Магнитни ключове

[emm]

Колеги, отварям нова тема, която е доста важна.

Магнитните ключове са в почти всички устройства, които разглеждаме, но така и не сме си изяснили подробно тяхната работа.
При една елементарна сметка, ако се използват магнити със сила 40кг., каква ли бобина ще трябва да използваме.  Целта е с малко енергия да се комутира силното магнитно поле, като го насочваме в точната посока.

[emm]

До този момент, не сме се научили да комутираме правилно магнитните потоци.
Енергията която трябва да вложим в бобина, за да прекъснем,да създадем, или да отклоним магнитното поле е по-голяма от тази която ще получим. За момента най-ефективният начин за комутация си остава механичният.Къде бъркаме!!!
На първата схема ще видим един перфектен магнитен ключ, който не можах да го накарам да комутира магнитните потоци в енргия в товарна намотка по електрически начин. На втората диаграма съм нарисувал така известният генератор на енергия от постоянни магнити. Първият чертеж на втората диаграма показва, че когато магнитите се отблъскват се създава енергия в товарната намотка.
А при вторият чертеж няма почти никаква енергия в товарната намотка.

[varvarin]

Здравей emm,

Отклоняването на голям магнитен поток с маък управляващ ток не е проблем, проблема се състои в това когато скоростта на отклонение трябва да бъде висока тъй като от това зависи индуцираното напрежение в изхода. Това че при насрещно разположените магнити се получава ЕДС, а при съпосочните не се получава е съвсем обичайно. При насрещните силовите линии стават перпендикулярни на магнитопровода и при движението на намотката пресичат проводниците и създавайки ЕДС в тях. При съпосочно разположени магнити силовите линии се ориентират по дължината на магнитопровода и не пресичат навивките при движение на намотката. Ето тук има аналогичен експеримент на твоя и мисля че ще стане още по ясно - http://www.youtube.com/watch?v=aCClYZp9Yls&feature=player_embedded. Моето лично мнение за неуспеха е че свръхеиничния резултат се постига при точно определена работна точка на сърцевината и съотношение на двата магнитопровода.

Успехи!

[getca]

Темата е фундаментална за устройства, работещи с комутация на магнитни потоци. Подобно на добре известните аналогии на колегата mi68 и аз ще опитам да оприлича т.н. магнитен ключ с ел.управляем водопроводен вентил или даже мощен електронен ключ. И трите комутират потоци - магнитни, флуидни, електронни, и трите имат характерни параметри - време на реакция, съпротивление вкл/изкл и т.н. Да се направи магнитен ключ обаче не е толкова просто, тук ключовата дума е насищане на феромагнитните материали. Това е област от характеристиката, където има рязко увеличаване на магнитното съпротивление на материала и спадане на магнитната му проницаемост. За да бъде ефективна комутацията, с минимална енергия за управление е нужен феромагнетик с подходяща хистерезисна крива - висока индукция на насищане, малка коерцитивна сила, ниска проницаемост при насищане, висок коефициент на правоъгълност на кривата. Казано с други думи магнитната проницаемост трябва да спада максимално бързо в областта на насищане. Най-добре на това изискване отговарят Fe-Ni сплави или т.н. пермалои, които си имат и недостатъци, като ниска механична устойчивост и неподходяща геометрия за целта. Трябва да се каже, че за да се вкара сърцевината на магнитния ключ в дълбоко насищане с проницаемост близка до тази на въздуха, трябва да се създаде сила на полето Н от няколко до десетки и дори стотици пъти по-голяма от тази в началото на насищането. Това е проблем, защото е свързано с протичане на големи токове и съответно загуби. Друг проблем е високата честота на комутация и влиянието на външната магнитна верига. Нещата са доста сложни и се иска яко четене, опити и мерене за онагледяване на теорията.
Процесът на насищане на феромагнетиците е добре изяснен в теорията на магнитните усилватели. Магнитни усилватели се използуват и в съвременните импулсни захранвания, поради високата си надеждност.
Поздрави...

[getca]

Малко експерименти за насищане на феритна Е 20/11-сърцевина, u=2600 в незатворена магнитна верига с ПМ от шнапери за шкаф. Магнитите са ориентирани на привличане, като вариантите се виждат от снимките. Последната е малко разфокусирана, защото е без светкавица и статив. Интересното е, че такова намаляване на индуктивността не може да се получи в затворена магнитна верига, което поражда ред размисли. Въпросът е много важен за правилното определяне работната точка на сърцевината, така че с минимална енергия да се влезе в режим на дълбоко насищане и да се отклони максимална част от потока на ПМ.

[varvarin]

Здравейте,

@getca, това не е ли подобно на номера с тороида където няма промяна на индуктивността? Там става въпрос за затворена тороидална магнитна верига където полето на магнита е напречно на тороида. Още по интересно е че висок тороид пък си променя индуктивността. Чудя се дали зависи от формата (струва ми се странно)?

Предлагам проста постановка която се изработва бързо и онагледява работата на магнитни ключове и подобни устройства. Взема се феритен пръстен от VGA кабел на някой стар монитор. по външния диаметър се полага изолация (например ПВЦ лента) и върху нея се навиват 20-30 навивки от проводник с диаметър 0,5мм. Върху намотката се поставя отново изолация. След това се навива тороидална намотка по целия периметър на пръстена с диаметър на проводника 0.8мм. При мен се събраха 38 навивки на един ред. На тороидалната намотка се подават правоъгълни импулси от импулсен генератор. На изхода закачам лампа 12в 1вт. При установен режим, без подмагнитване на изхода (върху лампата) липсва напрежение. Поставянето на тороида в полето на магнити предизвиква появата на напрежение върху лампата. Опитно може да се установи, че има едно оптимално разстояние на магнитите при което имаме максимално напрежение в изхода при определена стойност на входния ток. По желание може в изхода да се закачи кондензатор и предизвика резонанс. Тук за честота в килохерци е необходим кондензатор в микрофаради. Това ме навява на някои мисли за индуктивността...
 
Друго интересно което искам да споделя по темата е нещо което отдавна съм забелязал а навярно и всеки от вас, но не съм се замислял много върхо него. Всички знаем че при включване на по големичък траф във мрежата първоначално се чува едно изреваване... А пък ако е електрожен - падат и предпазители понякога. По принцип тока през бобина никога не нараства със скок. Значи в случая имаме нарушение на този принцип. Според мен причината е в инертността на магнитопровода и в тази връзка заснех ВН кривата по време на преходния процес. Прилагам късо кипче направено с GSM, качеството не е очарователно но не съм фотограф все пак  Ясно се вижда как кривата се измества в момента на включване и после много бавно се връща в нормално положение. Освен това не всяко включване предизвиква изместване на кривата - само това около максимума на мрежовото напрежение и в зависимост коя полувълна е, изместването е в едната или другата посока. Тази крива е на преработения шунт за ИНКОМП, магнитопровода е от силициева ламарина. Наложи се да намаля височината на ламелите за да мога да събера шунта между раменете. Не съм очарован от стръмността и но засега ще експериментирам с това. Имам подозрения че стръмността на кривата освен от материала зависи в известна степен от конструктивни особености по магнитопровода, но това подлежи на експеримент и доказване. Ефекта с инертността не се забелязва при по малки екземпляри направени от силициева ламарина или е за доста по късо време и не съм обърнал внимание. Ще проверя отново.

Поздрави на всички!

[Savana]

Линка не работи в последният ти пост - не се превърта от медията, подобно изреваване аз чувам на размагнитващата намотка на моя монитор (Sony trinitron) и мислех да ти пиша за това чудо което и аз съм забелязал...Споделям причината за това която ти си предположил. Hещо повече може да се дължи на притяжните  елементи в конструкцията на всеки траф те са с други магнитни свойства.

[varvarin]

Изреваването в монитора е друга бира Умишлено се прави тока да затихва експоненциално за да се размагнити маската на кинескопа.
В показания случай имаме нарастване на тока през бобината със скок което противоречи на принципите на комутацията. Това става само в първия момент и последствията от това (възникналото намагнитване на сърцевината) изчезват забележимо бавно. Просто разсъждавам дали това може да има някакво приложение в ИНКОМП.

[getca]

@getca, това не е ли подобно на номера с тороида където няма промяна на индуктивността? Там става въпрос за затворена тороидална магнитна верига където полето на магнита е напречно на тороида. Още по интересно е че висок тороид пък си променя индуктивността. Чудя се дали зависи от формата (струва ми се странно)?

Правил съм опити с шунт, чиято сърцевина се насища перпендикулярно на потока на ПМ и ефкт на отклонение няма., Обяснявам си го с триизмерната структура на магнитните домени, завъртат се по една ос спрямо насищащия поток, а потокът на ПМ ги върти по другата ос и реално сърцевината е ненаситена спрямо ПМ. Същото нещо става и при мерене на индуктивност с подмагнитване, ако то е перпендикулярно, а не по дължината на силовата линия, промяна няма.

Друго интересно което искам да споделя по темата е нещо което отдавна съм забелязал а навярно и всеки от вас, но не съм се замислял много върхо него. Всички знаем че при включване на по големичък траф във мрежата първоначално се чува едно изреваване... А пък ако е електрожен - падат и предпазители понякога. По принцип тока през бобина никога не нараства със скок. Значи в случая имаме нарушение на този принцип. Според мен причината е в инертността на магнитопровода и в тази връзка заснех ВН кривата по време на преходния процес. Прилагам късо кипче направено с GSM, качеството не е очарователно но не съм фотограф все пак  Ясно се вижда как кривата се измества в момента на включване и после много бавно се връща в нормално положение. Освен това не всяко включване предизвиква изместване на кривата - само това около максимума на мрежовото напрежение и в зависимост коя полувълна е, изместването е в едната или другата посока. Тази крива е на преработения шунт за ИНКОМП, магнитопровода е от силициева ламарина. Наложи се да намаля височината на ламелите за да мога да събера шунта между раменете. Не съм очарован от стръмността и но засега ще експериментирам с това. Имам подозрения че стръмността на кривата освен от материала зависи в известна степен от конструктивни особености по магнитопровода, но това подлежи на експеримент и доказване. Ефекта с инертността не се забелязва при по малки екземпляри направени от силициева ламарина или е за доста по късо време и не съм обърнал внимание. Ще проверя отново.

Това се нарича преходен процес при включване на трансформатора и си има обяснение. Интересното е, че се получава около нулата на мрежовото напрежение, токът е в пъти по-голям от номиналния, защото сърцевината се насища в едната посока и синусът се деформира, вследствие намалената индуктивност на първичната намотка. Насищането се вижда ясно и на заснетия клип по първоначалното разширяване на В-Н кривата. Когато включването е около максимума на U_мр преходен процес няма. Ако има интерес мога да прикача и картинки с подробни обяснения от учебник за ел.техникуми, 1974г.

[varvarin]

Давай картинките от техникума. Това става в максимума, ако трябва ще направя схема да го прави постоянно и ще снема осцилограма. И ако е преходен процес на трансформатора защо той противоречи на принципите на комутацията учени във висшето училище? А именно "Тока през бобина в момента на комутация е непрекъсната функция" А в нашия случай е толкова прекъсната че понякога пада и предпазителя. По мое мнение това е свързано с инертността на стоманата.

Същото нещо става и при мерене на индуктивност с подмагнитване, ако то е перпендикулярно, а не по дължината на силовата линия, промяна няма.

Зависи от тороида има промяна в някои случаи. Например с тороидален пръстен от кабел на монитор си има промяна. Можеш да си направиш и комутатор по простичък както описах по преди. Изхода е единствено функция на потока на магнита и насищането но пак си взема от входа... Все още не мога да разбера от формата на тороида ли зависи или от материала. Тези които са по импулсните от компютри - филтъра на вторичните напрежение не се влияят от магнитите. Тези от кабелите на монитор се влияят съвсем нормално. По принцип и двата са феритни, но има разлика в марката на ферита. Имам и от листов материал пермалой той даже увеличава индуктивността при такова подмагнитване. Бих искал да направя комутатор по този начин но неприятното е че трябва да се правят канали по тороида за полагане на намотката за да има добър магнитен контакт с останалия магнитопровод. В случая когато и двете намотки са на тороида има порядъчно изходно напрежение понеже се избягва ефекта на подмагнитване на изхода.

Поздрави!

[getca]

Давай картинките от техникума. Това става в максимума, ако трябва ще направя схема да го прави постоянно и ще снема осцилограма. И ако е преходен процес на трансформатора защо той противоречи на принципите на комутацията учени във висшето училище? А именно "Тока през бобина в момента на комутация е непрекъсната функция" А в нашия случай е толкова прекъсната че понякога пада и предпазителя. По мое мнение това е свързано с инертността на стоманата.

Давам картинките, барабар с писаното около тях... Та, не става около максимума, колега и не противоречи на ученото. Обяснението е в текста и приложените графики.

Поздрави !..

[varvarin]

Колега getca, всичко ли написано в учебниците за техникум приемаш за чиста монета? Някъде в същия учебник навярно пише че устройствата които се мъчим да направим са невъзможни. Ще кажа само че в периода на мрежовото на напрежение Ui=0 има само 2 пъти. Сам прецени (или изчисли ако искаш) каква е вероятността да улучиш точно тези моменти. И после вземи един голям траф и пробвай да видиш колко често ще се получи ефекта. А това че преходния процес противоречи на принципа на комутацията е ясно като бял ден, но това си има някакво обяснение. Факт е че при бобини без феромагнитна сърцевина не се получава.

Поздрави!

[getca]

Е, това вече е прекалено, колега varvarin...ни мислиш ли ?!!! Явно си имаш собствена теория, няма лошо. Само че така доникъде няма да стигнем. Е, здраве да има, всеки има право да вярва на каквото си иска. От време на време е нужна малко логика и мислене, ама карай...

Жив и здрав и напиши четливо теорията и другите нещо да научат все пак... Това майтап, де...

[varvarin]

Въпроса е в това че често се получава а не че измислям собствена теория. Ясно е че при спадащ фронт на напрежението се достига до нормалната фазова разлика между ток и напрежение без намагнитване на сърцевината. Наблюдавах този ефект във връзка с това че на осцилограмите на ИНКОМП изглежда че тиристора се отпушва в максимума на напрежението. Както и да е.

[varvarin]

Грешката за преходния процес си е изцяло моя! Не беше коректно да се изказвам така неподготвен. Токов удар не се получава единствено когато включването е в максимума на мрежовото напрежение. При всички други стойности такъв се наблюдава и има максимална стойност при включване когато мрежовото напрежение е нула. Тук е интересно да се види как постоянната съставяща влияе на променливата а обратното не се наблюдава. Желанието ми беше да дискутираме дали има значение момента на включване на управляващата намотка на ИНКОМП.