Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
2020-07-16
Все заметки/Эксперименты
Независимая нагрузка. Этот эксперимент развивает идею о выбросах ЯМР и резонансе второго рода применительно к независимой нагрузке. Проблема состоит в том, все попытки отделить такие выбросы от более низкочастотного колебания РВР заканчиваются неудачей по не совсем понятной причине. А ведь ВЧ-составляющая ЯМР появляется, как довесок с основному колебанию, и могла бы использоваться для питания нагрузки, сопротивление которой не влияло бы на потребление схемы. Т.е. это прямой путь к созданию высокоэффективных преобразователей энергии. Но применяемые классические фильтры здесь не работают с заданными характеристиками и плохо отделяют необходимую нам ВЧ-составляющую. Автору удалось найти довольно простое решение этой задачи при соблюдении некоторых соотношений и условий.
Схема эксперимента изображена на рисунке , где представлен генератор импульсов GG1, в качестве которого подойдёт такой или любой другой подобный, колебательный контур L1C3, настроенный на РВР, дроссель с малой проходной ёмкостью L2, источник питания U0 и сглаживающие конденсаторы C0-C2. Эта схема отличается наличием дросселя L2, который и отфильтровывает необходимые нам высокочастотные выбросы ЯМР. Параллельно ему подключается нагрузка Rn, которая может представлять из себя маломощную лампу накаливания или светодиодную матрицу с выпрямительным мостом, состоящим из высокочастотных высоковольтных диодов . На практике, второй вариант оказался более предпочтительным. Настройка схемы заключается в подборе частоты задающего генератора с тем, чтобы схема вышла на режим РВР. Для этого осциллограф подключается, как нарисовано на рис. 0 , после чего, подстройкой частоты GG1, мы должны получить примерно такие колебания, которые изображены на рис. 0 . Потом дроссель раскорачиваем и смотрим осциллограмму на нагрузке Rn. На ней мы должны увидеть импульс, заполненный высокочастотными колебаниями , причём их амплитуда может превышать напряжение питания в 0 и более раз.
. Теперь мы можем проверить влияние нагрузки на ток потребления схемы, который измеряется амперметром A0 . При подключении/отключении нагрузки ток потребления меняться не должен, либо, при её подключении, даже немного уменьшаться. Детали. В данном эксперименте автор пробовал различные виды катушек индуктивности, но самые лучшие результаты дали плоские катушки . Методом подбора было выявлено оптимальное соотношение индуктивностей L0 и L2, оно составляет такую пропорцию: L1/L0 = 2.5-3.5. Важным параметром оказалась проходная ёмкость дросселя L2, которая должна быть как можно меньше, что в принципе и понятно. Для опыта подойдёт катушка, намотанная на высокочастотный ферритовый сердечник , и числом витков 0-15, с максимально возможным расстоянием между ними. Как уже говорилось ранее, в качестве нагрузки лучше всего подходит светодиодная матрица, включаемая в схему через диодный мост, состоящий из высокочастотных высоковольтных диодов, например UF4007. Интересно, что если параллельно матрице установить сглаживающий конденсатор на 0.1-0.3 мкФ, то эффективность схемы ещё более повысится. Выводы. Включение дросселя последовательно с колебательным контуром, настроенным на чатстоту РВР, довольно эффективно выделяет высокочастотную стоставляющую, которую можно затем пустить на нагрузку. При этом, величина нагрузки никак не влияет на ток потребления схемы. Для получения рабочих схем необходимо совершенсвование этого подхода для достижения лучшей эффективности. Это включает поиск оптимальной согласовки параметров колебательного контура, дросселя, частоты и скважности генератора, и сопротивления нагрузки. Также возможно, что существует лучший тип намотки для катушки L0 и дросселя L2. Например, пока не проверялись бифилярный или кадуцейный варианты. Для дросселя сейчас ведётся поиск оптимального конструктива. Дополнение. Применение ферритовых сердечников для катушки L0 может дать этому устройству неплохую прибавку по его эффективности. Но для этого необходимо включить нагрузку особым способом, изображённым на рисунке . Нагрузка в виде мощной светодиодной матрицы, рассчитанной на 0 вольт, через диод VD0 подключается к стоку выходного ключа генератора GG1. Причём должны использоваться только положительные выбросы, как дросселя L2, так и колебательного контура L1C3. У автора, при указанных на схеме параметрах, оптимальный коэффициент заполнения равнялся 8% при частоте 0 кГц. В конкретной схеме эти параметры, а также — напряжение питания, придётся подобрать.
Интересно, что в данной схемотехнике нагрузка уже не является полностью независимой т.к. она нагружает не только дроссель, но частично и колебательный контур. Тем не менее, на практике такая схема показала большую эффективность. В качестве L0 автор применил катушку на броневом сердечнике, причём между его половинками был зазор в 0.5 мм. .
Внимание! Содержимое этой страницы платное. Для получения полного доступа к платному контенту необходимо авторизоваться и оплатить абонемент на месяц или на год, а затем обновить эту страницу. Если вы ещё не зарегистрированы, то сделайте это прямо сейчас.