Dependencia de la frecuencia del transformador

ingrese la descripción de la imagen aquíTengo un transformador que he sacado del desguace. Estoy tratando de discernir sus especificaciones eléctricas. En mi configuración, tengo un generador de funciones conectado al devanado primario y un osciloscopio conectado al devanado secundario.

Cuando aplico una onda sinusoidal PP de 1 V en el devanado primario a 10 Hz, obtengo 80 mV PP en el devanado secundario.

Cuando aplico una onda sinusoidal de PP de 1 V en el devanado primario a 100 Hz, obtengo PP de 740 mV en el devanado secundario.

Cuando aplico una onda sinusoidal de PP de 1 V en el devanado primario a 1 KHz, obtengo PP de 3,6 V en el devanado secundario

Estoy confundido porque el transformador no debería producir una salida que sea un múltiplo constante de la amplitud de entrada (Vprimary * relación de vueltas)? Parece estar actuando efectivamente como un filtro de paso alto. ¿Es este comportamiento normal o esperado? ¿Cómo puedo medir correctamente la relación de vueltas, una propiedad independiente de la frecuencia derivada físicamente?

La impedancia de línea del devanado primario es de 1 Ohm.

Gracias.

La palabra "transformador" cubre una amplia gama de dispositivos, desde pequeños transformadores de RF hasta transformadores de acoplamiento de audio y grandes transformadores de alimentación de red. ¿Puedes darnos una idea de qué tipo de cosas estás hablando, tal vez incluso publicar una foto?
Gracias por tu ayuda. He añadido una foto del transformador. Es aproximadamente 1 pulgada cúbica.
ah Ese es un transformador de acoplamiento de audio, que tendrá un rendimiento limitado a bajas frecuencias. Las medidas a 1 kHz deberían ser bastante representativas.
Soy bastante nuevo en los transformadores. Además de simplemente 'buscarlo en Google', ¿tiene alguna recomendación de referencia a la que pueda ir para leer un poco más sobre este tema?
Sospecho que debido a que es un transformador de acoplamiento de audio, estará diseñado para funcionar en el rango de audición humana, entre 20 Hz y 20 kHz. ¿Cuál es la razón por la que el rendimiento es deficiente a bajas frecuencias?
Bueno, podría cubrir ese rango completo si viniera de un equipo de alto rendimiento, pero se parece más a algo de un equipo portátil. La respuesta de frecuencia estará más en la línea de 200 Hz a 10 kHz en el mejor de los casos. Si proviene de algo conectado a una línea telefónica, será más como 300 Hz a 3 kHz. La mínima cantidad de metal en el núcleo limita la respuesta a bajas frecuencias. A modo de comparación, un transformador de acoplamiento de línea de audio de calidad profesional tendrá aproximadamente 10 veces la masa.
Cuando conectó la señal de entrada al primario del transformador, ¿confirmó que el transformador no atenuó repentinamente la señal de entrada?
Eche un vistazo a esta discusión electronics.stackexchange.com/questions/22254/… La función de transferencia de un transformador no ideal influye en la respuesta del lado secundario.
Andy - Sí, verifiqué, la señal de entrada no fue atenuada repentinamente por el transformador.

Respuestas (1)

Dado su tamaño, es probable que sea un transformador de acoplamiento de audio, en lugar de un transformador de red de CA, suponiendo que su núcleo sea laminado de metal separado.

(Si tiene un núcleo de ferrita, entonces puede estar diseñado para uso de alta frecuencia, en una fuente de alimentación, pero parece laminado de metal).

Los transformadores de acoplamiento de audio generalmente se dividen en 2 clases: ancho de banda amplio para uso de audio profesional (idealmente de 20 Hz a 20 kHz) o telefonía, generalmente de 300 a 3400 Hz. Las mediciones que ha realizado hasta ahora sugieren lo último.

El rendimiento del transformador está determinado principalmente por tres cantidades (y su interacción con el circuito que lo rodea)

  1. Relación de vueltas (determina la ganancia de voltaje)
  2. Inductancia primaria (determina el rendimiento LF)
  3. Inductancia de fuga (determina el rendimiento de HF)

También vale la pena saber tres cantidades más:

  1. Resistencia primaria (medida en CC, presumiblemente 1 ohmio de su pregunta)
  2. Resistencia secundaria (medida en DC)
  3. Capacidad de fuga (se puede determinar indirectamente)

La relación de vueltas está cerca de la mejor relación de voltaje que mide, probablemente 3.6: 1.

La relación de resistencias secundarias a primarias será aproximadamente la relación de vueltas al cuadrado (no es exacta, depende del calibre de cable más cercano), por lo que su R secundaria probablemente sea de aproximadamente 13 (10 a 16) ohmios.

La inductancia primaria se mide a través del primario (¡duh!) con el circuito abierto secundario. Si no puede medir la inductancia directamente, puede conectar un capacitor conocido en paralelo y encontrar la frecuencia de resonancia.

Ahora la inductancia primaria está efectivamente en paralelo con la carga (su propósito es magnetizar el núcleo, generando el flujo que comunica la señal al secundario). Entonces, combinado con la impedancia de la fuente de su generador de señal (en realidad, esa impedancia de la fuente más la resistencia primaria de 1 ohmio) forman un circuito RL en serie, que es el filtro de paso alto que ha observado. (600 ohmios es una impedancia de fuente tradicional en el trabajo de audio, su generador de señal puede ser diferente, tal vez 50 ohmios si cubre frecuencias de radio)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Puede mejorar el rendimiento de baja frecuencia impulsando el transformador desde una fuente de baja impedancia (por ejemplo, un amplificador de potencia de audio) reduciendo R1.

No puede eliminar la resistencia primaria (R2) para un rendimiento LF perfecto, pero he visto transformadores accionados por impedancias de fuente negativa para cancelarlo parcialmente. (No es un truco común: como probablemente puedas adivinar, ¡inestable cuando el transformador se reemplaza por uno mejor!)

Ahora la inductancia de fuga se mide de la misma manera, pero con el secundario en cortocircuito . Más pequeño es mejor; determina el rendimiento de alta frecuencia del transformador.

esquemático

simular este circuito

La inductancia de fuga forma un circuito LR en serie con la carga, que es R3 / vueltas AL CUADRADO. Entonces, para obtener una buena respuesta de alta frecuencia, mantenga R3 alto.

Pero hay un límite práctico en esto: la capacitancia de fuga C1 resuena con la inductancia de fuga, lo que limita la respuesta de alta frecuencia y proporciona un pico de respuesta de frecuencia. Use este pico para determinar la capacitancia. Puede controlarse (amortiguarse) reduciendo el valor de R3 o una red Zobel separada

¡Muchas gracias por esta increíble y completa respuesta! Esto tiene mucho sentido para mí. Medí la resistencia secundaria en 93 ohmios, lo que me hizo pensar que todavía puede haber otra "década de rendimiento" ya que la ganancia máxima de voltaje que medí anteriormente fue de 3,6 @ 1KHz. Cuando subo la frecuencia V1 a aproximadamente 10 KHz, obtengo una salida de aproximadamente 9 V PP con una entrada de 1 V PP, que es aproximadamente sqrt (93 ohmios / 1,1 ohmios); así que eso se comprueba. Mi generador de señal puede llegar hasta los 25 MHz, por lo que tiene una impedancia de salida más baja de 50 ohmios.
Entonces, ¿no habría también una inductancia secundaria y una inductancia de fuga secundaria? ¿Dónde influye eso en nuestro modelo?
Entonces probablemente sea un transformador de pulso, en lugar de audio. Si es 10db hacia abajo a 1kHz alimentado desde 50R, digamos -3dB alrededor de 3 kHz, sugiere L alrededor de 2.5mH. Encuentre una C que resuene con 2,5 mH a una frecuencia adecuada y vea si puede encontrar la resonancia real y calcular la L real.
El circuito anterior es un modelo del transformador en lugar de la realidad. Por lo tanto, no necesita considerar una "inductancia secundaria", etc. porque el secundario no está magnetizando el núcleo. SIN EMBARGO, puede usar el transformador a la inversa. En cuyo caso, puede modelar la nueva inductancia primaria (idto fuga) como la actual escalada por la relación de vueltas, N ^ 2.
Dependencia de la frecuencia del transformador
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