Perguntas e Respostas sobre os Transformadores Schatz

[a.sim]

Em seu site na area de textos tecnicos estava aguardando o documento "desmistificando nucleos GO" ficar pronto, há alguma previsão para o mesmo?

O que deixou a entender é que não haveria a necessidade de um núcleo GO para conseguir um transformador de saída de excelente qualidade,
diferente da opinião comum.

Apesar de ser um assunto complexo (assim penso eu) poderia nos dar mais informações sobre o mesmo?

Olá.

Em verdade, não é necessário usar núcleo GO para se obter um excelente transformador de saída de áudio valvulado. Vale dizer que o ferro-silício de grão orientado não foi desenvolvido para aplicações de áudio, mas, sim, para reduzir as perdas nos transformadores de força de grande porte, entendendo-se os de distribuição de energia. Essa era a meta de Norman P. Goss em 1933, data da patente do " grão orientado ". Em nenhum momento no texto da patente, nem em seus artigos posteriores, ele menciona propriedades fora do campo dos transformadores de força.

Como já mencionei antes, um transformador de força pode se beneficiar das características melhoradas do ferro silício GO, que permitem reduzir o tamanho de um transformador quando comparado a um que utilize ferro-silício normal, grão não-orientado. O mesmo não ocorre com os transformadores de saída, que necessitam a mesma seção magnética para atender as especificações de potência e mínima frequência de operação, independentemente se o núcleo é GO ou FN ( GNO).

A menor perda do ferro-silício GO, por outro lado, leva à construção de um transformador de saída com menores perdas em relação ào material GNO. Isso proporciona uma maior potência de saída para a mesma potência de entrada, e é uma afirmação verdadeira. Entretanto, esse ganho de potência não é superior a aproximadamente 10 % e ocorre apenas quando o transformador está operando em sua frequência mínima e a plena potência. Auditivamente, esse ganho é imperceptível. Mas nós respeitamos aqueles que têm ouvidos especialmente treinados para discernir tais diferenças, razão pela qual produzimos transformadores de saída com núcleo GO àqueles que assim o desejam.

A propósito, a Schatz utiliza a denominação " ferro normal FN " ao material " ferro-silício de baixa perda, grão não orientado, tipo M43 ". O uso da expressão " ferro normal FN " visa evitar que o cliente confunda " GNO " com " GO " no momento do pedido, uma vez que as siglas são muito semelhantes. Usando " FN ", evita-se qualquer risco de confusão.

Quanto ao material " aço carbono ", informo que é um material impróprio para a construção de transformadores, sendo indisponível em laminação EI e utilizado apenas em máquinas elétricas onde exista fluxo magnético estacionário ( não-alternado ), tal como os produzidos pelos enrolamentos de campo de motores e geradores. A Schatz não utiliza esse material.

Mas nunca se sabe o que a concorrência anda usando.

[viagem_mental]

Você fabrica auto-transformadores?
Meu amplificador funciona em 110V, mas moro em uma cidade em que a tensão é de 220V.
Comprei um desses auto-transformadores em um site de venda de eletrodomésticos, mas ele vibra bastante, fazendo muito barulho...

[kem]

Alexandre, uma duvida, ainda sobre os transformadores de saida NGO x GO.
Você comenta que: "A menor perda do ferro-silício GO, por outro lado, leva à construção de um transformador de saída com menores perdas em relação ào material GNO".
Um dos motivos de perdas menores é que com nucleo GO é possivel o uso de um numero menor de espiras em relação a um nucleo NGO, levando em conta o mesmo rendimento em baixas frequencias?
Resumindo, o calculo ideal para um transformador com nucleo GO será diferente do que um com nucleo NGO?

[Alex Frias]

Alexandre, uma duvida, ainda sobre os transformadores de saida NGO x GO.
Quando você comenta que: "A menor perda do ferro-silício GO, por outro lado, leva à construção de um transformador de saída com menores perdas em relação ào material GNO", um dos motivos é que com nucleo GO é possivel o uso de um numero menor de espiras em relação a um nucleo NGO para se conseguir o mesmo rendimento em baixas frequencias, certo?
De qualquer forma, o calculo ideal para um transformador com nucleo GO será diferente do que um com nucleo GO?

Ficou confusa a pergunta!

[kem]

Ficou confusa a pergunta!

Melhorou? Editei la...

[Alex Frias]

Certamente!

[Guilherme]

Kem, sua pergunta é complicada. Para responde-la completamente só mesmo detalhando um projeto inteiro.

Mas as informações a seguir lançarão mais um pouco de luz nas suas duvidas...

Um transformador de saída single-ended realmente "top", tipo Tamura serie F-2000 (500 euros), tem mais ou menos 4kg de GO para resposta entre 10Hz-100kHz @ 1W (um watt), sob 70...100mA DC, e, talvez, 30Hz @ 10W, sob os mesmos 70...100mA, já com bastante distorção devida ao núcleo. Observando esses números, conclui-se que esse OPT deva ser incrivelmente bom (e é, porque eu já os ouví) para amps SE de 3...6W com tríodos 2A3 e 300B, e que a máxima densidade de fluxo magnético, @ 30Hz, não passa de 3.000 gauss.
Os demais kGausses permitidos pelo núcleo vão atender as necessidades dos mA DC necessarios para a polarização da válvula de saída.

Isso para os SE, onde quase tudo de bom é entregue para atender as exigencias da DC.


Para push-pull a situação melhora muito pois, pelo menos teoricamente, existe certo equilíbrio DC entre metades do primário, evitando, assim, a polarização do núcleo pela DC exigida pelo par de saída.

Dessa forma você pode, a partir das curvas de histerese fornecidas pelo fabricante, escolher o melhor ponto de indução que, evidentemente, pode ser muito mais amplo do que no caso de OPT's SE, onde 2500...3000 gausses, em baixa frequência, parecem ser o limite em modelos de alta qualidade.

Para um estagio push-pull bem elaborado para guitar amp de 100W (3,5kg de GO), 10000 gausses @ 60Hz está excelente desde que o equilíbrio entre as resistências da metades do primário seja muito bom, caso contrario entraríamos em condições de operação semelhantes aos OPT's single-ended.

Tomando um exemplo pratico, meu OPT para o  1959/2203 (3,5kg GO-M4), com 24ohms - CT - 24 ohms +/- 0,3...0,4 ohms, tem 130H @60Hz (senoide 5Vrms). Substitundo  o núcleo GO-M4 por GNO-M19 a indutância cai para 40H nas mesmas condições de ensaio.

Logo, fazer um OPT com GNO, mesmo que de boa qualidade, que tenha as mesmas caracteristicas e rendimento de outro construído com GO, exigiria métodos de construção que tornariam a empreitada bastante complicada.

abraços

Guilherme

[kem]

Kem, sua pergunta é complicada. Para responde-la completamente só mesmo detalhando um projeto inteiro.

Tomando um exemplo pratico, meu OPT para o  1959/2203 (3,5kg GO-M4), com 24ohms - CT - 24 ohms +/- 0,3...0,4 ohms, tem 130H @60Hz (senoide 5Vrms). Substitundo  o núcleo GO-M4 por GNO-M19 a indutância cai para 40H nas mesmas condições de ensaio.

Guilherme, minha pergunta previa um mesmo projeto, apenas comparando GO com NGO.
No caso dessa queda da indutancia com NGO, uma das maneiras de "contornar" isso seria aumentando o numero de espiras, certo? Sei que nem sempre é viavel e que aumentaria a resistencia do enrolamento, mas...
E num amplificador HI-FI eu nunca usaria NGO... mas num de guitarra sim. Ja ouvi amplificadores de guitarra que timbravam muito bem, e pra minha surpresa o transformador de saida era com NGO.
Não sei se as respostas de frequencia eram excelentes (nem quero saber  ) mas o som era agradavel, e muito...

[felixmeirelles]

É a aquela velha máxima, de que o som até pode ser HI-FI... Mas minha guitarra ainda é mono e distorcida 

[hgamal]

Ja ouvi amplificadores de guitarra que timbravam muito bem, e pra minha surpresa o transformador de saida era com NGO.

Qual?

[kem]

Ja ouvi amplificadores de guitarra que timbravam muito bem, e pra minha surpresa o transformador de saida era com NGO.

Qual?

100Buck...  você ouviu e gostou...
Mas falando serio, um que me impressionou foi o Meteoro MG-15... um som bem legal e nucleo NGO.
Fora alguns handmades.
Não acho que o nucleo GO seja uma exigencia para transformadores de saida em amplificadores valvulados para guitarra. Muitas empresas grandes ao longo de sua historia utilizaram transformadores de saida menores que o ideal para apimentar o timbre do amplificador. Isso é muito "pior" do que usar o NGO...

[Alex Frias]

MG-15 é um pequenino combo de 15 watts SS com um som pra lá de ruim, é esse mesmo?

[kem]

MG-15 é um pequenino combo de 15 watts SS com um som pra lá de ruim, é esse mesmo?

Não, é um valvulado 15W (2 x EL84 + 2 x 12AX7)... e na verdade ele se chama MSD-15 (erro meu  ). É originalmente feito pra gaita...
-----Alex, o seu meteoro da pra ver o transformador de saida, pra saber se é com NGO ou GO?

[a.sim]

Alexandre, uma duvida, ainda sobre os transformadores de saida NGO x GO.
Você comenta que: "A menor perda do ferro-silício GO, por outro lado, leva à construção de um transformador de saída com menores perdas em relação ào material GNO".
Um dos motivos de perdas menores é que com nucleo GO é possivel o uso de um numero menor de espiras em relação a um nucleo NGO, levando em conta o mesmo rendimento em baixas frequencias?
Resumindo, o calculo ideal para um transformador com nucleo GO será diferente do que um com nucleo NGO?

Olá.

A potência dissipada como perda no núcleo advém de dois mecanismos : as perdas por histerese e as perdas por correntes parasitas. Como resultado dessas perdas, o núcleo aquece quando submetido ao fluxo magnético alternado produzido pelo enrolamento primário. Essas perdas são independentes do fato do transformador ter carga ligada ao secundário e por isso, são geralmente medidas com o transformador em vazio.

As perdas por histerese podem ser estimadas através da fórmula de Steinmetz, que mostra que a perda por histerese depende:

a) diretamente da frequência;

b) do valor da indução máxima elevada a 1,6 ( B < 1 T ) ou elevada ao quadrado ( B > 1 T );

c) do coeficiente de Steimentz u ( mu ) que varia para cada material considerado.

Observa-se, assim,  que a perda por histerese é fortemente dependente do valor máximo de B que se emprega no projeto.

A perda por corrente parasita, por outro lado, depende de B, da frequência e da espessura da lâmina, cada um ao quadrado, bem como da resistividade do material entre outros parâmetros.

O material ferro GO é, basicamente, o mesmo aço usado como ferro GNO...só que sofre um processo de laminação a frio e um tratamento térmico que provocam a orientação dos domínios magnéticos no sentido da laminação. Dessa forma, torna-se mais fácil magnetizar uma lâmina de ferro GO do que uma GNO, desde que o fluxo magnético seja direcionado no sentido em que os domínios foram orientados. Essa maior facilidade em magnetizar o material faz com que o coeficiente de Steinmetz do ferro GO seja menor do que o ferro GNO de forma que a perda por histerese é menor.

A espessura da lâmina GO é menor do que a lâmina GNO - (0,35) 0,27 mm contra 0,5 mm - de forma que o material GO é mais vantajoso nesse aspecto, também. Vale entretanto, notar que o tão apregoado material GNO M19 é fornecido na espessura 0,35 mm...o que sempre me fez ficar com a pulga atrás da " ovelha ". Nós temos como caracterizar se o material é GO ou GNO, mesmo que ele venha disfarçado. A concorrência, por outro lado, pode estar comprando gato por lebre, ou, pior, VENDENDO transformador com lâmina M19 como se fosse GO, pois elas só podem ser identificadas por quem conhece o material, ou por quem, como nós, faz análise cristalográfica do material ( o nome é pomposo, mas o teste é fácil de fazer )...

Vale contar uma história : no início, quando a Schatz " ainda não era a Schatz ", recebíamos material de diversos fornecedores que nem sabiam exatamente o que estavam vendendo. É dessa época que temos o controle de qualidade do ferro que usamos, onde medimos a indução máxima, o laço de histerese e as perdas do ferro. Nunca encontramos material fora da especificação esperada, mas o medo de receber ferro M19 por ferro GO sempre foi grande. Por fim, passamos a adquirir chapas de um único fornecedor, que garante a qualidade do material fornecido, mas o controle de qualidade foi mantido até hoje. Quando há uns dez anos o fornecedor de chapa bruta melhorou o processo e passou a entregar chapas com perdas menores do que as normatizadas, nós enviamos um email ao fornecedor acusando que tínhamos recebido ferro GNO com perdas menores que as de costume, que as lâminas estavam " melhores " e perguntando se haviam mandado material errado...

Bom, o que tudo isso tem a ver com os transformadores de saída ? Vamos, primeiro, aos transformadores de força.

Um transformador de força tem o seu primário ligado a uma fonte AC de tensão e frequência fixas. Por razões econômicas - para o transformador ficar menor, mais leve e mais barato - fixa-se o valor de Bmax num valor onde a perda no ferro não seja exagerada. Para lâmina GNO, o valor escolhido fica entre 1T e 1,2 T, bem no joelho da curva de magnetização, ou seja, do ponto de saturação do material. Nessa faixa de valores, a perda por histerese já aumenta com o quadrado de B ! Não dá para passar muito de 1,2 T sem que o núcleo aqueça demais. Veja que ele aquece "sozinho", sem carga no secundário, pois nem entramos nas perdas do cobre, ainda...

Por que o valor de Bmax determina o tamanho do transformador ? Porque ele determina o parâmetro espiras/volt dos enrolamento, junto com a seção do núcleo. Quanto maior o Bmax escolhido, menor a quantidade de espiras a serem enroladas e... menor o transformador.

Pois bem, como o material GO tem perdas menores que o GNO, pode-se saturar mais o material sem que o mesmo aqueça proibitivamente. Com Bmax da ordem de 1,5 a 1,7 T, o tamanho de um transformador de força feito em GO é bem menor do que um de mesma potência com núcleo GNO.

Uma outra perda é importante no transformador : a perda pelo aquecimento dos fios de cobre que compõe os enrolamentos. Essas só se manifestam com o transformador sob carga, quando há circulação de corrente apreciável nos enrolamentos. Num transformador bem dimensionado, a perda no cobre deve ser aproximadamente igual à perda no ferro.

E o transformador de saída ? Bem, um transformador de saída opera diferente de um transformador de força. ele é ligado a uma fonte de CORRENTE - a válvula ou válvulas de saída, cuja impedância não é desprezível como ocorre com a rede AC. Por essa razão, o núcleo do transformador de saída deve trabalhar na região linear - ou mais linear - da curva de magnetização, o que significa ficar distante do ponto de saturação do material e nem pensar em chegar perto dos 1,5...1,7 T permitidos pelo ferro GO nos transformadores de força.

Segue em próxima postagem.

[Epron]

Boa noite,
Não sei se foi perguntado, mas gostaria de saber se voces fazem transformadores toroidais ?
No meu próximo amplificador gostaria de usar um desse modelo.

Abçs!