Trasformatore audio d'uscita toroidale

Intanto complimenti per l'esposizione, è raro che qualcuno capiti a fare domande di questo tipo organizzate così bene.
Poi, passiamo alle risposte.

Le prove che hai realizzato sarebbero in teoria corrette, in pratica un pò meno. Il primario del trasformatore è stato progettato per far circolare nel nucleo un flusso di circa 1.5 T quando alimentato con una tensione alternata di circa 660V picco picco. Ovvero 220Vrms. Questa tensione con l'impedenza primaria di quel trasformato fa circolare un tot di Amperspire tale da produrre quel campo magnetico di 1.5T con un carico secondario da 100W a 11.5Vrms. Tutto, naturalmente e rigorsosamente a 50Hz.
Le prove che hai fatto, usando la tensione del generatore suppongo intorno ai 2-10Vrms con in serie la resistenza da 4K7 non ha riprodotto le circostanze di impiego del trasformatore nel caso tu lo mettessi come carico di una valvola reale che potrebbe pure avere anche 4K7 di impedenza di uscita, ma più probabilmente qualcosa intorno a 1.5 2Kohm, ma con uno "swing" di tensione pari almeno a 330V positivi e 330V negativi. La resistenza sul secondario da 8.2 Ohm invece va bene.
Tirando le somme, è come se tu avessi preso un Ferrari e lo hai semplicemente spostato di qualche metro usando solo la prima senza dare gas. Questo non ti fa capire cosa succederebbe se tu l'avessi usato su pista fino alla sesta a 280Km/h.
Naturalmente, il tuo trasformatore si è comportato bene perchè non ha mai raggiunto minimamente la corrente/tensione necessaria per dimostrare le sue carenze.
Ma, andando un pò oltre possiamo dire che i trasformatori toroidali proprio per la conformazione del nucleo e più che altro dell'avvolgimento che riempe tutto il nucleo rendendo gli strati primario e secondario vicini risulta in un dispositivo con poche perdite di flusso anche a frequenze più alte per il quale è stato disegnato, e perciò molto più adatti a fare da trasformatore di uscita di un trasformatore con uguali caratteristiche ma con nucleo a E/I. La frequenza di risonanza di 15Khz può andar bene. Non devi dare retta a coloro che hanno delle orecchie ultrasoniche e che distinguono una quadra da una sinusoide anche a 50Khz. 12Khz di banda passante è più che accettabile, se questo valore è veramente 12Khz di più serve a poco ed il contenuto armonico delle varie registrazioni spesso si ferma molto prima.
Purtroppo però, i trasformatori toroidali si saturano con estrema facilità. Cioè, se hai un trasformatore da 100W a 50Hz, puoi utilizzarlo fino a 25W a 25Hz e fino a 12.5W a 12.5Hz. Siccome il 90% della potenza di un amplificatore viene impiegata dai bassi è evidente che devi usare un trasformatore di potenza adeguata al tuo amplificatore calcolando la frequenza di taglio più bassa. Perciò il trasformatore che hai da 100W potrebbe essere usato per un trasformatore audio a 12-20W massimo. Ma non basta. La potenza di 100W viene data per avere un flusso prossimo alla saturazione, cioè 1.5T, del nucleo, quando, per evitare la distorsione dovuta all'isteresi dovresti avere un flusso massimo di circa 0.8 Tesla. Quindi, il tuo trasformatore da 100W diventerebbe buono solo per un amplificatore da 6-10W. Ora, fatti gli stessi calcoli per un amplificatore da almeno un 30-50W e vedrai che bestia di toroidale ti vien fuori. E che succede con un toroidale così enorme non costruito a strati, ma disegnato per l'alimentazione a 50Hz? Le capacità aumentano, la frequenza di risonanza si riduce, la distorsione dovuta al nucleo aumenta, le perdite pure, e rischi che se per caso arrivi in saturazione la distorsione diventi molto alta a causa del crollo di impedenza che si ha sempre in quel caso.
Aggiungiamo anche che i toroidali ma sopportano la sovrapposizione della corrente contianua, non ci sono speranze nell'uso dei medesimi per gli SE e gli amplificatori in PP devono essere molto bilanciati. A questo punto, mettiamo insieme queste grane, e la difficoltà costruittiva di un toroidale e chiediamoci chi ce lo fa fare quando, se si è proprio alla ricerca della pietra filosofale si possono usare dei nuclei a C... magari in metglass come quelli usati nel MEG...

Perfetto, non fa una grinza. Anche se hai confuso reattanza con induttanza... Ma si capisce il quì-quò-quà...
E i torodi non sono da gettare via. Se non hai pretese megagalattiche puoi usare il tuo trasformatore toroidale di alimentazione in amplificatore solo per la banda voce da 300Hz a 3Khz per i ricevitori OM/OL/OC.
Se invece ti fai un toroidale avvolto a strati appositamente studiato per un PP a valvole allora ti rimane solo il problema saturazione. Invece per gli SE la vedo più dura.
Una volta ero tentato di avvolgere dei trasformatori con i nuclei in met-glass oppure di fare un multiamplificatore con due trasformatori, uno in ferro al silicio normale per i bassi, ed uno in ferrite per i medio acuti SE in pura classe A. Ma ho rinunciato perchè non ho richieste specifiche. Pare che ai pochi appassionati interessi più che altro avere delle valvole da guardare e così convincersi che il suono che esce è caldo. Per me, sto ancora costruendo una nuova specie di amplificatore che per metà funziona bene e per metà è da finire...
In altre parole, credo che la qualità migliore la si ottiene facendo una buona progettazione più che utilizzando tecnologie particolari. Cioè, è inutile che usi un nucleo misto ferriteferrosilicio semipoligonotoroidale con filo in superconduttori da tenere a -270 gradi in helio liquido e poi il circuito invertitore di fase non l'ho curato a sufficienza. Oppure l'alimentatore è una ciofeca.

Bhò, mi sembrava, poi l'induttanza è diventata impedenza che è diventa reattanza che poi... si è persa non so dove. Ma come dicevo poco importa il concetto è molto chiaro. Chi poi, è vero che un avvolgimento tipo il nostro trasformatore rappresenta una pura induttanza o carico totalmente reattivo o reazionario, un tipo da prender con le molle insomma. Ma poi, quando sul secondario colleghi un carico resistivo, e se il trasformatore è fatto bene, l'impedenza diventa praticamente resistiva fino alla frequenza più bassa dove, come dicevi l'induttanza crolla e diventa paragonabile alla resistenza secondaria riportata sul primario. Considera che l'induttanza del primario a secondario aperto, per un buon trasformatore sta intorno ai 500H. Qualcosa di più qualcosa di meno, per potenze intorno ai 50W e per le solite valvolette con impedenza anodica tipica da 1500 ai 3000Ohm.
Se vai dal trasformatoraio fagli avvolgere gli avvolgimenti in modo alternato primario, secondario, primario, secondario ecc... Mettendo poi, in serie gli avvolgimenti del primario ed in parallelo quelli del secondario. Questo consente di usare del filo sottile anche per il secondario, più facile da avvolgere e più efficiente come avvolgimento, oltre a schermare le capacità varie se colleghi gli strati in parallelo a massa da un lato.

Ma tu sei uno (pseudo) insegnante di elettronica sul serio? Perchè questo spiegherebbe molte cose.

ARI un nome una garanzia, complimenti Marco, insegnare elettronica agli OM non è cosa facile, perchè ne sanno sempre una più del diavolo... Non come gli studenti scolastici che ci vengono mandati dai genitori per levarseli di casa e che poi, ottenuto il diploma per il 99% andranno a fare gli animatori turistici.

Concordo con tutto quello che hai scritto. Io mi riferivo al crollo dell'induttanza al momento della saturazione del nucleo toroidale che è molto semplice ottenere proprio perchè ha meno dispersioni di un nucleo EI e la curva di saturazione è molto ripida. Questo non significa che non si possano fare dei buoni trasformatori audio con nucleo toroidale, ma che le energie spese, ed i costi sono abbondantemente superiori, rispetto ai reali benefici ottenibili con un buon trasformatore con nucleo EI o al limite con un nucleo a C.
Inoltre, c'è ancora qualcosa da dire, un amplificatore a valvole può funzionare con una gamma di trasformatori con un rapporto di trasformazione ampio. Ma c'è soltanto un rapporto di trasformazione ad essere quello giusto, e anche peggio, nel caso si abbia una configurazione con local feedback anche gli avvolgimenti di FB locale hanno una importanza elevata. Qualche spira in più o in meno fa la sua bella diferenza tra un amplificatore ed un'altro. Insomma, se si blatera tanto della differenza di "suono" (passatemi il termine esoterico) tra una valvola ed un'altra, molto di più può fare la differenza tra un trasformatore ed un'altro.