Мелкие вопросы по теории

[FreshMan]

Kotische, спасибо за внятный ответ

[Kotische]

Если смотреть ещё пристальнее, то когда ферромагнитный магнитопровод уже насытится, его магнитная проницаемость приблизится к магнитной проницаемости воздуха, т.е. магнитопровод практически перестанет концентрировать в себе магнитный поток, и магнитные линии пойдут в основном по воздуху.
В данной ситуации добавление небольшого участка воздуха будет иметь весьма малое значение для общей картины,
т.к. линии поля как шли по среде с mю=1 так и будут продолжать идти по среде с мю=1.

Наибольший эффект от введения зазора будет когда поле ещё меньше порога насыщения и сердечник ещё сохраняет ферромагнитные свойства.

[Kotische]

Самое интересное проследить что происходит с энергией катушки при проходе сердечника через насыщение!
Ведь с увеличением поля, падает магнитная проницаемость, и получается, что с увеличением тока суммарная энергия катушки может даже падать!
Кто возьмется рассмотреть этот процесс детально, вооружившись цифрами и графиками?!

[CleverCat]

Здравствуйте. Помогите пожалуйста... имеется 10ти вольтовый семисегментный индикатор с общим катодом... как его подключить к мк? Нужно вешать транзисторы перед пинами и анодами? скажите пожалуйста какие ноги транзистора тогда должны куда к чему идти? не такой ли принцип как на второй картинке здесь http://radiokot.ru/circuit/light/run/02/ только там ие 8 а у меня мк не всё ли равно...

[ranger93]

Хорошо, теперь стало яснее, спасибо Kotische. Но вот теперь более интересный вопрос: Слышал, что "немагнитный зазор в обратноходовых преобразователях нужен для того, чтобы сердечник не входил в насыщение". Так вот вопрос, не выгоднее ли намотать меньше витков в первичке на трансформаторе и сделать его без зазора таким образом, что бы индуктивность первички была равна индуктивности первички такого же трансформатора с бОльшим числом витков и с зазором. В чем необходимость зазора я не совсем понимаю, объясните пожалуйста.

[Kotische]

Вопрос сложный, я боюсь даже не очень хорошо себе представляю однозначный ответ.

Вобщем соображения такие:
начнем из далека, все знаем уравнение математического маятника, и что период не зависит от длинны,
если допустим подвесить пять копеек на нитке в 1 метр длинны,
и на лом 1 м длинны подвесить камаз, по уравнению период получится одинаковый - 2 секунды,
но вот вариант с камазом плохо согласуется с представлением о математичности маятника.

Схема собирается из ФИЗИЧЕСКИХ компонентов, имеющих массу побочных параметров,
и катушка - это не только индуктивность, но и сопротивление и емкость...

Для работы флайбэка нужен выброс напряжения,
U = L * dI/dt

поскольку выпрямительные диоды и транзисторы, особенно высоковольтные, довольно нискочастотные,
приходится ограничиваться не слишком малыми значениями dt

рабочий ток так же ограничен сопротивлением канала транзистора и сопротивлением обмотки трансформатора.
Т.е. индуктивность не может быть сколь угодно малой!

Увеличить индуктивность можно либо увеличением количества витков,
либо увеличением магнитной проницаемости сердечника.

Надо заметить, что с увеличением количества витков катушки, индуктивность катушки растет пропорционально квадрату числа витков,
а сопротивление обмотки и магнитодвижущая сила (ампер-витки) отвечающая за насыщение растет линейно.

Когда решаешь задачу оптимальности той или иной конструкции получается что нельзя брать параметры схемы произвольно, т.к. одни параметры неразрывно влияют на другие, на первый взгляд несущественные, и что бы конструкция получилась работоспособной приходится искать КОМПРОМИС!

Видимо, в каких то случаях выгоднее поставить зазор, чем иметь проблемы с насыщением.
Допустим, по условиям работы мы НЕ МОЖЕМ сделать рабочий ток меньше заданного,
но другие параметры устанавливают ограничение на минимальное значение индуктивности.
И получается, что мы ни как на можем сделать катушку с заданным значением индуктивности которая не насыщалась бы заданным рабочим током. Вот тут то и приходит на помощь "зазор", который позволяет увеличить ток насыщения катушки.

Более того, иногда делают самонасыщающийся зазор, который при низких токах дает большую индуктивность,
а при больших токах "зазор" насыщается и препятствует входить в насыщение остальному сердечнику.

[ranger93]

Схема собирается из ФИЗИЧЕСКИХ компонентов, имеющих массу побочных параметров,
и катушка - это не только индуктивность, но и сопротивление и емкость...

Вот именно поэтому я и спросил. Получается, что если убрать зазор и отмотать витков пропорционально (так, что бы индуктивность обмоток не поменялась), мы получим уменьшение межвитковой емкости и сопротивления витков, что есть хорошо, да и меди уйдет меньше. Но вот ведь не задача, получается, что вся эта выгода перекрывается каким-то очень важным параметром, о котором я представления не имею, что не дает мне успокоится. Вот и хотелось бы прояснить ситуацию...

[mig-11101]

Надо присоединить к atmega8 три кнопки, возник вопрос - как устранять дребезг с контактов? В интернете везде рекомендуются RS триггеры итд усложняющие схему.. А не будет ли работать просто RC цепочка, установленная как в приложенном изображении?
Если да, то какую константу времени брать, чтобы потом не подбирать?

ЗЫ с помощью МК устранять дребезг не желательно

[Gudd-Head]

Работать будет. Постоянная времени зависит от того как быстро вы будете нажимать кнопку и от качества кнопки. Обычно дребезг укладывается в 20...100 мс.

[mig-11101]

А конкретно с мегой не будет проблем, из-за попадания сигнала в зону неопределенности? Судя по даташиту это зона 1-3 В при 5 В питании.

[Gudd-Head]

Не должно.
Не знаю где вы там зону неопределённости нашли, я вижу порог 2,2("0")...2,7("1") В с гистерезисом 0,45 мВ.

[rustot]

Получается, что если убрать зазор и отмотать витков пропорционально (так, что бы индуктивность обмоток не поменялась), мы получим уменьшение межвитковой емкости и сопротивления витков, что есть хорошо, да и меди уйдет меньше.

увеличение межвитковой емкости

[rustot]

Самое интересное проследить что происходит с энергией катушки при проходе сердечника через насыщение! Ведь с увеличением поля, падает магнитная проницаемость, и получается, что с увеличением тока суммарная энергия катушки может даже падать!

падает до 1 дифференциальная магнитная проницаемость. то есть на сколько будет _прирастать_ dB при дальнейшем увеличении тока dI. это не значит что индукция падает, это означает что оно начинает прирастать медленнее, падает его производная, но сама B растет. соотвенственно растет и энергия

Пусть B=k*мю*I (соответственно мю=B/kI), а при I=I0 происходит насыщение, тогда для I>I0 будет справедливо B=k*мю*I0+k*(I-I0) (а не B=k*1*I). Поэтому "эффективное" мю при этом будет равно B/kI = (k*мю*I0+k*(I-I0))/(k*I) = (мю-1)*I0/I + 1. А вот "дифференциальное" мю=dB/(k*dI) как раз и равно 1

[ranger93]

rustot, спасибо, с последним постом понятно, нам объясняли кратко этот момент на "элдинах", а вот с УВЕЛИЧЕНИЕМ межвитковой емкости, это можно по подробнее. Ведь по идее с уменьшением числа витков емкость должна упасть, т. к. меньше компонентов, из которых эта ёмкость складывается, или я в чем-то не прав?

[rustot]

межвитковая емкость - это емкость между двумя витками. она увеличивается с уменьшением расстояния между 'обкладками', которыми являются витки. причему если при раздвигании витков индуктивность падает примерно обратно пропорционально общей длине намотки, то межвитковая емкость падает обратно пропорционально расстоянию между _поверхностями_ проводников, образующих конденсатор (ну это конечно слегка утрировано, проводники все таки не квадратные, а круглые). в итоге если провод миллиметровый, сделали зазор 0.1мм, индуктивность упала на 10% (на столько увеличилась длина намотки) а емкость упала в 10 раз (если считать что расстояния без зазора, определяемое изоляцией 0.01мм).

Цифры с потолка, просто для демонстрации сути. Если бы емкость падала строго пропорционально с индуктивностью, то процесс раздвигания витков был бы бессмысленен.

[Kotische]

Емкости тут не при чем!
Дело именно в НАСЫЩЕНИИ ферромагнитного сердечника.

Давайте посмотрим на примере рассчёта дросселя для чего же нужен зазор!

Я уже очень давно не рассчитывал магнитные цепи, поэтому легко могу наврать,
так что всем смотреть в оба!!!

Пусть у нас есть кольцо диаметром D=10см, сечением S=2х5=10см^2, из трансформаторного железа с магнитной проницаемостью мю=10000

мы хотим сглаживать дросселем пульсации постоянного тока в нагрузке,
допустим нагрузка имеет сопротивление 1 Ом, ток через нагрузку 50 А, пульсации входного напряжения - меандр с частотой 100 Гц, допустимые пульсации тока нагрузки 1 А

реализуем ли такой дроссель и если да, то сколько витков провода нужно намотать на указанный сердечник.

Итак, среднее напряжения меандра будет 50 В, соответственно размах 100 В,
за время 1/200 сек при падении напряжения на дросселе 50 В допустимое изменение тока 1 А,
отсюда индуктивность дросселя должна быть L = U * dt/dI = 50 * 1/200 / 1 = 1/4 Гн

Посчитаем магнитное сопротивление сердечника:
Rm = l / (мю0 * мю * S) = 0.314 / (1.3e-6 * 1e4 * 10e-4) = 0.314 / 1.3e-5 = 24154 A/Вб
а магнитная проводимость:
Qm = 1/Rm = 4e-5 Вб/A

Найдем необходимое количество витков для нашей катушки:
w = sqtr(L/Qm) = sqrt( 4e-5/4) = 79 витков
что при токе 50 А даст магнитное напряжение в сердечнике F = 50 * 79 = 3953 Ампервитков
и магнитный поток в сердечнике будет А = F/Rm = 3953/24154 = 0.16 Вб
и магнитная индукция В = А/S = 0.16/10e-4 = 163 Тл
и это при том что трансформаторное железо насыщается в диапазоне от 1 до 2 Тесла!

Можно сделать вывод, что искомый дроссель на сердечнике без зазора не реализуем!

[Kotische]

теперь посмотрим, реализуем ли такой дроссель на сердечнике с зазором?

начнем от максмально допустмой индукции насыщения железа:

В = 1 Тл = А / S

откуда допустимый магнитный поток в сердечнике:
А = В * S = 1 * 10e-4 = 1e-3 Вб

F = I*w = A/Qm
в то же время
L = w^2 * Qm

решаем систему:
Qm = A^2 / I^2 / L = 1e-6 / 2500 / (1/4) = 1.6e-9 Вб/A
или
Rm = 6.25e8 A/Вб

Как можно видеть магнитное сопротивление реализуемого дросселя должно быть в 25 тысяч раз больше чем сопротивление самого феромагнитного сердечника. Именно это сопротивление и добирается воздушным зазором.

Указанноую величину магнитного сопротивления можно получить зазором толщиной
l = Rm * S * мю0 = 6e8 * 10e-4 * 1.3e-9 = 0.7 м

Что при указанных размерах кольца магнитопровода представляется тоже не реализуемым
но возможно я просто накосячил в рассчётах!

Потребно количество витков, если бы дроссель оказался реализуемым получилось бы
w = sqrt (L*Rm) = 12000 витков

[Kotische]

Мораль сей басни такова,
с увеличением магнитного сопротивления сердечника (за счет введения зазора)

количество витков потребное для создания поля насыщения
w = A*Rm/I
растет быстрее, чем

количество витков потребное для создания необходимой индуктивности
w = sqrt( L * Rm )

поэтому и выгодно вводить зазор,
хотя и приходится НЕМНОГО увеличивать количество витков,
но этого увеличенного количества витков ещё недостаточно что бы вызвать насыщение магнитопровода

[rustot]

ну вот нет у нас кольца с требуемым для нас идеальным мю=184, при котором максимально допустимая индукция в материале совпадет с максимальным требуемым током, а есть только Н2000, вот и точим в нем дыры, уменьшая B и соответственно усредненное мю. я так это понимаю. то есть нет особого смысла брать именно пермалой и точить в нем прорезь, просто вот он есть под рукой и для коррекции его свойств придется точить, а нужного материала, в котором не пришлось бы точить, под рукой нет

возможно я ошибаюсь и есть какой-то специальный эффект от ярко выраженной неоднородности сердечника

[((VLAD))]

нужна помощь!!!!!!!!! у меня есть движок от старой соковыжималки на 220 в хочу сделать войлочный круг для полировки но крутится он как бешеный как снизить обороты ????? есть регулятор громкости со старого радио подойдёт??