Programa Para Cálculo de Transformadores de Áudio

[Matec]

Amigos, que equipamento usamos para medir a densidade de fluxo dos núcleos para podemos usar em nossas fórmulas??? Por exemplo, toda vez eu fico em dúvida qual valor em gauss usar (8000 Gauss ou 10000 Gauss ou 11300 Gauss e etc), nenhum vendedor sabe informar as especificações de suas chapas...

Um material não "tem" determinado valor de densidade de fluxo. Ele vai "apresentar" uma densidade em determinadas condições. Resta saber se esse valor está na região proporcional, ou na região de saturação do material.

[xformer]

Ao fazer a conversão do programa original em Octave para Python, eu não fiz nenhuma consideração se conceitualmente o procedimento estava correto ou não. Converti simplesmente para dar o mesmo resultado com outra linguagem de programação.
Como eu não vi manifestação de alguém se havia algo a ser corrigido, eu faço agora uma observação.

Algumas postagens atrás, eu inseri algumas fotos de oscilogramas de correntes no primário do transformador. Nela havia uma corrente de repouso de 50mA em corrente contínua. Na mesma mensagem eu estimei que a corrente do amplificador Laney deveria estar na casa dos 20mA.

Ocorre que o programa escrito para calcular a corrente no primário e descobrir qual a bitola adequada não leva em conta esse nível DC da corrente. Assim o valor eficaz da corrente no primário não é exatamente a calculada (e sem levar em conta as perdas).  Por coincidência, a corrente eficaz com nível DC de 20mA mais a corrente calculada de 43mA é aproximadamente a mesma (44mArms). Mas se mudarmos o nível de polarização e a corrente de repouso, o valor eficaz se altera.  Se o amplificador for ajustado para classe B (sem corrente de repouso), a corrente eficaz no primário cai para 30mA (os 43mA dividido por raiz de 2). Mas se a corrente de repouso for mais de 20mA, a corrente eficaz será maior do que a calculada.  

Por exemplo, se usarem esse programa para calcular um transformador SE, para funcionar em classe A, a corrente de repouso ficando igual ao pico da corrente calculada pelo programa, a corrente eficaz será bem maior e o fio encontrado não será o ideal. No caso:  Iprimario_rms = raiz(Idc^2 + Ii^2).
Colocando os valores:  Iprim = raiz (0,061^2+0,043^2)=75mA.

Precisaria melhorar o programa nesse sentido.  

O problema é que precisaria saber qual a corrente de repouso antes de calcular o transformador (e ainda no caso de um SE, saber qual o efeito da corrente DC na saturação do núcleo e talvez alterar o valor de Bmáx na fórmula).

Transformador de áudio não é como transformador de força que não tem corrente contínua circulando.

[Matec]

O problema é que precisaria saber qual a corrente de repouso antes de calcular o transformador (e ainda no caso de um SE, saber qual o efeito da corrente DC na saturação do núcleo e talvez alterar o valor de Bmáx na fórmula).

Transformador de áudio não é como transformador de força que não tem corrente contínua circulando.

Poderia inserir um campo onde se colocasse a potência de dissipação máxima da válvula; outro para a o modo de operação, SE ou PP; e um último para saber se existem válvulas em paralelo.

 

[xformer]

Poderia inserir um campo onde se colocasse a potência de dissipação máxima da válvula; outro para a o modo de operação, SE ou PP; e um último para saber se existem válvulas em paralelo.

 

Aí já se torna um programa para projetar o amplificador inteiro ! 

[marcao_cfh]

marcao_cfh

Da próxima vez que precisar de chapas do tipo E e I me mande uma MP... Quem sabe não posso lhe ajudar 

Opa bossman, pode deixar que, precisando, entro em contato e negociamos. Eu precisei de chapas recentemente para enrolar um transformador de força de um "18W", não lembro se a perna central deveria ser de 3,2cm ou 3,5cm, mas a mais próxima que eu tenho aqui é de 4,2cm. Ficou gigante .

[Matec]

Aí já se torna um programa para projetar o amplificador inteiro ! 

Mas seria mais completo.

No entanto, olhando melhor algumas curvas de carga de saídas valvuladas, a corrente de pico na máxima potência chega a ser muitas vezes maior do que a corrente no ponto quiescente. Creio que talvez a importância desse quesito não seja especialmente preocupante já que os amplificadores já trabalham assim e não tem problemas especificamente por isso.

 Na questão dos SE, como a válvula estará sempre funcionado próximo de sua dissipação máxima, é essa dissipação que eu utilizo na hora de projetar um transformador. Ou seja numa saída de um Champ (3,5W) eu coloco a dissipação máxima de placa, 12w. Desse modo, a corrente dc que passa no transformador estará dentro do cálculo geral.

 

[xformer]

No entanto, olhando melhor algumas curvas de carga de saídas valvuladas, a corrente de pico na máxima potência chega a ser muitas vezes maior do que a corrente no ponto quiescente. Creio que talvez a importância desse quesito não seja especialmente preocupante já que os amplificadores já trabalham assim e não tem problemas especificamente por isso.

 Na questão dos SE, como a válvula estará sempre funcionado próximo de sua dissipação máxima, é essa dissipação que eu utilizo na hora de projetar um transformador. Ou seja numa saída de um Champ (3,5W) eu coloco a dissipação máxima de placa, 12w. Desse modo, a corrente dc que passa no transformador estará dentro do cálculo geral.

Não entendi estas colocações. O fato de um amplificador trabalhar de um jeito não implica que o transformador foi projetado adequadamente. O projeto do transformador tem que levar em conta como o amplificador vai trabalhar. Se eu calculo uma corrente menor e uso um fio mais fino para o que vai acontecer no uso real, na minha opinião, não está correto.

[bossman]

Senhores, encontrei nos meus arquivos esse pdf do já falecido Norman Crowhurst sobre transformadores de saída e que promete explicar os fatores misticos e ensinar como fabricar um bom transformador de saida, gostaria que lessem ( artigo em inglês ), tirassem suas conclusões e postassem aqui. Acho que o artigo irá enriquecer a discussão.

Ele escreveu sobre questões interessantes como entrelaçamento, eficiência, frequência de resposta entre outros tópicos !

https://drive.google.com/file/d/1uFRlRJg2oe1nAzi11T-LlOmlwB-3vnqu/view?usp=sharing

[A.Sim]

Página 21, topo da terceira coluna, há um erro crasso que mostra que Crowhurst nunca mediu um transformador com núcleo C.

A maxima densidade de fluxo permissível na lâmina GO, " antes que a saturação comece ",  é igual à da lâmina GNO.

[xformer]

Mais algumas respostas para as dúvidas:

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Eu não entendi direito o método para determinar a densidade de fluxo porque está em italiano. Quem entender bem, poderia esclarecer ?

Aqui ele sugere algumas faixas de Bm para transformadores SE e PP:

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E ele usa B = 0.5Wb/m2 =  0.5T = 5000 gauss para SE:

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E usa B = 0.8Wb/m2 = 0.8T = 8000 gauss para PP:

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Adotando esses valores para Bm no programa em Python, fica assim:

Pw = float(input("Potência (watts) ? "))
Zi = float(input("Impedancia do primario (ohms) ? "))
Zo = float(input("Impedancia do secundario (ohms) ? "))
F  = float(input("Frequencia (Hz) ? "))
Tipo = input("Transformador PP ou SE ?")

if Tipo == "PP" or Tipo == "pp":
    Bm = 8000.0

if Tipo == "SE" or Tipo == "se":
    Bm = 5000.0

DC = 3.0

# calculo
Vi = (Pw*Zi)**(1/2)
Ip = Pw/Vi

if Tipo == "SE" or Tipo == "se":
    Iq = Ip * 1.414213562    # corrente quiescente = corrente de pico no primário
    Ii = (Ip**2 + Iq**2)**(1/2)  # soma a corrente DC com AC no primario

if Tipo == "PP" or Tipo == "pp":
    Ii = Ip

Vo = (Pw*Zo)**(1/2)
Io = Pw/Vo

Si = Ii/DC
So = Io/DC

Sm = 7.5*((1.5*Pw)/F)**(1/2)
Sg = 1.1*Sm

print("Secçao minima do nucleo: " +  str(Sg) + "cm2")

L = float(input("Largura da perna central (cm) ? "))
H = float(input("Empilhamento do nucleo (cm) ? "))

Sgo = L * H
Smo = Sgo / 1.1
          
Wi = lookupWire(Si)
Wo = lookupWire(So)

Ni = int(Vi * 100000000 / (4.44 * Bm * Smo * F))
No = int(Vo / Vi * Ni)

# Resultados
print("Secção usada " + str(Sgo) + "cm2")
print("Tensao primario (V):" + str(Vi) + "V @ " + str(Ii) + "A")
print("Tensao secundário (V):" + str(Vo) + "V @ " + str(Io) + "A")
print("Espiras primario:" + str(Ni) + " @ AWG " + str(Wi))
print("Espiras secundario:" + str(No) + " @ AWG " + str(Wo))

Acrescentei o valor da corrente quiescente à corrente AC do primário no caso do transformador SE.  No caso do PP é um pouco mais complicado.

Falta ainda no caso do SE, fazer o cálculo do entreferro (gap) do núcleo.

[hgamal]

É assim que funciona em software livre, alguém propõe um "programinha" e ele vai evoluindo! Muito bom xformer!

Eu estava querendo saber mais sobre a medida de fluxo máximo e entender a Teoria da Zona Proibida para Fluxos Máximos em Transformadores de Áudio de Alexandre Simionovski:

...
Qualquer um que use mais de 10000 G em um transformador de saída não sabe o que está fazendo.
...

Encontrei este artigo:

http://gamal.com.br/public/Aay-SVK-JAP_2013.pdf

Nele, o autor tenta criar um modelo matemático para histerese de laminados GO. É bem complicada a coisa, mas o interessante é que ele mede a curva de histerese de um núcleo GO.



Ainda é prematuro, pois me baseio em uma única fonte, mas pelo exibido acima, não vejo comprovação científica na Teoria da Zona Proibida para Fluxos Máximos em Transformadores de Áudio de Alexandre Simionovski.

[A.Sim]

Eu estava querendo saber mais sobre a medida de fluxo máximo e entender a Teoria da Zona Proibida para Fluxos Máximos em Transformadores de Áudio de Alexandre Simionovski:

...
Qualquer um que use mais de 10000 G em um transformador de saída não sabe o que está fazendo.
...

Encontrei este artigo:

http://gamal.com.br/public/Aay-SVK-JAP_2013.pdf

Nele, o autor tenta criar um modelo matemático para histerese de laminados GO. É bem complicada a coisa, mas o interessante é que ele mede a curva de histerese de um núcleo GO.
Ainda é prematuro, pois me baseio em uma única fonte, mas pelo exibido acima, não vejo comprovação científica na Teoria da Zona Proibida para Fluxos Máximos em Transformadores de Áudio de Alexandre Simionovski.

Eu não entendi o que o colega quer dizer, mas li o artigo.

a) O autor usa amostras Epstein, que não representam o resultado de laminações reais obtidas no comércio;

b) A Schatz usa dados obtidos de medidas reais efetuadas em lâminas comerciais;

c) Um modelo matemático que mostra uma região onde mu = dB/dH é negativo não merece crédito ( bom, é isso que o autor tenta corrigir );

d) A resolução no eixo das abscissas ( H ) não permite mostrar com precisão o início do joelho na curva de magnetização na maioria dos gráficos, com exceção da fig 6(b).

Dou a sugestão ao dileto colega; que faça as suas próprias medições e publique aqui os resultados obtidos.

[Matec]

Faz tempo eu peguei os vários gráficos BH da Fábrica SOMA e coloquei todos em um só. Espero que ajude nos esclarecimentos e numa discussão produtiva.  

Incluo também a tabela de valores que geraram esses gráficos.

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

[hgamal]

Uma pena não ter o M4.

Eu tinha algo parecido da Soma, mas não era tão detalhado. Como você conseguiu?

[Matec]

É uma tabela que tem no próprio site da Soma Brasil.

http://www.somabrasil.com.br/qualidade