Como enrolar transformadores

[Ledod]

É por essa razão que se acha fácil quem enrole transformador de força. Para obter bons resultados com transformadores de saída, é necessário muito mais estudo...

 Exatamente, estudo, muito estudo, pesquisas em artigos antigos, manuais, handbooks, e em uma boa biblioteca com conteúdo científico. Hoje em dia devemos tomar bastante cuidado com a internet no sentido de filtrarmos informações sem referência, que alguém em algum lugar postou ou colocou. Se não ocorre o surgimentos de mitos sem qualquer embasamento científico, como no caso do parafuso aterrado ou não.
 
 Ainda sobre os mitos, muitas vezes devemos analisar a época que foi construído o dispositivo em questão! Antigamente se enrolavam transformadores em bobinas de papelão. Agora, vem alguém e diz que o enrolamento de papel é que dá o timbre "único" do amplificador e blablabla... Dai vem outras pessoas e olham isso e tomam como verdade! Vão enrolar um transformador em uma bobina de papelão (!).

 

As canecas podem gerar perdas apenas para fuga:  estão fora da bobina.

 As linhas de campo em uma espira são fechadas, entram por um lado e saem por outro (por isso o fluxo em uma superfície fechada é 0! Tudo que entra sai  ). O núcleo apenas "facilita" a passagem do fluxo magnético, ao se colocar uma caneca as linhas de fluxo também irão passar por ela pois a sua permeabilidade, mesmo não sendo tão alta quanto do aço silício, ainda é infinitamente maior que a do ar.

 No magnetismo, tudo tem influência. O parafuso tem sim influência, a isolação tem influência, os cantos do núcleo EI tem influência, uma caneca de proteção também. Se conseguir modelar o sistema inteiro e aplicar todas as variáveis e usar algum software que faça a simulação utilizando os conceitos do magnetismo em um método numérico (elementos finitos), com certeza perceberíamos que um simples parafuso pode alterar a eficiência de um transformador.
 Isso tudo é preciso? Claro que não, devemos saber lidar com as perdas e a eficiência, e que 0,001% de diferença é desprezível, e o mais importante aplicar os conceitos certos em variáveis que fazem diferença no sistema!

 Um transformador para RF, onde queremos uma grande linearidade deve ser feito de ar (a permeabilidade do ar é linear), um transformador de áudio deve ser diferente de um de força pois temos muitas variáveis a mais a serem consideradas... E para saber qual variável manipular, só estudando.

 Enfim, como eu disse brincando, não é um Santo Graal, algo místico. É estudo e dedicação!

Um abraço!

Eduardo
 

[a.sim]

Olá

Só comentando :

Ainda sobre os mitos, muitas vezes devemos analisar a época que foi construído o dispositivo em questão! Antigamente se enrolavam transformadores em bobinas de papelão. Agora, vem alguém e diz que o enrolamento de papel é que dá o timbre "único" do amplificador e blablabla... Dai vem outras pessoas e olham isso e tomam como verdade! Vão enrolar um transformador em uma bobina de papelão (!).

Sim. A maior parte dos conceitos populares, por assim dizer, não têm base.

As linhas de campo em uma espira são fechadas, entram por um lado e saem por outro (por isso o fluxo em uma superfície fechada é 0! Tudo que entra sai  ). O núcleo apenas "facilita" a passagem do fluxo magnético, ao se colocar uma caneca as linhas de fluxo também irão passar por ela pois a sua permeabilidade, mesmo não sendo tão alta quanto do aço silício, ainda é infinitamente maior que a do ar.

O núcleo, se magnético, não apenas facilita a passagem das linhas de fluxo, como também cria mais fluxo devido ao alinhamento dos domínios magnéticos.

As canecas, por estarem do lado de fora da bobina, têm alguma influência no campo disperso do transformador - embora não sirvam como uma blindagem efetiva.

No magnetismo, tudo tem influência. O parafuso tem sim influência, a isolação tem influência, os cantos do núcleo EI tem influência, uma caneca de proteção também. Se conseguir modelar o sistema inteiro e aplicar todas as variáveis e usar algum software que faça a simulação utilizando os conceitos do magnetismo em um método numérico (elementos finitos), com certeza perceberíamos que um simples parafuso pode alterar a eficiência de um transformador.
 Isso tudo é preciso? Claro que não, devemos saber lidar com as perdas e a eficiência, e que 0,001% de diferença é desprezível, e o mais importante aplicar os conceitos certos em variáveis que fazem diferença no sistema!

É necessário distinguir entre o que pode ser desprezado e o que precisa ser considerado como relevante. O modelamento por elementos finitos permite que hoje se estude mais facilmente o comportamento dos circuitos magnéticos, coisa que era relativamente difícil anteriormente.

Um transformador para RF, onde queremos uma grande linearidade deve ser feito de ar (a permeabilidade do ar é linear),

Utiliza-se núcleo de ar em alguns transformadores de RF, sim, mas não pela necessidade de uma " grande linearidade ". Além do mais, a permeabilidade do ar não é linear ( ela é " constante "...4 x PI x 10-7 H/m ); linear é a sua relação B - H.

[kem]

a.sim... entendi, mas não compreendi... hehehe
Até agora foi a unica opinião a favor. Poderia explicar o fundamento disso?
Obrigado.

[bossman]

Vejo que ainda há muito misticismo e polêmica quando o assunto é transformador de áudio.

[a.sim]

a.sim... entendi, mas não compreendi... hehehe
Até agora foi a unica opinião a favor. Poderia explicar o fundamento disso?
Obrigado.

Olá, Kem.

tudo o que eu posso dizer a respeito é...

" aceite a oferta do colega "...

Abraço.

[pit.du]

O Santo Graal esta, nas perdas do transformador, o que temos de saber é quais perdas tem maior influencia em transformador de audio (saida), as perdas do núcleo, do cobre, etc?
Quais são as que influenciam diretamente o áudio?
Olhar a forma como eles são enrolados pode te dar sim uma pequena luz, sobre o assunto, ISSO SE você tiver o conhecimento para interpretar isso, e saber a influencia sobre perdas. Por que um transformador de áudio normalmente é feito com "interleaving"?
Qual a influencia disso na indutância de fuga?
Qual a influencia disso na capacitância?
Qual a influencia da indutância de fuga na resposta de áudio do transformador?
   

[kem]

Todo mundo já deve conhecer, mas aqui tem um texto sobre transformadores de saida datado de 2001, do proprio a.sim...
http://www.py2bbs.qsl.br/transf_audio.php

[pit.du]

Kem o problema não é o calculo, mas sim saber como minimizar ao máximo perdas, se o transformador fosse ideal apenas calcularíamos e pronto.

O calculo temos em vários livros, porem alguns mais completos outros mais simplificados. 

Respondendo apenas uma das perguntas que sitei acima,  a indutância de fuga tem muita influencia sobre a resposta do transformador em altas frequências, porem esse não é o único fator a ser levado em conta a outros, só com estudo mais detalhados sobre o assunto, que se tem uma compreensão do assunto.

O livro Audio Transformer Design Manual já da um bom ponto de partida, para quem quer começar a entender isso.
 

[kem]

pit.du, li muito sobre transformadores de saida nesse ultimo ano.
Algumas verdades são incontestáveis, outras, como essa do parafusos, são polemicas.
Das incontestaveis, uma delas é a necessidade do entrelaçamento dos enrolamentos. Isso ajuda a reduzir a indutância de fuga, que se traduz em uma menor perda nas altas frequências e uma menor capacitancia parasita.

Citação do xformer:
"A indutancia tem influência na resposta de graves. Pra se ter alta indutância no  primário, o transformador depende além do número de espiras,  também do tamanho do núcleo e do grau de magnetização do núcleo (permeabilidade magnética).

Já a resposta em altas frequências resulta da indutância de fuga do primário que depende do bom acoplamento entre os enrolamentos, ou seja o ideal é que as linhas de campo magnético gerado por cada espira do primário passem totalmente pelas espiras do secundário (e vice e versa) e pela capacitância interna do primário (parasita) criada pelos condutores adjacentes em cada enrolamento e também entre eles (mais espiras e mais camadas, maior capacitância)."

Ou seja, um nucleo maior, ou com GO, ajuda na indutancia, o que ajuda na resposta dos graves. Também ajuda a diminuir a indutancia de fuga.
Quanto mais voltas tivermos nos enrolamentos, maior a indutancia, e melhor para os graves. Mas maior a capacitancia parasita, e pior para os agudos. É necessario um bom senso, e por isso os calculos são importantes também.

[pit.du]

Sim kem, mas só os cálculos sem saber como melhorar essas perdas não adianta, outra pelo que sei o entrelaçamento aumenta a capacitância por isso a necessidade, de fazer o isolamento eletrostático entre os bobinados (alguém me corrija se eu estiver falando besteira), todas as perdas podem ser calculadas porem, como o Eduardo disse, acho que somente com ensaios pode se aprimorar pois já vi muitas formulas nunca achei muita discrepância entre elas, algo tão fora do comum que pude-se ter um fator tão grande assim, para uma ser melhor que as outras.

digo isso pois tenho um texto aqui onde foram feitos cálculos para a indutância de fugas, e depois ensaios e realmente há discrepâncias algumas vezes para mais outras para menos, ou seja não a muita lógica, somente enrolando para ver o que fez a diferença entre eles. 

Sinceramente acho que só na pratica mesmo, enrolando vários e fazendo ensaios para poder ver quais técnicas obtemos melhores resultados, já enrolei muito motor e uns 8 transformadores, tem alguns macetes que só na prática mesmo.   

[kem]

Você esta 100% certo...
Como diz o velho ditado, a pratica leva a perfeição.
Chegar a um projeto de transformador equilibrado requer muito estudo e muita pratica.
Mas a gente tem sorte... Queremos distorção. Queremos saturação. Desbalanceamento nos enrolamentos do primario deixam o som de um valvulado mais "legal" pra guitarra...
Parafraseando o a.sim, pra que caprichar tanto no transformador se o amplificador vai ser "ruim"? Veja o exemplo da Fender citado paginas atrás, sem nenhum entrelaçamento entre os enrolamentos...
Não da pra simplesmente fazer a olho, mas não precisamos fazer o melhor transformador do mundo pra ficar bom. Deixe isso pros transformadores para HI-FI.

Ps. Não se faz blindagem eletrostática em transformadores de saida. Só nos de força.

[pit.du]

Concordo com você foi um susto ver que um transformador da Fender nem mesmo tinha entrelaçamento, outro foi quando o Eduardo mencionou a frequência em 120Hz, eu que sempre fiz meus transformadores usando pelo menos 70Hz porque queria uma resposta melhor nas baixas frequências , realmente acho que existe muito mito, alguns verdadeiros outros nem tanto.     

[bossman]

pit.du, li muito sobre transformadores de saida nesse ultimo ano.
Algumas verdades são incontestáveis, outras, como essa do parafusos, são polemicas.
Das incontestaveis, uma delas é a necessidade do entrelaçamento dos enrolamentos. Isso ajuda a reduzir a indutância de fuga, que se traduz em uma menor perda nas altas frequências e uma menor capacitancia parasita.

Mas quem disse que a capacitância e indutância de fuga parasita não "ajudam" a formar o timbre como o conhecemos ? Nesse link que o pit du postou mesmo tem uma "dissecação" de um transformador de saída de um Fender que não tem entrelaçamento nenhum e eu mesmo já abri transformadores da tão renomada Wilkason que também não tinham nenhum entrelaçamento. Então é tudo muito relativo....

[xformer]

Você esta 100% certo...
Como diz o velho ditado, a pratica leva a perfeição.
Chegar a um projeto de transformador equilibrado requer muito estudo e muita pratica.
Mas a gente tem sorte... Queremos distorção. Queremos saturação. Desbalanceamento nos enrolamentos do primario deixam o som de um valvulado mais "legal" pra guitarra...
Parafraseando o a.sim, pra que caprichar tanto no transformador se o amplificador vai ser "ruim"?

Mas a gente tem que lembrar que mesmo querendo fazer um amplificador "ruim" com transformador desbalanceando ou não entrelaçado, as coisas precisam ser estudadas e previsíveis. Digamos que você projete um amplificador e enrole um transformador de saída com essas "características" desejadas e o som saia maravilhoso. Mas se um amigo ou cliente pedir pra fazer outro igual, dificilmente vai conseguir, se não tiver um mínimo de padronização e previsibilidade no projeto. Não adianta fazer o único da espécie na sorte ou no olhômetro.

[bossman]

Sinceramente acho que só na pratica mesmo, enrolando vários e fazendo ensaios para poder ver quais técnicas obtemos melhor resultados, já enrolei muito motor e uns 8 transformadores, tem alguns macetes que só na prática mesmo.   

Com certeza! Algumas detalhes só quem já pegou pra enrolar um vai adquirir, não tem jeito!
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Mas a gente tem que lembrar que mesmo querendo fazer um amplificador "ruim" com transformador desbalanceando ou não entrelaçado, as coisas precisam ser estudadas e previsíveis. Digamos que você projete um amplificador e enrole um transformador de saída com essas "características" desejadas e o som saia maravilhoso. Mas se um amigo ou cliente pedir pra fazer outro igual, dificilmente vai conseguir, se não tiver um mínimo de padronização e previsibilidade no projeto. Não adianta fazer o único da espécie na sorte ou no olhômetro.

Por isso é que eu anoto cada detalhe quando enrolo os meus!