сравнению с обмотками 1-4. Синфазное включение нагрузок невозможно.

Рис. 1.18. Схемы двух симметрирую­щих трансформаторов на линии и рас- F положение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте транс­формации Zjj (1: |1/8:1/8|).

Рис. 1.19. Схемы двух симметрирующих трансформаторов на линии и располо се-ние обмоток на тороидальном серде⁰ (икс при коэффициенте трансформации Z& 1:9).

Рис. 1.20. Схемы двух симметрирую­щих трансформаторов на линии и рас­положение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте транс­формации Zjj (1: |4,5:4,5|).

На рис. 1.20 приведены схемы и расположение обмоток на тороидальном сердечнике для двух симметрирующих трансформаторов с Z(j 1:| 4,5:4,51. Обе обмотки секции 1:9 должны содержать примерно в полтора раза больше витков, чем обмотки секции 1:1. Оптимальная реализация предполагает, что в конструкции трансформатора используется тороидальный сердечник.

Схемы и расположение обмоток на тороидальном сердечнике для двух симметрирую­щих трансформаторов с Zjj 1:| 1/18:1/181 представлены на рис. 1.21. Обе обмотки секции 1:9 должны содержать примерно 0,67 витков от числа витков в обмотках секции 1:1. Для данного трансформатора при его симметричной нагрузке с обеих сторон секция 1:1 может отсутствовать. И в этом случае оптимальная реализация конструкции трансформатора предполагает, что используется тороидальный сердечник.

Схемы и расположение обмоток на тороидальном сердечнике для двух трансформа­торов с Zu 1:16 показаны на рис. 1.22. Обмотки секции со стороны нагрузки 16R должны содержать удвоенное число витков по сравнению с обмотками со стороны R. Поворот фазы невозможен.

На рис. 1.23 изображена номограмма для определения волнового сопротивления Z_w двухпроводной линии. С ее помощью можно приближенно определить величину Z_w, которая кроме всего прочего сильно зависит от характеристик изоляции проводов. Точное значение волнового сопротивления можно определить экспериментально путем из­мерений.

Рис. 1.21. Схемы двух симметрирую­щих трансформаторов на линии и рас­положение обмоток на тороидальном сердечнике при коэффициенте транс­формации Z_fl (1: |1/18:1/18|).

Рис. 1.22. Схемы двух симметрирующих трансформаторов на линии и располо­жение обмоток на тороидальном сердеч­нике при коэффициенте трансформации 2_й (1:16).

Рис. 1.23. Номограмма для определения волнового сопротивления Z_w двухпроводных линий.

В соответствии с рис. 1.24 можно уменьшить эффективное волновое сопротивление Z_w линии путем параллельного соединения двух ее отрезков, что аналогично параллельному включению активных сопротивлений. Обе двухпроводные линии следует свить между собой. Перекрестное соединение двух коаксиальных линий, согласно приведенной схеме, приводит к аналогичным результатам. Допуск на величину эквивалентного волнового сопротивления Z_w параллельно включенных отрезков коаксиальных кабелей составляет заведомо меньше 10% и зависит в первую очередь от расстояния между экранами кабелей.

На рис. 1.25 иллюстрируется возможность увеличения эффективного волнового сопро­тивления Z_w отрезка линии путем последовательного включения двух коаксиальных кабелей, что аналогично последовательному соединению активных сопротивлений. В данном случае экраны коаксиальных кабелей не подключаются, т. е. они разомкнуты по ВЧ. Допуск на величину эквивалентного волнового сопротивления Z_w заведомо меньше 10% и зависит в первую очередь от расстояния между экранами кабелей. Включать таким образом витые двухпроводные линии не рекомендуется.

На рис. 1.26 показана схема емкостной компенсации индуктивности рассеяния для трансформатора на линии путем подключения емкостей С₁ и С₂. Их номиналы определя­ются, как правило, экспериментально, так как математическое решение чрезвычайно

Рис. 1.24. Уменьшение эффективного волнового сопротивления Z_w двух линий путем их парал­лельного включения.

Рис. 1.25. Увеличение эффективного волнового сопротивления Z_w двух коаксиальных кабелей путем их последовательного включения.

Рис. 1.26. Схема емкостной компенсации паразитных индуктивных компонент трансформаторов на линии в случае больших сопротивлений Z_w. Представленные способы имеют основополагающее значение.

громоздко и поэтому обладает низкой точностью. Этот способ компенсации используется преимущественно при высоких значениях Z_w, встречающихся в первую очередь при сопротивлениях менее 50 Ом. Критерием служит получение возможно более широкой полосы рабочих частот. Для типичных случаев использования в широкополосных КВ-устройствах с Г_ммс «30 МГц требуются значения С от десятых долей пФ до 100 нФ; рекомендуется применять подстроечные конденсаторы с воздушным диэлектриком. Пред­ложенный метод компенсации имеет основополагающее значение и может использоваться для всех описанных в данном разделе разновидностей трансформаторов на линии.