Комутатор на магнитни потоци с двупосочна комутация на потока

[varvarin]

Отварям нова тема, където да обсъждаме конструктивни и други особености свързани с конструирането на КМП на базата на патент US20090096219 и подобни. Основните особености на комутатора бяха публкувани в темата за магнитни ключове, моля администраторите да преместят това което смятат за необходимо в новата тема.

Извинявам се за причиненото неудобство!

[Bat_Vanko]

Браво Varvarin,
като за начало ще публикувам две симулации: първата е на класически ИНКОМП при напрегнатост на управляващия поток 100 х Ннас; втората схема е изпълнение по патент 20090096219 и напрегнатост на управляващия поток 1,5 х Ннас. И при двете схеми разпределението на потоците е около 90:10.

Altium: редактирах поста, като прикачих SCREENSHOT на твоите схеми. За повече информация как се работи с изображения, прочети тази тема: http://mazeto.net/index.php/topic,2422.0.html - Начало » Правила на форума, изисквания за правопис, урок по граматика, работа с изображения » Важно - Как се редактират изображения, препоръчителни размери на изображенията

[varvarin]

Като за начало имам две предложения за конструкция направена от силициева ламарина на които публикувам и снимки (в недовършен вид). На снимката VAG1.jpg е необходимо да има външна магнитна верига за магнитите, която не е показана на снимката. Магнитните ключове се предвижда да са на мястото на стиропорите. На мен повече ми допада конструкцията на снимката VAG2.jpg. Отново магнитните ключове са на мястото на стиропорите - два отпред и два отзад - на снимката не е точно така трябва да се увеличи набора ламели за което не ми остана време. Сечението на изходната намотка е 3 кв.см (2х1,5). Магнитите са с полюсна площ 5кв. см (2х2,5х1) кат. номер на Прамиз № 06.007 (доста са им набъбнали цените гледам). Лесно може да се варира със сечението добавяки или премахвайки ламели. За магнитните ключове е предвидено място 20мм така че ако се навиват като тороиди трябва да се използва лента 20мм. Остава да се направят магнитните ключове и може да се тества.
Поздрави!

[Bat_Vanko]

В момента основното ми занимание е изработка на машина за пробиване и прошиване на кабелите на управляващата намотка. Днес смених контролера на пещта и настроих машината за нанасяне на изолация и навиване на тороидите за лента 20 мм. Предлагам ти, за да навия по-бързо тороидите и за да се получи по-правоъгълна ВН крива, да не нанасям изолационен слой (нанасянето на изолация става със скорост 1,2 м/сек). Бих искал така да проверя влиянието на вихровите токове.
Прилагам една картинка на управляващата намотка, но преди да започна изработката й, искам да направиш съгласуване на отделните възли. В момента товарната сърцевина работи при индукция 3,6 Т. Не съществува такъв материал, който да издържи.
Успех!

[varvarin]

Как определяш индукцията в товарната сърцевина? По принцип имам други макари и ламели и лесно ще я променя просто трябва да знам колко кв. см да бъде. Горното и долно рамо ще са с доста по-голямо сечение за да оказват минимално съпротивление на магнитния поток от магнитите, което смятам че не е проблем. Също мисля че може да се пропусне изолацията между слоевете още повече че както писа не си забелязал поява на вихрови токове без изолация. Тороидите за хибрида няма да са прошити нали?

[Bat_Vanko]

Изходната точка е магнитния поток на ПМ. След това се изчисляват разсеяните магнитни потоци (методиката е доволно сложна, но ако някой иска да се запознае мога да му изпратя на пощата книга на руски), в нашият случай ще бъдат около 5 - 10 %. Ефективността на комутацията е около 90 - 95 %, което означава, че потока през товарната сърцевина ще бъде около 80 - 90 % от този на ПМ. Магнитите които ползваш са тип NFB38 с магнитна индукция В= (1.21 - 1.26) Т и поток Ф= 5.5е-4 Wb. За всеки участък се избира работна точка на магнитната индукция в зоната на максимална магнитна проницаемост на материала от който е направена - там проводимостта е най- голяма. От така изчисления магнитен поток и избраната магнитна индукция се изчислява необходимото сечение на сърцевината. Така се подхожда към всеки отделен участък. Също така е необходимо да се обърне особено внимание на преходите от един участък към друг, да не се получи пренасищане в контактната зона между тях. Това е като лош контакт на клемите на генератора. Най-добре е за модела да се придържаш към поток Ф= 550 uWb.
Според симулациите схемата с прошиването е около 5 пъти по-ефективна от тази с тороида. Но засега единствено технологията електро-химична размерна обработка върши работа. При това се обработва лентичка по лентичка и за да изработя тези 2000 слоя на бобините трябва да си взема отпуска. Не мога да направя прошиването без сериозна предварителна подготовка.
А за вихровите токове - моето предложение е следното: ще ти предоставя сърцевините според чертежа в предишния пост и друг материал с който ти да експериментираш в замяна на задълбочено изследване на влиянието на дебелината и вида изолация при висока честота, както и технологията за нейното нанасяне.
Успех!

[varvarin]

Мисля, че започвам да схващам. При това положение изходната сърцевина трябва да има сечение около 7 кв.см. за да се получи индукция 1.5-1.6 Т типична за силициевите ламарини. Ако не съм сбъркал нещо в сметките Интересно ми е как се определя сечението на ключовете? Ако използваме горната методика би следвало едната двойка ключове да може да поеме целия поток. Тогава ако няма затворен ключ индукцията през ключовете ще е наполовина така ли? За изследването на загубите от Фуко няма проблем липсва ми само по прецизен интегратор, но ще си сглобя един. Може да ми пратиш руската книга на мейла, има го в профила ми.

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Да схващаш основната идея, но има една подробност - контактната повърхност между нанокристален материал и силициева ламарина. Площта е една и съща, и ако си избрал работна точка за силициевата ламарина 1.5 Т то и нанокристалния материал в точката на контакт трябва да работи при 1.5 Т, а той се насища още при 1.2 Т т.е. в случая ще бъде пренаситен. Между другото същото се получава при директен контакт между NdFeB магнит и ферит.
По описания по-горе начин се определя и площта на ключовете: първо определяш работната точка и магнитния поток, след това изчисляваш необходимата площ, накрая оразмеряваш необходимото сечение на контакт със силициевата ламарина.
Правилно си схванал, без затворен ключ потока се разпределя наполовина и за комутация влагаш повече енергия отколкото получаваш.

[varvarin]

Изглежда ще трябва да се преработи управляващата електроника малко. Не трябва да има време-интервал между отпушеното състояние на двата управляващи транзистора. Има ли готовност с тороидите?

[Bat_Vanko]

Дай размерите на твоите сърцевините за да ги почвам (или поне на присъединителните повърхнини). За последните три седмици направих много симулации и разбрах, че до момента всички вървим по грешен път. Препоръчвам ти да инсталираш "Ansoft Maxwell v14" - върши добра работа.

[varvarin]

Нали публикува чертеж, давай според него, аз съм приготвил изходна бобина с по голямо сечение (около 9 кв.см) за да не се получава насищането за което говорим. Освен това може да мръдна някой размер ако се наложи. Какво представлява "Ansoft Maxwell v14" ? Някой симулатор за магнитни вериги ли е това? И евентуално откъде да го намеря?

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Добре ще работя по чертежа.
Ansoft Maxwell версия 14 (12 версия не работи) е програма на фирмата ANSYS. Работи по метода на крайните елементи с диференциални уравнение на Максуел. В научните среди симулации направени с програмите на тази фирма се смятат за достатъчно достоверни, и изучаването им в техническите университети на Англия започва още от първия семестър. Но както и всяка друга симулация е необходимо практическо потвърждение на резултатите. http://www.sonsivri.com/forum/index.php?topic=37050.0
Да споделя и защо мисля, че всички вървим по грешен път: към симулацията на американския патент добавих товарна бобина с поле противоположно на това на ПМ (както би трябвало да се държи обикновен трансформатор с реакция на товара). При ниски натоварвания всичко работи както очаквам. С нарастването на товарния ток (в моя случай 32 А*навивки) полето от товарната намотка "придърпва" полето от ПМ през затворения комутатор, създава паразитен магнитен поток и индуцираното напрежение намалява. Следва намаляване на товарния ток и нещата влизат в баланс. В този случай управляващия ток беше 15 А. При определени условия може да се говори за СОР = 2 (да ме поправят запознатите с ИНКОМП, но мисля, че там се споменаваше подобна цифра). На по-големи стойности на СОР може да се разчита при по-висока работна честота (малък брой навивки за волт) или по-голямо сечение на магнитопровода (отново по-малък брой намотки за волт). И отново правя аналогия с ИНКОМП - ако не се заблуждавам създателите му приемат заявки само за мегаватовия диапазон. Пропуснах да спомена - подобен ефект се получава и при ИНКОМП.
Американците в своя патент не споменават за подобен ефект и тяхното устройство работи при 1000 А*навивки. Вероятно има решение на проблема и те са го намерили. До момента не успявам да реша проблема, но продължавам работа.
Успех!

[varvarin]

С нарастването на товарния ток (в моя случай 32 А*навивки) полето от товарната намотка "придърпва" полето от ПМ през затворения комутатор, създава паразитен магнитен поток и индуцираното напрежение намалява.

Е точно това се опитвах да намекна когато казвах за реакцията на товара (Ленцовата реакция) че се противопоставя на изместването на потока.

[Bat_Vanko]

Varvarin, тъкмо да се съглася с теб и компа изплю симулация на 40 Ампера.
При направените от мен няколко симулации на ИНКОМП, наистина картинката е точно такава каквато и ти я описваш: магнитното поле от товара и ПМ се затваря изключително през управляващата намотка. И наистина ще бъде необходим много силен ток за да се измести потока.
Но при американския патент се получава съвсем друго нещо. До 25 А*навивки и дори до 30 А*навивки ток през товара генератора работи стабилно, но при 35 А полезния магнитен поток силно намалява, на от картинката се вижда, че сякаш реакцията на товара избутва полето на ПМ (този и следващия режим е реално несъществуващ - без индуцирано напрежение - няма ток в товара). Но като погледнеш следващата симулация при 40 А*навивки се вижда, че всъщност това намаляване на е само част от преходен процес на сумиране на полетата на ПМ и товарната бобина. Полето от реакцията на товара се стреми да стане съпосочно и част от това на магнита. Това е онова равновесно положение на тяло в поставено в магнитно поле или ще бъде привлечено от магнита или ще падне на земята. Можеш ли да кажеш в случая, че магнита е избутал тялото.
Преди се чудех защо фиг. 7 от американския патент е толкова неясна сега вече знам - там се крие разковничето. Има някакво конструктивно решение за достигане на 400А*навивки нормална работа.
Успех!

[varvarin]

Ами при увеличаване на възбудителното напрежение е ясно че при определена стойност потока на магнита ще се премести по другия път независимо от състоянието на магнитните ключове. Въпроса е че за да има такова възбудително напрежение първо трябва да се индуктира ЕДС. Няма как следствието да е преди причината. Натоварването на изходната намотка с кондензатор (резонансен кръг) води до увеличаване на напрежението в изхода при ИНКОМП и подобрява работата на устройството. Тука ми направи впечатление при опитите със ферит че се получава същия ефект. Резонансният кръг обаче води до доста топлинни загуби тъй като кръговия ток е с доста големи стойности. Може би с подбор на качествения фактор на кръга да може и да стане нещо...

Поздрави!