Магнитни ключове

[varvarin]

Честно да си кажа тази аналогия винаги ми е куцала. Ако приемем че работим в линейния участък на ВН кривата .. ако ако и тн. За да се ориентират домейните в определена посока трябва МВН (магнито възбудително напрежение). Когато са ориентирани по посока на едно такова (от ПМ) трябва по високо МВН от управляващата намотка. Така че факта че нанокристалните сплави се насищат при 10 А/м не е много радостен, защото това е при положение че няма друг източник на МВН (а именно постоянния магнит) в магнитната верига. И ако направиш същата електрическа верига с отделни източници на напрежение ще разбереш че между тях няма никакво влияние и цялата аналогия става на пух и прах. Имам предвид конструкцията от патента. Не можеш да направиш комутатор на МП на базата на насищането без да има влияние между управляващ и изходен ток. Колкото да ти изглежда разделена веригата тя е свързана. Въпроса е дали може да се наруши еднозначната енергийна зависимост между двата тока.  Затова и попитах за магнитната анизотропия. Тя е характерна за повечето феромагнитни материали. Според кристалографската структура не феромагнетика възприемчивостта му по различните оси е различна. Идеята ми е да се използва тази ос на най лесна възприемчивост за насищащия поток. Доколкото си спомням листите на ПЛ магнитопроводите допълнително се обработват така че възприемчивостта по дължина да е максимална. Обработката е може би както казваш при висока температура (над Кюри) в магнитно поле. Ако ти обработваш термично твоите образци би трябвало да знаеш по коя ос имат максимална възприемчивост. В момента не съм правил никакви постановки. Назад из темите има публикувани повечето опити които съм правил. Този вариант с 4 магнитни ключа е най-слабо изследван, имам само една постановка със силициева ламарина, която е доста недодялана. За сега още не съм решил дали да правя нещо по тази версия. Имам възможности за експеримент с ферит или ламарина. Мисля за начин при който управлението на потока ще отнема по малко енергия.

Поздрави!

[getca]

Здравейте, добра дискусия върви като гледам... Мисля да ви хвърля малко материал за размисъл относно хистерезисната крива на различни феромагнетици и влиянието на ПМ върху нея. Материалите са от сайта на J.L.Naudin.

Хистерезисна крива на тороидален ферит, снета при 200Хц синус сигнал


Хистерезисна крива на NANOPERM тороид, снета при 200Хц синус сигнал


Хистерезисна крива на тороидален ферит, снета при 3300Хц импулсен сигнал с Кзап=40%


Видео на измервателната постановка http://www.youtube.com/watch?v=91WVF3P1c6E&feature=player_embedded

Източник http://jnaudin.free.fr/2SGen/indexen.htm#hysteresis

Но...това е идеалният случай, когато няма влияние на други магнитни потоци (Ленц реакцията например). Тогава нещата се променят драстично и магнитният комутатор работи с понижена ефективност. Освен това от грамите на французина се вижда, че при повишена честота и импулсен сигнал спада стръмността на В-Н кривата, което е лошо. Интересно би било да се снеме кривата на NANOPERM при повишена честота. Тъй като с подобен материал разполага само Bat_Vanko при добро желание би могъл да снеме въпросните криви, подобно на Naudin. Тогава бихме могли да умуваме заедно кое-как-защо и т.н...

Поздрави...

[Bat_Vanko]

Ето това започва да ми харесва – досега какво беше, двамата с Varvarin си търкаме епидермиса на пръстите по калвиатурата .
Значи за аналогията при симулацията, при нас основно е работа в зоната на насищане и за това изменям съпротивлението на отделните участъци от електрическата (магнитната) верига така, че тока във всеки клон да не надхвърли тока на насищане. А за да бъде достоверна една симулация винаги се прави практическо потвърждение на резултатите или закономерностите.
В патента действително има влияние на управляващия поток върху товара и обратно, но това е в следствие на самата конструкция. Може да се направи магнитен комутатор без такова влияние. А това за което пишеш не е чиста реакция на Ленц  и се дължи по скоро на следните причини:
1. неутрализацията на двата срещуположни потоци – закон на Кирхов
2. изместването на правия поток от ПМ в този на срещупосочния клон – реакция на Ленц в управляваща намотка.
За решаване на първия проблем е необходимо да се осигури алтернативен път на магнитния поток. А за втория - Вmax = (1.5 – 2)Внас в клона на срещуположните потоци.
Относно значението на ниската стойност на насищане мога да кажа: Ако използвам получените до момента стойности на насищане на материала без приложено външно поле - Н=160 А/м; с външно поле - 240 А/м и пълно затваряне на веригата на магнитния поток – 4000 А/м. Можеш сам да прецениш какви ще бъдат пропорциите и самите стойности при материал с Ннас = 10 А/м и материал с Ннас = 800 А/м. Всички свойства са във фукция от изходните параметри на материала.
А към Getca сигурно сме станали за посмешище щом като се бъзикаш с нас. Това което показваш е 1:1 теорията на магнитен усилвател. При насищане на сърцевината с постоянно магнитно поле или постоянен магнит (което е едно и също) магнитната проницаемост намалява и се променя коефициента на взаимовръзка между намотките. На този принцип работят управляемите реактори (трансформатори).
Това което показваш действително се вижда и при моите експериманти, и още нещо, което там го няма – хистерезисната крива се деформира и става несиметрична в зависимост от посоката на включване на магнита. Иначе няма проблем да направя някой и друг опит, само кажете каква да бъде схемата.
Успех!

[varvarin]

Всъщност когато оценяваме енергията която ще се изразходва за насищане не трябваше ли да вземем предвид индукцията на насищане? За силициева ламарина тя беше около 1.5Т мисля. Това е сравнително най голямата цифра сред феромагнетиците. Феритите са между 0.2-0.5Т. Колко е на нанокристалната сплав? Нормално е след като има толкова голяма магнитна проницаемост да има ниски нива на Н нас, тъй като B=u*H.
Вече съм събрал постановка по патента от 1977 на ферит, остава да се тества. Пускам и една снимка в недовършен вид.

Поздрави!

[getca]

А към Getca сигурно сме станали за посмешище щом като се бъзикаш с нас. Това което показваш е 1:1 теорията на магнитен усилвател. При насищане на сърцевината с постоянно магнитно поле или постоянен магнит (което е едно и също) магнитната проницаемост намалява и се променя коефициента на взаимовръзка между намотките. На този принцип работят управляемите реактори (трансформатори).
Това което показваш действително се вижда и при моите експериманти, и още нещо, което там го няма – хистерезисната крива се деформира и става несиметрична в зависимост от посоката на включване на магнита. Иначе няма проблем да направя някой и друг опит, само кажете каква да бъде схемата.
Успех!

Нещо не се разбираме, колега...къде видя магнитен усилвател, че не разбрах  Нямам желание да осмивам когото и да е, идеята беше да покажа влиянието на ПМ върху В-Н кривата и да поумуваме върху това. А магнитната проницаемост намалява само ако се надхвърли стойносттта на Bs (индукцията на насищане), иначе просто нейната (на Bs) стойност спада, както се вижда от грамата на Naudin за NANOPERM.
Относно неутрализацията на магнитни потоци мога да кажа, че за мен такава не съществува. Частен случай е индукцията от два еднакви насрещни потока в намотка, което се таксува неутрализация. На практика потоците са реални и си текат по сърцевината без да се притесняват (флуидна аналогия). От гледна точка на насищане на даден феромагнетик нещата са още мътни според мен. Може да се окаже, че е по-добре да се работи с частично или напълно отворена, вместо затворена магнитни вериги. Явно са нужни нестандартни мислене и подход, което ми убягва поне на мен засега. Истината ще излезе с колективни усилия, но като гледам пак се промъкват идеи за патенти и това ме отчайва, защото така няма да стане. Причините са ясни отдавна, мисля...но явно хората не си вадят поука от горчивия опит на тези преди тях...лошоо...
За опитите и схемата мислех, че е ясно от публикуваните схеми и резултати на французина. Идеята ми беше да се снемат кривите на нанокристален материал при различни честоти и форми на сигнала с и без подмагнитване от ПМ.

Поздрави...

[Bat_Vanko]

Значи енергията за насищане е B=u*n*I/Lср, което означава, че при ниски скорости на насищане тока във веригата зависи само от активното съпротивление на кабелите и напрежението може да бъде почти нулево. При повишаване на честотата, тока се определя по закона за преходен процес на включване на бобина. Той зависи от индуктивността и времето изминало от началото на включването. В този случай ако искаме по-висока скорост на включване трябва да подадем и по-високо напрежение, а това означава и по-висока изразходвана мощност.
Нанокристалните сплави имат индукция на насищане около 1.2Т и хубавото в случая, е че има съгласуване на магнита с магнитопровода и няма насищане на контактната повърхност между тях.
При американския патент от 1977 г. ключовете е добре да бъдат с добре изразена анизотропия за да се управляват по-лесно. В момента на включване на управляващия ток домейните са завъртени по посока на полето от ПМ. Веригата на управляващата бобина представлява разкъсан магнитопровод с ниска индуктивност и лесно се достигат високи стойности на тока - това е хубаво. Лошото, е че индуктивността в общата част трябва да надхвърли тази на ПМ за да се завъртят домейните  и се запуши потока, а това при ефективна магнитна проницаемост около 1 е много трудно. За да стане по-лесно магнитопровода трябва да работи много под зоната на насищане. Добре изразената анизотропия означава също и висока остатъчна намагнитеност, а дали ПМ ще може да пробие в този случай.
Начина на разположение на управляващите магнитопроводи при теб води до насищане на малка част от основната сърцевина, може да се окаже, че почти няма влияние върху основния поток и схемата да се приеме за наработеща - компромиса не е удачен.
Може да се направи следното: ако наистина се докажат някакви наченки на "заек в храста" ще направиш целия магнитопровод от силициева ламарина, а ключовете - аз ще ги навия от тороиди с нанокристална сплав. И да видим какво ще излезе от този хибрид!!!
Getca погледни първо книгата която приложих вчера. Разликата там е само, че вместо магнит се прилага трета управляваща намотка в трансформатора. А плавното влияние показано на записа може да се дължи на наклонена характеристика на материала на тороида. Насочен магнитен поток в магнитопровода ще има ако не само доближиш магнита до ферита, а го направиш част от магнитната верига. Тогава вече потока от ПМ се разделя на два клона с различна степен на насищане. За неутрализацията си прав но само до границата на насищане, в този случай ще има разпределение на домейните в двата потока пропорционално на силата им. Над тази граница магнитопровода ще бъде заключен от единия поток ако той е по-голям от другия (до каква степен - не знам).
А за патентите - все от някъде трябва да се започне не мислиш да откриваш топлата вода отново нали? Вземи една готова идея, анализирай положителното и отрицателното в нея, извади си правилните изводи и при тебе ще се зароди нова идея. Поне при мене беше така.
А за кривите с и без подмагнитване правих такива опити миналата година и за разлика от филмчето беше с преминаващ магнитен поток и се вижда изместването на хистерезисната крива от потока на ПМ. Едното рамо се насища по-бързо от другото. Това че разглеждам патенти не означава, че не съм си написал домашното. А нестандартното мислене е написано в патента от 2009 г. в само един ред...
Успех!

[varvarin]

Начина на разположение на управляващите магнитопроводи при теб води до насищане на малка част от основната сърцевина, може да се окаже, че почти няма влияние върху основния поток и схемата да се приеме за наработеща - компромиса не е удачен.

Да, така е аз го очаквах а и практиката вече го доказа  Получиха се някакви мизерни 5 волта за 52 навивки. Преди бях правил подобен опит където част от външната сърцевина бе средното рамо на Ш-образен шунт, там конструкцията беше ала ИНКОМП. Исках още веднъж да се убедя че е така ... Та значи не може да наситиш малка част от външния магнитопровод и да чакаш голяма промяна на потока. Тук промяната на потока се дължи единствено на преориентирането на домейните в тази част на магнитопровода където са разположени ключовете. И ако прошием магнитопровода мисля че ще получим подобен ефект - насищане на малка част от външния  магнитопровод и никаква промяна на потока. Освен ако не съм разбрал правилно какво точно ще се прошива...

Веригата на управляващата бобина представлява разкъсан магнитопровод с ниска индуктивност и лесно се достигат високи стойности на тока - това е хубаво. Лошото, е че индуктивността в общата част трябва да надхвърли тази на ПМ за да се завъртят домейните  и се запуши потока, а това при ефективна магнитна проницаемост около 1 е много трудно.

Високи стойности лесно се достигат, но в момента в който домейните се преориентират магнитопровода на управляващата намотка вече е затворен (а общия е отворен) потока в него нараства бързо и се индуцира ОЕДС - индуктивността нараства и се поглъща енергия за преориентацията. Това става сравнително бързо след което магнитопровода вече е наситен и увеличението на тока се превръща в топлина. Аз мисля че домейните се ориентират според напрегнатостта на полето - когато това на ключа превиши това на магнита. Тук е възможно намотката да е постоянно подмагнитена, само в момента на комутация тока да нараства до необходимото ниво за да стане преориентацията. При ИНКОМП конструкцията постоянното подмагнитване разваля нещата и пречи на потока да се върне обратно. Режима с постоянно подмагнитване на управляващата намотка помага да стоим близко до насищане без да се връщаме до началото на всеки цикъл. Трябва обаче да се насити доста по голям участък от външната сърцевина както казваш а затова ще трябва повечко енергия като че ли...

Ако имаш желание може да направим хибрид, но мисля че най съществено е предварително да се оразмери външната верига спрямо комутиращата част.

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Целта на прошиването е самият основен магнитопровод да изпълнява и ролята на магнитен ключ, като намотките се вграждат в сърцевината му. Един от вариантите на прошиване е даден в патента от 2009 г, но аз смятам за по добро изпълнение ако отделните листове се пробият и през този отвор се прекарат проводниците. Тук магнитната линия на управляващия поток се затваря само в плоскостта на отделната лента от магнитопровода и магнитната проницаемост е максимална. За да не се налага да откриваш отново топлата вода прилагам 3 патента които поясняват принципа. За да свърши максимална работа това прошиване американците са приложили една тънкост в патента от 2009, очаквам някой да му е направил задълбочен анализ и да я е открил.
Досега подмагнитването само ми е пречело и не мисля, че сега ще помогне - то се равнява на остатъчна намагнитеност.
Не разбирам защо се плашиш от понятието енергия. Ясно е, че няма да получиш ако не вложиш. Преди време направих опит с една от управляващите намотки със следните параметри: сърцевина 160 мм2; 100 навивки; наситена от преминаващ постоянен магнитен поток напречно на дължината на навиване и по посока на ширината на лентите. Резултатите бяха следните: достигане на напрегнатост на магнитното поле от 0 до 4 000 A/m за 5 usec, като подаденото управляващо напрежение беше 2.2 V. За съпоставка без постоянен магнит се постига 2300 A/m за 420 usec при управляващо напрежение 30 V. Или тази същата напрегнатост от 4000 А/m за време от 5 usec без насищане ще се постигне при подаване на напрежение 4 000 V. В първия случай консумацията е грубо 13 W, а във втория - 24 kW. Ето затова казвам, че силния ток е задължителен ако искаме да получим нещо, но напрежението е излишно и трябва да се минимизира.

[varvarin]

Всичко това ми е ясно, но нали като прошиеш ще наситиш само малка част от магнитопровода или казано по друг начин около отвора (или отворите). При това изменението на магнитното съпротивление ще е малко и ще се получи ефекта който се получи с моята феритна канструкция. Също така разбирам много добре защо с магнита се получава такава скорост на нарастване на тока, но не виждам резултата от това нарастване. Имам предвид изходния резултат. Когато потока на магнита се отмества, той индуктира ОЕДС в управляващата и ЕДС в изходната намотка. От това отърване няма (поне според мен), защото ако все пак се отървеш няма да има никой на изхода.

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Всичко зависи от силата на тока в управляващите намотки. При много силен ток ще се насити дори въздуха около управляващата намотка, както се получи при мен насищането беше толкова голямо, че се запуши и другата бобина (която трябваше да бъде отворена въпреки разстоянието от 5 мм).
Ако гледаш моите осцилограми трябва да имаш предвид, че опитите са направени само като бобината служи за шунт между полюсите на магнита, няма отместване на потока защото няма алтернативен път.
Мисля, че изобщо не се получава такава картинка, довечера ще направя схематично по стъпки изменението на управляващия поток, изменението на насищането и влиянието на основен поток и реакция. Тогава ще видим дали нещата се получават в правилната посока или бъркаме някъде. Мисля, че при правилна комутация не се получава реакция в управляващата бобина, но нека първо да го разчертая.
Успех!

[Bat_Vanko]

След дълго присане, брисане, рисуване и псуване (извинявам се за цветущия език)    достигнах до извода, че реакция на Ленц в управляващата бобина съществува, но тя е частен случай при неправилна комутация. Преди да мина по същество приемам следните начални условия:
1. Потока на управляващата намотка не се затваря през товара ( липсва трансформаторен ефект);
2. Ленц ефект се появява при промяна на потока през товарната намотка, а не при отклонение на потока между полюсите на ПМ.
3. Реакцията на Ленц се затваря по пътя на най-малкото съпротивление според закона на Кирхов и правилото за разклонени магнитни вериги.

При схемата с четири ключа комутацията на магнитните потоци се осъществява от ПМ. При нея превключването става при достигане на максимума на магнитния поток в товарната сърцевина. Реакцията на Ленц в товара се противопоставя на действието на ПМ, защото той е причината за нейната поява. До достигане на минимума на магнитния поток под действието на ПМ (а не на затихване или разсейване на потока) отново реакцията на Ленц се поражда от действието на ПМ. Изключение от това правят само самите моменти на превключване, тогава магнитния поток се затваря по всички възможни пътища включително и въздушния слой около магнитопроводите. В този момент реакцията на Ленц би могла да окаже по-голямо влияние на управляващия магнитен поток. Ако това превключване става много бързо, то и реакцията ще бъде минимална. Мисля, че това е причината американците да акцентуват толкова много на продължителността на фронталните и тиловите импулси.
При тази схема на комутация, насищането на сърцевината става много лесно (има малка индуктивност), следва отпушване на алтернативния път при което ПМ поема цялата реакция на Ленц. При използване на подходяща сърцевина за магнитните ключове, нейното запушено състояние се поддържа много лесно и при малък брой намотки.
Успех!

[emilvtc]

Bat_Vanko, гледам картинките и си мисля - дали ако завъртиш магнитопроводите на ключовете на 90градуса (спрямо това както си ги нарисувал на картинките) няма да избегнеш напълно преминаването на потока на ПМ през сечението на бобините на ключовете (и през по-голямата част от магнитопроводите им)?

Така като че ли се изпълнява изискването ти:

1. Потока на управляващата намотка не се затваря през товара ( липсва трансформаторен ефект);

Незнам дали стана ясно какво се опитвам да обясня ...

(Вероятно си се сетил за това, а схематично само на чертежа е нарисувано така)

[varvarin]

Независимо от факта, че управляващия поток не се затваря през товарната намотка влияние ще има винаги изразяващо се в Ленцова реакция. Промяната на потока не се извършва от ПМ, а вследствие промяната на магнитното съпротивление на ключовете, така че реакцията е насочена към тази промяна. Ако вземем предвид аналогията, не е логично да се каже че в един резистивен мост промяната на тока се определя от източника на напрежение при положение че той е постоянен нали? Вярното е че токовете се определят от стойността на резисторите. Относно малката индуктивност искам да кажа че тя не е толкова малка колкото изглежда на теория. Всяка подмагнитена сърцевина има нелинейна индуктивност зависеща от посоката на приложеното поле т.е. в едната посока много малка а в другата доста по съществена. Когато конструкцията е такава че потоците на магнита и комутиращите намотки са взаимоперпендикулярни в общата част, независимо от приложеното напрежение винаги имаме по голяма индуктивност отколкото в наситено състояние без поток на магнита. Като ми остане малко време ще смъкна осцилограми от някои от постановките за да бъде по нагледно това което казвам.

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Varvarin караш по инерция от ИНКОМП. Да при него наистина потока се измества по време на запушване на ключа, и е възможно да се получи реакция върху управляващата намотка. Но при американската конструкция от 2009 г е точно обратното. Тук имаме процес на отпушване. И именно потока през отпушената магнитна верига предизвиква индукцията в товарната намотка, а не този през затворените ключове. И именно тази индукция предизвиква реакция на Ленц отново на магнитния поток преминаващ през отворения ключ и идващ от ПМ. Потока през затворения ключ е паразитен и предизвиква само шунтиране на полезния поток от ПМ. Реакция на Ленц върху управляващата бобина има само в моментите, когато са затворени всички ключове, и тя може да бъде минимизирана чрез правилно комутиране. Естествено това е в случай, че няма трансформаторен ефект. Плавното нарастване на магнитния поток е в следствие на реакцията на Ленц в товарната намотка (насочена срещу нарастването на потока идващ от ПМ), инерционността на домейните и съпротивлението на цялата верига ПМ + магнитопровод. Целия процес може да се онагледи с зареждането на кондензатор през съпротивление: колкото е по-голям кондензатора (реакцията на Ленц) и по-голямо съпротивлението на веригата толкова по-бавно се достига определеното напрежение (магнитен поток).
А за индуктивността си прав. Макар, че индуктивността на разкъсан магнитопровод е малка тя все пак е 5 - 10 пъти по-голяма от тази на наситен. Съчетано с факта, че ще бъде необходима голяма напрегнатост на полето в общата част (което означава повече навивки) - цялата конструкция ми се струва съмнителна. Но при правилна комутация има вероятност да излезе нещо, но това задължително изключва синосуидално управляващо напрежение както е на патента.
А за хибрида нахвърлях малко картинки:
Успех!

[varvarin]

Не мога да схвана каква е разликата с ИНКОМП. При инкомп има индуктиране на ЕДС на изхода при отместване и при връщане на потока. Същото е и тука ми се струва. Може би искаш да кажеш че всички управляващи намотки са включени и се изключват 2 по 2? Но нали след това ги включваш за да изместиш потока по другия диагонал?
Хибрида ми харесва, но не мислиш ли че пак прекъсваме малка част от външната верига? Със същите пропорции мога да го направя със ферит за 1 ден.

Иване, това с кондензатора е правено малко по по друг начин. Усложнява се малко комутиращата схема и това което се връща обратно като енергия се праща във филтровия кондензатор. Така остатъка от енергия не отива на вятъра. Факт е обаче че това което се връща обратно изчезва от изхода. Тока през управляващата намотка забавя връщането на потока а оттам намалява и напрежението в изхода при връщане на потока.

Поздрави!