Копилка

3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18429
Попробуем проверить полученные результаты.
Посмотрим одновременно кривые тока в нагрузке и напряжения на этой нагрузке, из расчета что если токовый датчик врет, то напряжение измеряется напрямую.


А теперь максимально увеличим период, на который первичка отключается от сети.
Это позволит нам посмотреть насколько долго будет продолжаться протекание тока через нагрузку.


Имеем в цепи лампы, после снятия напряжения с первички, долговременный выброс постоянного тока. Он похож на разряд заряженного конденсатора. Попробем прикинуть его емкость.
Начальная амплитуда 20В и 40ма. То есть получается R=500ом. Если ток не обрывать, то он длится примерно 200мс.
Если учесть правильный уровень тау в 37% то оно будет 74мс. И тогда 0.074/500=148мкФ.
Можно было бы считать это выбросом ОЭДС после резкого снятия напряжения с первички.
Но во первых мы не видим выброса пика высокого напряжения, характерного для ОЭДС.
А во вторых отключение нагрузки даже на короткое время, необратимо прекращает процесс протекания тока.
То есть и версия разряда конденсатора и версия броска ОЭДС представляются сомнительными.

Итак имеем.
1) Подключаем нагрузку 100Вт параллельно первичке трансформатора
2) Выбираем фазы отключения первички от сети и последующего ее включения в 0 напряжения на первичке.
3) Выбираем точки выключения и включения так, чтобы направление изменения тока в них было противоположным.
4) При этом имеем резкий бросок потребления тока первичкой трансформатора в 27 раз превышающий ток ХХ и в 8 раз превышающий ток в нагрузке.
5) Если в промежуток времени, когда первичка отключена от сети, мы хотя бы на короткое врем разрываем цепь подключения нагрузки к первичке, то при последующем включении, бросок тока не наблюдается.
6) В промежуток времени когда первичка отключена от сети в цепи нагрузки протекает постоянный ток, спадающий по кривой, подобной кривой разряда конденсатора.
7) Даже кратковременное отключение нагрузки от первички, в промежуток времени, когда первичка отключена от сети, вызывает прекращение протекания постоянного тока в ней, который не восстанавливается при последующем подключении нагрузки.
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18431
по поводу того что это ОЭДС.
Если это и она, то паралельно с ней таки происходит еще один процесс - "сброс раскрутки" базового потока сердечника.
Потому как четко зафиксировано, что сброс полностью убирает рождение всплеска тока при включении.
То есть теряется зависимость фаз выключения и включения. Даже если ток в них разнонаправленный - всплеска нет.
А это значит сердечник перестал "хранить" память о фазе выключения.
И вот этот факт не позволяет ограничить все только ОЭДС.

Попробуем выяснить как зависит "сброс" протекания тока от длительности импульса отключения нагрузки.





Как видно, 5мс разряжают "емкость" практически до 0, а вот меньшие длительности делают это лишь частично.
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18432
Итак продолжаем ... практикум по трансформаторам.

Динамически подключаем нагрузку 100Вт сначала к первичке трансформатора, потом ко вторичке.
Смотрим на поведение выбросов "тока намагничивания" в зависимости от длительности и периодичности подключения нагрузки ко вторичке.




А теперь смотрим на тот же процесс, но в пределах одной фазы напряжения 50Гц.

Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18433
Магнитное эхо

Конденсатор динамически подключается ко вторичке не нагруженного трансформатора.
Индуктивность вторички - 4.6Гн. Емкость - 500нф.





Экс в динамике.


Период повторения полного цикла 8 периодов сети.
Сделано, чтобы по возможности исключить взаимовлияние между циклами...
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад 3 года 3 дн. назад от fantom.
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18434
Срок хранения "пупырышка" :)


Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад 3 года 3 дн. назад от fantom.
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18435
Если вы помните, в одном из моих опытов показывалось присутствие постоянного тока в замкнутой на нагрузку вторичной обмотке и эффекты при ее кратковременном размыкании.
Амплитуды там были очень небольшие, и вполне могли быть отнесены к погрешностям эксперимента "на коленке".
Сейчас найдена комбинация фазовых и временных параметров, при которых эффект проявляется несколько ярче.
Наличие второго генератора позволило провести этот давно планируемый экс.
Цель его - получить ответ на вопрос: есть ли некий эквивалент ОЭДС, но в магнитном поле?

Схема экспа.


Цикл повторяется через 8 периодов сети.
Сначала подается питание на первичку, при этом лампа 100Вт подключена ко вторичке.
Затем напряжение питания снимается и через определенное время ненадолго нагрузка отсоединяется от вторички.
И вот что за этим следует....



Причем выброс можно получить и в следующем периоде, и через один и т.д.
Энергия для него, похоже, хранится в сердечнике.
Чем позже по периодам отключаем нагрузку - тем более падает амплитуда.


Эта картинка составлена из нескольких осциллограмм, чтоб показать как меняется амплитуда если отсоединять нагрузку через один или несколько периодов.
Внимание - выброс получается только один раз в одном цикле (8 периодов).
То что на осциллограмме их много это только для того чтобы было легче сравнить амплитуду.
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18436
Вот так выглядит ток в цепи нагрузки...

Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18437

lari пишет: Фантом после ряда эксов у меня возникли сомнения по поводу сдвига фаз! Не вызывает сомнение сдвиг фазы напряжения от тока. Ну а дальше, как только появился ток- появилось магнитное поле, которое моментально наводит ЭДС во всех обмотках Тр. Если закоротить вторичную обмотку Тр, то мгновенно возникает ток, мгновенно появляется поле и мгновенно наводит противо ЭДС в первички. Пока это предположение.

Коротим вторичку и замеряем ток в первичке.







Исходные осцилки
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18438
парочка интересных не моих экспериментов с сердечниками и управлением поля постоянного магнита..





Тут из опытов видно как могут отличатся свойства материала сердечника, из-за чего у экспериментаторов могут отличатся результаты одних и тех же опытов над трансформаторами. По видимому сердечник который не держит магнитный поток, имеет повышенное сопротивление этому потоку, по эффекту как будто имеется зазор.
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18439
Вспомним зачем собственно нам нужен сердечник нашего 50Гц трансформатора.
А нужен он нам ровно для сокращения габаритов этого полезного в хозяйстве устройства.
Можно ли было бы выполнить 50гц трансформатор без сердечника? Теоретически - да. Но!
Габариты его бы были во много-много раз больше трансформаторов с сердечником.
И все это за счет такого свойства материала сердечника, которое именуется магнитной проницаемостью.

Определение из википедии - "Магнитная проницаемость — физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией {B} и напряжённостью магнитного поля {H} в веществе."
Что называется красиво, но .... :)

Попробуем по другому : Магнитная проницаемость - величина, характеризующая реакцию среды на воздействие внешнего, по отношению к этой среде, магнитного поля.

Или по третьему : Физическая величина, показывающая, во сколько раз индук­ция магнитного поля в среде больше или меньше индукции маг­нитного поля в вакууме, называется магнитной проницаемостью среды µ.

µ вакуума принята на 1.
Как вы знаете, по магнитным свойствам, все остальные вещества в природе условно делятся на две категории: диамагнетики и парамагнетики.
Диамагнетики как бы выталкивают магнитные силовые линии из своего обьема, и их µ < 1.
Парамагнетики , наоборот, как бы впитывают в себя (концентрируют) магнитные силовые линии в своем обьеме, и их µ > 1.
Из самых ярких представителей класса диамагнетиков можно привести графит и висмут - µ висмута=0,9998.
Большинство парамагнетиков также имеют слабое отличие от 1. Например µ алюминия=1,000023
Однако среди парамагнетиков можно выделить целый класс веществ, µ которых превышает 1 в десятки и сотни тысяч раз.
Такие вещества называются ферромагнетиками. Именно их мы и будем рассматривать в дальнейшем и именно их них и изготовлен сердечник обыкновенного трансформатора. Именно такой сердечник способен "сгустить" линии магнитного поля настолько, чтобы уместить скажем 1000ВА трансформатор на 50Гц в обьеме грубо 15 на 15 на 15см. Для аналогичного по мощности трансформатора на частоту 50Гц без сердечника потребовались бы кубометры.

Обозначим основные свойства ферромагнетиков.
1) Магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от величины внешнего магнитного поля.
2) Зависимость магнитной индукции внутри ферромагнетиков от величины приложенного магнитного поля имеет как линейный так и нелинейный участки. С этим связано понятие насыщения ферромагнитных материалов.
2) В знакопеременных магнитных полях ферромагнетикам присуще свойство называемое гистерезисом. По ширине петли гистерезиса ферромагнетики делятся на магнито-мягкие ( из них изготавливают сердечники трансформаторов) и магнито-твердые (из них изготавливают постоянные магниты).
3) При нагреве выше определенной температуры, называемой точкой Кюри, ферромагнетики почему-то теряют свои магнитные свойства. И еще при плавном нагревании, в зоне температур близких к точке Кюри, ферромагнетики способны резко повышать свою магнитную проницаемость.

Понятно что сказано всего несколько слов, но я не претендую на полноценный лекционный курс, а просто буду давать краткие справки, которые нам помогут в дальнейшем говорить на одном языке.
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад 3 года 3 дн. назад от fantom.
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18440
Продолжим!
Типичная зависимость магнитной проницаемости ферромагнетика от индукции внешнего магнитного поля.


Согласно теории все основные свойства ферромагнетиков обусловлены доменной структурой их кристаллов.
Домен-это область кристалла, где магнитные моменты атомов ориентированы параллельно определенному кристаллографическому направлению. При отсутствии внешнего магнитного поля каждый домен спонтанно (самопроизвольно) намагничен до насыщения, но магнитные моменты отдельных доменов направлены различно и полный магнитный момент ферромагнетика равен нулю. Между доменами имеются переходные слои (доменные стенки), внутри которых магнитные моменты постепенно переходят от направления одного домена к направлению соседнего.
При помещении ферромагнетика во внешнее магнитное поле векторы намагниченности каких-либо доменов окажутся совпавшими или близкими к совпадению с вектором напряжённости внешнего магнитного поля. Потенциальная энергия таких доменов будет минимальной, тогда как потенциальная энергия всех остальных доменов повысится за счет воздействия внешнего поля. Для того чтобы понизить энергию системы, области благоприятно ориентированных доменов растут. Как следствие увеличивается намагниченность (М) и, следовательно, возрастает индукция (В). Зависимость индукции от напряженности внешнего магнитного поля принято называть кривой намагничивания.



На начальном участке кривой намагничивания увеличение напряженности внешнего поля ведет к незначительному росту индукции, причем при отключении внешнего поля индукция снижается до нуля. Этот участок принято называть участком обратимого намагничивания. На втором участке незначительное изменение напряженности внешнего поля ведет к заметным изменениям индукции. Этот участок принято называть участком резкого роста индукции или областью скачков Баркгаузена. На третьем участке кривой намагничивания зависимость индукции от напряженности внешнего поля вновь ослабевает. Этот участок называют участком замедленного намагничивания. На четвертом участке индукция растет пропорционально напряженности магнитного поля. Этот участок называют участком насыщения. При этом считается что все домены в материале поменяли свою ориентацию согласно внешнему полю, и дальнейшее увеличение напряженности поля уже не влияет на величину магнитной индукции в материале.

Проведем простейший эксперимент.



Станем подавать на обмотку прямоугольные импульсы напряжения 200В с частотой 50Гц, постепенно увеличивая их длительность и регистрируя ток в обмотке.

Детальные графики [ Нажмите, чтобы развернуть ]


Ознакомится с осциллограммами можно по следующей ссылке .

Желтый луч - на затворе ключа. Синий луч- ток в цепи обмотки (масштаб - 1В = 1А)

На графиках мы видим соответствие результатов экспа с тем что написано в учебниках.
На данном этапе изложения для нас важно подтверждение того, что после входа в насыщение, сердечник трансформатора как бы исчезает... (розовая честь графика). И дальнейший рост тока определяется только параметрами катушки, практически без учета влияния сердечника.
Спасибо сказали tokar_ev, Converter
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18441
Вот так выглядит динамика насыщения сердечника при подаче постепенно повышающегося синусоидального напряжения.



Желтое напряжение на обмотке, синее ток в обмотке.
Амплитуды специально скорректированы так, чтобы получился один визуальный размер кривых.
Это сделано для удобства наблюдения изменений формы тока.
Отдельные осцилки можно посмотреть тут
Вложения:
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18442
Примерно вот так меняется магнитная проницаемость сердечника трансформатора в каждом периоде тока в первичке.

Вложения:
Спасибо сказали tokar_ev
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18443
Магнитное поле вокруг сердечника 50Гц трансформатора.
Номинальная для трансформатора активная нагрузка 100Вт.

Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18444
Магнитное поле вокруг сердечника трансформатора.
Режим холостого хода.

Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18445
Магнитное поле вокруг сердечника трансформатора.
Режим короткого замыкания.
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад 3 года 1 день назад от fantom.
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18446

valavd пишет: Есть несложный экс в тему. Думаю интересен будет практически всем.




Вот результаты.
Напряжение 12В. Нагрузка - резистор 10ом. В цепи истока резистор 1.25 ома.





Исходные осциллограммы.

P.S.
В видеоролике в одном месте при переносе токового щупа, осциллограмма тока на верхнем осцилле оказывается ошибочно развернута на 180 градусов. При сьемке не обратил внимание. Сорри.
Вложения:
Спасибо сказали tokar_ev
Тема заблокирована.
3 года 3 дн. назад
fantom
Модератор
Модератор
Сообщений: 180
Больше
Автор темы
Копилка #18447
Измерения напряженности ЭМП около 50 Гц трансформатора в различных режимах.
Тема заблокирована.
Модераторы: fantom