Феррорезонанс напряжений, выводы
Для проведения опыта был взят трансформатор 150Вт с зазором в сердечнике 0.1мм сердечник стержневого типа на котором по обе стороны две катушки. Обмотка для резонанса не перематывалась, а использовалась половина сетевой (одна из двух родных катушек) на 130В сопротивлением 7.7 Ома. Диаметр провода 0.5 мм сечение 0.2 мм кв. с помощью латера была построена вольтамперная х-ка дросселя на рис.6 обозначено как L. Вольт-амперная х-ка емкости С 45мкФ была построена с помощью латера по двум точкам так как она линейна. Красным цветом построена резонансная кривая контура при подаче напряжения с того же латера но на резонансный контур из последовательно соединенных емкости и дросселя. Рис. 1.
Рис. 1
Выводы:
1. Загнать в резонанс можно любой транс хоть с зазором хоть без, все зависит от величины емкости и приложенного напряжения. Зазор уменьшает индуктивность, но при этом уменьшается и остаточная намагниченность сердечника и при этом (предположительно) увеличение нагрузки во вторичке оказывает меньшее влияние на первичку. Для устойчивого резонанса нужна хорошая добротность контура, а добиться этого на частоте 50Гц на малых тр-рах трудно т.к. для входа в резонанс нужны большие величины емкости, а это дорого поэтому для работы с резонансом на 50Гц нужно брать тр-ры выше 500Вт. Да и при намотке катушки рассчитанной под резонансный ток увеличенный в три раза, объем катушки может просто не вместится в габариты сердечника. Для экспериментов без перемотки тр-ра подойдет любой мощный транс от 300 до 1000Вт желательно с большим сечением провода во вторичной обмотке и напряжением в районе 100В что бы не сжечь транс по ходу работы нужно взять зазор в 2…2.5 раза больше расчетной, мощность и ток конечно сильно упадут но для наработки хватит и транс не сгорит.
2. Ток и напряжение при резонансе действительно подпрыгивают в разы. В т.3 самый неустойчивый резонанс поэтому тр-р нужно рассчитывать по току в т.4 а по мере увеличения нагрузки во вторичной обмотке ток в резонансном контуре будет уменьшаться до т.3 и при дальнейшем увеличении нагрузки схема выйдет из резонанса.
3. Для расчета параметров резонанса для тр-ра или дросселя достаточно двух входных величины мощность тр-ра и число витков обмотки на один вольт индуцированного напряжения. По этому напряжению определяется насыщенность сердечника и индуктивность. Но насыщенность и индуктивность величины, нелинейные и зависят от тока и напряжения, приложенных к катушке тр-ра.
На ненасыщенном участке самая высокая индуктивность с насыщением магнитопровода индуктивность падает. Из проведенных опытов выяснил, что оптимальные хар-ки для феррорезонанса наступают в начале насыщения сердечника, где индуктивность дросселя еще высока. Все промышленные тр-ры рассчитывают для работы в режиме до насыщения (на границе насыщения) сердечника. Иными словами для нормальной работы тр-р должен работать в линейном участке вольтамперной характеристики без входа в область насыщения. На рис.1 это участок 120…130В. Резонансный контур из того же сердечника что и тр-р для устойчивого резонанса должен работать то же в линейной части вольтамперной хар-ки но уже после входа в режим насыщения на участке 150…160В на рис. 1. Можно конечно загнать дроссель в резонанс и на большем насыщении сердечника, но так как там индуктивность меньше это потребует и большей емкости опять же увеличится ток резонанса, при котором нужно увеличивать сечение провода обмотки а это экономически невыгодно да и увеличенный объем катушки может не уместится на магнитопроводе. То есть емкость конденсатора подбирают такой, при которой резонанс наступит в самом начале насыщения сердечника или наоборот индуктивность подгоняют под существующую емкость. Кому как нравится.
Рис. 2
Для стартовой прикидки нужной емкости для тр-ра без переделки можно просто замерить прибором индуктивность катушки и по индуктивности определить реактивное сопротивление дросселя, а по сопротивлению (которые для резонанса равны) определить емкость конденсатора. Например индуктивность 0.0112Гн то
Чтобы попасть в насыщенную часть, емкость нужно увеличить на 20…30% итого нужно 1200мкФ. Для более точного нахождения точки резонанса достаточно по трем точкам построить ВАХ дросселя. Первая точка начало координат вторая напряжение и ток, при котором появляется гул сердечника Uвх (начало насыщения) и третья напряжение и ток при котором дроссель уверенно гудит Uн (насыщение) рис.3 красная кривая. Конечно, построенная кривая далека от реалий, но для практического расчета тр-ра более чем достаточно. Допустим мы хотим получить резонанс в точке Р которая находится между точками начало насыщения и насыщение рис. 2 Uн соединив эту точку с началом координат получим ВАХ конденсатора необходимого для резонанса. Взяв по оси Y напряжение в точке Р а по оси X ток можем рассчитать реактивное сопротивление конденсатора R=U/I , а по сопротивлению найдем емкость необходимую для резонанса:
Так же по двум характеристикам дросселя и емкости легко построить ВАХ резонанса вычитая из значения напряжения на дросселе напряжение на конденсаторе рис. 2 синяя кривая. Но так как сопротивление (импеданс) реального контура не упадет до нуля, то реальная кривая будет иметь вид обозначенный пунктиром. По данной кривой легко найти все параметры резонанса. Результаты такого расчета совпадают с практикой до десятых долей.
Рис. 3
4. Если в наличии имеется тр-р с обмотками на известное напряжение и нет других данных, то для
определения числа витков на вольт по верху на катушку наматывают 20…50 витков провода диаметром 0.5…1.0 и подают на известную катушку напряжение, а на намотанной катушке замеряют число вольт. К примеру, для тр-ра 1000Вт подаем на сетевую обмотку 220В, а на намотанной обмотке замеряем напряжение. Допустим, намотано 10 витков, на которых напряжение 14В. Делим 14 на число витков 10, получаем 1,4В на виток.
Если есть в наличии только сердечник от тр-ра и нет паспортных данных то параметр число витков обмотки на один вольт индуцированного напряжения легко найти по кривой насыщения сердечника. Для чего наматывают на катушку тр-ра 50 витков диаметром 0.5…1.0 мм. Собирают тр-р с расчетным зазором и подают на катушку напряжение через латер. Строить полную хар-ку вовсе не обязательно, все можно выяснить на слух. До насыщения сердечник работает тихо, а после насыщения звук резко усиливается. Для нас важно то напряжение, при котором дроссель только начинает гудеть это и будет точка начала насыщения для нашего сердечника. В этой же точке если брать по току и будет переход контура в резонанс. Для сердечника в 1000Вт это около 75В, теперь 75В делим на 50(число намотанных витков) получаем 1,5В на виток. То, что нет совпадения с паспортом не страшно, а может и лучше т.к. практический метод всегда точнее потому что учитывает погрешности сборки сердечника.
Феррорезонанс тем и хорош, что даже при погрешности в расчетах плюс минус 10% контур можно загнать в резонанс простым подбором напряжения.
Данные эксперимента проводились для подтверждения первого опыта резонанса Мельниченко, и потешить свое самолюбие. Результат более чем очевидный и повторяемость 100%. Основной недостаток, на частоте 50Гц резонансный конденсатор в тысячи мкФ не только дорогой, но и дефицитный.
Гостевая
Админ
Форум
Юзеры
