Bronisław Wątróbski "Krajowe transformatory miniaturowe"
Radioamator i Krótkofalowiec  2/1964
     Ze względu na temat interesujący szeroki ogół radioamatorów i radiotechników, uważamy za słuszne opublikowanie tego artykułu, mimo, że dotyczy on podzespołów opisywanych już na łamach naszego pisma.
     Wielu radioamatorów zajmuje się bądź samodzielnie, bądź w klubach budową rozmaitych układów tranzystorowych, w których oprócz tranzystorów wykorzystuje się miniaturowe podzespoły. Dobrze też znane są im trudności napotykane przy zaopatrzeniu się w odpowiednie podzespoły miniaturowe. Co prawda w sklepach branży elektronicznej jest w sprzedaży dość duży asortyment tych podzespołów produkcji krajowej (jak: oporniki, potencjometry, kondensatory oraz transformatory – nie mówiąc już o tranzystorach), jednak w wielu przypadkach sprzedawcy nie są w stanie podać parametrów elektrycznych wspomnianych akcesoria. Brak katalogów technicznych na miniaturowe podzespoły pogłębia jeszcze te trudności. Jedynym wówczas wyjściem jest bezpośrednie zwrócenie się o potrzebne dane do zakładu produkującego, co trzeba przyznać, przysparza obu stronom niemało kłopotu. Dlatego chciałbym pomóc radioamatorom, podając im poniższe informacje.
     Produkowane w kraju transformatory miniaturowe przeznaczone są do pracy w paśmie częstotliwości akustycznych (do 20kHz). Produkuje się transformatory miniaturowe w wykonaniu zwykłym, przewidziane do pracy w warunkach klimatycznych odpowiadających grupie 6076 oraz w wykonaniu specjalnym, przewidziane do pracy w warunkach klimatycznych odpowiadających grupie 5055 (wg PN-60/T-04550 grupa 6076 oznacza, że transformator może pracować w zakresie temperatur od -25 oC do +55 o C, grupa 5055 – w zakresie temperatur od -40 oC do +85 o C).
     Transformatory miniaturowe są impregnowane metodą próżniową, mogą więc pracować przy względnej wilgotności do 95% (transformatory w wykonaniu specjalnym do 100%) i napięciu do 100V. Nadają się one do stosowania w układach z obwodami konwencjonalnymi oraz drukowanymi.
     Transformatory miniaturowe m.cz. produkuje się w czterech wykonaniach:
  1. transformatory w wykonaniu zwykłym (rys. 1), oznaczone literą T i stosowane w układach konwencjonalnych;
  2. transformatory w wykonaniu przystosowanym do układów z obwodami drukowanymi (rys. 2a) i oznaczone literami Td;
  3. transformatory wykonane w ekranie (rys. 2b) oznaczone literami Te;
  4. transformatory w wykonaniu specjalnym (rys. 2c), oznaczone literami Tz i wykorzystywane w „trudnych warunkach klimatycznych”.


Rys.1.

Rys.2.

     Transformatory miniaturowe m.cz. posiadają rdzenie typu płaszczowego. Rdzenie te są złożone z kształtek, wykonanych z materiałów magnetycznie miękkich o dużej przenikalności magnetycznej, zwanych permalojami. Stosowane są trzy gatunki permalojów:

  • wysokoniklowy (P78M – o maksymalnej przenikalności magnetycznej µmax=80000 Gaussów na ersted – Gs/Oe, maksymalnej indukcji nasycenia Bs=7500Gs);
  • średnioniklowy (P50A -µmax=35000, Bs=15000Gs);
  • niksoniklowy (P36B -µmax=8000, Bs=11000Gs).

Dane materiałów magnetycznie miękkich oparte są na normie RN59/MPC-MN-4008.
     Kształtki rdzeniowe produkowane są w trzech wielkościach typu 2F i jednej wielkości typu EI (największe). Zastosowanie kształtek typu 2F umożliwia uzyskanie dużego okna w rdzeniu, a więc i zmniejszenie oporności rzeczywistej uzwojeń (mogą być użyte grubsze druty nawojowe) oraz zwiększenie ilości zwojów w poszczególnych uzwojeniach i zmniejszenie szczelin między kształtkami przy składaniu rdzenia. Grubość kształtek rdzeniowych wynosi 0,35mm (najlepsze własności magnetyczne w transformatorach, pracujących na częstotliwościach akustycznych).
     Rdzeń transformatora złożony jest z kształtek składanych na przemian między sobą.
     Rys.3 przedstawia wymiary rdzeni wraz z nawiniętymi korpusami. Wielkość rdzeni określa pierwsza cyfra po literze T lub po literach Td, Te i Tz.


Rys. 3

     Transformatory w wykonaniu zwykłym (oznaczone literą T) posiadają dwa rodzaje obejm: płaskie oraz profilowe. Najmniejsze transformatory (typ T-1) posiadają tylko obejmy płaskie, a największe (typ T-4) – tylko profilowe.
     Obejmy, sprzedawane łącznie z transformatorami, wykonywane są z blachy aluminiowej o grubości od 0,3÷0,5mm.
Na rys.4a przedstawiony jest sposób umocowania transformatorów za pomocą obejmy płaskiej, a na rys.4b – za pomocą obejmy profilowej; podane są tam również kształty i wymiary otworów w płycie montażowej, niezbędne do umocowania transformatorów.


Rys.4

     Inaczej umocowuje się na płycie montażowej transformatory przystosowane do układów z obwodami drukowanymi; szczegóły przedstawione są na rys.5.


Rys.5

     Transformatory dla układów z obwodami drukowanymi produkowane są tylko w jednej wielkości (Td-4).
Podobnie umocowuje się transformatory zalane żywicami (rys.6). W przypadku układu konwencjonalnego mogą one być umocowane za pomocą wkrętu mosiężnego M2x8 o główce zalanej żywicą.


Rys.6

     Transformatory zalane żywicą dla układów z obwodami drukowanymi produkuje się tylko w jednej wielkości (T-3). Wymiary zewnętrzne kostki (zalanego transformatora) wynoszą: 24x20x15mm, a ciężar ok. 18g.
     Rys.7 przedstawia sposób umocowania transformatora ekranowanego oraz wymiar otworu w płycie montażowej. Ekran wykonany z wysokoniklowego permaloju ma skuteczność nie mniejszą od 30dB. Górna jego część posiada śrubkę (gwint M6) z otworem wzdłuż osi, przez który wychodzą wyprowadzeniowe końcówki ekranowanego transformatora.


Rys.7

     Ekranuje się w zasadzie transformatory o wielkości T-3 i T-4. Ekran posiada wymiary: dla Te3 – średnica 29 mm i wysokość 21mm (ze śrubą 30), zaś dla Te-4 – średnica 29mm i wysokość 25mm (ze śrubą 34). Ciężar transformatora ekranowanego Te-3 wynosi ok. 40g, Te-4 – ok. 45g.
     Na uzwojenie transformatorów użyty jest drut o średnicy od 0,02÷0,25mm, a na korpusy polistyren wysokoudarowy. Wyjątek stanowią korpusy używane w transformatorach Td-4; są one prasowane z bakelitu.
     Końcówki wyprowadzeniowe poszczególnych uzwojeń transformatorów o wykonaniu T i Te są wykonane z linki miedzianej, izolowanej podwójną warstwą naturalnego jedwabiu i pokrytej lakierem (oznaczenie linki LJJnL 5x0,1). Linka o średnicy ok. 0,3mm składa się z 5 drucików o średnicy 0,1mm, przy czym długość jej jest nie mniejsza od 50mm.
     Końcówki wyprowadzeniowe transformatorów wykonane z linek posiadają barwną izolację. Przyjęto kod barwny, za pomocą którego jednoznacznie oznacza się początki i końce poszczególnych uzwojeń w transformatorze. I tak:

Uzwojenie Początek Koniec
Pierwsze Czerwone Niebieskie
Drugie Zielone Szare
Trzecie Brązowe Czarne

     Uzwojenia transformatorów nawijane drutem o średnicy powyżej 0,18mm mają końcówki wyprowadzeniowe wykonane bezpośrednio drutem nawojowym.
     Transformatory miniaturowe w wykonaniu Td i Tz posiadają końcówki wyprowadzeniowe w postaci „nóżek” wykonanych z posrebrzonego drutu miedzianego o średnicy 0,8mm. Wysokość „nóżek” nad korpusem – ok. 8mm, a ich rozstawienie jest zgodne z obowiązującym rastrem w schematach drukowanych.
     Transformatory miniaturowe m.cz. dzięki starannemu wykonaniu i dokładnej kontroli, mimo swych małych gabarytów, spełniają wysokie wymagania, mechaniczne i elektryczne. Wytrzymują one próbę wibracji o obostrzeniu FaI-b (wg PN60/T-04550). Końcówki wyprowadzeniowe w transformatorach typu T i Te zapewniają wytrzymałość na wyciąganie z korpusu w granicach 200g, zaś w transformatorach typu Td i Tz – 1000g.
     Transformatory wytrzymują 100% przeciążenie w stosunku do mocy znamionowych w czasie 15 min. Moc znamionowa zależna jest od rozmiarów transformatorów (dla wykonania T) i wynosi:

T-1  10mW Ciężar ok. 1,8g
T-2 50mW Ciężar ok. 3,5g
T-3 100mW Ciężar ok. 11g
T-4 250mW Ciężar ok. 25g

     Wytrzymałość elektryczna izolacji między uzwojeniami i ekranem (jeżeli jest) zabezpiecza przed przebiciem pod napięciem o częstotliwości 1000Hz i wartości skutecznej pięciokrotnie większej od najwyższego napięcia występującego na dowolnym uzwojeniu transformatora, lecz nie mniejszym od 60V – w czasie 3min. Oporność izolacji jest nie mniejsza od 50 MΩ. Oporność rzeczywista poszczególnych uzwojeń może się wahać w granicach ±10% w stosunku do wartości znamionowej. Oporność wejściowa i wyjściowa mogą się wahać w granicach ±20%, a przekładnia napięciowa – w granicach ±5%.
     Indukcyjność uzwojeń zależna jest od ilości zwojów, wielkości rdzenia i gatunku użytego permaloju. Podawana jest ona dla uzwojenia posiadającego maksymalną ilość zwojów.
     Indukcyjność rozproszenia jest mniejsza od 3% indukcyjności uzwojenia głównego.
     Współczynnik zniekształceń liniowych w stosunku do 1000Hz w paśmie 250÷20000Hz jest mniejszy od 3dB. Współczynnik zniekształceń harmonicznych, mierzony przy 1000Hz jest mniejszy od 2%.
     Dane dotychczas produkowanych miniaturowych transformatorów m.cz. ujęte są w tablicy 1. Podane w niej wartości na indukcyjność odnoszą się do częstotliwości 1000Hz.

Tabela
Miniaturowe transformatory m.cz. produkcji krajowej

Typ
transform.		 Zastosowanie Przekładnia napięciowa Ilość zwojów na uzwojeniu Średnica drutów nawojowych w mm Oporność rzeczywista w Ω Indukcyjność główna w H Rdzeń z permaloju
I II I II I II
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
T-11 wejściowy 1:10 600 60 0,04 0,04 140 18 0,4 P78M
T-12 międzystopniowy 1:2 820 410 0,025 0,03 440 230 0,75 P78M
T-13 międzystopniowy 1:5 920 184 0,025 0,03 500 100 1,0 P78M
T-14 wejściowy lub międzystopniowy 1:5 2200 480 0,02 0,05 2500 180 5,5 P78M
T-16 międzystopniowy 1:5 2200 485 0,025 0,025 1400 410 5,5 P78M
T-21 międzystopniowy 1:5,2 3120 612 0,035 0,04 1300 250 6,0 P50B
T-22 wejściowy 1:30 4200 140 0,025 0,04 3200 60 13,5 P50B
T-23 międzystopniowy 1:3 5000 1670 0,025 0,025 3900 1300 19 P50B
T-24 międzystopniowy 1:10 4200 420 0,025 0,04 3200 175 13,5 P50B
T-25 międzystopniowy 1:/2x0.33/ 2x480 1440 2x0,04 0,045 2x125 620 2,5 P50B
T-26 międzystopniowy 1:/2x0,42/ 2x235 560 2x0,06 0,06 3x35 110 0,2 P78M
T-27 wejściowy lub międzystopniowy 1:6 3000 500 0,035 0,035 1300 300 8 P78M
T-28 wejściowy lub międzystopniowy 1:0,17 400 2300 0,06 0,04 66 1000 5 P78M
T-29 wyjściowy 1:0,07 64 860 0,22 0,10 0,9 70 0,6 P50B
T-210 wyjściowy lub międzystopniowy 1:4 3200 800 0,03 0,05 1800 210 4,5 P50B
T-211 wyjściowy lub międzystopniowy 1:3 900 300 0,06 0,06 130 55 0,6 P50B
T-212 wyjściowy lub międzystopniowy 1:3 690 230 0,06 0,06 95 35 0,3 P50B
T-213 wyjściowy /2x0,5/:4 2500 2x300 0,025 2x0,06 1650 2x55 5,7 P36B
T-214 międzystopniowy 1:1,6 600 360 0,07 0,07 54 45 0,9 P78M
T-216 wejściowy 1:15 6100 410 0,025 0,025 4800 420 36 P78M
T-31 wejściowy 1:32 13700 430 0,025 0,04 16000 250 380 P78M
T-32 międzystopniowy 1:0,25 5520 1380 0,035 0,035 3800 670 78 P36B
T-33 wejściowy 1:0,045 360 8000 0,04 0,03 200 6400 130 P78M
T-34 wyjściowy /2x0,5/:0,9 2x146 328 2x0,13 0,13 2x9,2 15 0,2 P36B
T-35 wejściowy 1:0,037 185 4940 0,13 0,04 12,5 2400 62 P78M
T-36 wyjściowy 1:0,44 440 1000 0,12 0,06 28 170 1,6 P36B
T-37 wyjściowy 1:0,42 440 1050 0,12 0,06 28 180 1,75 P36B
T-38 wyjściowy 1:0,5 650 1270 0,08 0,06 95 230 2,6 P36B
T-39 wyjściowy 1:0,6 750 1270 0,08 0,06 110 230 2,6 P36B
T-310 międzystopniowy 1:0,068 273 4100 0,08 0,04 38 2250 43 P78M
T-311 wyjściowy /2x0,5/:0,33 2x85 517 0,1 0,05 2x6 140 0,12 P78M
T-312 międzystopniowy 1:0,08 630 8000 0,08 0,025 95 9000 120 P50B
T-313 międzystopniowy 1:1,6 250 156 0,1 0,15 16 5,8 0,2 P78M
T-314 wejściowy /4x0,25/:1,2 600 4x128 0,06 0,08 100 4x18 0,9 P78M
T-315 wyjściowy /2x0,5/:0,13 54 2x350 0,22 0,12 0,8 2x18 1,25 P78M
T-316 wejściowy 1:3,1 1270 395 0,07 0,08 180 57 4 P78M
T-317 wejściowy 1:0,22 1270 5800 0,06 0,03 288 5700 85 P78M
T-318 wejściowy 1:55 2000 36 0,05 0,21 500 0,8 10 P78M
T-319 wyjściowy /2x0,5/:4,8 3014 2x314 0,035 2x0,08 1700 2x40 24 P78M
T-320 wyjściowy 1:/2x0,2/ 2x1000 5000 0,04 0,04 2x350 2500 64 P78M
T-321 międzystopniowy 1:1 2200 2200 0,04 0,04 850 1200 13 P78M
T-322 międzystopniowy 1:/2x2,5/ 2x250 2500 0,1 0,03 2x16 2200 19 P78M
T-323 wejściowy 1:200 10000 50 0,03 0,12 9800 8 450 P78M
T-41 wyjściowy /2x0,5/:1,2 650 2x460 0,08 0,08 70 2x62 4,1 P78M
T-42/1 wyjściowy /2x0,5/:2 160+397 283 0,05+0,12 0,21 22 2x42 0,35 P50B
T-43 międzystopniowy 1:1,3 8000 6000 0,03 0,03 6500 6000 130 P50B
T-44 wyjściowy /2x0,5/:1,5 1200 2x400 0,08 0,08 150 2x60 4,0 P50B
T-45 wyjściowy /2x0,5/:1,5 1200 2x400 0,08 0,08 150 2x60 3,2 P36B
T-46 wyjściowy /2x0,5/:3,2 6800 2x1050 0,04 0,05 3350 2x400 125 P78M
T-47 wyjściowy /2x0,5/:1,5 1600 2x535 0,05 0,06 430 2x120 5,5 P50B
T-48 wyjściowy 1:/2x0,70/ 2x530 1500 0,08 0,08 2x60 216 3,5 P50B
T-49 wejściowy 1:0,4 3200 8000 0,04 0,04 1600 4600 170 P78M
T-410 wyjściowy /2x0,5/:2 800 2x200 0,1 2x0,1 60 2x17 1,5 P78M
T-411 wyjściowy 1:4 1000 240 0,08 0,15 100 9 2,5 P50B
T-412 międzystopniowy 1:/2x0,065/ 2x100 8000 2x0,1 0,035 2x14 3000 22 P78M

Na życzenie mogą być produkowane transformatory w dowolnym wykonaniu (jedno z czterech).
     Wydaje się, że celowe będzie podanie paru uwag, dotyczących wyboru miniaturowego transformatora. Wybór ten dyktowany jest warunkami pracy transformatora w układzie. Narzucają one rodzaj uzwojeń i materiału na rdzeń, rozmiary i rodzaj wykonania.
     Rodzaj uzwojeń i rdzenia wynika z parametrów elektrycznych transformatora. W uzwojeniach miniaturowych transformatorów przyjmuje się gęstość prądu do 3A/mm2. Jeżeli transformator pracuje bez składowej stałej lub z bardzo małą składową stałą (do 0,4mA), rdzeń jego powinien być wykonany z permaloju wysokoniklowego. Jeżeli przez uzwojenia transformatora płynie znaczna składowa stała, stosuje się rdzenie z permaloju średnioniklowego lub niskoniklowego.
     W permalojach średnioniklowych przenikalność magnetyczna (a tym samym i indukcyjność) ze wzrostem składowej stałej maleje wolniej (ok. 3 razy) niż w wysokoniklowych przy tej samej częstotliwości. Dlatego transformatory wyjściowe, przenoszące znaczne moce, powinny posiadać rdzeń z permaloju średnio- lub niskopermalojowego. Transformatory wejściowe, pracujące często przy małych napięciach (np. mikrofonowych) i przy znacznych obcych (zewnętrznych) zakłóceniach powinny mieć rdzenie z permaloju wysokoniklowego i być ekranowane. Transformatory narażone na krótkotrwałe udary, powinny być zalewane.
     Interesujące parametry elektryczne w transformatorach miniaturowych mogą być obliczone w oparciu o dane ujęte w tablicy.
     Bardziej zainteresowanych miniaturowymi transformatorami – autor odsyła do książki pt. „Obliczanie i konstrukcja miniaturowych i subminiaturowych transformatorów małej częstotliwości” wydanej przez Wydawnictwa Komunikacji i Łączności.

[artykuły]

© 2004 FonAr Sp. z o.o. e-mail: waw@fonar.com.pl