2017-08-16
Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Дослідження деяких феноменів магнітної проникності феромагнетиків
Зайнятися цими дослідженнями мене спонукали деякі незвичайні ефекти, показані шукачами вільної енергії у відеороликах, а також електричні схеми, в яких імовірно досягаються сверхединичные показники. Для чіткого розуміння процесів, що відбуваються в котушці з сердечником, індуктивність якої змінюється від минаючого в ній струму, мною спочатку були розроблені теоретичні передумови, повністю засновані на класичній теорії електричних ланцюгів. На їх основі був створений спеціалізований калькулятор, що дозволяє знайти залежність магнітної проникності сердечника \(\mu\) від напруженості магнітного поля \(H\), що проходить через цю котушку. Підрахунки калькулятора дозволяють робити цікаві висновки про ККД в реальних пристроях, і знаходити оптимальні режими роботи орієнтуючись на потенційно досяжну прирощення енергії \(K_{\eta 2}\). Грунтуючись на подальших інструкціях ви зможете провести дослідження своїх феромагнітних осердь, і самостійно переконатися в деяких незвичайних ефекти і невеликих, але важливих для ККД, відхилень від класичної теорії.
Стенд для досліджень
Для вимірювань був зроблений стенд, що складається з генератора синусоїдальних коливань MHS-5200A, підсилювача НЧ, низкоомного опору R1 і двох мультиметрів в режимі вимірювання змінної напруги. При всіх своїх достоїнствах MHS-5200A генерує досить слабкий сигнал на виході, тому, для наших цілей, йому потрібен додатковий підсилювач, про який ми поговоримо далі. Ви можете застосувати будь-який інший генератор, важливо лише, щоб він давав на виході синусоїдальний сигнал. Якщо ж він виявиться ще і з потужним виходом, то підсилювач не знадобиться, і наступний крок ви можете пропустити.
Підсилювач
При наявності необхідних деталей, схема підсилювача збирається за годину і не вимагає подальшого налаштування. Зі списку аналогових мікросхем найбільш придатною виявилася TDA7056B, яка має полномостовой вихід, однополярної харчування, просте підключення, максимальну робочу частоту — 300кГц, прийнятний коефіцієнт гармонік і вихідну потужність порядку 5Вт. На схемі вона позначена як DA1; на платі до неї повинен кріпитися невеликий радіатор.
Схема НЧ усилителя на TDA7056 Плата НЧ усилителя на TDA7056
Змінним резистором R1 регулюється амплітуда вихідного сигналу. На вхід XS1 подається постійна напруга 18В — це максимальне значення за паспортними даними мікросхеми. XS2 — це вхід сигналу з генератора, XS3 — вихід на навантаження. Потрібно зауважити, що замість мікросхеми TDA7056B можна застосувати її попередню версію — TDA7056A, але це зменшить верхня межа діапазону вимірювань, оскільки її вихідна потужність трохи менше. Взагалі кажучи, з таким підсилювачем можна вимірювати сердечники з поперечним перерізом магнітопроводу до 100..120мм2, — для великих перерізів потрібно підсилювач на велику потужність. Але для наших цілей цього буде достатньо.
Вимірювання
Таким чином, загальна схема вимірювального стенду буде такою:
Измерительный стенд для исследования магнитной проницаемости
На ній представлені: G1 — генератор синусоїдальних сигналів, A1 — підсилювач, описаний вище, R1 - опір 7.5..8Ом (5Вт), два мультиметра (в режимі вимірювання змінної напруги) і трансформатор на феритовому сердечнику з двома обмотками — L1 і L2.
Вимірювання проводяться наступним чином. Повзунок резистора R1 підсилювача встановлюється в середнє положення, а вихідна напруга генератора робиться мінімальним — 0.2 В. Поступово збільшуючи напругу генератора — на 0.1 — заносимо свідчення першого і другого мультиметра у таблицю калькулятора. Попередньо в цій таблиці потрібно заповнити основні поля: частоту генератора, число витків в L1 та L2, значення опору R1 на стенді і геометричні параметри осердя. Як тільки напруга генератора буде більш 1.8, знову зменшити його до 0.2 В, а повзунок R1 — викрутити в максимальне положення (максимальне посилення сигналу). До речі, плавно збільшувати напругу U1 можна й іншим способом: встановити вихідну напругу в генераторі на 1.8 (більше — підсилювач почне спотворювати сигнал), а резистором R1 плавно змінювати U1. В останньому випадку R1 повинен бути многооборотным.
Якщо у калькуляторі переключитися на режим «Графік», то програма автоматично побудує графіки двох залежностей — \(\mu(H)\) \(M(I)\). Останній — знадобиться для вибору режиму роботи реального пристрою по струму (\(I\)). Також, нас буде цікавити значення коефіцієнта приросту енергії \(K_{\eta 2}\), обчислюване цим калькулятором.
 

© Горчилин В'ячеслав, 2017 р.
* Використання матеріалів сайту можливе з умовою встановлення відповідних посилань і дотримання авторських прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin