Перейти к содержанию

    

Резонанс это просто? Как бы не так!!!

Здравствуйте, господа и, возможно, дамы!

Я тут с очередной проблемой непонимания азбучных истин. В последовательном LC-контуре условия резонанса вполне просты и понятны: равенство индуктивного и емкостного сопротивлений на резонансной частоте. При этом полное сопротивление цепи чисто активное и сдвига фаз между током и напряжением наблюдаться не должно. Ток в контуре при этом максимален и определяется сопротивлением соединений и сопротивлением намотки индуктивности. В опусе №4 господина С. Кухтецкого, где он представил схему и пояснения к левитационной плавке металлов, очень красивые осциллограммы. Они убедительно показывают, что при резонансе переключение транзисторов происходит при нулевом токе индуктора, тем самым сводя потери на нагрев транзисторов к минимуму. На форумах, посвященных ее трудам народ однако утверждает, что найти резонанс это хорошо, но надо бы сдвинуть частоту немного вверх иначе гарантирован перекал даже самых хороших, по величине сопротивления открытого канала, транзисторов. Удивительно? Да. Сам проверил, правильно, если сдвинуть частоту вверх, то нагрев транзисторов существенно ниже. Буквально вчера меня это подвигло на изыскания. Собрал простенькую схему:

1042489939_.thumb.PNG.15feaaee2df0022a2e9abb4c11e3a5d2.PNG

Генератор G, поставляет импульсы амплитудой 10В и далее через драйверы запускается косой полумост. Он хорош тем, что не нужно "мертвого" времени, перемагничивание сердечника происходит через диоды полумоста без всяких там конденсаторов. Индуктор весьма примитивен и содержит окола 100 витков на пластиковом каркасе от факсовской бумаги. Батарея конденсаторов выполнена получше, из снаббер-конденсаторов WIMA, соединенных многослойным шлефом из медной фольги. Источник питания - двухканальный лабораторный стабилизатор GPS-73303 с весьма крутыми показателями при импульсной нагрузке. И вот что получилось. Первый вариант поиска резонанса - по максимальному току в контуре. Он почти синусоидален, с небольшими огрехами, однако с фазами тут явный косяк:

1727686744_.png.9fdf5a467356c8a7315f76696d63ac69.png

Переключение транзисторов (фронт и срез импульса напряжения) происходит на максимальном токе. Это гарантированный перегрев MOSFET, лучший из возможного. Становится понятным, почему на форумах, посвященных работе С. Кухтецкого, невзначай советуют поднять частоту. Сдвину ее и я:

1416285557_.png.9a9faf913fff71ddd26986580a8b88f1.png

Вот почти точное совпадение фаз тока и напряжения. Но увы, амплитуда тока через контур более чем в три раза меньше! И все бы ничего, можно подогнать мощность к требуемой несложными ухищрениями. Однако два брата близнеца - максимальный ток контура и равенство фаз тока и напряжения не хотят жить вместе, несмотря на строгое требования матушки природы. В чем дело, господа? Кто их поссорил? Сегодня, чуть позже, попробую эту же операцию с тем же контуром повторить на синусоидальном сигнале. Даже неслабый усилитель собрал для генератора, ватт эдак на 40. Результаты непременно выложу тут.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

"косой полумост" - гляжу на схему и не понимаю, как работает, как ток течет в обмотке. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 hour ago, ViKo said:

"косой полумост" - гляжу на схему и не понимаю, как работает, как ток течет в обмотке. 

Это я погорячился с перемагничиванием. Ток через обмотку течет только в одном направлении. Для маломощных генераторов это вполне допустимо. В мощных же требуется воздушный зазор, то есть кольцо уже не применить. Каюсь, содрал схему у А. Гончарова. Через диоды происходит только подавление паразитных импульсов при коммутации, они, как любят говорить, рекупирируются на источник питания. Это позволяет использовать не сильно высоковольтные транзисторы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 час назад, kleont сказал:

Это я погорячился с перемагничиванием. Ток через обмотку течет только в одном направлении. Для маломощных генераторов это вполне допустимо. В мощных же требуется воздушный зазор, то есть кольцо уже не применить. Каюсь, содрал схему у А. Гончарова. Через диоды происходит только подавление паразитных импульсов при коммутации, они, как любят говорить, рекупирируются на источник питания. Это позволяет использовать не сильно высоковольтные транзисторы.

У вас на первой картинке не тот резонанс. Это резонанс индуктивности рассеяния и конденсатора индуктора.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 hour ago, wla said:

У вас на первой картинке не тот резонанс. Это резонанс индуктивности рассеяния и конденсатора индуктора.

Помилуйте, сударь, какая такая индуктивность рассеяния соленоида? Это же виртуальный термин, применяемый для обозначения потерь в трансформаторе, когда при нагрузках, близких к пиковым, часть магнитного потока замыкается мимо вторичной обмотки. Поскольку  энергия магнитного поля линейно зависит от индуктивности, эти потери принято характеризовать виртуальной величиной, которую назвали индуктивностью рассеяния. Так что ошибочка вышла у вас.

Кстати, измеренная LX-метром MS2300 индуктивность катушки равна 78мкГн. Индуктивность, рассчитанная по частоте, указанной на 1-ой осциллограмме равна 60,3 мкГн. Учитывая погрешность измерения на таком мелком диапазоне, можно утверждать, что частота резонанса определена достаточно точно.

Изменено пользователем kleont

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
37 минут назад, kleont сказал:

Помилуйте, сударь, какая такая индуктивность рассеяния соленоида? Это же виртуальный термин, применяемый для обозначения потерь в трансформаторе, когда при нагрузках, близких к пиковым, часть магнитного потока замыкается мимо вторичной обмотки. Поскольку  энергия магнитного поля линейно зависит от индуктивности, эти потери принято характеризовать виртуальной величиной, которую назвали индуктивностью рассеяния. Так что ошибочка вышла у вас.

Кстати, измеренная LX-метром MS2300 индуктивность катушки равна 78мкГн. Индуктивность, рассчитанная по частоте, указанной на 1-ой осциллограмме равна 60,3 мкГн. Учитывая погрешность измерения на таком мелком диапазоне, можно утверждать, что частота резонанса определена достаточно точно.

 

какие параметры трансформатора?  Отношение витков,  количество витков первички, Индуктивность первички, коэффициент связи?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 hour ago, wla said:

какие параметры трансформатора?  Отношение витков,  количество витков первички, Индуктивность первички, коэффициент связи?

Трансформатор тут неважен, он выполняет роль источника импульсного напряжения и никаким образом не имеет магнитной связи с резонансным контуром. Ну коли спросили, то в первичке 18 витков, вторичная - 0,5 витка, это просто провод проходящий через кольцо. Феррит марки N87 компании EPCOS. Типоразмер 29,5х19х14,9. Магнитопровод выполнен из трех таких колец.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
21 минуту назад, kleont сказал:

Трансформатор тут неважен,

Т.е. когда удобно у трансформатора индуктивность есть, а когда неудобно  - она испаряется. :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 minute ago, HardEgor said:

Т.е. когда удобно у трансформатора индуктивность есть, а когда неудобно  - она испаряется. :)

Да нет же, причем тут удобно-неудобно. Ну на метр вынесите LC-контур от источника напряжения и что изменится? Нет магнитной связи кольца источника напряжения и соленоида в контуре. Нет никакой индуктивности рассеяния в кольце, работающем на очень малых полях. Нет насыщения - нет и рассеяния.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
1 минуту назад, kleont сказал:

Да нет же, причем тут удобно-неудобно. Ну на метр вынесите LC-контур от источника напряжения и что изменится? Нет магнитной связи кольца источника напряжения и соленоида в контуре. Нет никакой индуктивности рассеяния в кольце, работающем на очень малых полях. Нет насыщения - нет и рассеяния.

Несомненно, что магнитной связи нет, но у вас трансформаторы последовательно включены в контур, следовательно все индуктивности включены последовательно друг с другом и конденсатором.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
2 minutes ago, HardEgor said:

Несомненно, что магнитной связи нет, но у вас трансформаторы последовательно включены в контур, следовательно все индуктивности включены последовательно друг с другом и конденсатором.

Гм, не все трасформаторы а только полвитка вторичной обмотки, которая является источником импульсного напряжения. Так вот, я измеряю разность фаз между напряжением на этом полувитке и током в контуре. Причем здесь индуктивность этого полувитка? Если я соберу импульсный генератор без всяких вторичных трансов, то что думаете, картинка изменится? Увы - нет. Тут дело в другом. Я хотел уже выложить результаты эксперимента с синусом, но потом нашел в чем дело. Сейчас соображаю, что там у  Кухтецкого с описанием его ФАПЧ-регулятора. Не хотелось бы попасть впросак, поэтому сначала подумаю и поищу. Уж больно у него картинки красивые, не может быть, чтобы написал фигню. Все таки уровень академического института.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
14 минут назад, kleont сказал:

Нет никакой индуктивности рассеяния в кольце, работающем на очень малых полях.

это заблуждение

14 минут назад, kleont сказал:

Нет насыщения - нет и рассеяния. 

и это неправда.

Если я соберу импульсный генератор без всяких вторичных трансов, то что думаете, картинка изменится?

да

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
16 minutes ago, тау said:

это заблуждение

и это неправда.

да

Ок, сударь, назовите мне физическую причину возникновения рассеяния в трансформаторе. Почему силовые линии магнитного поля замыкаются, минуя вторичную обмотку?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
7 часов назад, kleont сказал:

Они убедительно показывают, что при резонансе переключение транзисторов происходит при нулевом токе индуктора, тем самым сводя потери на нагрев транзисторов к минимуму.

это теоретизированное заблуждение о якобы  "минимуме", полностью игнорирующее влияние паразитных емкостей в транзисторах и рассасывании боди-диодов  в них.

 

Цитата

На форумах, посвященных ее трудам народ однако утверждает, что найти резонанс это хорошо, но надо бы сдвинуть частоту немного вверх иначе гарантирован перекал даже самых хороших, по величине сопротивления открытого канала, транзисторов. Удивительно?

нет, не удивительно, обычное дело, с повышением частоты переходной процесс перезаряда паразитных емкостей или рассасывания диодов производится током индуктора (это энергетически выгодно), который не успел упасть до нуля. Конечно, это если есть "мертвое время" , когда силовые ключи одновременно выключены.  Также и наоборот, со снижением частоты, в конце полупериода током индуктора открывается  боди диод ключа, и на его "принудительное" выключение нужно затрачивать много энергии, значительная часть которой выделяется теплом на противоположном ключе.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
18 минут назад, kleont сказал:

Почему силовые линии магнитного поля замыкаются, минуя вторичную обмотку? 

Они имеют право.

Мы, инженеришки, не можем указать силовым линиям, чтобы они проходили исключительно по общему магнитопроводу.  Эти "линии" присутствуют везде вокруг проводника с током.

18 минут назад, kleont сказал:

назовите мне физическую причину возникновения рассеяния в трансформаторе

несовпадение геометрического места обмоток.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти