Как ввести трансформатор в резонанс
Решил я на досуге каким-то образом использовать валявшиеся без дела вторички от строчников. В итоге родилась идея – собрать трансформатор с тремя вторичками на стержневом сердечнике от магнитной антенны старого приемника.
Питание – пушпул на IR2153, IRFP250N, 12 вольт от упсовского аккумулятора. Первичка
8+8 витков, провод из UTP-ки (просто оказалась под рукой). Балласт – провода амперметра *evil*.
Сердечник обмотан одним слоем довольно толстой фторопластовой ленты (проверял умножителем – выдерживает, но на пределе) и хз слоев скотча.
Вторички были включены последовательно и максимально приближены к первичке, добротно заизолированной скотчем и фторопластом.
Трансформатор получился с узким резонансным пиком, в резонансе потребление схемы – 7
8 A, без резонанса – 1
3 A, частоту измерять нет возможности (осциллограф имеется, но школьный — без шкал) .
Дуга со вторичек загорается где-то с 2
2.5 сантиметров, тянется слабо. Кстати, при сдвигании электродов при дуге, схема уходит с резонанса и потребление уменьшается до 1.5 А (при КЗ вторички).
При заземлении одного из концов вторички получается писюн около 1.5
2 см (естественно, после заземления частота резонанса довольно сильно сдвигается и приходится подстраивать).
Феррит ощутимо греется – на расстоянии до 3
5 см от первички, сами вторички также немного греются.
Выводы и наблюдения.
1. Изоляция фторопластом оказалась весьма эффективной – даже одного слоя было достаточно для более-менее приемлемого результата — нигде не пробивает, корона внутри вторичек практически незаметна и «шуршит» совсем немного (без нагрузки дугой ).
2. Феррит от магнитной антенны слабенький, греется сильно, долго гонять нельзя. Больше 3х вторичек на нем использовать нет смысла – 3я итак слабо работает.
3. Вторички разные бывают и требуют внимательности при последовательном соединении – одна от телевизора выпуска 90х оказалась намотанной в другую сторону )))
Есть смысл попробовать с большим напряжением питания, только с интераптером, ибо итак феррит сильно греется.
Также вижу смысл попробовать достать хороший феррит и насадить больше вторичек.
Поскольку на данном устройстве были получены более-менее интересные результаты, рискну создать отдельную тему (оцените писанину)
Предлагаемый резонансный трансформатор прост и дешев в изготовлении и предназначен для экспериментов с различными типами разрядов в газах.
Трансформатор содержит стержневой ферритовый сердечник с диаметром 10 мм и длиной 200 мм от магнитной антенны старого ДВ приемника. Сердечник изолирован от обмоток одним слоем электротехнической фторопластовой пленки и несколькими слоями скотча.
Первичная обмотка выполнена толстым двухжильным сетевым проводом и всего содержит 8 витков (8+8 т.к. две жилы) и прикреплена к сердечнику посредством пластмассовых стяжек. Изоляция первичной обмотки состоит из трех слоев электротехнического фторопласта и шести слоев скотча (вперемешку). Толщина изоляции первичной обмотки подобрана таким образом, что вторичная обмотка удерживается на трансформаторе за счет трения.
Вторичная обмотка состоит из трех последовательно включенных стандартных вторичных обмоток от разобранных строчных трансформаторов (из цветных телевизоров с умножителями). Дополнительной изоляции вторичная обмотка не имеет.
Выводы вторичных обмоток оформляются исходя из необходимых удобств при проведении определенного рода экспериментов (например, один из выводов может представлять собой массивный металлический предмет, а второй – гибкий в/в провод).
Не рекомендуется применение бумаги как элемента изоляции, вследствие ее гигроскопичности (если только не предполагается использовать трансформатор в масляной ванне).
Крепить трансформатор следует диэлектрическими стяжками на неметаллической подставке.
Конструкция трансформатора предполагает питание по пуш-пульной топологии с низким напряжением (12В
30В). Частота (соответствующая полному циклу пуш-пула) составляет порядка 50 кГц.
Настройка (только для новичков)
Для эффективной работы трансформатора необходимо найти такую частоту питания, при которой для заданном оформлении выводов катушки и разрядных терминалов будет достигаться максимальная напряженность электрического поля у концов терминалов (контроль по интенсивности коронного разряда).
Настройку собранного устройства (трансформатор + пуш-пулл) следует осуществлять при напряжении питания 12 вольт с применением балластного сопротивления в цепи питания оконечного каскада не менее 0.5 Ом, контроль тока обязателен!
Далее необходимо отключить балластный резистор и постепенно повышая напряжение питания добиться желаемых результатов (выходное напряжение), контролируя потребляемый ток устройства и температуру выходных транзисторов.
Предосторожности (только для новичков, написано исходя из собственных шишек)
Отдельные части устройства находятся под очень большим напряжением высокой частоты, поэтому недопустимо касаться либо подносить руки близко к вторичной обмотке. Несоблюдение данного правила может привести к моментальному получению сильных ожогов, а также пожару. Прежде чем прикасаться к металлическим предметам (в т.ч. элементам схемы, например, при настройке устройства) вблизи работающего устройства необходимо убедится в отсутствии наведенного потенциала путем поднесения неоновой лампой.
При указанной конструкции трансформатора изоляция позволяет безопасно и долговременно проводить эксперименты с напряжениями, соответствующими (7
см воздушного пробоя, которые достигаются при напряжении питания порядка 25 В (без балластного сопротивления)
Продолжение следует.
EnergyScience.ru — Альтернативная энергия
еще интересный момент, то что парень толкует применяется в системе без проводной зарядки, правда передача желает лучшего но зато без срывов резонанса)
Естественно его контур жрал больше чем он снял. Больше чем уверен что его потребление не изменилось но больше.
Вывод если разогнать больше меньшими затратами и снять меньше с учетом на сторону и поддержания резонанса Все закономерно.
В системах с Маховиком такая же топология. разгоняем много, снимаем импульсно мало но ровно столько чтобы хватало на поддержание и на сторону.
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Rakarskiy » 21 мар 2020, 11:57
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Владимир ФР » 22 мар 2020, 19:08
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Владимир ФР » 22 мар 2020, 21:52
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Владимир ФР » 23 мар 2020, 00:16
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Владимир ФР » 04 апр 2020, 21:41
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение kpyu3 » 04 апр 2020, 22:34
РЕФЕРАТ JP2019022271
Чтобы создать высокоэффективное устройство однофазного источника питания переменного тока, в котором выходная мощность больше, чем входная мощность, получается путем увеличения фазы тока на 90 градусов, даже когда прикладывается нагрузка.
РЕШЕНИЕ.
Устройство источника переменного тока имеет схему, сконфигурированную таким образом, что даже при приложении к ней фазы составного тока сохраняется разность фаз в 90 градусов с использованием взаимного индукционного воздействия трансформатора и последовательного резонансного воздействия, вызванного конденсатор. Когда фаза напряжения и тока составляет 90 градусов, потребляемая мощность равна «0». Таким образом, значение входной мощности можно сделать небольшим, и можно получить выходную мощность, превышающую входную мощность. С выходом, большим, чем вход, мощность, возникающая из-за разницы между выходной мощностью и входной мощностью, может использоваться произвольно. Энергия, полученная с помощью настоящего изобретения, не нуждается в топливе, загрязнение окружающей среды не вызывается, а запасы считаются бесконечными. Кроме того, настоящее изобретение можно использовать в любом месте на земле или в космическом пространстве.
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Rakarskiy » 05 апр 2020, 17:47
Re: Резонансные трансформаторы
Сообщение Владимир ФР » 05 апр 2020, 18:59
kpyu3 писал(а): ↑ 04 апр 2020, 22:34 РЕФЕРАТ JP2019022271
Чтобы создать высокоэффективное устройство однофазного источника питания переменного тока, в котором выходная мощность больше, чем входная мощность, получается путем увеличения фазы тока на 90 градусов, даже когда прикладывается нагрузка.
Конструкция, схемы и особенности работы трансформатора Седого Мишина для отопления
Вопрос-ответ
Трансформатор Седого Мишина для отопления является аналогом тороидальной катушки Тесла, запатентованной в конце 19-го века. Подобное оборудование нашло практическое применение в некоторых электродвигателях, радиоприемниках (антеннах), электрошокерах, для розжига газоразрядных ламп, определения течи в вакуумных системах, создания высоковольтных разрядов, используемых в индустрии развлечений. В сети интернет утверждают, что высокое напряжение, создаваемое в трансформаторе Седого Мишина (Тесла) можно использовать, чтобы устроить отопление.
Теоретически это возможно, на практике сложно из-за быстрого выхода из строя вторичной обмотки.
Конструкция тороидального резонансного трансформатора
Резонансный преобразователь в классическом исполнении не имеет сердечника, катушки тороидальные (простым языком – круглые, в виде бублика), состоит из 2-х обмоток и прерывателя (разрядчика). На первичной обмотке 3-10 витков, она выполнена из толстого медного провода. Вторая катушка высоковольтная, выполнена из тонкого провода, витков может быть от сотни до тысячи. Для функционирования в схему включаются конденсаторы, накапливающие заряд.
Первичная катушка бывает плоская, коническая, цилиндрическая, вертикальная, горизонтальная. Колебательный контур создается первичной обмоткой и конденсатором, разрядчик – это 2 электрода, размещенные на определенном расстоянии друг от друга. Второй контур образует вторичная катушка и тороид (замещает конденсатор). В процессе создания контуров важно добиться резонанса частот колебания – без него ток не повышается.
Если создавать резонансный преобразователь с применением сердечника, то необходимо соблюдать определенные требования. Магнитопровод не должен быть цельный, на каждой заизолированной части тора (круга) размещается отдельная обмотка, обмотки разделяются заземленным экраном.
Самая простая схема выглядит так (у трансформатора Мишина очень похожая):
Первичная обмотка трансформатора Седого из толстого провода или трубки подключается к конденсатору и разрядчику (электродам, оснащенным системой охлаждения). На вторичной катушке, покрытой эпоксидкой или лаком, тонкий провод, количество витков зависит от сечения. На выходе острый штырь, сфера или диск (форма зависит от типа разряда).
При изготовлении трансформатора Мишина своими руками необходимо учесть, что очень важно качество вторичной обмотки. Отношение между длиной и диаметром 4/1, провод должен быть намотан плотно, без скрещиваний.
Сопротивление первичной катушки должно быть минимальным, заземление экрана обязательно.
Принцип работы резонансного трансформатора
В любом трансформаторе при подаче переменного напряжения на первичную катушку создается магнитное поле, которое передается вторичной обмотке. На ней магнитное поле превращается в напряжение (пониженное или повышенное по сравнению с показателем на входе). Результат зависит от уровня резонанса между обмотками, качества связи между катушками, прочности вторичной обмотки.
После подключения к сети первичная катушка генерирует колебания высокой частоты, конденсатор накапливает напряжение до уровня пробоя. Пробой – это короткое замыкание, напряжение может достигать сотен киловатт. Это реактивное напряжение, которое создается в любом преобразователе и чаще всего не используется. Эффект увеличивается за счет отсутствия минимальной взаимоиндукции, обеспеченной отсутствием сердечника.
При наличии резонанса между катушками коэффициент трансформации может в несколько десятков раз превышать значение отношения количества витков вторичной катушки к количеству витков первичной. Самое простое применение – создание разряда в воздухе, что и используется в индустрии развлечений. Эффект увеличивается внесением в область разряда красителей, меняющих цвет.
Если напряжение на входе достаточно высокое, длина такой «молнии» составляет десятки метров.
Как использовать резонансный трансформатор в системе отопления
Резонансный трансформатор Мишина способен увеличить мощность в 10 раз. По сути, эта реактивная мощность, созданная стоячими электромагнитными волнами, которую можно снять на какое-то оборудование.
Если использовать несколько таких преобразователей, мощность увеличивается в сотни раз. Теоретически это можно использовать, в том числе в системе отопления, чтобы сэкономить электроэнергию.
Максимальный эффект от резонанса возможно получить, если увеличить добротность (отношение тока в реактивном компоненте к току в активном компоненте) второго контура в 30-200 раз. Через реактивную емкость и индуктивность при этом будет протекать реактивный ток, многократно превышающий ток на входе. Обычно он остается в контуре из-за противофазности. То есть, фазы компенсируют друг друга, но создают магнитное поле. Этот эффект уже используется в электрических двигателях, эффективность в которых зависит от степени резонанса.
Нельзя резонансный контур построить из материалов, которые просто попались под руку, его нужно осознано строить. Только тогда из сети будет забираться несколько ватт, а реактивная энергия будет большая. Ее можно перенести на односторонний трансформатор или отопительный котел.
Например, имеем домашнюю сеть 220 вольт, 50 Гц. Задача: получить на индуктивности в резонансном контуре ток величиной в 70 Ампер.
По закону Ома, мощность цепи индуктивности при переменном токе в преобразователя Седого должна быть:
I = U /R, где R – сопротивление намотки.
L – индуктивность намотки (измеряется в Генри);
f – частота (в бытовой сети 50 Гц).
Это значит, что мощность:
I = U / 2πfL, а индуктивность:
L = U / 2πfI = 220 вольт / 2*3,14 * 50*70 = 0,010 H (Генри).
То есть, чтобы получить 70 А, индуктивность должна быть 0,010 H.
Емкость конденсатора (закон Томсона):
f = 1 / (2π*√ (L*C)) = 1 / (4*(3,14*3,14) * 0,01 H * (50 Гц*50 Гц)) = 0,001014 F (1,014mF)
Потребление от сети 220 В будет 6,27 Вт.
Мишин использовал для создания вторичной намотки бифиляр статора из электродвигателя. Для удобства вырезал выступы, витки не считал, наматывал сразу 2 провода с сечением 1 мм до полного заполнения бифиляра, для ограничения мощности сети использовал лампу накаливания, на входе напряжение 70 В. Первичная намотка – один виток медной трубки.
Достоверных и точных данных о том, как такое самодельное устройство использовать для отопления, на самом деле нет. Хотя общеизвестно, что по такому принципу работают вихревые индукционные нагреватели.
Стоит ли делать такой трансформатор самостоятельно
Трансформатор Седого Мишина, по сути, является так называемым генератором свободной энергии. Сделать его своими руками можно.
Стоит ли делать такое у себя дома, каждый решает сам. В интернете есть видео, на котором видно, как подобное устройство нагревает воду в ведре. Некоторые утверждают, что используют для создания световых эффектов в домашних условиях.
Однако не стоит забывать, что резонансный преобразователь отрицательно воздействует на организм человека, в частности на нервную систему, сердце и глаза. При разряде нельзя исключить вероятность ожогов. Женщинам и детям не желательно находится поблизости от подобного устройства из-за сниженной сопротивляемости организма. Поэкспериментировать можно, если есть желание и свободное время, но в отдаленности от членов семьи.
Резонансный трансформатор Тесла — больше не секрет
Новомодный феномен резонансного трансформатора Николы Тесла возник не давно, а Интернет забит фотографиями и интригующими видеосъемками молний и коронарных разрядов.
Вспомним, что трансформатор первоначально был предназначен не для показательного выступления в цирке, а для передачи радиосигналов на далекие расстояния. В связи с этим предлагаю ознакомиться с его принципом работы и найти ему практическое применение.
Трансформатор Тесла состоит из двух основных частей, см. рис.1а;
1. Генерирующей части, состоящей из высоковольтного источника питания, накопительного конденсатора С1, разрядника и катушки связи L1. Частота генерации зависит от напряжения питания, емкости конденсатора С1, характеризующее время разряда, а так же промежутком между электродами разрядника;
2. Резонансной катушки индуктивности L2, заземления и сферы, см. рис. 1а.
Если вглядеться в схему этого трансформатора внимательнее, то мы увидим известную схему последовательного колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности L2 с открытой емкостью С, образованной между сферой и землей. Это открытый колебательный контур, который был открыт Дж. К. Максвеллом.
Обратимся к классической теории принципа действия открытого колебательного контура:
Как известно колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. Исследуем простейший колебательный контур, катушка которого состоит из одного витка, а конденсатор представляет собой две рядом расположенные металлические пластины. Подадим в разрыв индуктивности контура 1 переменное напряжение от генератора, см. рис.2а. В витке потечет переменный ток и создаст вокруг проводника магнитное поле. Это сможет подтвердить магнитный индикатор в виде витка, нагруженного лампочкой. Для того, что бы получить открытый колебательный контур, раздвинем пластины конденсатора. Мы наблюдаем, что лампа индикатора магнитного поля продолжает гореть. Чтобы лучше понять, что происходит в данном опыте, смотри рис. 2а. По витку контура 1 течёт ток проводимости, который вокруг себя создает магнитное поле Н, а между пластинами конденсатора – равный ему, так называемый, ток смещения. Несмотря на то, что между пластинами конденсатора нет тока проводимости, опыт показывает, что ток смещения создаёт такое же магнитное поле, как и ток проводимости. Первым, кто об этом догадался, был великий английский физик Дж. К. Максвелл.
В 60-х годах 19-го столетия, формулируя систему уравнений для описания электромагнитных явлений, Дж. К. Максвелл столкнулся с тем, что уравнение для магнитного поля постоянного тока и уравнение сохранения электрических зарядов переменных полей (уравнение непрерывности) несовместимы. Чтобы устранить противоречие, Максвелл, не имея на то никаких экспериментальных данных, постулировал, что магнитное поле порождается не только движением зарядов, но и изменением электрического поля, подобно тому, как электрическое поле порождается не только зарядами, но и изменением магнитного поля. Величину где — электрическая индукция, которую он добавил к плотности тока проводимости, Максвелл назвал током смещения. У электромагнитной индукции появился магнитоэлектрический аналог, а уравнения поля обрели замечательную симметрию. Так, умозрительно был открыт один из фундаментальнейших законов природы, следствием которого является существование электромагнитных волн. В последствии Г.Герц опираясь на эту теорию доказал, что электромагнитное поле излучаемое электрическим вибратором равно полю излучаемое емкостным излучателем.
Раз так, убедимся еще раз, что происходит, когда закрытый колебательный контур превращается в открытый и как можно обнаружить электрическое поле Е ? Для этого рядом с колебательным контуром поместим индикатор электрического поля, это вибратор, в разрыв которого включена лампа накаливания, она пока не горит. Постепенно раскрываем контур, и мы наблюдаем, что лампа индикатора электрического поля загорается, рис. 2б. Электрическое поле теперь не сосредоточено между пластинами конденсатора, его силовые линии идут от одной пластины к другой через открытое пространство. Таким образом, мы имеем экспериментальное подтверждение утверждения Дж. К. Максвелла, что емкостной излучатель порождает электромагнитную волну. Никола Тесла обратил на этот факт внимание, что при помощи совсем не больших излучателей можно создать достаточно эффективный прибор для излучения электромагнитной волны. Так родился резонансный трансформатор Н. Тесла. Проверим и этот факт, для чего вновь рассмотрим назначение деталей трансформатора.
И так, сфера и заземление выполняют роль пластин открытого конденсатора. Геометрические размеры сферы и технические данные катушки индуктивности определяют частоту последовательного резонанса, которая должна совпадать с частотой генерации разрядника.
Иными словами, режим последовательного резонанса позволяет трансформатору Тесла достигать таких величин напряжений, что на поверхности сферы появляется коронарный разряд и даже молнии. Весь фокус состоит в том, что коэффициент трансформации резонансного трансформатора выше соотношения витков катушек L1/L2 и значительно выше, чем в трансформаторах с ферро сердечниками. Здесь индуктивность L2, сфера и заземление, представляют из себя открытый резонансный колебательный контур. Именно по этому трансформатор Тесла называется резонансным.
Рассмотрим работу трансформатора Тесла, как последовательный колебательный контур:
— Этот контур необходимо рассматривать как обычный LC – элемент, рис. 1а.б, а так же рис. 2а, где включены последовательно индуктивность L, открытый конденсатор С и сопротивление среды Rср. Угол сдвига фаз в последовательном колебательном контуре между напряжением и током равен нулю (φ=0), если ХL = — Хс, т.е. изменения тока и напряжения в нем происходят синфазно. Это явление называется резонансом напряжений (последовательным резонансом). Следует отметить, что при понижении частоты от резонанса, ток в контуре уменьшается, а резонанс тока несет емкостной характер. При дальнейшей расстройке контура и понижении тока на 0,707, его фаза смещается на 45 градусов. При расстройке контура вверх по частоте, он приобретает индуктивный характер. Это явление часто используют в фазоинверторах.
Если мы рассмотрим схему изображенную на рис. 3, то мы сможем предоставить простые расчеты, из которых видно, что напряжение на пластинах излучателя вычисляется исходя из добротности контура Q, которая реально может находиться в пределах 20 – 50 и много выше.
Где полоса пропускания определяется добротностью контура:
Тогда напряжение на пластинах излучателя будет выглядеть согласно следующей формуле:
В таблице 1 расчетные данные приведены для частоты 7.0 МГц не случайно, это дает возможность любому желающему коротковолновику провести радиолюбительский эксперимент в эфире. Здесь входное напряжение U1 условно взято за 100 Вольт, а добротность за 26.