第4-3節 單捲變壓器

  當電燈線電壓下降時,收音機輸出和音質馬上受到影響,如係超外差式機,並會發生振盪中止收音不能的現象。在此種場合下,必需借重於單捲變壓器(Auto transformer)。

  (1)動作原理

  單捲變壓器與普通的變壓器不同之點即在其初級圈的一部分得共同使用也。例如第13圖(a)所示,要想使低至60V的電源電壓升到100V的話,倘係普通變壓器,必須將次級圈繞做初級圈的1.7倍。但單捲變壓器的次級圈只需能產生40V的感應電壓即可,因為加上初級圈的60V已足夠100V了。換言之,初級圈也可當作次級圈的一部份使用。因此,它比普通變壓器,不但節省銅線而且外型小巧,效率又高。又因其共同部分線圈能流通初級電流的剩餘部份,故所用之線亦較以前的變壓器所用者為細。

  (2)製作法

  決定單捲邊壓器的電力容量應依下式計算得之:

上式中W1為初級輸入電力,W2為次級輸出電力,E1為初級(電燈線)電壓,E2為次級電壓(通過規定為100V),η為效率(約85%)。

  線再設如要做一只五管超外差收音機用的單捲變壓器的話,則依第2表W2大邸有60W就是夠了。E1假定採取降下至60V者,則計算方式如下:

換言之,用29W的單捲變壓器,即能策動60W的收音機。

  29W的變壓器其鐵心的斷面積依第7圖所示應為7.6cm,每1V的圈數依第9圖所示應為6.5圈。又初級圈共用部分所流動的電流(I1-I2)應為:

僱用線方面依第10圖所示,應選用直徑0.65mm的銅線。流於剩餘的次級圈部分的電流(I2)應為:

同樣的,依第10圖所示應繞以直徑0.7mm的銅線。

  實際的構造應如第14圖,即自60V起至100V止,每10V應設1抽頭,俾不論在電燈線電壓任何變動下皆能使次級方面保持100V一定的電壓。

  線圈的繞製法和普通的變壓器相同。線徑0.65mm的漆包線繞390圈,其上再用0.7mm的漆包線繞260圈,但每65圈必留1抽頭。

  (3)使用法

  次級電壓如到達100V以上,收音機容易受傷,最好能加一電壓表作為安全裝置,但如能像第15圖那樣裝一氖燈,俾電壓到達100V以上氖燈便發亮,以資告警亦無不可。第16圖所示者乃實際的接續法。

  在那種情形下,因為設計上初級方面的最低電壓為60V,故並無上述危險,但如係80V作右的設計,而僅於70V及60V處留有抽頭者,則於該抽頭處使用時,亦有燒壞的危險。又不用時切記將切換開關的把柄(Lever)撥回"OFF"處,否則當初級電壓上升時也可能把電壓器燒壞。

第4-4節 音週變壓器

  音週變壓器是能將加於初級方面的音週電壓按照圈數比n的比例從次級方面取出的一種變壓器。其構造如第17圖。即於外鐵型鐵心上重疊的繞有初級圈和次級圈者。音週變壓器因用途的不同,可分為中間交連變壓器,輸入變壓器及輸出變壓器等,茲分述於次:

  (1)中間交連變壓器

  (a)構造:

  中間交連變壓器乃是一種和三極管相組合用於電壓放大電路的變壓器(見第18圖(a))。其構造如第18圖(b),裡層為初級圈,外層是次級圈,圈數比大多為1:3,即次級方面為初級方面的3倍。線圈經按照規定正確繞於圈筒後,在浸以防濕臘,做防濕措施,然後再裝入鐵心開始裝置。高級品還要加上金屬容器,容器填滿防濕臘,俾不致受到濕氣的侵蝕和來自外部的誘導妨礙,方策安全。

  (b)特性

  音週變壓器和電源變壓器不同,其供給於次級方面的交流週率在可聽範圍(20~15.000c/s)各不相同,故不論對於何種週率皆必須取出與圈數比率成正比例的電壓來。唯實際上音週變壓器因有不經由次級圈的磁力線──及漏磁和線圈的線間分布容量的關係,這些東西對於高音週率皆足以構成妨礙作用,因而變壓器的輸出不得不遭受若干損失。又當低音週率時,由於初級圈的電抗(χL=2πfL)與週率比例減少的關係,故輸出上多少也要降低一點(參閱第19圖)。

  現在假定依第20圖(a)所示,將變壓器接好,對真空管V1的柵極給予一定的音週電壓,在只有週率變化的條件下,其輸出電壓必發生如圖(c)之變化。析言之,在中音部(500~2.000 c/s)時差不多完全一定,但在低音部(500 c/s以下)及高音部(2.000 c/s以上)時,其輸出電壓皆有顯著降低的現象。而且這種現象以圈數比n愈大者愈為明顯,如這種比率一旦超過1:5時,音質的惡化,簡直就不堪使用了。

  那麼,這種特性究應如何改善呢?首先,要想改善低音部特性的話,必須考慮增加線圈的圈數N1,俾即使對於較低的音週也不致使初級圈的電抗變得十分大。但如此一來,漏磁必與N1的自乘作比例的增加,同時分布電容量亦必隨而增加,故高音部的輸出反而變得更壞(參閱第21圖)。所以必須在圈數少而自感量大的條件下,才免除對於高音部的壞影響,最好的方法就是採用大型鐵心,增加斷面積;或使用導磁性較高的特數鐵心。然而在流通很多直流電流的線路上,因為磁飽和的關係,又不能使用高磁性的鐵心,故通常都盡量使用矽鋼片,以解決此項困難。

  欲求高音部特性的改善,必須盡量減少洩漏磁束(漏磁)與分布電容量。其唯一的方法就是研究繞線的方法,亦即採取將次級圈夾在初級圈之間的所謂「夾心麵包式」亦即三明治式繞製法(參閱第22圖)。

  在用普通繞線法所做的線圈,其漏磁大多為初級圈自感量(L1)的1.8~2%,但如改為夾心麵包式繞法時,則可減少至0.8%以下。至於減少分布電容量的辦法,則必須把每一線圈分割為數區(參照第23圖)。

  大概採二區分割者為60pF,四區分割者為30pF左右,故高音部的再生就不成問題了。按此做法作成的變壓器,其性能一定很好,從30~16.000週,其輸出差僅為±10前後而已。

  (2)輸入變壓器

  通常所謂輸入變壓器者,多係用於推挽式線路(見第24圖),其次級方面裝有兩組線圈,最要緊的必須互相保持平衡,換句話說:各次級圈對於初級圈均須為對稱的,而且各線圈的分布電容量與漏磁亦必須相等。因此這種線圈都採取兩邊尺寸相同的分割繞製法。

  即使屬於推挽式線路,在強力放大管的柵極電流不流通的範圍內所動作之A類和AB1類放大,輸入變壓器的圈數比亦僅為1對2×2左右。如進一步求其週率特性更好的話,只有犧牲電壓遞升,減少圈數比;相反的,如不需太好的週率特性的話,只要增大其圈數比就可以了。

  其次,倘若是在AB2類或B類放大,而強力放大管流有柵極電流的情形下使用時,因為輸入變壓器僅其次級方面接受柵極電流的負荷,故必須能承得那樣大的輸出電壓,否則波形難免有所失真。因此在選擇上一定要選合於圈數比率2對1×2左右的遞降規格者。

(3)輸出變壓器

  輸出變壓器在構造上大都與中間交連變壓器相同,惟因它需要接受高電壓和大電流的關係,故鐵心較大,且圈線亦較粗,在外型難免要大一點。這種變壓器的功能在使強力放大管的輸出電力很忠實地供給於揚聲器,所以在製作上必須有足夠滿足此項條件的圈數比。

  現在假定依第25圖所示,以6Ω的電阻接於輸出變壓器的次級方面,從初級方面看來,這個6Ω的電阻如其圈數比no(此時no=N1/N2)為10的話,就好像有6Ω×10²即600Ω的電阻進入初級方面似的。換言之,接在次級方面的電阻被擴大no²倍而出現於初級方面。因此不論怎樣小的電阻值,只要圈數比能選擇適當的話,亦可成為無限高的電阻值,故得作為揚聲器與強力放大管的配合之用(見第26圖)。電動力式喇叭的音圈阻抗(Z1)僅有數Ω之值即使接於強力放大管的屏極上,也得不到輸出電力。只有藉助於輸出變壓器,才能把此音圈阻抗Z2之值擴大成最適合強放管的負荷阻抗Z1。其圈數比no應依下式求之:

  電動力式喇叭的音圈阻抗乃因週率而變化,但在400 c/s 附近大致是一定的。故通常多以400 c/s 之值為其阻抗之值。現在假定使用輸出變壓器的目的在配合Z2=6Ω的喇叭與6F6(42)的最適當負荷7.000Ω的話,則所需的輸出變壓器的圈數比應為:
),故使用34:1的線圈比之輸出變壓器即可。

  輸出變壓器的次級方面,通常都接續於負荷阻抗較低者,故幾乎不受線間分布電容量的影響,而僅受漏磁的影響。因此其週率特性在週率愈高時輸出愈見下降,但不呈現因諧振所生之峰值(請參照第27圖)。

  欲求低音部的特性平坦,必須加大初級圈自感量,但由於圈數增多的關係,漏磁必亦隨之增加,結果一定使高音部特性變壞。故應儘可能選用較大之鐵心,俾使以最少的圈數,獲得較大的自感量。

  在強力放大管的屏流太大時,正與用阻流圈(Choke coil)相同,由於磁飽和的關係,必招致初級圈自感量的下降,因而使低音部的特性有顯著劣化的趨勢。要想防止這種毛病,必須在鐵心上留出0.5mm大小的空隙,或採用如第28圖所示的並聯饋電法。即使直流屏流通過50H以上的音週阻流圈而僅使音週交流流入輸出變壓器。

  採用推挽式線路時,因流於初級圈的兩強放管之直流屏流(Ip1和Ip2),其方向是相反的,故因直流所生之磁力線相互低消,並無發生磁飽和之虞。但若兩強放管不平衡的話,則所流出之屏流必不相同,當然還要考慮它所能發生的影響的。

摘錄無線電界雜誌社印行 民國六十二年三月再版 無線電零件之構造及使用法 變壓器之構造及使用法 第4-3節單捲變壓器至第4-4節音週變壓器 /黃鑑村 編著

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