АудиоПортал ИНФО

Катушка для ФНЧ должна соответствовать двум основным требованиям. Иметь низкое активное сопротивление (Rdc) и вносить как можно меньше искажений.
Бескомпромиссная намотка на «воздухе» второму требованию соответствует, а с первым проблема. Мне по расчёту, на фильтр LR2 с частотой среза 350 гц, нужна катушка 4.7 mH. По аксиоме: Rdc = 5-10% от Re, мотать нужно толстым проводом и размеры получаются внушительными. Страшно подумать о размерах для частоты, скажем 150гц. Хотя не перевелись на Руси богатыри, мотают.
Для сокращения размеров, экономии провода и в конечном итоге малом Rdc, логично напрашивается сердечник. Но как известно, любой сердечник вносит в сигнал нелинейные искажения: влияет насыщение, частотные свойства и т.д. А у буржуев, они во всю применятся даже в сверхтоповых колонках.
Вот к примеру часть кроссовера Троэлса (хоть он и является диллером аудиокомпонентов, для меня он уважаемый аудиоконструктор).

Наряду с дорогущими Супримами и ленточными катушками применяются катушки на феррите. Цена их тоже немалая, Jantzen C-Coil на 4.7 mH стоит в (не к ночи будет помянутой) аудиомании - 2 874 руб, но его Rdc составляет всего 0,05 ом! По вопросу искажений есть ролик
https://www.youtube.com/watch?v=sxJBK4JIYJk
Я, в силу привычки и врождённой скупости, катушки мотаю сам, воздушные и на подковах легендарных ТС180 –ТС310.
Так как информация по искажениям для таких конструкций практически отсутствует, поступил по принципу: лучше один раз померять самому, чем сто раз услышать от других.


Итак: имею катушку 4.7 mH, намотанную на сердечнике от ТС180, проводом 2мм, с Rdc=0.23 ом. С такой же индуктивность воздушную не нашёл, соединил последовательно 3шт мотанных таким же проводом. Получившаяся индуктивность 4.8 mH, Rdc=0.75 ом. Вот они на фото:

Маленькая катушка с обрезком сердечника (4.7 mH, Rdc=0.72 ом, 1мм) в измерении участия не принимала.

Схема стенда для измерений


АЧХ фильтров.


Фильтр на «воздухе», в силу большего Rdc, съедает 1 дб, что не принципиально. Важнее, худшее демпфирование динамика (если не поставлена задача его сознательно ухудшить).

Продолжение.

Измерения Кг проводились на нагрузке 8 ом при мощности 10 вт, в диапазоне на котором обычно работает басовик в трёхполоске, т.е. 40,80,160 и 320 гц.
Графики - сверху в низ: усилитель на прямую, катушка на воздухе, катушка на железе:

40гц

80гц

160гц

320гц

Итак: катушка на «воздухе» не преподнесла никаких сюрпризов. Кг в полосе пропускания монотонно снижается. А на «железе», наоборот растёт! Что это? Возможно ухудшение частотных свойств сердечника.

Итог: даже разомкнутый сердечник, действительно вносит искажения. К примеру на частоте 160 гц, общий Кг катушки с сердечником, больше катушки на воздухе в 4,5 раз.
С другой стороны, искажения в 0,028% (при Кг всего стенда 0,011%) – мелочь, я молчу про собственные искажения динамика на этих частотах. Так что катушки с сердечником из трансформаторного железа, имеют право на жизнь.
Но кроме этих проблем, у LC фильтров существует так называемая "накачка", проявляющаяся в появлении на АЧХ горба 2-3 дб. И ещё они работают как магнитные антенны, "зуд" от паяльника с фазоимпульсным регулятором, слышен в колонке на растоянии 0,5 м от паяльника.
По этому, я в последнее время предпочитаю активное деление полос НЧ и СЧ+ВЧ

P.S.
В даташитах на крутые катушки, присутствует интересный параметр, который я перевёл как: вибрация катушки по частоте.

Максим, спасибо за ваши тесты! было очень интересно ознакомиться с вашими экспериментами)))
И ещё у меня возник вопрос: подскажите, а как можно измерить, на какой мощности сердечник пошёл в насыщение?
и что будет, если использовать для сердечника сразу 2 или 4 подковы, например постав их вот таким способом ><.

Использовать для сердечника сразу 2 или 4 подковы, не возбраняется. Но мне всегда хватало одной. Если не помещается, можно взять сердечник от ТС-310, катушка будет шире почти в 2 раза.
Насыщение можно определить по резкому росту гармоник, но чтобы такой разомкнутый сердечник ввести в насыщение, это же сколько ему ввалить надо?
Силовые трансформаторы я никогда не рассчитывал по формулам. Существует довольно примитивная схемка для определения оптимального количества витков на вольт.

Наматывается пробная обмотка (один слой на каркасе или на торе) и снимается ВАХ по нескольким точкам. По X - вольты, по Y - миллиамперы. ВАХ выглядит как прямолинейно растущий начальный участок, затем следует плавный загиб переходящий в более крутой (насыщение). Смотрим при каком напряжении начинается загиб. Делим количество витков на это напряжение и получаем оптимум вит/вольт. Хочется меньшей индукции - выбираем точку на прямолинейном участке. Думаю этот метод применим и к катушке.