Энергетический парадокс самоиндукции, через эксперимент к новой модели.

Sovetnik...#259095

//....должна быть ИДЕЯ КАК???...//


Ну вот чтото вроде этого...
www.elec.ru/viewer?url=/files/2011/03/28/Buklet-Force.pdf

принцип работы :
***Система FORCE использует запатентованный материал EMF-6 и EMF-7 представляющие собой стабильную молекулярную структуру, подключаясь отдельно к каждой фазе и нулевому проводу система производит очень слабый электрический ток (0,06-0,09 mA) в течение 30-100 лет.***

ВЫВОД по моему посту #259021:
По методу amischuk обычная повышайка (StepUp) тоже имеет COP>1 т.к. при расчете берется энергия катушки в момент выключения транзистора, но после выключения транзистора ток продолжает течь через БП до полного заряда конденсатора, а это не учитывается в расчете.

Двухтранзисторный (косой мост) обратноходовый преобразователь при одиночном импульсе

Генератор импульсов 5В 22,409 кГц 4,62% (2,1 мкс)
драйверы нижнего и верхнего ключа на 6N137+ IR4426 с двухканальным БП 12 В.
Катушка 48,9 мкГн 177 мОм, 57 витков проводом D=0,9 мм каркас 32 мм.
Конденсатор CBB21 1 мкФ х 400 В.
Транзисторы IRFB3806. Выпрямительный диод 31DQ06
Шунт 0,1 Ом (4 резистора 0,39 Ом 2 Вт параллельно)
Потом заменил на 2 SMD резистора 0,2 Ом 2512 параллельно.



Красный – затвор нижнего ключа, желтый – сток (заряжаемый конденсатор)

Красный – сток верхнего ключа, желтый – сток нижнего ключа (заряжаемый конденсатор)

Сравнил измерение тока щупом с крокодилом и щупом с пружинкой на SMD-шунте на двухсторонней печатной плате.




Красный - шунт, желтый – затвор верхнего ключа. Земля щупов на +12 В.

Красный - шунт, желтый – затвор верхнего ключа. Земля щупов на +12 В.

Вывод:
При той же энергии в катушке конденсатор зарядился с 0 до 3,2 В, а в StepUp с 12 до 15,5 В (ΔU=3,5 В).
Ток от БП потребляется только когда включён транзистор.
Установлен только один диод для сравнения напряжения заряда со схемой StepUp.
Для режима пачек импульсов нужно добавить диод на С3, чтоб конденсатор не разряжался при следующем импульсе.

Эксперимент сам по себе бесполезен, зато видно, как правильно мерять напряжение на шунте.

тут с юрой соглашусь, при открытии VT2 конденсатор С3 просто закорачивается через него

Схема для проверки с одиночным импульсом, для режима пачек естественно надо добавить диод последовательно с кондером.

amischuk
Двухтранзисторный (косой мост) обратноходовый преобразователь + синхронный выпрямитель
Схема для одиночного импульса

Похож на Class E, но энергия конденсатора не возвращается обратно БП. В режиме пачек импульсов возможен пробой нижнего транзистора.

Синхронный ключ выключен только когда включаются транзисторы косого моста (есть Dead Time) остальное время включен

Сначала все шло нормально, но…
При добавлении транзистора синхронного выпрямителя VT3 его емкость с паразитной индуктивностью проводов шунта сильно звенит на ВЧ при включении верхнего транзистора из-за этого звон на шунте даже при измерении щупом с пружинкой не исчезал. Даже если замкнуть затвор синхронного транзистора VT3 на землю.
Такая же проблема как в обычном полумосте.

Красный – затвор VT3, желтый – сток VT3 (исток верхнего ключа)

Красный - шунт, желтый – затвор вехнего ключа. Земля щупов на +12 В.

Пришлось добавить LR-цепь для подавления звона:

Катушка L2: 5 витков проводом 0,9 мм на каркасе 21 мм.


Теперь напряжение на шунте чище и звон на затворе и истоке верхнего транзистора пропал:

Красный - шунт, желтый – затвор вехнего ключа. Земля щупов на +12 В.


Красный - затвор, желтый – сток нижнего ключа (заряжаемый конденсатор)

Красный - затвор, желтый – сток нижнего ключа (заряжаемый конденсатор)

ВЫВОД:
Данный эксперимент – демонстрация как бороться с паразитным звоном.

Конденсатор заряжается до немного большего напряжения (3,52 В), его энергия в БП не возвращается.
Важно правильно измерять сигнал с шунта и уменьшать его паразитную индуктивность либо добавлять демпфирующие цепи.
Неправильная методика расчетов и измерений приводит к поиску СЕ в неверном направлении.

Можно мечтать, что наносекундное закрытие транзистора обладает магическими свойствами .
Но в обычном Class E с конденсатором параллельно транзистору нет СЕ и лишняя энергия катушки вернулась бы в БП. Это давно проверено.

Rayden_rs пишет:

amischuk
Двухтранзисторный (косой мост) обратноходовый преобразователь + синхронный выпрямитель
Схема для одиночного импульса

Уважаемый коллега,

У вас всё верно, кроме понимания условий, необходимых не только для возникновения, но и для поддержания резонанса в LC-цепи. Общеизвестный факт: реактивная мощность циркулирует между реактивными элементами и источником питания. В идеальной цепи этот процесс может происходить бесконечно.

В первой схеме, которую вы тестировали, в роли накопителя со стороны источника питания выступали конденсаторы. Как только вы их "убрали", установив между источником питания и индуктивностью электронный ключ, реактивной мощности стало возвращаться некуда, и резонанс разрушился.

Чтобы восстановить его, необходимо между истоком верхнего ключа и землёй установить конденсатор C1, который будет накапливать реактивную мощность. Обратите внимание: его ёмкость определяет резонансную частоту и максимум напряжения на конденсаторе.


Транзисторы VT1 и VT2 управляются синхронно. Первый импульс с двумя ключами я не оценивал, но в динамике на осциллограммах вы можете видеть, что ток потребления минимален. Его величина такова, чтобы восстановить заряд конденсатора C1. Измерять реактивную мощность нет смысла — при сдвиге между током и напряжением на реактивных элементах 90° её активная составляющая равна нулю.







С уважением, автор.

amischuk
Вы поняли, что в данной схеме ваши расчеты COP не верные? Ток от БП потребляется после выключения транзистора.

Rayden_rs пишет:

amischuk
Вы поняли, что в данной схеме ваши расчеты COP не верные? Ток от БП потребляется после выключения транзистора.

Ток после выключения транзистора — это не активное потребление, а начало процесса циркуляции реактивной энергии между буферным конденсатором и LC-контуром. Ни о каком расчёте COP в этом режиме речи не идёт. Что касается оценки энергетики первого импульса, это требует дополнительной проработки с учётом новых вводных, а именно вклад и влияние на его энергетику конденсатора C1.

amischuk
Анализ затрат энергии на заряд конденсатора:

Пока транзистор включен ток через катушку замыкается по цепи:
+БП > шунт > катушка > транзистор > - БП
За это время энергия потребленная от БП = энергии в катушке. Конденсатор разряжен.

После выключения транзистора ток через катушку замыкается по цепи:
+БП > шунт > катушка > заряжающийся конденсатор > - БП
То есть после выключения транзистора ток потребляется от БП, что видно на шунте
Ток БП падает до 0 в максимуме напряжения на конденсаторе, вот и за это время нужно считать затраченную БП энергию.
Вы же считали ее только за время включенного транзистора. Как будто после выключения транзистора ток катушки замыкается мимо БП.

А шунт лучше делать из SMD резисторов 2512 (есть 0,1%). У Вас же шунт по сути катушка.

Вот и вся магия: COP<1