Резонансный источник питания. Квазирезонансные преобразователи с высоким кпд

В верхней крыше блока питания расположен 135-миллиметровый вентилятор Protechnic MAGIC MGT13512XB-O25 ZP "series A" с следующими техническими характеристиками:

• Напряжение питания 12 вольт;
• Ток потребления не более 0.38 А;
• Скорость вращения 1800 оборотов в минуту;
• Воздушный поток 100 cfm.

Если крышку снять, откроется следующая картина:

Позволил себе вольность выделить основные элементы блока питания.

1. Выпрямительный мост GSIB2580 (800 В 25 А);
2. Два дросселя APFC (145 мкГн);
3. Две пары из MOSFET IXFH44N50P (500 В 0.014 Ом) и диода DSEP15-06B (600 В 15 А 25 нс) узла APFC;
4. Два конденсатора APFC - 270 мкФ 450 В, серия KMT (импульсный ток 1.35 A);
5. Плата контроллера APFC и основного преобразователя;
6. Два MOSFET IXFH44N50P основного преобразователя;
7. Силовой трансформатор в исполнении под LLC преобразователь (две секции);
8. Резонансный конденсатор 0.22 мкФ 630 В, серия MMKP82 ;
9. Выпрямительный мост на четырех MOSFET IXTQ182N055T (55 В 5 мОм) канала 12 вольт;
10. Три конденсатора 2700 мкФ 25 В марки (17 мОм, 3.35A) по выходу 12 вольт;
11. Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов;
12. Плата мониторинга.

Контроллер дежурного источника определить не удалось, микросхемы в корпусе SOT23-6 имеют сокращенную маркировку. В качестве силового транзистора используется MOSFET TK8A65D (650 В 0.7 Ом), сглаживающий конденсатор 470 мкФ 16 В серии SEPC (10 мОм).

В блоке питания использованы электролитические конденсаторы японских фирм Nippon и Sanyo .

Блок питания содержит много электронных компонентов управления, поэтому в топологии используется три платы управления и мониторинга.

Основной контроллер блока питания содержит микросхемы:

• (слева) - контроллер резонансного LLC преобразователя;
• (в центре) LM393 - сдвоенный компаратор;
• (справа) UCC28061 - контроллер двухфазного узла PFC.

Плата мониторинга

Основной управляющий элемент - однокристальный микропроцессор Atmel ATMEGA88, которая включает в себя 8-канальный аналого-цифровой преобразователь с разрядностью десять бит. Вторая микросхема в корпусе SO-8 - сдвоенный операционный усилитель LM258. В правой части платы расположены два столбца контактов - с противоположной стороны установлена микросхема супервизора PS232.

Плата преобразователей 5, 3.3 вольта и выходных разъемов.

Вид со стороны разъемов:

И с противоположной стороны:

Плата состоит из двух одинаковых DC/DC преобразователей с питанием от общей шины 12 вольт. Контроллеры APW7073 с двумя парами MOSFET APM3109 (30 В, 8 мОм) и APM3116 (30 В, примерно 5 мОм) в каждом преобразователе.

Сглаживающие конденсаторы 1500 мкФ 6.3 В серии SEPC (10 мОм), по три штуки на канал.

LLC преобразователь

В блоке питания «Thunderbolt PLUS 800W Gold» основной преобразователь реализован на резонансном преобразователе LLC типа. Сокращение «LLC» не имеет расшифровки и означает тип резонансного контура L-L-C, т.е. система с двумя резонансными частотами. Технологию работы преобразователя опустим, важнее его свойства - ток через трансформатор имеет форму, близкую к синусоиде, что означает низкий спектр помех в «токовой» составляющей. С точки зрения напряжения тоже есть положительные моменты - при переключении транзисторов ток снижается, что позволяет изменять напряжение на них не так быстро. Затягивание фронтов - еще один способ снизить спектр помех. Но, изменения коснулись не только способа работы преобразователя, трансформатор тоже претерпел существенные модификации.

Чтобы было понятнее, сделаю модель двух типов преобразователей, используемых в блоках питания повышенного качества - резонансный LLC и однотактный прямоходовой преобразователь.

LLC - ток через трансформатор близок к синусоидальному, напряжение - с одной стороны меандр с размахом +/-180 вольт, с другой резонансный контур, т.е. чистый синус амплитудой 100-300 вольт (в зависимости от мощности нагрузки на блок питания).

PWM - ток через трансформатор довольно резкий, повторяет напряжение. Напряжение - прямоугольные импульсы с размахом +/-380 вольт.

Из описания видно, что кроме явного недостатка конструкции трансформатора, PWM система имеет в двое больший размах напряжения, прикладываемого к трансформатору. Кстати, о напряжении - обычно первичная обмотка LLC трансформатора состоит из двух слоев, в результате с перегородкой контактирует средняя часть обмотки, т.е. напряжение помехи в два раза снижено. Иногда, первичную обмотку выполняют из трех слоев, но третий слой не доходит до конца секции, что уменьшает напряжение помехи с половины до 1/3.

Итак, какие моменты приводят к уменьшению уровня помех при переходе к LLC преобразователю:

• Малая емкостная связь между обмотками;
• Сниженное напряжение высокочастотных составляющих на первичной стороне (в два раза, по сравнению с классическим вариантом однотактного преобразователя);
• Снижение уровня помех от фронтов переключения транзисторов;
• Упрощение трансформатора;
• Удаление из блока питания выходного дросселя, на котором рассеивается значительная мощность.

Модель сделана, а как же результаты?

Резонансный трансформатор есть у каждого, но мы настолько к ним привыкли, что не замечаем как они работают. Включив радиоприемник, мы настраиваем его на радиостанцию, которую хотим принять. При надлежащем положении ручки настройки приемник будет принимать и усиливать колебания только тех частот, какие передает эта радиостанция, колебания других частот он не примет. Мы говорим, что приемник настроен.

Настройка приемника основана на важном физическом явлении резонанса. Вращая ручку настройки, мы изменяем емкость конденсатора, а стало быть и собственную частоту колебательного контура. Когда собственная частота контура радиоприемника совпадает с частотой передающей станции, наступает резонанс. Сила тока в контуре радиоприемника достигает максимума и громкость приема данной радиостанции - наибольшая

Явление электрического резонанса позволяет настраивать передатчики и приемники на заданные частоты и обеспечить их работу без взаимных помех. При этом происходит умножение электрической мощности входного сигнала в несколько раз

В электротехнике происходит то же самое

Подключим конденсатор к вторичной обмотке обычного сетевого трансформатора, при этом ток и напряжение данного колебательного контура окажутся сдвинутыми по фазе на 90°. Замечательно то, что трансформатор не заметит этого подключения и ток его потребления снизится.

Цитата от Гектора: "ни один ученый не мог себе вообразить, что секрет ZPE может быть выражен с помощью только трех букв – RLC!"

Резонансная система, состоящая из трансформатора, нагрузки R (в виде лампочки накаливания), батареи конденсаторов C (для настройки в резонанс), 2-канального осциллографа, катушки переменной индуктивности L (для точной установки ПУЧНОСТИ ТОКА в лампочке и пучности напряжения в конденсаторе). В резонансе радиантная энергия, начинает течь в цепи RLC. Для того, чтобы направить её в нагрузку R, необходимо СОЗДАТЬ СТОЯЧУЮ ВОЛНУ и точно совместить пучность тока в резонансном контуре с нагрузкой R.

Процедура: подключите первичную обмотку трансформатора к сети 220 В или к тому источнику напряжения, какое у вас есть. Путем настройки колебательного контура, за счёт ёмкости С, катушки переменной индуктивности L, сопротивления нагрузки R, Вы должны СОЗДАТЬ СТОЯЧУЮ ВОЛНУ, у которой пучность тока появится на юз R. В пучности тока подключена лампа 300 Вт и она горит в полный накал при нулевом напряжении!

КЗ виток в Доп. тр-ре не только нагревается до 400 °С, но вводит его сердечник в насыщение и сердечник также нагревается до 90°С, что можно использовать

Невероятная картина: машина дает ток, равный нулю, но распадающийся на два разветвления, по 80 Ампер в каждом. Не правда ли, недурной пример для первого знакомства с переменными токами?"

Максимальный эффект от применения резонанса в колебательном контуре можно получить при его конструировании с целью повышения добротности. Слово «добротность» имеет смысл не только «хорошо сделанного» колебательного контура. Добротность контура - это отношение тока, протекающего через реактивный элемент, к току, протекающему через активный элемент контура. В резонансном колебательном контуре можно получить величину добротности от 30 до 200. При этом, через реактивные элементы: индуктивность и емкость протекают токи, намного больше, чем ток от источника. Эти большие «реактивные» токи не покидают пределов контура, т.к. они противофазны, и сами себя компенсируют, но они реально создают мощное магнитное поле, и могут «работать», например в эффективность которых зависит от резонансного режима работы

Проанализируем работу резонансного контура в симуляторе http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html (бесплатная программа)

Правильно построеннный резонансный контур (резонанс нужно строить, а не собирать из того что оказалось под рукой ) потребляет от сети лишь несколько ватт, при этом в колебательном контуре имеем киловаты реактивной энергии, которые можно снять для отопления дома или теплицы при помощи индукционного котла или при помощи одностороннего трансформатора

Например, имеем домашнюю сеть 220 вольт, 50 Гц. Задача: получить на индуктивности в параллельном резонансном колебательном контуре ток величиной в 70 Ампер

Закон Ома для переменного тока для цепи с индуктивностью

I = U / X L , где X L - индуктивное сопротивление катушки

Знаем, что

X L = 2πfL, где f - частота 50 Гц, L - индуктивность катушки (в Генри)

откуда найдем индуктивность L

L = U / 2πfI = 220 вольт / 2 3,14 * 50 Гц 70 Ампер = 0.010 Генри (10 мили Генри или 10mH).

Ответ: чтобы получить в параллельном колебательном контуре ток 70 Ампер, необходимо сконструировать катушку с индуктивностью 10 мили Генри.

По формуле Томсона

fрез = 1 / (2π √ (L C)) находим величину емкости конденсатора для данного колебательного контура

С = 1 / 4п 2 Lf 2 = 1 / (4 (3,14 3,14) * 0,01 Генри (50 Гц 50 Гц)) = 0,001014 Фарад (или 1014 микро Фарад, или 1,014 мили Фарад или 1mF)

Потребление от сети данного параллельного резонансного автоколебательного контура составит лишь 6,27 Ватт (см. рисунок ниже)

24000 ВА реактивной мощности при потреблении 1300 Вт Диод перед резонансным контуром

Вывод: диод перед резонансным контуром снижает потребление от сети в 2 раза, диоды внутри резонансного контура снижают потребление ещё в 2 раза. Общее снижение потребляемой мощности в 4 раза!

В заключение:

Параллельный резонансный контур в 10 раз увеличивает реактивную мощность!

Диод перед резонансным контуром снижает потребление от сети в 2 раза,

Диоды внутри резонансного контура дополнительно снижают потребление в 2 раза.

Асимметричный трансформатор имеет две катушки L2 и Ls.

Например, трансформатор изображенный ниже - это разделительный трансформатор 220/220 изготовленный по принципу асимметричного.

Если на Ls подать 220 вольт, то на L2 снимем 110 вольт.

Если на L2 подать 220 вольт, то на Ls снимем 6 вольт.

Асимметрия в передаче напряжения налицо.

Этот эффект можно использовать в схеме Резонансного усилителя мощности Громова/Андреева, заменяя магнитный экран на асимметричный трансформатор

Секрет усиления тока в асимметричном трансформаторе заключается в следующем:

Если через множество асимметричных трансформаторов пропустить электромагнитный поток, то все они не будут влиять на этот поток, т.к. любой из асимметричных трансформаторов не влияет на поток. Реализацией такого подхода является набор дросселей на Ш-образных сердечниках и установленных вдоль оси внешнего воздействующего поля, полученного от катушки Ls.

Если вторичные катушки L2 трансформаторов затем соединим параллельно, то получим усиление тока.

В результате: получаем набор асимметричных трансформаторов организованных в стек:

Для выравнивания поля на краях Ls, могут быть организованы дополнительные витки по её концам.

Катушки изготовлены из 5 секций, на ферритовых сердечниках Ш - типа с проницаемостью 2500, с использованием провода в пластиковой изоляции.

Центральные трансформаторные секции L2 имеют по 25 витков, а крайние трансформаторы 36 витков (для выравнивания наводимого в них напряжения).

Все секции соединены параллельно.

Внешняя катушка Ls имеет дополнительные витки для выравнивания магнитного поля на её концах), при намотке LS была использована однослойная обмотка, число витков зависело от диаметра провода. Усиления тока для этих конкретных катушек - 4-х кратное.

Изменение индуктивности Ls составляет 3% (если L2 закорочена для имитации тока во вторичке (т.е. как-бы к ней подключена нагрузка)

Чтобы избежать потери половины потока магнитной индукции первичной обмотки в незамкнутом магнитопроводе асимметричного трансформатора, состоящем из n-количества Ш-образных или П- образных дросселей, его можно замкнуть, как показано ниже

0. Резонансный генератор свободной энергии. Избыточная мощность 95 Вт на обмотке съёма достигается использованием 1) резонанса напряжений в обмотке возбуждения и 2) резонанса тока в резонансном контуре. Частота 7,5 кГц. Первичное потребление 200 мА, 9 Вольт видео1 и видео2

1. Устройства получения свободной энергии. Патрик Дж. Келли ссылка

Клацалка по Романову https://youtu.be/oUl1cxVl4X0

Настройка частоты Клацалки по Романову https://youtu.be/SC7cRArqOAg

Модуляция НЧ сигала ВЧ сигналом на пуш-пулл ссылка

Электрический резонанс

В колебательном контуре на рисунке емкость С, индуктивность L и сопротивление R включены последовательно с источником ЭДС.

Резонанс в таком контуре называется последовательным резонанском напряжений. Его характерная черта - напряжения на емкости и индуктивности при резонансе значительно больше внешней ЭДС. Последователный резонансный контур как бы усиливает напряжение.

Свободные электрические колебания в контуре всегда затухают. Для получения незатухающих колебаний необходимо пополнять энергию контура с помощью внешней ЭДС.

Источником ЭДС в контуре служит катушка L, индуктивно связанная с выходным контуром генератора электрических колебаний.

Таким генератором может служить электрическая сеть с постоянной частотой f = 50 Hz.

Генератор создает в катушке L колебательного контура некоторую ЭДС.

Каждой величине емкости конденсатора С соответствует своя собственная частота колебательного контура

Которая меняется с изменением емкости конденсатора С. При этом частота генератора остается постоянной.

Таким образом, чтобы возможен был резонанс соответственно частоте подбирают индуктивность L и емкость С.

Если в колебательном контуре 1 включены три элемента: емкость C, индуктивность L и сопротивление R, то как же они влияют на амплитуду тока в цепи все вместе?

Электрические свойства контура определяются его резонансной кривой.

Зная резонансную кривую мы сможем заранее сказать какой амплитуды достигнут колебания при самой точной настройке (точка Р) и как повлияет на ток в контуре изменение емкости С, индуктивности L и активного сопротивления R. Поэтому задача - построить по данным контура (емкости, индуктивности и сопротивлению) его резонансную кривую. Научившись, мы сможем заранее представить, как себя будет вести контур с любыми значениями С, L и R.

Наш опыт в следующем: меняем емкость конденсатора С и замечаем по амперметру ток в контуре для каждого значения емкости.

По полученный данным строим резонансную кривую для тока в контуре. По горизонтальной оси будем откладывать для каждого значения С отношение частоты генератора к собственной частоте контура. По вертикальной отложим отношение тока при данной емкости к току при резонансе.

Когда собственная частота контура fo приближается к частоте f внешней ЭДС, ток в контуре достигает своего максимального значения.

При электрическом резонансе не только ток достигает своего максимального значения, но и заряд, а следовательно и напряжение на конденсаторе.

Разберем роль емкости, индуктивности и сопротивления в отдельности, а затем уже всех вместе.

Заев Н.Е., Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. Патент РФ 2236723. Изобретение относится к устройствам преобразования одного вида энергии в другой и может использоваться для получения электроэнергии без затраты топлива за счет тепловой энергии окружающей среды. В отличие от нелинейных конденсаторов - варикондов, изменение (процентное) емкости которых за счет изменения диэлектрической проницаемости незначительно, что не позволяет использовать вариконды (и устройства на их основе) в промышленных масштабах, здесь используются алюминиевые - оксидные, т.е. обычные электролитические конденсаторы. Заряд конденсатора осуществляется однополярными импульсами напряжения, передний фронт которых имеет наклон менее 90°, а задний фронт - более 90°, при этом отношение длительности импульсов напряжения к длительности процесса заряда составляет от 2 до 5, а после окончания процесса заряда формируют паузу, определяемую соотношением Т=1/RC 10-3 (сек), где Т - время паузы, R - сопротивление нагрузки (Ом), С - емкость конденсатора (фарада), после чего осуществляют разряд конденсатора на нагрузку, время которого равно длительности однополярного импульса напряжения. Особенность способа в том, что после окончания разряда конденсатора формируют дополнительную паузу.

Однополярные импульсы напряжения для зарядки электролитического конденсатора могут иметь не только треугольную форму, главное, чтобы передний и задний фронты не были 90°, т.е. импульсы не должны быть прямоугольной формы. При проведении эксперимента использовались импульсы, полученные в результате двухполупериодного выпрямления сигнала сети 50 Гц. (см. ссылку)

Http:="">Показана необходимость изменения внутренней энергии диэлектрика конденсатора (феррита в индуктивности) за цикл «Зарядка-Разрядка» («намагничивание - размагничивание»), если ∂ε/∂E ≠ 0, (∂µ/∂H ≠ 0),

Емкостное сопротивление 1/2πfC зависит от частоты.

На рисунке показан график этой зависимости.

По горизонтальной оси отложена частота f, а по вертикальной - емкостное сопротивление Xc = 1/2πfC.

Мы видим, что высокие частоты (Xc мало) конденсатор пропускает, а низкие (Xc велико) - задерживает.

Влияние индуктивности на резонансный контур

Емкость и индуктивность оказывают на ток в цепи противоположные действия. Пусть вначале внешняя ЭДС заряжает конденсатор. По мере заряда растет напряжение U на конденсаторе. Оно направлено против внешней ЭДС и уменьшает ток заряда конденсатора. Индуктивность наоборот, с уменьшением тока стремится его поддержать. В следующую четверть периода, когда конденсатор разряжается, напряжение на нем стремится увеличить ток заряда, индуктивность же, наоборот, препятствует этому увеличению. Чем больше индуктивность катушки, тем меньшей величины успеет достичь за четверть периода разрядный ток.

Ток в цепи с индуктивностью равен I = U/2πfL. Чем больше индуктивность и частота, тем меньше ток.

Индуктивное сопротивление потому и называется сопротивлением, что оно ограничивает ток в цепи. В катушке индуктивности создается ЭДС самоиндукции, которая мешает току нарастать, и ток успевает нарастать только до некоторой определенной величины i=U/2πfL. При этом электрическая энергия генератора переходит в магнитную энергию тока (магнитное поле катушки). Так продолжается чеверть периода, пока ток не достигнет своего наибольшего значения.

Напряжения на индуктивности и емкости в режиме резонанса равны по величине и, находясь в противофазе, компенсируют друг друга. Таким образом все приложенное к цепи напряжение приходится на ее активное сопротивление

Поэтому полное сопротивление Z последовательно включенных конденсатора и катушки равно разности между емкостным и индуктивным сопротивлением:

Если учесть также активное сопротивление колебательного контура, то формула полного сопротивления примет вид:

Когда емкостное сопротивление конденсатора в колебательном контуре равно индуктивному сопротивлению катушки

то полное сопротивление цепи Z переменному току будет наименьшим:

т.е. когда полное сопротивление резонансного контура равно лишь активному сопротивлению контура, то амплитуда тока I достигает своего максимального значения: И ПРИХОДИТ РЕЗОНАНС.

Резонанс наступает, когда частота внешней ЭДС равна собственной частоте системы f = fo.

Если менять частоту внешней ЭДС или собстенную частоту fo (расстройка) то, чтобы вычислить ток в колебательном контуре при любой расстройке, нам достаточно подставить в формулу значения R, L, C, w и E.

При частотах ниже резонансной часть энергии внешней ЭДС тратится на преодоление возвращающих сил, на преодоление емкостного сопротивления. В следующую четверть периода направление движения совпадает с направлением возвращающей силы, и эта сила отдает источнику энергии, полученную за первую четверть периода. Противодействие со стороны возвращающей силы ограничивает амплитуду колебаний.

При частотах, больших резонансной, основную роль играет инерция (самоиндукция): внешняя сила не успевает за четверть периода ускорить тело, не успевает внести в цепь достаточную энергию.

При резонансной частоте внешней силе легко качать тело, т.к. частота его свободных колебаний и внешняя сила только преодолевают трение (активное сопротивление). В этом случае полное сопротивление колебательного контура равно только его активному сопротивлению Z = R, а емкостное сопротивление Rc и индуктивное сопротивление RL контура равны 0. Поэтому ток в контуре максимален I = U/R

Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды - это лишь следствие резонанса, а причина - совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс - явление, когда при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротность.

Добротность - характеристика колебательной системы, определяющая полосу резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.

Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе - чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания

Тесла писал в своих дневниках, что ток внутри параллельного колебательного контура в добротность разы больше, чем вне его.

Последовательный резонанс. Резонанс и трансформатор. Фильм 3

Диодный колебательный контур Рассматривается новая схема колебательного контура с применением двух катушек индуктивности, включенных через диоды. Добротность контура возросла примерно вдвое, хотя уменьшилось характеристическое сопротивление контура. Индуктивность уменьшилась вдвое, а емкость увеличилась

Последовательно-параллельным реонансный колебательный контур

Исследования резонанса и добротности RLC-контура

Мы исследовали компьютерную модель RLC-контура в программе «Открытая физика», нашли резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовали зависимость добротности контура от сопротивления и построили графики.

В практической части работы исследовали реальный RLC-контур с использованием компьютерной программы «Audiotester». Нашли резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовали зависимость добротности контура от сопротивления и построили графики.

Выводы , сделанные нами в теоретической и практической части работы, совпали полностью.

· резонанс в цепи с колебательным контуром наступает при совпадении частоты генератора f c частотой колебательного контура fo;

· с увеличением сопротивления добротность контура падает. Самая высокая добротность при небольших значениях сопротивления контура;

· самая высокая добротность контура ― на резонансной частоте;

· полное сопротивление контура минимально на резонансной частоте.

· попытка прямым путем снять излишки энергии из колебательного контура приведет к затуханию колебаний.

Применения резонансных явлений в радиотехнике неисчислимы.

Однако, в электротехнике применить резонанс мешают стереотипы и негласные современные законы, накладывающие запреты на применение резонанса для получения Свободной энергии. Самым интересное, что все электростанции уже давно пользуются подобным оборудованием, ведь явление резонанса в электрической сети известно всем электромеханикам, но у них совсем иные цели. Когда явление резонанса возникает, идет выброс энергии, который может превосходить норму в 10 раз, и большинство устройств у потребителей перегорают. После этого индуктивность сети изменяется и резонанс исчезает, но перегоревшие устройства не восстановить. Чтобы избежать этих неудобств, устанавливают антирезонирующие вставки, которые автоматически меняют свою емкость и отводят сеть из опасной зоны как только она окажется близкой к резонансным условиям. Если бы резонанс поддерживался в сети специально, с последующим ослаблением силы тока на выходе с резонансной электроподстанции, то потребление топлива снизилось бы в несколько десятков раз и себестоимость производимой энергии снизилась. Но современная электротехника борется с резонансом, создавая антирезонансные трансформаторы и т.п., а у ее сторонников сложились устойчивые стереотипы относительно параметрического резонансного усиления мощности. Поэтому не все явления резонанса реализованы на практике.

Возьмем книгу «Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга Том III Колебания, волны. Оптика. Строение атома. – М.: 1975г., 640 с. с илл.» откроем ее на страницах 81 и 82 где приведено описание экспериментальной установки для получения резонанса на частоту городского тока 50 Герц.

Здесь ясно показывается, как можно на индуктивности и емкости получить напряжения в десятки раз большие, чем напряжение источника питания.

Резонанс это накопление энергии системой, т.е. мощность источника не надо увеличивать, система накапливает энергию т.к. не успевает её расходовать. Это делается на добавлении энергии в момент максимальных отклонениях в собственной частоте, система производит выброс энергии и замирает в "мертвой точке" в этот момент подается импульс, происходит добавление энергии в систему, т.к. в данный момент её просто нечем расходовать, и происходит рост амплитуды собственных колебаний, естественно он небесконечный и зависит уже от прочности системы, нужно будет вводить еще одну обратную связь для ограничения накачки, я об этом задумался после взрыва первичной обмотки. Так, если не принимать специальных мер, то мощность, развиваемая резонансом, разрушит элементы установки.

Электрическая схема резонансного усилителя мощности тока промышленной частоты. По Громову.

В резонансном усилителе тока промышленной частоты используется явление ферро-резонанса сердечника трансформатора, а также явление электрического резонанса в последовательном колебательном контуре LC-резонанс. Эффект усиления мощности в последовательном резонансном контуре достигается за счет того, что входное сопротивление колебательного контура при последовательном резонансе является чисто активным, а напряжение на реактивных элементах колебательного контура превышает входное напряжение на величину равную добротности контура Q. Для поддержания незатухающих колебаний последовательного контура в резонансе требуется компенсировать только тепловые потери на активных сопротивлениях индуктивности контура и внутреннем сопротивлении источника входного напряжения.

Структурная схема и состав резонансного усилителя мощности, описанная Громовым Н.Н. в 2006 году, приедена ниже

Входной понижающий трансформатор уменьшает напряжение, но увеличивает ток во вторичной обмотке

Последовательный резонансный контур увеличивает напряжение ссылка

Как известно, при резонансе во вторичке Входного понижающего трансформатора, его потребление тока от сети снижается. ссылка

В результате мы получим большой ток и большое напряжение в резонансном контуре, но при этом очень низкое потребления от сети

В резонансном усилителе тока промышленной частоты нагруженный силовой трансформатор вносит расстройку в последовательный колебательный контур и уменьшает его добротность.

Компенсация расстройки резонанса в колебательном контуре осуществляется введением обратной связи с помошью управляемых магнитных реакторов. В цепи обратной связи осуществляется анализ и геометрическое суммирование составляющих токов вторичной обмотки и нагрузки, формирование и регулирование управляюшего тока.

Цепь обратной связи состоит из: части вторичной обмотки силового транформатора, трансформатор тока, выпрямитель и реостат установки рабочей точки, магнитных реакторов.

Для работы на неизменную (постоянную) нагрузку можно применять упрощенные схемы резонансных усилителей мощности.

Структурная схема упрощенного резонансного усилителя тока промышленной частоты представлена ниже.

Простейший резонансный усилитель мощности состоит всего из четырех элементов.

Назначение элементов такое, как в ранее рассмотренном усилителе. Отличие в том, что в простейшем резонансном усилителе производится ручная настройка в резонанс для конкретной нагрузки.

1. Включить силовой трансформатор 2 в сеть и измерить при заданной нагрузке потребляемый им ток.

2. Измерить активное сопротивление первичной обмотки силового трансформатора 2.

5. Выбрать величину индуктивного сопротивления для регулируемого магнитного реактора равную примерно 20% от индуктивного сопротивления силового трансформатора 2

6. Изготовить регулируемый магнитный реактор, с отводами начиная со средины обмотки до ее конца (чем чаще будут сделаны отводы, тем точнее будет настройка в резонанс).

7. По условию равенства индуктивного и емкостного сопротивлений XL=Xc при резонансе рассчитать значение емкости C, которую необходимо включить последовательно с силовым трансформатором и регулируемым магнитным реактором для получения последовательного резонансного контура.

8. Из условия резонанса, перемножить измеренный потребляемый силовым трансформатором ток на сумму активных сопротивлений первичной обмотки и магнитного реактора, и получить ориентировочное значение напряжения, которое необходимо подать на последовательный резонансный контур.

9. Взять трансформатор, обеспечивающий на выходе, найденное по п.8 напряжение и измеренный по п.1 потребляемый ток (на период настройки Усилителя удобней использовать ЛАТР).

10. Запитать от сети через трансформатор по п.9 резонансный контур - (последовательно соединенные конденсатор, первичную обмотку нагруженного силового трансформатора и магнитный реактор).

11. Изменяя индуктивность магнитного реактора путем переключения отводов, настроить цепь в резонанс при пониженном входном напряжении (для точной настройки можно в небольших пределах изменять емкость конденсатора, подключая параллельно основному, конденсаторы небольшой емкости).

12. Изменяя входное напряжение установить значение напряжения на первичной обмотке силового трансформатора 220 В.

13. Отключить ЛАТР и подключить стационарный понижающий трансформатор с таким же напряжением и током

Область применения резонансных усилителей мощности – стационарные электроустановки. Для мобильных объектов целесообразно применять трансгенераторы на повышенных частотах с последующим преобразованием переменного тока в постоянный.

Метод имеет свои тонкости, которые проще понять по методу механической аналогии. Представим себе процесс заряда обычного конденсатора, без диэлектрика, с двумя пластинами и зазором между ними. При заряде такого конденсатора, его пластины притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше заряд на них. При наличии у пластин конденсатора возможности двигаться, расстояние между ними уменьшится. Это соответствует увеличению емкости конденсатора, т.к. емкость зависит от расстояния между пластинами. Таким образом, «истратив» одно и то же количество электронов, можно получить больше запасенной энергии, если емкость увеличилась.

Представьте, что в ведро емкостью 10 литров наливают воду. Предположим, что ведро резиновое, и в процессе его наполнения, его объем увеличивается, например, на 20%. В итоге, сливая воду, мы получим 12 литров воды, хотя ведро при этом уменьшится, и в пустом виде будет иметь объем 10 литров. Дополнительные 2 литра, каким-то образом, в процессе «наливания воды» были «привлечены из среды», так сказать, «присоединились» к потоку.

Для конденсатора, это означает, что если по мере заряда, емкость увеличивается, то энергия поглощается из среды и преобразуется в избыточную запасаемую потенциальную электрическую энергию. Ситуация для простого плоского конденсатора с воздушным диэлектриком естественная (пластины сами собой притягиваются), а это означает, что мы можем конструировать простые механические аналоги варикондов, в которых избыточная энергия запасается в форме потенциальной энергии упругого сжатия пружины, помещенной между пластинами конденсатора. Этот цикл не может быть такой же быстродействующий, как в электронных устройствах с варикондами, но заряд, на пластинах конденсатора большого размера, может быть накоплен значительный, и устройство может генерировать большую мощность, даже при низкочастотных колебаниях. При разряде, пластины вновь расходятся на исходное расстояние, уменьшая начальную емкость конденсатора (пружина освобождается). При этом должен наблюдаться эффект охлаждения среды. Форма зависимости диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от напряженности приложенного поля показана на графике Рис. 222.

На начальном участке кривой, диэлектрическая проницаемость, а значит и емкость конденсатора, увеличивается при росте напряжения, а затем она падает. Заряжать емкость надо только до максимальной величины (вершина на графике), иначе теряется эффект. Рабочий участок кривой помечен на графике Рис. 210 серым цветом, изменения напряжения в цикле «заряд – разряд» должны происходить в пределах этого участка кривой. Простой «заряд-разряд» без учета максимальной рабочей точки кривой зависимости проницаемости от напряженности поля не даст ожидаемого эффекта. Эксперименты с «нелинейными» конденсаторами, представляется перспективными для исследования, т.к. в некоторых материалах зависимость диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от приложенного напряжения позволяет получать не 20%, а 50-ти кратные изменения емкости

Применение ферритовых материалов, по аналогичной концепции, также требует наличия соответствующих свойств, а именно, характерной петли гистерезиса при намагничивании и размагничивании, Рис. 2.

Этими свойствами обладают почти все ферромагнетики, поэтому преобразователи тепловой энергии среды, использующие данную технологию, могут быть подробно экспериментально изучены. Пояснение: «гистерезис», (от греческого hysteresis - запаздывание) – это различная реакция физического тела на внешнее воздействие, в зависимости от того, подвергалось ли это тело ранее тем же воздействиям, или подвергается им впервые. На графике, Рис. 223, показано, что намагничивание начинается с нулевой отметки, достигает максимума, а затем, начинается спад (верхняя кривая). При нулевом внешнем воздействии, отмечается «остаточное намагничивание», поэтому, когда цикл повторяется, то расход энергии меньше (нижняя кривая). При отсутствии гистерезиса, нижняя и верхняя кривые идут вместе. Избыточная энергия такого процесса тем больше, чем больше площадь петли гистерезиса. Н.Е.Заевым было экспериментально показано, что удельная плотность энергии для таких преобразователей составляет примерно 3 кВт на 1 кг ферритового материала, при максимально допустимых частотах циклов намагничивания и размагничивания.

https://youtu.be/ydEZ_GeFV6Y

Приоритеты: заявки Н.Е.Заева на открытие «Охлаждение некоторых конденсированных диэлектриков меняющимся электрическим полем с генерацией энергии» №32-ОТ- 10159; 14 ноября 1979 года http://torsion.3bb.ru /viewtopic.php?id=64 , заявка на изобретение "Способ преобразования тепловой энергии диэлектриков в электрическую", № 3601725/07(084905), 4 июня 1983 года, и «Способ преобразования тепловой энергии ферритов в электрическую», №3601726/25(084904). Метод был запатентован, патент RU2227947, 11 сентября 2002 года.

Нужно добиться, чтобы трансформаторное железо начало хорошо рычать, т.е возник ферро-резонанас. Не индукционный эффект между емкость и катушкой, а чтобы железо между ними работало хорошо. Железо должно работать и накачивать энергию, сам по себе электрический резонанс не качает, а железо является стратегическим устройством в этом устройстве.

Комбинированный резонанс обусловлен взаимодействием между спиновым магнитным моментом электрона и полем Е (см. Спин-орбитальное взаимодействие). Комбинированный резонанс был впервые предсказан для зонных носителей заряда в кристаллах, для которых он может превышать по интенсивности ЭПР на 7 - 8 порядков ссылка

Электрическая схема соединений представлена ниже.

Работа этого трансформатора связана с обычной электросетью. Пока я не собираюсь делать самозапитку, но это возможно сделать, надо вокруг него сделать такой же силовой трансформатор, один токовый трансформатор и один магнитный реактор. Все это обвязать и будет самозапитка.. Другой вариант самозапитки - это намотать 12 вольтную съемную вторичную катушку Тр2 на втором транформаторе, далее использовать компютерный ИБП, которого передать 220 Вольт уже на вход

Самое главное сейчас - это просто есть сеть, которая подается на схему, а я просто увеличиваю энергию за счет резонанса и питаю отопительный котел в доме. Это индуктивный котел, который называется ВИН. Мощность котла 5 кВт. Целый год этот котел проработал с моим умным трансформатором. За сеть я плачу как за 200 Вт.

Трансформатор может быть любым (на тороидном или П-образном сердечнике). Просто надо пластины трансформатора хорошо изолировать, покрасить, чтобы токов Фуко в нем было как можно меньше, т.е. чтоб сердечник при работе не грелся вообще.

Просто резонанс дает реактивную энергию, а переводя реактивную энергию в любой элемент потребления она становится активной. Счетчик до трансформатора при этом почти не крутится..

Для поиска резонанса я использую прибор Е7-15 еще советского исполнения. С ним я легко добиваюсь резонанса в любом трансформаторе.

Итак, за суровый зимний месяц я заплатил 450 рублей.

С 1-го трансформатора с тороидальным сердечником на 1 кВт я имею во вторичке 28 ампер и 150 вольт. Но нужна обратная связь через токовый трансформатор. Мотаем катушки: Сделать каркас. Когда первичную намотал по всему периметру в два слоя (проводом с диаметром 2,2 мм c учетом 0,9 витка на 1 вольт, т.е. на 220 Вольт в первичной обмотке получается 0,9 витков/В х 220 В = 200 витков), то магнитный экран положил (из меди или латуни), когда вторичную намотал (проводом с диаметром 3 мм с учетом 0,9 витка на 1 Вольт), то снова магнитный экран положил. На вторичной обмотке 1-го транса, начиная с середины, т.е. с 75 Вольт, я сделал множество выводов петлей (около 60-80 штук, кто сколько сможет, примерно 2 Вольта на вывод). На всей вторичной обмотке 1-го трансформатора нужно получить 150 - 170 Вольт. Для 1 кВт я выбрал емкость конденсатора 285 мкФ (тип используемых пусковых конденсаторов для эл. двигателя на рисунке ниже), т.е. два конденсатора. Если использовать 5 кВт трансформатор, то я буду использовать 3 таких конденсатора (неполярный для переменного тока 100 мкФ 450 Вольт). Проявление неполярности у такого кондера незначительное, чем меньше диаметр и короче баночка, тем лучше неполярность. Лучше выбирать более короткие коденсаторы, побольше количество, но меньшей емкости. Я нашел резонанс на середине выводов вторичной обмотки Т1. В идеале для резонанса замеряете индуктивное сопротивление и емкостное сопротивление контура, они должно быть равны. Вы по звуку услышите как трансформатор начнет сильно гудеть. Синусоида резонанса на осциллографе должна быть идеальной. Существуют разные частотные гармоники резонанса, но при 50 Гц трансформатор гудит в два раза громче, чем при 150 Гц. Из электротехнического инструмента я использовал токовые клещи, которые меряют частоту. Резонанс во вторичке Т1 вызывает резкое понижение тока в его первичной обмотке, который составил всего 120-130 мА. Чтобы не было претензий от сетевой компании, то параллельно первичной обмотке первого трансформатора устанавливаем конденсатор и доводим cos Ф = 1 (по токовым клещам). Напряжение я проверял уже на первичной обмотке Второго трансформатора. Итак, в этом контуре (вторичная обмотка 1-го трансформатора -> первичная обмотка 2-го трансформатора) у меня протекает ток 28 Ампер. 28А х 200В = 5,6 кВт. Эту энергию я снимаю с вторичной обмотки 2-го трансформатора (провод сечением 2,2 мм) и передаю на нагрузку, т.е. в индукционный электро-котел. На 3 кВт диаметр провода вторичной обмотки 2го трансформатора составляет 3 мм

Если хотите получить на нагрузке выходную мощность не 1,5 кВт, а 2 кВт, то сердечник 1го и 2го трансформатора (см габаритный расчет мощности сердечника) должны быть на 5 кВт

У 2го трансформатора (сердечник которого надо также перебрать, покрасить балонной краской каждую пластину, заусенцы убрать, тальком посыпать, чтобы пластины не прилипали друг к другу) надо сначала экран положить потом первичку намотать, потом на первичку 2го трансформатора снова экран положить. Между вторичкой и первичкой все-равно должен быть магнитный экран. Если мы получили напряжение в резонансном контуре 220 или 300 Вольт, то первичку 2го трансформатора нужно расчитать и мотать также на эти же 220 или 300 вольт. Если по рачету 0,9 витка на вольт, то количество витков будет соответственно на 220 или 300 Вольт. Возле электро-котла (в моем случае это индукционный котел ВИМ 1,5 кВт) я ставлю конденсатор, ввожу этот контур потребления в резонанс, то смотрю по току или по COS Ф, чтобы COS Ф был равен 1. Тем самым мощность потребления уменьшается и контур, где у меня крутится мошность 5,6 кВт, разгружаю. Я катушки мотал как в обычом трансформаторе - одна над другой. Конденсатор 278 мкФ. Конденсаторы я беру стартерные или сдвигающие, чтобы они на переменном токе хорошо работали. Резонансный трансформатор от Александра Андреева дает прибавку 1 к 20

Первичную обмотку расчитываем как обычный трансформатор. Когда собрали, то если ток там появится в пределах 1 - 2 Ампер, то лучше разобрать сердечник трансформатора, посмотреть где образуются токи Фуко и снова собрать сердечник (может где-то что-нибудь не докрасили или заусенец торчит. Оставьте трансформатор на 1 час в рабочем состоянии, затем пощупайте пальцами там где нагрелось или пирометром замерили в каком углу греется) Первичную обмотку надо мотать, чтобы она потребляла 150 - 200 мА в холостую.

Цепь обратной связи от вторичной обмотки трансформатора Т2 к первичной обмотке транформатора Т1 необходима для автоматичекой регулировки нагрузки, чтобы резонанс не срывался. Для этого в цепи нагрузки я разместил токовый трансформатор (первичка 20 витков, вторичка 60 витков и там несколько отводов сделал, далее через резистор, через диодный мост и на трансформатор в линию подающую напряжение к 1-му трансформатору (200 витков / на 60-70 витков)

Схема эта есть во всех древних учебниках по электротехнике. Она работает в плазматронах, в усилителях мощности, она в приемнике гама V работает. Температура обеих трансформаторов в работе около 80°С. Переменный резистор - это керамический резистор 120 Ом и 150 Вт, можно реостат школьный нихромовый с ползунком туда поставить. Он тоже нагревается до 60-80°С, поскольку ток через него проходит хороший => 4 Ампер

Смета для изготовления резонансного трансформатора для отопления дома или дачи

Трансформаторы Тр1 и Тр2 = по 5000 руб каждый причем Тр1 и Тр2 трансформатор можно купить в магазине. Он называется медицинский трансформатор. У него первичная обмотка уже заизолирована магнитным экраном от вторичной. http://omdk.ru/skachat_prays В крайнем случае можно купить китайский сварочный трансформатор

Трансформатор тока Тр3 и подстроечный Тр4 = 500 рублей каждый

Диодный мост Д - 50 рублей

Подстроечный резистор R 150 Вт - 150 рублей

Конденсаторы C - 500 рублей

Резонанс в резонансе от Романова https://youtu.be/fsGsfcP7Ags

https:// www.youtube.com /watch?v=snqgHaTaXVw

Цыкин Г.С. - Трансформаторы низкой частоты Ссылка

Резонансный дроссель Андреева на Ш-образном сердечнике от трансформатора. Как дроссель превратить в генератор электроэнергии.

Александр Андреев рассказывает: Это принцип дросселя и трансформатора в одном лице, но он настолько простой, что никто еще не догадался его использовать. Если взять Ш-образный сердечник 3х фазного трансформатора, то Функциональная схема генератора получения дополнительной энергии будет как на рисунке

Чтобы получить больший реактивный ток в резонансном контуре, ты должен трансформатор превратить в дроссель, то есть разорвать сердечник трансформатора полностью (сделать воздушный зазор).

Всего-навсего нужно первой намотать не входную, как обычно мотают, а выходную обмотку, т.е. ту где забирается энергия.

Вторую мотаем резонансную. При этом диаметр провода должен быть в 3 раза толще, чем силовая

В третий слой мотаем входную обмотку, т.е сетевую.

Это условие для того, чтобы резонанс между обмотками гулял.

Чтобы не было тока в первичной обмотке, то трансформатор превращаем в дроссель. Т.е. Ш-образки с одной стороны собираем, а ламельки (пластиночки) с другой стороны собираем. И там выставляем зазор. Зазор должен быть по мощности трансформатора. Если 1 кВт, то ему 5 А в первичной обмотке. Делаем зазор так, чтобы в первичной обмотке было 5А холостого хода без нагрузки. Этого нужно добиться зазором, который изменяет индуктивность обмоток. Потом, когда делаем резонанс ток падает до "0" и тогда уже будешь постепенно нагрузку подключать, и смотреть разницу входа мощности и выхода мощности и тогда халява получится. Я 1-фазным 30 кВт-ым трансформатором добился соотношения 1:6 (в пересчете на мощность 5А - на входе и 30А - на выходе)

Надо постепенно набирать мощность, чтоб не перепрыгнуть барьер халавщины. Т.е. как и в первом случае (с двумя трансформаторами) резонанс существует до определенной мощности нагрузки (меньше можно, но больше нельзя) Этот барьер нужно подбирать вручную. Можно подключать любую нагрузку (активную, индуктивную, насос, пылесос, телевизор, компьютер...) Когда перебор мощности будет, тогда резонанс уходит, тогда резонанс перестает работать в режиме накачки энергии.

По конструкции

Я взял Ш-образный сердечник от французского инвертора 1978 года. Но искать надо сердечник с минимальным содержанием марганца и никеля, а кремний должен быть в пределах 3%. Тогда халявы много будет. Авторезонанс получится. Трансформатор может самостоятельно заработать. Раньше были такие пластины Ш-образные на которых как-будто кристаллы нарисованы. А сейчас появились мягкие пластины, они не хрупкие, в отличие от старого железа, а мягкие и не ломаются. Вот такое старое железо для трансформатора самое оптимальное.

Если делать на торе, то тор нужно в двух местах распиливать, чтобы потом стяжку сделать. Шлифовать распиленный зазор нужно очень хорошо

На Ш-образном 30кВт-ном трансформаторе у меня получился зазор 6 мм, если 1 кВт-ный - то зазор будет где-то 0,8-1,2 мм. В качестве прокладки картон не подойдет. Магнитострикция его раздолбает. Лучше брать стеклотекстолит

Первой мотается обмотка, которая идет на нагрузку, она и все остальные мотаются на центральном стержне Ш-образного трансформатора. Все обмотки мотаются в одну сторону

Подбор конденсаторов для резонансной обмотки лучше делать магазином конденсаторов. Ничего сложного. Нужно добиться, чтобы железо хорошо рычало, т.е возник ферро-резонанас. Не индукционный эффект между емкость и катушкой, а чтоб железо между ними работало хорошо. Железо должно работать и накачивать энергию, сам по себе резонанс не качает, а железо является стратегическим устройством в этом устройстве.

Напряжение в моей резонансной обмотке было 400 В. Но чем больше - тем лучше. По поводу резонанса - нужно соблюдение реактивных сопротивлений между индуктивностью и емкостью, чтобы они были равны. Это та точка, где и когда возникает резонанс. Можно еще сопротивление добавить последовательно.

Из сети идет 50 Гц, которые возбуждают резонанс. Происходит увеличение реактивной мощности, далее с помощью зазора на обкладке в съемной катушке мы превращаем реактивную мощность в активную.

В этом случае я просто собирался упростить схему и перейти от 2х трансформаторной или 3х трансформаторной схемы с обратной связью к дроссельной связи. Вот и упростил до такого варианта, который еще и работает. 30 кВт-ный работает, но нагрузку я могу снимать только 20 кВт, т.к. все остальное - для накачки. Если я буду больше энергии забирать из сети, то он и отдавать будет больше, но уменьшаться будет халява.

Следует назвать еще одно неприятное явление, связанное с дросселями, - все дроссели при работе на частоте 50 Гц создают гудящий звук разной интенсивности. По уровню производимого шума дроссели делятся на четыре класса: с нормальным, пониженным, очень низким и особо низким уровнем шума (в соответствии с ГОСТ 19680 они маркируются буквами Н, П, С и А).

Шум от сердечника дросселя создается магнитострикцией (изменением формы) пластин сердечника, когда магнитное поле проходит через них. Этот шум также известен, как холостой шум, т.к. он не зависит от нагрузки, подаваемой на дроссель или трансформатор. Шум нагрузки возникает только у трансформаторов, к которым подключается в нагрузка, и он добавляется к холостому шуму (шуму сердечника). Этот шум вызывается электромагнитными силами, связанными с рассеиванием магнитного поля. Источником данного шума являются стенки корпуса, магнитные экраны, и вибрация обмоток. Шумы, вызываемые сердечником и обмотками, находятся, в основном, в полосе частот 100-600 Hz.

Магнитострикция имеет частоту вдвое выше частоты подаваемой нагрузки: при частоте 50 Hz, пластины сердечника вибрируют с частотой 100 раз в секунду. Более того, чем выше плотность магнитного потока, тем выше частота нечетных гармоник. Когда же резонансная частота сердечника совпадает с частотой возбуждения, то уровень шума увеличивается еще больше

Известно, что если через катушку протекает большой ток, то материал сердечника насыщается. Насыщение сердечника дросселя может привести к увеличению потерь в материале сердечника. При насыщении сердечника его магнитная проницаемость уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности катушки.

В нашем случае сердечник катушки индуктивности выполнен с воздушным диэлектрическим зазором на пути магнитного потока. Сердечник с воздушным зазором позволяет:

исключить насыщение сердечника,

уменьшить в сердечнике потери мощности,

увеличить ток в катушке и т.д.

Выбор дросселя и Характеристики сердечника. Магнитные материалы сердечника состоят из маленьких магнитных доменов (размерами порядка нескольких молекул). Когда внешнее магнитное поле отсутствует, эти домены ориентированы случайным образом. При появлении внешнего поля домены стремятся выравняться по его силовым линиям. При этом происходит поглощение части энергии поля. Чем сильнее внешнее поле, тем больше доменов полностью выравниваются по нему. Когда все домены окажутся ориентированы по силовым линиям поля, дальнейшее увеличение магнитной индукции не будет влиять на характеристики материала, т.е. будет достигнуто насыщение магнитопровода дросселя. По мере того как напряжённость внешнего магнитного поля начинает снижаться, домены стремятся вернуться в первоначальное (хаотичное) положение. Однако некоторые домены сохраняют упорядоченность, а часть поглощённой энергии, вместо того чтобы вернуться во внешнее поле, преобразуется в тепло. Это свойство называется гистерезисом. Потери на гистерезис являются магнитным эквивалентом диэлектрических потерь. Оба вида потерь происходят из-за взаимодействия электронов материала с внешним полем. http:// issh.ru/ content/ impulsnye-istochniki-pitanija/ vybor-drosselja/ kharakteristiki-serdechnika/ 217/

Расчет воздушного зазора в дросселе не очень точен, т.к. данные производителей о стальных магнитных сердечниках неточны (обычно погрешность составляет +/- 10%). Программа схемотехнического моделирования Micro-cap позволяет довольно точно рассчитать все параметры катушек индуктивности и магнитные параметры сердечника http://www.kit-e.ru/ articles/ powerel/ 2009_05_82.php

Влияние воздушного зазора на добротность Q дросселя со стальным сердечником. Если частота напряжения, приложенного к дросселю, не изменяется и с введением воздушного зазора в сердечник амплитуда напряжения увеличивается так, что магнитная индукция поддерживается неизменной, то и потери в сердечнике будут сохраняться такими же. Введение воздушного зазора в сердечник вызывает увеличение магнитного сопротивления сердечника обратнопропорционально m∆ (см формулу 14-8) Следовательно для получения той же магнитной индукции намагничивания ток должен соответственно увеличиваться. Добротность Q дросселя можно определять по уравнению

Для получения большей величины добротности в сердечник дросселя обычно вводят воздушный зазор, увеличивая тем самым ток Im настолько, чтобы выполнялось равенство 14-12. Введение воздушного зазора уменьшает индуктивность дросселя, то высокое значение Q достигается обычно за счет снижения индуктивности (ссылка)

Отопление от Андреева на резонансном дросселе с Ш-образным сердечником от трансформатора и лампах ДРЛ

Если использовать лампу ДРЛ, то выделяемой ей тепло можно отбирать. Схема подключения ламп ДРЛ простая.

Трансформатор, мощностью 3 кВт имеет: три первичные обмотки, три вторичные обмотки и одну резонансную, а также зазор.

Каждую лампу ДРЛ в первичных обмотках я соединил последовательно. Потом настраивал каждую лампу в резонанс при помощи конденсаторов.

На выходе трансформатора у меня три выходных обмотки. К ним я тоже последовательно подсоединил лампы и тоже их настраивал в резонанс при помощи блоков из конденсаторов.

Потом к резонансной обмотке подключал конденсаторы и последовательно с этими конденсаторами я умудрился еще три лампы подключить. Каждая лампа по 400 Вт.

Я работал с ртутными лампами ДРЛ, а натриевые лампы НаД трудно зажечь. У ртутной лампы начало зажигания около 100 Вольт.

От искового промежутка в лампе ДРЛ генерируется более высокая частота, которая моделирует частоту сети 50 Гц. Получаем ВЧ модуляцию при помощи искового промежутка лампы ДРЛ для НЧ сигнала в 50Гц от сети.

Т.о. три лампы ДРЛ потребляя энергию выдают энергию еще для 6 ламп

Но подобрать резонанс контура - это одно, а подобрать резонанс металла сердечника - это другое. До этого ещё мало кто дошел. Поэтому когда Тесла демонстрировал свою резонансную разрушающую установку, то когда он подбирал частоту для нее, то на всем проспекте начало разворачиваться землятресение. И тогда Тесла молотком разбил свое устройство. Это пример того, как малым устройством можно разрушить большое здание. В нашем случае нужно заставить метал сердечника вибрировать на частоте резонанса, например как от ударов в колокол.

Основа для ферромагнитного резонанса из книги Уткина "Основы теслатехники"

Когда ферромагнитный материал помещается в постоянное магнитное поле (например, подмагничивание сердечника трансформатора постоянным магнитом), то сердечник может поглощать внешнее переменное электромагнитное излучение в направлении, перпендикулярном к направлению постоянного магнитного поля на частоте прецессии доменов, что приведет к ферромагнитному резонансу на этой частоте. Приведенная формулировка является наиболее общей и не отражает всех особенностей поведения доменов. Для жестких ферромагнетиков существует явление магнитной восприимчивости, когда способность материала намагничиваться или размагничиваться зависит от внешних воздействующих факторов (например, ультразвука или электромагнитных высокочастотных колебаний). Это явление широко используется при записи в аналоговых магнитофонах на магнитной пленке и называется "высокочастотное подмагничивание". Магнитная восприимчивость при этом резко возрастает. Т.е, намагнитить материал в условиях высокочастотного подмагничивания проще. Это явление можно также рассматривать как разновидность резонанса и группового поведения доменов.

Это основа для усиливающего трансформатора Тесла.

Вопрос: какая польза от ферромагнитного стержня в устройствах свободной энергии?

Ответ: ферромагнитный стержень может изменять намагниченность своего материала вдоль направления магнитного поля без необходимости использования мощных внешних сил.

Вопрос: правда ли, что резонансные частоты для ферромагнетиков находятся в диапазоне десятков гигагерц?

Ответ: да, частота ферромагнитного резонанса зависит от внешнего магнитного поля (высокое поле = высокая частота). Но в ферромагнетиках можно получить резонанс без применения какого-либо внешнего магнитного поля, это так называемый "естественный ферромагнитный резонанс". В этом случае магнитное поле определяется внутренней намагниченностью образца. Здесь частота поглощения находится в широкой полосе, из-за большой вариации в возможных условиях намагничивания внутри, и поэтому вы должны использовать широкую полосу частот, чтобы получить ферромагнитный резонанс для всех условий. Здесь ХОРОШО ПОДХОДИТ ИСКРА на искровом разряднике.

Обыкновенный трансформатор. Никаких хитрых намоток (бифиляром, встречных...) Обыкновенные намотки, кроме одного - отсутствие влияния вторичной цепи на первичную. Это готовый генератор свободной энергии. Ток, который пошёл на насыщение сердечника получили и во вторичной цепи т.е. с прибавкой в 5 раз. Принцип работы трансформатора как генератора свободной энергии: дать ток на первичную для насыщения сердечника в его нелинейном режиме и отдать ток на нагрузку во вторую четверть периода без влияния ее на первичную цепь трансформатора. В обыкновенном трансформаторе это линейный процесс, т.е. мы получаем ток в первичной цепи путем изменения индуктивности во вторичной подключением нагрузки. В данном трансформаторе этого нет, т.е мы без нагрузки получаем ток для насыщения сердечника. Если мы отдали ток 1 А, то мы его и получим на выходе, но только с коэффициентом трансформации таким - какой нам нужен. Все зависит от размеров окна трансформатора. Наматывает вторичную на 300 В или на 1000 В. На выходе получите напряжение с тем током, который вы подали на насыщение сердечника. В первую четверть периода у нас сердечник получает ток на насыщение, во вторую четверть периода этот ток забирает нагрузка через вторичную обмотку трансформатора.

Частота в районе 5000 Гц на этой частоте сердечник близок к своему резонансу и первичная перестает видеть вторичку. На видео показываю как замыкаю вторичную, а на блоке питания первички не происходит никаких изменений. Данный эксперимент лучше синусом проводить, а не меандром. Вторичную можно мотать хоть на 1000 Вольт, ток во вторичной будет максимум тока, протекающего в первичной. Т.е. если в первичке 1 А, то во вторичной можно выжать тоже 1 А тока с коэффициентом трансформации, например 5. Далее пробую сделать резонанс в последовательном колебательном контуре и загнать его на частоту сердечника. Получится резонанс в резонансе, как показывал Акула0083

Коммутационный способ возбуждения параметрического резонанса электрических колебаний и устройство для его осуществления.

Устройство на схеме относится к автономным источникам электропитания, и может найти применение в промышленности, в бытовой технике и на транспорте. Техническим результатом является упрощение и снижение стоимости изготовления.

Все источники электропитания по своей сути являются преобразователями различных видов энергии (механической, химической, электромагнитной, ядерной, тепловой, световой) в электрическую энергию и реализуют только эти затратные способы получения электрической энергии.

Эта электрическая схема позволяет создание на основе параметрического резонанса электрических колебаний автономного источника электропитания (генератора), не сложного по конструкции и не дорогого по стоимости. Под автономностью в подразумевается полная независимость этого источника от воздействия сторонних сил или привлечения других видов энергии. Под параметрическим резонансом понимается явление непрерывного возрастания амплитуд электрических колебаний в колебательном контуре при периодических изменениях одного из его параметров (индуктивности или емкости). Эти колебания происходят без участия внешней электродвижущей силы.

Резонанный трансформатор Степанова А.А. является разновидностью резонансного усилителя мощности. Работа резонансного усилителя состоит:

1) усиление в высокодобротном колебательном контуре (резонаторе) при помощи параметра Q (добротность колебательного контура), энергии, получаемой от внешнего источника (сети 220 В или генератора накачки);

2) снятие усиленной мощности с раскачанного колебательного контура в нагрузку так, чтобы ток в нагрузке не влиял (в идеале) или слабо влиял (в реале) на ток в колебательном контуре (Эффект Демона Тесла).

Несоблюдение одного из этих пунктов не позволит "извлечь из резонансного контура СЕ". Если выполнение 1 пункта особых проблем не вызывает, то выполнение пункта 2 является задачей технически сложной.

Существуют приёмы, позволяющие ослабить влияние нагрузки на ток в Резонансном колебательном контуре:

1) использование ферромагнитного экрана между первичкой и вторичкой трансформатора, как в патенте Тесла № US433702;

2) использование намотки бифиляром Купера. Индуктивные бифилярки Теслы часто путают с безиндуктивными бифилярками Купера, где ток в 2х соседних витках течёт в разных направлениях (и которые, по сути, являются статическими усилителями мощности и рождают ряд аномалий, в том числе и антигравитационные эффекты) Видео по ссылке В случае односторонней магнитной индукции, подключение нагрузки к вторичной катушке не влияет на ток потребления первичной катушки.

Трансформатор, доработанный для решения этой задачи, изображен на фиг.1 с различными типами магнитопроводов: a - стержневой, b - броневой, с - на ферритовых чашках. Все проводники первичной обмотки 1 находятся только с внешней стороны магнитопровода 2. Его участок внутри вторичной обмотки 3 всегда замкнут огибающей магнитной цепью.

В штатном режиме при подаче переменного напряжения на первичную обмотку 1 весь магнитопровод 2 намагничивается вдоль ее оси. Примерно половина потока магнитной индукции проходит через вторичную обмотку 3, вызывая на ней выходное напряжение. При обратном включении переменное напряжение подается на обмотку 3. Внутри нее возникает магнитное поле, которое замыкается огибающей ветвью магнитопровода 2. В итоге, изменение суммарного потока магнитной индукции через обмотку 1, опоясывающую весь магнитопровод, определяется только слабым рассеянием за его пределы.

5) использование "ферроконцентраторов" - магнитопроводов с переменным сечением, в которых магнитный поток, создаваемый первичкой, при прохождении по магнитопроводу, сужается (концентрируется) перед прохождением внутри вторички;

6) множество других технических решений, например патент Степанова А.А.(N° 2418333) или приёмы, описанные у Уткина в "Основах Теслатехники". Можно так же посмотреть описание трансформатора Е.М.Ефимова (http:// www.sciteclibrary.ru/ rus/ catalog/ pages/ 11197.html, http:// www.sciteclibrary.ru/ rus/ catalog/ pages/ 11518.html), статью А.Ю. Далечина "Трансформатор реактивной энергии" или "Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты" Громова Н.Н.

7) Однонаправленный трансформатор видео

Эти изобретения сводятся к решению одной задачи - "сделать, чтобы энергия из первички во вторичку передавалась полностью, а обратно не передавалась вообще" - обеспечить режим одностороннего перетекания энергии.

Решение этой задачи - ключ к построению резонансных сверхединичных СЕ-трансформаторов.

Видимо Степанов придумал ещё один способ снятия энергии с резонансного колебательного контура - на этот раз с помощью той самой странной цепи, состоящей из трансформатора тока и диодов. .

Колебательный контур в режиме резонанса токов, является усилителем мощности.

Большие токи, циркулирующие в контуре, возникают за счет мощного импульса тока от генератора в момент включения, когда заряжается конденсатор. При значительном отборе мощности от контура эти токи «расходуются», и генератору вновь приходится отдавать значительный ток подзарядки

Колебательный контур с низкой добротностью и катушкой небольшой индуктивности слишком плохо "накачивается" энергией (запасает мало энергии), что понижает КПД системы. Также катушка с маленькой индуктивностью и на низких частотах обладает малым индуктивным сопротивлением, что может привести к "короткому замыканию" генератора по катушке, и вывести генератор из строя.

Добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью плохо «запасает» энергию. Для повышения добротности колебательного контура используют несколько путей:

Повышение рабочей частоты: из формул видно, что выходная мощность прямо пропорциональна частоте колебаний в цепи (количеству импульсов в секунду) Если вдвое увеличить частоту импульсов, то выходная мощность увеличивается вдвое

По возможности увеличить L и уменьшить C. Если увеличить L с помощью увеличения витков катушки или увеличения длины провода нельзя, используют ферромагнитные сердечники или ферромагнитные вставки в катушку; катушка обклеивается пластинками из ферромагнитного материала и т.п.

Рассмотрите временные характеристики последовательного LC контура. В резонансе ток отстает от напряжения на 90°. Токовым трансформатором я использую токовую состовляющую, таким образом я не вношу изменения в контур, даже при полной нагрузке токового трансформатора. При изменении нагрузки, происходит компенсация индуктивностей (другого слова не подобрал) контур сам себя подстраивает не давая уйти с резонансной частоты.

К примеру, катушка на воздухе 6 витков медной трубки 6 мм2, диаметр каркаса 100мм, и ёмкость в 3 мкф имеет резонансную частоту примерно 60 кГц. На этом контуре можно разогнать до 20 кВт реактива. Соответственно токовый трансформатор должен иметь габаритную мощность не менее 20 кВт. Можно применять что угодно. Кольцо - хорошо, но при таких мощностях больше вероятность ухода сердечника в насыщение, поэтому необходимо вводить зазор в сердечник , а это проще всего с ферритами от ТВСа. На этой частоте один сердечник способен рассеять около 500 Вт, значит необходимо 20000\500 не менее 40 сердечников.

Важное условие - создать резонанс в последовательном LC контуре. Процессы при таком резонансе хорошо описаны. Важный элемент - это токовый трансформатор. Его индуктивность должна быть не более 1/10 индуктивности контура. Если больше, резонанс будет срываться. Следует также учесть коэффициенты трансформации, согласующего и токового трансформаторов. Первый рассчитывается исходя из импедансов (полных сопротивлений) генератора и колебательного контура. Второй зависит от напряжения развиваемого в контуре. На предыдущем примере в контуре 6 витков развилось напряжение в 300 вольт. Получается на виток 50 вольт. Токовый транс использует 0,5 витков, значит в его первичке будет 25 вольт, следовательно вторичка должна содержать 10 витков, для достижения напряжения в 250 вольт на выходе.

Все рассчитывается по классическим схемам. Как вы будете возбуждать резонансный контур неважно. Важная часть - это согласующий трансформатор, колебательный контур, и токовый трансформатор для съема реактивной энергии.

Если вы хотите данный эффект на трансформаторе Тесла (далее ТТ) реализовать. Вам необходимо знать и иметь опыт по построению ВЧ цепей. В ТТ при 1/4 волновом резонансе, так же происходит разделение тока от напряжения на 90°. Сверху напряжение, снизу ток. Если проведете аналогию с представленной схемой и ТТ, увидите сходство, как накачка так и съем происходит на стороне возникновения токовой составляющей. Аналогично работает и устройство Смита. Поэтому не рекомендую начинать с ТТ или Смита будучи не опытным. А данное устройство можно буквально на коленке собрать, при этом имея только один тестер. Как правильно в одном из постов заметила lazj "Капанадзе осциллограф из-за угла видел."

Таким образом происходит модуляция несущей. А такое решение - транзисторы ведь с однополярным током могут работать. Если на них подать не выпрямленное, то пройдет только одна полуволна.

модуляция нужна для того, чтобы потом не мучиться с преобразованием в 50 Гц стандарт.

Для получения на выходе синуса 50 гц. Без неё потом можно будет питать только активную нагрузку (лампочки накаливания, тены...). Двигатель, или трансформатор на 50 гц работать не будут, без такой модуляции.

Задающий генератор я обозначил прямоугольником. Он стабильно выдает частоту, на которой резонирует LC контур. Пульсирующее изменение напряжения (синус) подается только на выходные ключи. Резонанс колебательного контура от этого не срывается, просто в каждый момент времени в контуре крутиться больше или меньше энергии, в такт синуса. Это как если качели толкать, с большей или меньшей силой, резонанс качелей не меняется, меняется только энергия.

Резонанс можно сорвать только нагрузив его непосредственно, т к меняются параметры контура. В данной схеме нагрузка не влияет на параметры контура, в ней происходит автоподстройка. Нагружая токовый трансформатор, с одной стороны меняются параметры контура, а с другой стороны меняется магнитная проницаемость сердечника трансформатора, уменшая его индуктивность. Таким образом для резонанского контура нагрузка "невидна". И резонансный контур как совершал свободные колебания так и продолжает совершать. Меняя напряжение питания ключей (модуляция), меняется только амлитуда свободных колебаний и все. Если есть осциллограф и генератор, проведите эксперимент, с генератора подайте на контур частоту резонанса контура, затем меняйте амплитуду входного сигнала. И увидете что нет никакого срыва.

Да, согласующий трансформатор и трансформатор тока построены на ферритах, резонансный контур воздушный. Чем больше в нем витков тем выше добротность, с одной стороны. А с другой выше сопротивление, что снижает конечную мощность, потому как основная мощность уходит на нагрев контура. Поэтому следует искать компромис. По поводу добротности. Даже имея добротность 10 при 100 Вт входной мощности 1000 Вт будет реактива. Из них 900 Вт можно снять. Это при идиальных условиях. В реале 0,6-0,7 от реактива.

Но это все мелочи, по сравнению с тем, что не надо закапывать радиатор отопления в землю и париться с заземлением! А то Капанадзе пришлось даже на острове разориться на устройство заземления! А оно оказывается и вовсе не нада! Реактивная энергия прет и без рабочего заземления. Это бесспорно. А вот со сьемным трансформатором тока - придется повозится... Не так все просто. Обратное влияние имеется. Степанов как-то это решил, в патенте у него там диоды для этой цели нарисованы. Хотя наличие диодов у Степанова каждый трактует по-своему.

Степанов в Питере запитывал станки по следующей схеме. Его схема была проста, но мало понимаема

Трансформатор с короткозамкнутым витком генерирует мощное переменное магнитное поле. Берём феромагнитный стержень с как можно большей проницаемостью, лучше трансформаторное железо, пермаллой, и т.д. Для более яркого проявления эффекта мотаем на нем первичку с подобранным активным максимальным сопротивлением так, чтобы она не сильно нагревалась при питании от генератора в режиме полного КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. После намотки первички делаем вторичку как обычно, по всей поверхности первички, только наглухо замкнутую.

Можно сделать замкнутый виток в форме трубки длиной с первичку. При включении трансформатора такой короткозамкнутый трансформатор генерирует мощное переменное магнитное поле. При этом сколько бы мы не приставляли по торцам дополнительных сердечников с замкнутыми обмотками - потребление трансформатора не увеличивается. Зато с каждого приставленного сердечника с обмоткой мы имеем нехилую ЭДС. Вторичку основного трансформатора лучше использовать при максимальной нагрузке, чем больше нагрузка, тем больше поле, чем больше поле, тем больше ЭДС на дополнительном сердечнике.

СКРЫТЫЕ ПОДРОБНОСТИ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА С КОРОТКОЗАМНУТЫМ ВИТКОМ.

Вторичной обмоткой магнитное поле вообще не индуцируется. В ней ток как бы вторичен и выполняет роль \СМАЗКИ\ для тока в первичке. Чем лучше смазка, тем больше ток в первичке, но максимум тока упирается в активное сопротивление первички. Отсюда получается, что магнитное поле МП можно брать от короткозамкнутого КЗ трансформатора для его дальнейшего усиления МП- размножения МП- дублирования МП феромагнетиками.

При поднесении к основному сердечнику с измеряемой обмоткой бокового дополнительного сердечника индуктивность растёт, при поднесении дополнительного сердечника с КЗ обмоткой индуктивность падает. Далее, если индуктивности на основном сердечнике падать уже некуда (близко к активному сопротивлению), то поднесение дополнительного сердечника с корокозамкнутой КЗ обмоткой, никак не влияет на ток в первичке, но поле-то есть!

Трансформатор с короткозамкнутым КЗ витком.Опыт

Отсюда есть ток в дополнительной обмотке. Так вытаскивается магнитная энергия, и часть ее конвертируется в ток. Это всё очень приближенно, т.е. мы сначала натыкаемся на убытки К.З. в трансформаторе и на этом останавливаемся, не обращая внимания на возросшее магнитное поле согласно току в первичке, а поле - это то, что нам надо.

Объяснение. Берём обычный стержневой электромагнит, запитываем положенным ему напряжением, видим плавное нарастание тока и магнитного поля, в конце концов ток постоянен и магнитное поле тоже. Теперь первичку окружаем сплошным проводящим экраном, подключаем снова, видим нарастание тока и магнитного поля до тех же значений, только раз в 10-100 быстрее. Можно представить во сколько раз можно повысить и частоту управления таким магнитом. Также можно сравнить крутизну фронта магнитного поля в этих вариантах, а заодно посчитать затраченную энергию источника для достижения предельного значения магнитного поля. Так что думаю стоит забыть о магнитном поле при К.З. вторички-экрана, его на самом деле нет. Ток во вторичке - это чисто компенсатор, пассивный процесс. Ключевой момент в транс-генераторе это трансформация тока в магнитное поле, усиленное многократно свойствами сердечника..

Трансформатор с короткозамкнутым витком еще и для отопления. Все знают об импульсе обратной индукции: если мы хорошую индуктивность отключаем от источника, то получим выброс напряжения и соответственно тока. Что на это говорит сердечник - а ничего! Магнитное поле все равно стремительно убывает и надо бы вводить понятие активного и пассивного тока. Пассивный ток не образует своего магнитного поля, если конечно не выводить линии тока относительно магнитного поля сердечника. В противном случае у нас бы получился \вечный электромагнит\,. Возьмем конструктив, \как описано свидетелем конструкции МЕЛЬНИЧЕНКО\. Стержень, а на стержне по торцам две первички, сверху на них алюминиевые кольца (замкнутые полностью или даже с запасом закрывающие обмотку) - так сказать компенсаторы. Съёмная обмотка посредине. Остаётся проверить: был ли стержень сплошным или составным из трёх частей, под первичкой и под съёмной обмоткой? Боковые первички с замкнутыми экранами будут генераторами магнитного поля, а центральная часть сердечника, или отдельный сердечник генерирует своё магнитное поле, которое съёмной катушкой конвертируется в ток. Две катушки по торцам - видимо для создания более равномерного поля в центральной части. Можно сделать и так: Две катушки по торцам - съемные, и посередине экранированная, генераторная, какая из этих конструкций лучше, покажет опыт. Никаких высокоомных экранов, никаких конденсаторов. Ток в экране является реверсом для тока в первичке, а заодно и компенсатором против изменения поля в генерирующих стержнях (от нагрузки в съёмных). Да, съёмная обмотка обычная индуктивная. ТРАНС_ГЕНЕРАТОР не является вечным двигателем, он распределяет энергию среды, но собирает её очень эффективно с помощью поля, и выдает в виде тока - ток всё обратно переводит в пространство, в итоге мы никогда не нарушаем баланс энергий в замкнутом объеме, а пространство специально устроено так, чтобы всё сгладить и равномерно распределить. Самая простая конструкция: стержень-первичка-экран-вторичка _ сколько хочешь. Токи в экране пассивные, снимай не хочу. Так же будут работать типовые трансформаторы, снимаем вторичку, ставим экран, снова вторичка, но побольше, до заполнения окна магнитопровода. Получаем трансформатор КУЛДОШИНА. Но если окно маленькое, может даже не получиться оправдать все затраты. ЧАСТОТУ также надо подбирать экспериментально для максимального КПД. От частоты сильно зависит эффективность. Повысим частоту - сохраним красивое отношение вольт на виток. Можно повысить скважность. Если генератор просаживается, почему просаживается - нет мощности. Надо рассчитывать мощность генератора.

чтобы не париться включи в розетку. Там напряжение хорошо держится. Потери само собой, рассчитывайте силу тока первички, так чтобы зря энергия не тратилась. То есть, чтобы сердечник насыщался на максимальном токе. А вторичек можно намотать, от жадности сколько хочешь. Ток ведь не увеличивается в первичке. ИМПУЛЬС тока проходит в первичке. При этом она не индуктивная, то есть поле создаётся быстро. А есть поле - есть ЭДС. А так как нет индуктивности, то частоту смело повышаем в 10 раз.

ЭКРАН делает трансформатор почти полностью не индуктивным, в этом ВСЯ СОЛЬ.

Эффект найден на стержневом электромагните. Он был запитан от разных источников. Даже импульсами с кондёров. Магнитное поле нарастает мгновенно. Т.е. со вторичной обмотки надо собрать как можно больше энергии.

В трансформаторе с КЗ экраном практически нет ни одной индуктивной обмотки. Поле от сердечника свободно проникает через любую толщу вторичной съёмной обмотки.

Виртуально уберите из конструкции трансформатора первичку и экран....

Это можно сделать, так как на экран и первичку никакие манипуляции со вторичкой в смысле нагрузки никак не влияют. Вы получите стержень из которого идёт генерация переменного магнитного поля, которое никак не остановить. Можете намотать кучу вторичного толстого провода и во всей массе проводника будет ток. Часть его пойдет на восстановление энергии источника, а остальное - ваше. Только опыт покажет вам, что поле, созданное первичкой и стержнем, не остановить никаким экраном, да хоть засунуть всё в проводящий цилиндр вместе с источником и генератором - поле спокойно выходит, и оно будет наводить токи в обмотках сверху цилиндров.

ЭКРАН ДАЕТ ВЫИГРЫШ В ТОМ, ЧТО СВОДИТ ИНДУКТИВНОСТЬ ВСЕХ ОБМОТОК НА НЕТ, ДАЁТ ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТАТЬ НА ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЕ С ТОЙ ЖЕ АМПЛИТУДОЙ ПОЛЯ. А ЭДС ЗАВИСИТ ОТ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ И СИЛЫ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

Пока нет экрана, никакой трансформатор никогда не заставит феромагнетик отдавать свою энергию по простой причине: энергию отдаёт первичка, а вот когда первичка уже не может отдавать больше своей нормы, только тогда начнётся откачка внутренней энергии ферромагнетика.

Экран - нулевая точка. Нет экрана - эту точку никогда не перейти. Во вторичке хоть какого объёма все электроны просто плывут как бы по течению магнитного поля. Они плывут пасивно, поля не обгоняют, индуктивности нигде нет. Этот ток называется холодным током . Сердечник будет охлаждаться, если со вторички забирать больше энергии, чем даёт первичка, так же будет забираться энергия всего, что ближе к сердечнику: провода, воздух.

Вторичка может быть любого объема. ВЕЗДЕ БУДЕΤ ТОК!

Трансформатор Соколовского МЕ-8_2 Использование обратной ЭДС в трансформаторе с КЗ витком https://youtu.be/HH8VvFeu2lQ Обратная ЭДС катушки индуктивности от Сергей Дейна https://youtu.be/i4wfoZMWcLw

65 нанометров - следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300-350 миллионов евро. Заявку на получение льготного кредита под модернизацию технологий производства предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ), сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана. Сейчас «Ангстрем-Т» готовится запустить линию производства микросхем с топологией 90нм. Выплаты по прошлому кредиту ВЭБа, на который она приобреталась, начнутся в середине 2017 года.

Пекин обвалил Уолл-стрит

Ключевые американские индексы отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил о том, что мир ждет повторение кризиса 2008 года.

Первый российский потребительский процесор Baikal-T1 ценой $60 запускают в массовое производство

Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около $60. Устройства будут пользоваться спросом, если этот спрос создаст государство, говорят участники рынка.

МТС и Ericsson будут вместе разрабатывать и внедрять 5G в России

ПАО "Мобильные ТелеСистемы" и компания Ericsson заключили соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерен протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по вопросам сформирования технических требований к пятому поколению мобильной связи.

Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира

Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе «Платон», проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармбизнесе, рассказал о международном сотрудничестве в условиях санкционного давления, импортозамещении, реорганизации, стратегии развития и новых возможностях в сложное время.

Ростех "огражданивается" и покушается на лавры Samsung и General Electric

Набсовет Ростеха утвердил "Стратегию развития до 2025 года". Основные задачи – увеличить долю высокотехнологичной гражданской продукции и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.

Использование: разработка высокочастотных импульсных источников питания. Сущность изобретения: источник питания держит ключевой транзисторный преобразователь 1 напряжения, выполненный в виде полумостовой схемы на транзисторах 4,5 и конденсаторах 6,7 и блок 25 управления частотой, выполненный в виде последовательно соединенных узла 26 преобразования напряжения в сопротивление и узла 27 преобразования сопротивления в частоту. В выходной цепи преобразователя 1 включен резонансный контур, выполненный на дросселе 8 и конденсаторах 9, 10. Стабилизация изменения рабочей частоты преобразователя 1 в зависимости от изменения выходного напряжения. Формирование специальной формы базового тока транзисторов 4, 5 с помощью блока 25 и цепочек, выполненных на элементах 15-22, снижает потери как при включенном, ток и при выключенном транзисторах 4, 5 преобразователя 1. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высококачественных импульсных источников питания. Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий двухтактный полумостовой преобразователь напряжения, входом соединенный со входными выводами, а выходом через выпрямитель и фильтр с выходными выводами, широтно-импульсный модулятор, выходы которого подключены к управляющим входам двухтактного полумостового преобразователя напряжения, генератор прямоугольных колебаний, формирователь пилообразного напряжения, источник опорного напряжения и два транзистора (1). В известном устройстве решена техническая задача повышение КПД за счет использования для сравнения в широтно-импульсном модуляторе переменных напряжений: прямоугольного опорного и пилообразного, пропорционального входному напряжению. Получение таких напряжений и их сравнение требует меньше энергетических затрат. А использование тока источника опорного напряжения одновременно для управления транзисторами двухтактного полумостового преобразователя напряжения, наряду с применением пассивного ШИМ, дополнительно повышает КПД. Источники питания с ШИМ в настоящее время являются превалирующими. Однако они характеризуются слишком высокими потерями, поскольку относятся к схемам с так называемым жестким переключением. При жестком переключении включенный транзисторный ключ выключается в момент, когда через него протекает ток, а выключенный транзисторный ключ включается, когда на нем имеется напряжение и поэтому, чем чаще этот ключ включается и выключается, тем больше потери. При этом время переключения транзистора (длительность включения или выключения) должно быть возможно меньше. Таким образом недостатком известного устройства являются высокие потери, т.е. низкий КПД. В идеале для того, чтобы потери были минимальными, транзисторный ключ должен выключаться в тот момент, когда ток через него равен нулю (переключение при нулевом токе) и включаться, когда напряжение на нем равно нулю (переключение при нулевом напряжении). В настоящее время наилучшим решением для высокочастотных импульсных источников питания является использование резонансных схем. В отличие от источников питания с ШИМ резонансных схем "смягчают" режим переключения и таким образом способствуют уменьшению потерь на переключение. В результате резонансные источники питания при одной и той же рабочей частоте обеспечивают более высокий КПД. Известен резонансный источник питания, содержащий ключевой транзисторный преобразователь напряжения, входом соединений с входными выводами и выполненный в виде полумостовой схемы, в выходной цепи которой включен резонансный контур, состоящий из соединенных параллельно последовательной цепи на дросселе и первом конденсаторе и второго конденсатора, причем параллельно первому конденсатору включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами, и блок управления частотой, выходы которого подключены к управляющим входам ключевого транзисторного преобразователя напряжения, силовые выводы транзисторов которого шунтированы блокирующими диодами (2). Известный источник питания является аналогом, наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков. Однако и известный источник питания обладает значительными потерями при переключении, за счет того, что блок управления частотой вырабатывает колебания прямоугольной формы и, следовательно, ток управления транзистора преобразователя также имеет прямоугольную форму. Технической задачей данного изобретения является снижение потерь при переключении транзисторов ключевого транзисторного преобразователя напряжения и снижение мощности, потребляемой блоком управления частотой. Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении КПД резонансного источника питания. Поставленная техническая задача достигается тем, что в резонансном источнике питания, содержащем ключевой транзистор преобразователь напряжения, входом соединений с выходами выводами и выполненный в виде полумостовой схемы, в выходной цепи которой включен резонансный контур, состоящий из соединенных параллельно последовательной цепи на дросселе и первом конденсаторе и второго конденсатора, причем параллельно первому конденсатору включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводами, и блок управления частотой, выходы которого подключены к управляющим входам ключевого транзисторного преобразователя напряжения, силовые выводы транзисторов которого шунтированы блокирующими диодами, блок управления частотой выполнен в виде последовательно соединенных двух базовых резисторов и диода и на дополнительном конденсаторе, включенном между общей точкой резисторов и свободным выводом диода, при этом управляющие входы транзисторов через соответствующие цепочки формирования базового тока соединены с соответствующими управляющими входами ключевого транзисторного преобразователя напряжения, а узел преобразования сопротивления в частоту выполнен в виде парафазного мультивибратора на четырех логических инверторах, третьим и четвертым конденсаторах, на дополнительном транзисторе и трех резисторах, причем логические инверторы соединены попарно-последовательно, соответственно, первый со вторым и третий с четвертым, третий конденсатор включен между выходом первого и входом третьего логических инверторов, а четвертый конденсатор включен между выходом третьего и выходом первого логических инверторов, первый резистор включен параллельно выходу узла преобразователя напряжения в сопротивление, через второй и третий резисторы соединенному с выходами, соответственно, первого и третьего логических инверторов, выходы второго и четвертого логических инверторов соединены с первичной обмоткой дополнительного трансформатора, две вторичные обмотки которого использованы в качестве выходов узла преобразования сопротивления в частоту и выходов блока управления частотой, входом в качестве которого использован вход узла преобразования напряжения в сопротивление, подключенный к выходным выводам. Кроме того, узел преобразования напряжения в сопротивление выполнен на дополнительном транзисторе, выход которого использован в качестве выхода узла преобразования напряжения в сопротивление, переменном резисторе, использованном в качестве входа узла преобразования напряжения в сопротивление и четвертом резисторе, включенном между входом и выходом узла преобразования напряжения в сопротивление, причем, регулировочный вывод переменного резистора соединен с базой дополнительного транзистора. Логические инверторы могут быть выполнены на элементах 2И-НЕ. Для обеспечения запуска преобразователя напряжения, дополнительный трансформатор снабжен пусковой обмоткой, включенной в выходную цепь ключевого транзисторного преобразователя напряжения последовательно с резонансным контуром. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема резонансного источника питания, на фиг. 2 форма базового тока транзисторов ключевого транзисторного преобразователя напряжения, на фиг. 3 его регулировочная характеристика. Резонансный источник питания (фиг. 1) содержит ключевой транзисторный преобразователь 1 напряжения, входом соединенный с выходными выводами 2, 3 и выполненный в виде полумостовой схемы на транзисторах 4, 5 и конденсаторах 6, 7, в выходной цепи которой включен резонансный контур, состоящий из соединенных параллельно последовательной цепи на дросселе 8 и первом конденсаторе 9 и второго конденсатора 10, выходной трансформатор 11, первичная обмотка которая подключена параллельно конденсатору 9, а вторичная -через выпрямитель 12 и фильтр 13 соединена с выходом ключевого транзисторного преобразователя напряжения, подключенным к выходным выводам, к которым подключена нагрузка 14, цепочки формирования базового тока, выполненные в виде последовательно соединенных базовых резисторов 15 и 16, 17, 18 и диодов 19 и 20, и на дополнительных конденсаторах 21 и 22, включенных между общей точкой резисторов 15, 16 и 17, 18 и свободными выводами диодов 19 и 20 соответственно, блокирующие диоды 23 и 24, шунтирующие силовые выводы транзисторов 4 и 5, блок управления частотой 25, выполненный в виде последовательно соединенных узлов преобразования напряжения в сопротивление 26 и узла преобразования сопротивления в частоту 27. Узел 27 преобразования сопротивления в частоту содержит парафазный мультивибратор на четырех логических инверторах 28, 29, 30, 31, третьем конденсаторе 32, четвертом конденсаторе 33, дополнительном трансформаторе 34 и трех резисторах 35, 36, 37, причем логические инверторы соединены попарно-последовательно, 28 с 29 и 30 с 31, третий конденсатор 32 включен между выходом логического инвертора 28 и входом логического инвертора 30, четвертый конденсатор 33 включен между выходом логического инвертора 30 и входом логического инвертора 28, первый резистор 35 включен параллельно выходу узла 26 преобразования напряжения в сопротивление, через второй резистор 36 и третий резистор 37, соединенные со входами, соответственно, логического инвертора 28 и логического инвертора 30, выходы логического инвертора 29 и логического инвертора 31 соединены с первичной обмоткой 38 дополнительного трансформатора 34, вторичные обмотки 39 и 40 которого использованы в качестве выходов узла 27 преобразования сопротивления в частоту и выходы блока 25 управления частотой. Логические инверторы 28, 29, 30, 31 могут быть выполнены, например, на элементах 2И-НЕ. В качестве входа блока 25 управления частотой использован вход узла 26 преобразования напряжения в сопротивление, выполненного на дополнительном транзисторе 41, выход которого использован в качестве выхода узла 26 преобразования напряжение в сопротивление, на переменном резисторе 42, использованном в качестве входа узла 26 преобразования напряжения в сопротивлении, и четвертом резисторе 43, включенном между входом и выходом узла 26 преобразования напряжения в сопротивление, причем регулировочный вывод переменного резистора 42 соединен с базой дополнительного транзистора 41. Вход блока 25 управления частотой соединен с нагрузкой 14. Для обеспечения пуска ключевого транзисторного преобразователя напряжения 1 дополнительный трансформатор 34 снабжен пусковой обмоткой 44, включенной в выходную цепь ключевого транзисторного преобразователя 1 последовательно с резонансным контуром. Питание парафазного мультивибратора осуществляют от отдельного источника питания и от источника опорного напряжения (элементы 45, 46) путем подачи на него напряжения с выхода выпрямителя 12 ключевого транзисторного преобразователя напряжения 1 через емкостной фильтр 47. Резисторы 48, 49, 50, 51 задают необходимый рабочий режим транзисторов 4 и 5. Резонансный источник питания работает следующим образом. При включении источника питания ключевой транзисторный преобразователь 1 напряжения возбуждается за счет положительной обратной связи пусковой обмотки 44 дополнительного трансформатора 34 и начинает генерировать низкочастотные импульсы. На вторичной обмотке выходного трансформатора 11 появляется напряжение, которое через выпрямитель 12 запитывает микросхему на логических инверторах 28.31 парафазного мультивибратора. Мультивибратор начинает генерировать высокочастотные импульсы, которые поступают через трансформатор 34 на цепочке формирования базового тока транзисторов 4 и 5. Благодаря формированию базового тока транзисторов 4 и 5 преобразователя 1 с помощью блока 25 управления частотой и цепочек формирования базового тока (элементы 15.22) достигается уменьшение потерь в транзисторах 4 и 5 при их переключении. В момент t 1 (фиг. 2) происходит включение транзистора 4 (включение при нулевом напряжении). При таком резком скачке базового тока уменьшаются потери при включении транзистора. Транзистор включен и насыщен в течение времени t 1 t 2 . При этом базовый ток линейно уменьшается до значения i б мин. при котором транзистор еще насыщен. При значении i б время рассасывания t рас транзистора при его выключении будет минимальным, что приводит к уменьшению потерь при выключении транзистора. В течение времени t 2 t 3 , когда базовый ток принимает отрицательные значения, время выключения транзистора за счет дополнительного уменьшения t рас. уменьшается, благодаря чему снижаются тепловые потери при выключении транзистора. Таким образом, благодаря формированию базового тока транзисторов 4 и 5 специальной формы (фиг. 2) уменьшаются потери как при включении, так и при выключении транзисторов преобразователя 1. Когда транзистор 4 включается, ток в дросселе 8 начинает постепенно нарастать. Этот ток равен сумме тока в первичной обмотке трансформатора 11 и зарядного тока конденсатора 9. Когда напряжение на конденсаторе 9 и первичной обмотке трансформатора 11 сравняется с входным напряжением, падение напряжения на дросселе 8 станет равным нулю, после этого энергия, запасенная в дросселе 8, начинает заряжать конденсатор 9. Через интервал времени, который задается собственной резонансной частотой контура, ток в дросселе 8 и, следовательно, в транзисторе 4 станет равным нулю. Затем ток через дроссель 8 изменит направление и конденсатор 9 начинает разряжаться, поддерживая протекание тока через диод 23. При этом транзистор 4 выключается (переключение при нулевом токе). Резонансный полупериод зарядки конденсатора 10 начинается после выключения транзистора 4 и заканчивается перед включением транзистора 5. Когда оба транзистора выключены, энергия передается от дросселя 8 к конденсатору 10. По мере зарядки конденсатора 10 напряжение на транзисторе 4 увеличивается, а на транзисторе 5 уменьшается. Когда напряжение на транзисторе 5 спадает до нуля, происходит его включение без потерь, при этом диод 24 обеспечивает возврат энергии, оставшейся в дросселе 8, обратно на вход резонансного источника питания. Следующий полупериод идентичен первому и начинается, когда выключится транзистор 5. Теперь напряжение на транзисторе 5 будет возрастать, а напряжение на транзисторе 4 уменьшаться, и когда оно спадет до нуля, происходит включение транзистора 4 без потерь. Как и в других резонансных источниках питания, изменение рабочей частоты преобразователя 1 приводит к изменению выходного напряжения, причем рабочая частота преобразователя 1 выше его резонансной частоты, а рабочая точка преобразования расположена на правом склоне резонансной кривой контура (фиг. 3) на ее прямолинейном участке. Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет подачи напряжения отрицательной обратной связи с нагрузки 14 в блок 25 управления частотой и формирования в этом блоке импульсов управления транзисторами 4 и 5 преобразователя 17. В блоке 25 управления частотой осуществляется преобразование напряжения в сопротивление с помощью узла 26, а затем преобразование сопротивления в частоту с помощью узла 27. Модуляция частоты происходит за счет изменения сопротивления резистора 35, шунтируемого транзистором 41. Резистор 35 и конденсаторы 32, 33 и резисторы 36, 37 выполняют функцию времязадающих элементов парафазного мультивибратора. При уменьшении выходного напряжения от значения U 0 до U 2 за счет увеличения тока нагрузки частота парафазного мультивибратора уменьшается со значения f 1 до значения f 3 (фиг. 3), при этом выходное напряжение преобразователя 1 увеличивается до значения U 1 и компенсируется уменьшение выходного напряжения источника. Таким образом, выходное напряжение резонансного источника питания останется неизменным. Аналогично происходит стабилизация выходного напряжения за счет уменьшения тока нагрузки. На резонансной (регулировочной) характеристике (фиг. 3) рабочая точка преобразования смещается по линии f 1 , f 2 , f 3: чем больше ток в нагрузке, тем ближе рабочая точка к частоте и наоборот, чем меньше ток в нагрузке, тем ближе рабочая точка к частоте f 2 . При очень больших точка нагрузки или коротких замыканиях в нагрузке рабочая точка преобразования смещается влево за резонансную частоту f p , уменьшая напряжение практически до нуля (точка f 4 , фиг. 3). При этом защита от коротких замыканий источника питания осуществляется без применения каких-либо дополнительных элементов. Предложенная схема выполнения блока управления частотой, в частности, его узла преобразования сопротивления в частоту, является очень экономичной, т.к. отличается малым потреблением мощности. Таким образом данное изобретение позволяет повысить КПД резонансного источника питания.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Резонансный источник питания, содержащий ключевой транзисторный преобразователь напряжения, входом соединенный с входными выводами и выполненный в виде полумостовой схемы, в выходной цепи которой включен резонансный контур, состоящий из соединенных параллельно последовательной цепи на дросселе и первом конденсаторе и второго конденсатора, причем параллельно первому конденсатору включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр соединена с выходом ключевого транзисторного преобразователя напряжения, подключенным к выходным выводам, и блок управления частотой, выходы которого подключены к управляющим входам ключевого транзисторного преобразователя напряжения, силовые выводы транзисторов которого шунтированы блокирующими диодами, отличающийся тем, что блок управления частотой выполнен в виде последовательно соединенных узла преобразования напряжения в сопротивление и узла преобразования сопротивления в частоту, в качестве транзисторов ключевого транзисторного преобразователя напряжения использованы биполярные транзисторы, базовые цепи которых снабжены цепочками формирования базового тока, выполненными в виде последовательно соединенных двух базовых резисторов и диода и на дополнительном конденсаторе, включенном между общей точкой базовых резисторов и свободным выводам диода, при этом управляющие входы транзисторов через соответствующие цепочки формирования базового тока соединены с соответствующими управляющими входами ключевого транзисторного преобразователя напряжения, а узел преобразования сопротивления в частоту выполнен в виде парафазного мультивибратора на четырех логических инверторах, третьем и четвертом конденсаторах, на дополнительном трансформаторе и трех резисторах, причем логические инверторы соединены попарно-последовательно, соответственно первый с вторым и третий с четвертым, третий конденсатор включен между выходом первого и входом третьего логических инверторов, а четвертый конденсатор включен между выходом третьего и входом первого логических инверторов, первый резистр включен параллельно выходу узла преобразования напряжения в сопротивление, через второй и третий резисторы соединенному с входами соответственно, первого и третьего логических инверторов, выходы второго и четвертого логических инверторов соединены с первичной обмоткой дополнительного трансформатора, две вторичные обмотки которого использованы в качестве выходов узла преобразования сопротивления в частоту и выходов блока управления частотой, входом, в качестве которого использован вход узла преобразования напряжения в сопротивление, подключенного к выходным выводам. 2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что узел преобразования напряжения в сопротивление выполнен на дополнительном транзисторе, выход которого использован в качестве выхода узла преобразования напряжения в сопротивление, переменном резисторе, использованном в качестве входа узла преобразования напряжения в сопротивление, и четвертом резисторе, включенном между входом и выходом узла преобразования напряжения в сопротивление, причем регулировочный вывод переменного резистора соединен с базой дополнительного транзистора. 3. Источник питания по пп.1 и 2 отличающийся тем, что логические инверторы выполнены на элементах 2И-НЕ. 4. Источник питания по пп.1 3, отличающийся тем, что дополнительный трансформатор снабжен пусковой обмоткой, включенной в выходную цепь ключевого транзисторного преобразователя напряжения последовательно с резонансным контуром.

В этой статье речь пойдет о LLC резонансном импульсном источнике питания (ИИП), для УМЗЧ на базе контроллера IRS27952 (он же IRS27951), так же будет подробно описан упрощенный метод расчета всех элементов для данного импульсного блока питания. Сразу хочется обратить внимание на то, что процесс расчета и изготовления резонансного ИИП весьма сложен и не каждый сможет с ним справиться, поэтому не рекомендуется браться за построение данного блока питания малоопытным радиолюбителям, правильно оценивайте свои силы. Само собой, для изготовления подобного источника питания, в наличии должен быть осциллограф и прибор, позволяющий измерять емкость и индуктивность (LC-метр). Описанный в статье метод расчета - упрощенный, он не учитывает всех нюансов и тонкостей, но его достаточно чтобы построить работоспособный резонансный импульсный источник питания. В статье не будет подробного описания принципа работы резонансных импульсных преобразователей, основной упор будет сделан на описание процесса расчета и изготовления резонансного ИИП.

В чем же преимущества резонансного ИИП в сравнении с "классическим импульсником"? Преимущества резонансного режима - это низкие потери и электромагнитные помехи (которые гораздо проще поддаются контролю и фильтрации), ниже потери восстановления выпрямительных диодов, меньше нагрузка на все элементы блока питания, что дает повышенную надежность и долговечность относительно "классических ИИП", возможность работы на гораздо более высоких частотах без ущерба эффективности, надежности и стоимости. И самый главное преимущество: резонансник - это модно:D

• Выходная мощность (расчетная) = 250Вт
• Выходная мощность (максимально испытанная) = 276Вт
• Выходное напряжение (в диапазоне от 0Вт до 276Вт) = +/- 40В (+/-0.1В)
• КПД (при выходной мощности 276Вт) = 92%

Осциллограммы формы тока через первичную обмотку резонансного трансформатора (при разных значениях выходной мощности):

Описываемый ИИП имеет в наличии софт-старт, защиту от короткого замыкания в нагрузке и стабилизацию выходного напряжения, которая точно поддерживает выходное напряжение преобразователя на одном уровне, во всем диапазоне выходных мощностей. При работе на выходной мощности до 200Вт, нет никакого ощутимого нагрева, ни одного из элементов блока питания. Силовые ключи на радиатор не устанавливались. При выходной мощности 276Вт, ключи становятся едва ощутимо теплыми, но уже ощутимо начинает разогреваться первична обмотка трансформатора. Защита от КЗ работает исправно. При замыкании выхода преобразователя, прекращается генерация, блок питания переходит в спящий режим и находится в нем до того момента пока короткое замыкание не будет устранено. После устранения короткого замыкания, по прошествии определенного времени, блок питания самостоятельно перезапускается и продолжает работу в нормальном режиме.

Схема резонансного импульсного источника питания на базе IRS27952:

Подробно описывать принцип работы схемы не буду, остановлюсь лишь на отдельных моментах. Первоначальный запуск преобразователя происходит через цепь из резисторов R16, R10, R7 и R6. Дальнейшее питания контроллера осуществляется от цепи самопитания (R14, C8, VD4, VD7). Стабилитрон VD2 поддерживает напряжение питания контроллера на одном уровне - 16В. Хочу обратить внимание, что IRS27952, в отличает от например IR2153 и IR2161, не имеет встроенного стабилитрона, поэтому применение внешнего стабилитрона строго обязательно, иначе контроллер гарантированно выйдет из строя. Конденсаторы C3 и C5 сглаживают пульсации и устраняют помехи в цепи питания IRS27952. Цепочки резисторов R1, R2, R3 и R5, R9, R15 - предназначены для разрядки конденсаторов после отключения сетевого питания преобразователя. Отдельное внимание следует уделить следующим элементам: Rfmin, Rfmax, Rfss, Ct, Css - это частото и время задающие элементы преобразователя, их номиналы необходимо рассчитывать под ваши конкретные задачи, об этом будет далее. Стабилитроны VD10 и VD13, так же подбираются под необходимое вам выходное напряжение: суммарное напряжение стабилизации двух стабилитронов должно быть равно расчетному значению выходного напряжения одного плеча, в данном случае для получения выходного напряжения +/-40В, применены два стабилитрона по 20В. Пожалуй это все что можно рассказать о схеме, принципиально она мало отличается от любой из схем импульсного преобразователя, выполненного на контроллерах от International Rectifier (теперь уже - Infineon). Самое время перейти к расчету.

Расчет резонансной цепи. Для расчета нам потребуется программа ResonantSMPS из состава пакета , авторства Старичка. Сразу скажу, что метод расчета описанный далее, является упрощенным и опытный глаз сможет найти в нем некоторые упущения, сделано это намерено, ради того чтобы максимально упростить расчет, чтобы максимальное числом неподготовленных радиолюбителей смогло повторить данный резонансный ИИП. И так, открываем программу и вводим исходные данные:

На первом этапе вводим все исходные данные как на скриншоте выше (дальше мы будем их корректировать). Все что вам нужно выбрать самостоятельно - это выходное напряжение. В окошке напротив "Номинальное напряжение, В", вводим необходимое вам напряжение. Например, если вам необходимо двухполярное выходное напряжения +/-40В, то вводим 80В (80В=40В+40В). Повторюсь: необходимо подобрать номиналы стабилитронов VD10 и VD13, таким образом, чтобы их суммарное напряжение стабилизации было примерно равно необходимому вам выходному напряжению ИИП (напряжению одного плеча). То есть, если вам необходимо выходное напряжение +/-40В, то необходимо использовать два стабилитрона по 20В, если необходимо например +/-35В, то стабилитрон VD10 на 30В и стабилитрон VD13 на 5,1В. Номинальный ток вычисляем из необходимой нам выходной мощности блока питания и напряжения. Допустим мы хотим получить ИИП с выходной мощностью 200Вт, значит нам необходимо желаемые 200Вт разделить на номинальное напряжение, в нашем случае 200Вт/80В и получится номинальный ток = 2,5А - это значение вписываем в соответствующее окошко программы. Прямое падение на диодах указываем 1В. Если вы знаете точное значение падения напряжения на диоде, то указывайте его, но в любом случае можно указывать прямое падение на диодах равно одному вольту, на точность расчета это почти никак не повлияет, на работоспособность тем более. Далее выбираем тип выпрямления - мостовое. И вводим желаемые диаметры проводов, которыми вы будете наматывать трансформатор. Диаметр провода не должен быть более 0,5мм, лучше использовать более тонкий провод и мотать в несколько жил. После этого выбираем подходящий сердечник:

Я использовал сердечник ETD29 и поэтому на плате посадочное место сделано под этот тип и размер сердечника, под любой другой сердечник придется корректировать печатную плату. А вам необходимо выбрать такой сердечник, чтобы он подходил по габаритной мощности и вся обмотка уместилась на его каркасе. После выбора сердечника, жмем кнопку "Рассчитать" и смотрим что у нас получилось:

Сразу нужно выставить минимально возможную величину немагнитного зазора, равную той, что предлагает программа (в моем случае 0,67мм) и снова нажать кнопку "рассчитать". После этого смотрим только на одну строку - это "емкость резонансного конденсатора". Чтобы упростить себе жизнь и не тратить свое время и силы на подбор нестандартной емкости из нескольких последовательно-параллельно соединенных конденсаторов, меняем значение резонансной частоты в соответствующем окошке программы, таким образом, чтобы емкость резонансного конденсатора получилась равна какому-либо стандартному значению емкости. В моем случае емкость резонансного конденсатора получилась 28нФ, ближайшее стандартное значение 33нФ, к этому значению и будем стремиться.

При манипуляциях с резонансной частотой, величину зазора всегда нужно устанавливать минимальной или очень близкой к минимальному значению что предлагает программа. Резонансную частоту я рекомендую выбирать в диапазоне 85 - 150кГц.. В моем случае резонансная частота, соответствующая "удобной" резонансной емкости, получилась 90кГц. Все самые главные цифры которые вам нужно запомнить, записать, заскринить, которые понадобятся в дальнейшем:

Значения в красных прямоугольниках понадобятся вам при намотке трансформатора. Хочу обратить внимание, что число витков вторичной обмотки соответствует введенному значению выходного напряжения - 80В. Если мы хотим получить блок питания с двухполярным выходным напряжением +/-40В, необходимо мотать не одну, а две вторичные обмотки, в данном случае две обмотки по 12-13 витков (полученные 25 витков делим на два). Для дальнейших расчетов нам нужно взглянуть на передаточную характеристику (для этого нужно на нажать на соответствующую кнопку в левом верхнем углу окна программы):

Запоминаем значения Fmin и Fmax. У нас они равны: Fmin=54кГц, Fmax=87кГц. Эти значения нам будут нужны для дальнейших расчетов.

Расчет номиналов обвязки IRS27952. В самом конце этой статьи нужно скачать файл NominaliObvyazki.xlsx . Для открытия его вам потребуется Microsoft Excel. Открываем файл и видим следующее:

Осталось только ввести наши Fmin и Fmax полученные выше и получить все номиналы обвязки IRS27952. Единственное, нам нужно выбрать емкость конденсаторы Ct, который задает величину мертвого времени. По хорошему, для этого потребовался бы достаточно сложный расчет, который необходимо выполнять исходя из параметров применяемых ключей, но поскольку у нас расчет упрощенный, я рекомендую просто использовать в качестве конденсаторы Ct, конденсатор с емкостью 390-470пФ. Этой емкости и соответствующего ему - мертвого времени, будет достаточно чтобы не перейти в режим жесткого переключения, при применении большинства популярных ключей, таких как как IRF740, STP10NK60, STF13NM60 и указанных в схеме 2SK3568. Оптимальная продолжительность софт-старта - 0,1 сек, можно установить большую продолжительность до 0,3 сек, больше не имеет смысла (при выходной емкости конденсаторов ИИП до 10000мкФ). Вводим наши Fmin и Fmax и получаем:

Все номиналы обвязки (кроме емкости конденсатора софт-старта), автоматически округляются до ближайших стандартных значений. Тут же можно видеть фактические значения минимальной, максимальной частот и частоты софт-старта, которые получатся с применяемыми стандартными номиналами обвязки. Емкость конденсатора софт-старта набирается из нескольких конденсаторов, керамических SMD и электролитического, для этого предусмотрено достаточно места на печатной плате. На этом расчет можно считать оконченным.

Реализация резонансной цепи. В резонансную цепь входят: резонансный трансформатор, резонансная емкость и дополнительный резонансный дроссель (если он необходим). Номинал резонансной емкости нам уже известен. Резонансный конденсатор должен быть пленочным, типа CBB21 или CBB81, допускается так же CL21 (но не рекомендуется). Напряжение конденсатор должно быть не менее 630В, лучше 1000В. Связано это с тем, что максимально допустимое напряжение на конденсаторе зависит от частоты тока через конденсатор, конденсатор на 400В проживет не долго. И теперь самое интересное - резонансный трансформатор. Для его намотки у нас есть все необходимые исходные данные. Как мотать? Вариантов есть несколько. Первый вариант: мотать как обычный трансформатор - мотаем первичку на всю ширину каркаса, после мотаем вторичку на всю ширину каркаса (или наоборот, сначала вторичку, потом первичку). Второй вариант: мотать вторичку на всю ширину каркаса, а первичку на половину или на треть ширины каркаса (или наоборот - первичку на всю ширину, а вторичку на половину или треть ширины каркаса). И третий вариант: использовать секционную намотку, когда первичная и вторичная обмотки полностью разделены. Для этого потребуется либо специальный секционированный каркас или такой каркас придется сделать самому, разделив каркас пластиковой перегородкой.

Зачем это и что это дает? Первый вариант - самый простой, но дает минимальную индуктивность рассеивания. Второй вариант - очень неудобный в намотке, дает среднюю по величине индуктивность рассеивания. Третий вариант - дает самую высокую и самую предсказуемую величину индуктивности рассеивания, кроме того наиболее удобный в намотке способ. Вы можете выбирать любой из вариантов. После того как вы определились с вариантом намотки и намотали нужное количество витков первичной и вторичной обмоток, необходимо изменить получившуюся индуктивность рассеивания первичной обмотки получившегося трансформатора. Для этого необходимо собрать трансформатор. На этом этапе склеивать части сердечника и вводить зазор не нужно (от величины зазора, наличия его или отсутствия, индуктивность рассеивания не зависит), достаточно временно стянуть сердечник изолентой. Необходимо, с помощью пайки, надежно замкнуть все выводы вторичной обмотки между собой и измерить индуктивность первичной обмотки. Полученное значение индуктивности и будет индуктивностью рассеивания первичной обмотки трансформатора. Допустим у вас получилась индуктивность рассеивания 50мкГн. Сравниваем получившееся значение с расчетным значением Lr, которое вы рассчитали выше:

Не сошлось! Надо 94мкГн, а у нас получилось 50мкГн. Что делать? Главное не паниковать! Такое бывает, обязательно будет у вас и это абсолютно нормально. Устранить это несоответствие нам поможет дополнительный резонансный дроссель. Но, если еще не забыли, чуть выше я писал про три варианта намотки трансформатора?! Так вот, первый способ дает самую низкую индуктивность рассеивания и используя его, вам гарантированно понадобится дополнительный дроссель. Второй вариант дает среднюю по величине индуктивность рассеивания и дроссель скорее всего вам все равно понадобится, но не с такой большой индуктивностью, как при использовании первого варианта. А вот в случае использования третьего варианта, возможно сразу получить необходимую индуктивность рассеивания первичной обмотки трансформатора, без использования дополнительно резонансного дросселя. Необходимая индуктивность рассеивания, при третьем варианте намотки, получается правильным выбором соотношения ширины намотки первичной и вторичной обмоток. Возможно даже что вам повезет и вы сможете угадать с шириной намотки первички и вторичек, и сходу получить нужную индуктивность рассеивания (как это получилось у меня). Но если вам не повезло и измеренная индуктивность рассеивания и необходимое расчетное значение не совпали, то необходимо использовать дополнительный резонансный дроссель. Индуктивность дросселя должна быть равна: расчетное значение Lr минус получившееся реальное значение индуктивности рассеивания первичной обмотки. В нашем случае: 94мкГн-50мкГн=44мкГн - именно такой должна быть индуктивность дополнительного резонансного дросселя, который на схеме и на плате показан как Lr. На чем мотать? Мотать правильнее всего на кольце из материала -2 или -14, выглядят такие кольца следующим образом:

Для намотки резонансного дросселя так же допускается использовать ферритовые кольца (зеленые или синие), но обязательно с зазором. Величина зазора выбирается произвольно. Для колец из материала -2 и -14 зазор не нужен. Мотать резонансный дроссель необходимо тем же проводов и тем же количеством жил что и первичную обмотку трансформатора. Количество витков должно быть таким, чтобы получить необходимое значение индуктивности, в нашем случае 44мкГн. И когда дроссель (если он оказался необходим) и резонансный трансформатор намотаны, необходимо подогнать индуктивность его первичной обмотки к расчетному значению. Выше мы уже вычислили какой должна быть полная индуктивность первичной обмотки трансформатора. В случае если реальная индуктивность рассеивания совпала с расчетным значением резонансной индуктивности и дополнительный резонансный дроссель оказался не нужен, то индуктивность первичной обмотки, подбором величины зазора в сердечнике трансформатора, подгоняется под расчетное значение:

То есть, необходимо, постепенно увеличивать зазор между частями сердечника трансформатора, пока измеренная индуктивность первичной обмотки трансформатора не станет равной нашему расчетному значению - 524мкГн. Но это только в случае, если не будет использоваться дополнительный резонансный дроссель. Если дополнительный дроссель будет присутствовать, то из расчетного значения полной индуктивности первичной обмотки, необходимо вычесть индуктивность этого дополнительного дросселя. В нашем случае получается 524мкГн-44мкГн=480мкГн, именно такой должна получится индуктивности первчиной обмотки нашего трансформатора. Индуктивность первичной обмотки измеряется с разомкнутыми вторичными обмотками. После достижения необходимого значения индуктивности первичной обмотки трансформатора, можно считать трансформатор и резонансный дроссель готовыми, а расчет оконченным.

Как убедиться что все получилось, что получившийся ИИП действительно резонансник? Необходимо с помощью осциллографа смотреть форму тока через первичную обмотку трансформатора. Для этого, в случае наличия дополнительного резонансного дросселя, на него наматывается временная пробная обмотка из 2-3 витков тонкого провода, нагружается на резистор сопротивлением 330-750Ом, а к этой обмотке подключается осциллограф. Форма тока должна быть синусоидальной или близкой к синусоидальной (примерно такой, как показано на моих осциллограммах выше). Если резонансного дросселя нет, то на его место, временно устанавливается токовый трансформатор. Он представляет из себя ферритовое кольцо с обмоткой содержащей 40-50 витков тонкого провода, нагруженная на резистор 330-750Ом, к которой подключается осциллограф и второй обмоткой из одного витка, которая включается на место резонансного дросселя.

Немного фотографий:

В завершении статьи хочу поблагодарить за предоставленные для опытов микросхемы IRS27952 и другие SMD элементы!

Спасибо за внимание!

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	LLC Резонансный ИИП на базе IRS27952
R6	Резистор	0 Ом	1	SMD1206		В блокнот
R4, R11, R13	Резистор	4.7 Ом	3	SMD1206		В блокнот
R8, R12	Резистор	22 Ом	2	SMD1206		В блокнот
R17	Резистор	750 Ом	1	SMD1206		В блокнот
R18, R19	Резистор	24 кОм	2	SMD1206		В блокнот
R1, R2, R3, R5, R9, R15	Резистор	120 кОм	6	SMD1206		В блокнот
R7, R10, R16	Резистор	270 кОм	3	SMD1206		В блокнот
R14	Резистор	4.7 Ом	1	Выводной, 0.25Вт		В блокнот
Rfmin	Резистор	*	1	SMD1206		В блокнот
Rfss	Резистор	*	1	SMD1206		В блокнот
Rfmax	Резистор	*	1	Выводной, 0.25Вт		В блокнот
C2	Конденсатор пленочный	100 нФ	1	CL21, 400В		В блокнот
C4, C7	Конденсатор пленочный помехоподавляющий	100 нФ	2	X2, 275В		В блокнот
C8	Конденсатор керамический	1 нФ	1	630/1000В		В блокнот
C6, C5	Конденсатор керамический	100 нФ	2	SMD1206, 50В		В блокнот
C11, C12, C13, C14, C15, C16	Конденсатор керамический	1 мкФ	6	SMD1206, 50В		В блокнот
C3		10 мкФ	1	25В		В блокнот
C1	Конденсатор электролитический	220 мкФ	1	400В