0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс «своими руками»

Содержание

Конструкция, схемы и особенности работы трансформатора Седого Мишина для отопления

Трансформатор Седого Мишина для отопления является аналогом тороидальной катушки Тесла, запатентованной в конце 19-го века. Подобное оборудование нашло практическое применение в некоторых электродвигателях, радиоприемниках (антеннах), электрошокерах, для розжига газоразрядных ламп, определения течи в вакуумных системах, создания высоковольтных разрядов, используемых в индустрии развлечений. В сети интернет утверждают, что высокое напряжение, создаваемое в трансформаторе Седого Мишина (Тесла) можно использовать, чтобы устроить отопление.

Теоретически это возможно, на практике сложно из-за быстрого выхода из строя вторичной обмотки.

Конструкция тороидального резонансного трансформатора

Резонансный преобразователь в классическом исполнении не имеет сердечника, катушки тороидальные (простым языком – круглые, в виде бублика), состоит из 2-х обмоток и прерывателя (разрядчика). На первичной обмотке 3-10 витков, она выполнена из толстого медного провода. Вторая катушка высоковольтная, выполнена из тонкого провода, витков может быть от сотни до тысячи. Для функционирования в схему включаются конденсаторы, накапливающие заряд.

Первичная катушка бывает плоская, коническая, цилиндрическая, вертикальная, горизонтальная. Колебательный контур создается первичной обмоткой и конденсатором, разрядчик – это 2 электрода, размещенные на определенном расстоянии друг от друга. Второй контур образует вторичная катушка и тороид (замещает конденсатор). В процессе создания контуров важно добиться резонанса частот колебания – без него ток не повышается.

Если создавать резонансный преобразователь с применением сердечника, то необходимо соблюдать определенные требования. Магнитопровод не должен быть цельный, на каждой заизолированной части тора (круга) размещается отдельная обмотка, обмотки разделяются заземленным экраном.

Самая простая схема выглядит так (у трансформатора Мишина очень похожая):

Первичная обмотка трансформатора Седого из толстого провода или трубки подключается к конденсатору и разрядчику (электродам, оснащенным системой охлаждения). На вторичной катушке, покрытой эпоксидкой или лаком, тонкий провод, количество витков зависит от сечения. На выходе острый штырь, сфера или диск (форма зависит от типа разряда).

При изготовлении трансформатора Мишина своими руками необходимо учесть, что очень важно качество вторичной обмотки. Отношение между длиной и диаметром 4/1, провод должен быть намотан плотно, без скрещиваний.

Сопротивление первичной катушки должно быть минимальным, заземление экрана обязательно.

Принцип работы резонансного трансформатора

В любом трансформаторе при подаче переменного напряжения на первичную катушку создается магнитное поле, которое передается вторичной обмотке. На ней магнитное поле превращается в напряжение (пониженное или повышенное по сравнению с показателем на входе). Результат зависит от уровня резонанса между обмотками, качества связи между катушками, прочности вторичной обмотки.

После подключения к сети первичная катушка генерирует колебания высокой частоты, конденсатор накапливает напряжение до уровня пробоя. Пробой – это короткое замыкание, напряжение может достигать сотен киловатт. Это реактивное напряжение, которое создается в любом преобразователе и чаще всего не используется. Эффект увеличивается за счет отсутствия минимальной взаимоиндукции, обеспеченной отсутствием сердечника.

При наличии резонанса между катушками коэффициент трансформации может в несколько десятков раз превышать значение отношения количества витков вторичной катушки к количеству витков первичной. Самое простое применение – создание разряда в воздухе, что и используется в индустрии развлечений. Эффект увеличивается внесением в область разряда красителей, меняющих цвет.

Если напряжение на входе достаточно высокое, длина такой «молнии» составляет десятки метров.

Как использовать резонансный трансформатор в системе отопления

Резонансный трансформатор Мишина способен увеличить мощность в 10 раз. По сути, эта реактивная мощность, созданная стоячими электромагнитными волнами, которую можно снять на какое-то оборудование.

Если использовать несколько таких преобразователей, мощность увеличивается в сотни раз. Теоретически это можно использовать, в том числе в системе отопления, чтобы сэкономить электроэнергию.

Максимальный эффект от резонанса возможно получить, если увеличить добротность (отношение тока в реактивном компоненте к току в активном компоненте) второго контура в 30-200 раз. Через реактивную емкость и индуктивность при этом будет протекать реактивный ток, многократно превышающий ток на входе. Обычно он остается в контуре из-за противофазности. То есть, фазы компенсируют друг друга, но создают магнитное поле. Этот эффект уже используется в электрических двигателях, эффективность в которых зависит от степени резонанса.

Читать еще:  Оригинальные идеи из одноразовых ложек

Нельзя резонансный контур построить из материалов, которые просто попались под руку, его нужно осознано строить. Только тогда из сети будет забираться несколько ватт, а реактивная энергия будет большая. Ее можно перенести на односторонний трансформатор или отопительный котел.

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

По закону Ома, мощность цепи индуктивности при переменном токе в преобразователя Седого должна быть:

I = U /R, где R – сопротивление намотки.

L – индуктивность намотки (измеряется в Генри);

f – частота (в бытовой сети 50 Гц).

Это значит, что мощность:

I = U / 2πfL, а индуктивность:

L = U / 2πfI = 220 вольт / 2*3,14 * 50*70 = 0,010 H (Генри).

То есть, чтобы получить 70 А, индуктивность должна быть 0,010 H.

Емкость конденсатора (закон Томсона):

f = 1 / (2π*√ (L*C)) = 1 / (4*(3,14*3,14) * 0,01 H * (50 Гц*50 Гц)) = 0,001014 F (1,014mF)

Потребление от сети 220 В будет 6,27 Вт.

Мишин использовал для создания вторичной намотки бифиляр статора из электродвигателя. Для удобства вырезал выступы, витки не считал, наматывал сразу 2 провода с сечением 1 мм до полного заполнения бифиляра, для ограничения мощности сети использовал лампу накаливания, на входе напряжение 70 В. Первичная намотка – один виток медной трубки.

Достоверных и точных данных о том, как такое самодельное устройство использовать для отопления, на самом деле нет. Хотя общеизвестно, что по такому принципу работают вихревые индукционные нагреватели.

Стоит ли делать такой трансформатор самостоятельно

Трансформатор Седого Мишина, по сути, является так называемым генератором свободной энергии. Сделать его своими руками можно.

Стоит ли делать такое у себя дома, каждый решает сам. В интернете есть видео, на котором видно, как подобное устройство нагревает воду в ведре. Некоторые утверждают, что используют для создания световых эффектов в домашних условиях.

Однако не стоит забывать, что резонансный преобразователь отрицательно воздействует на организм человека, в частности на нервную систему, сердце и глаза. При разряде нельзя исключить вероятность ожогов. Женщинам и детям не желательно находится поблизости от подобного устройства из-за сниженной сопротивляемости организма. Поэкспериментировать можно, если есть желание и свободное время, но в отдаленности от членов семьи.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения: достоинства и недостатки

Феррорезонансный стабилизатор напряжения уже давно активно применяется не только в быту, но и в промышленности. Устройства этого класса позволяют выровнять напряжение переменного типа. В основе принципа функционирования заключается эффект электромагнитного резонанса в колебательном контуре. Такие нормализаторы обладают массой достоинств, но также имеют и свои недостатки.

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Основные факторы, которые порождают феррорезонансные явления в электрических сетях – это элементы ёмкостного и индуктивного типа. Они способны формировать колебательные контуры в периоды переключения. Этот эффект особо заметен в трансформаторах силового типа, линейного вольтодобавочного, шунтирующих контурах и в аналогичных устройствах, которые оборудуются массивной обмоткой.

Данное явление бывает 2 типов: резонанс токов и напряжения.

Феррорезонанс напряжений возможен, когда в сети имеется индуктивность, характеризующаяся нелинейным вольт-амперным свойством. Данная характеристика свойственна катушкам индуктивности, где сердечники производятся из ферромагнитных компонентов. Особенно это касается выпрямителей линейки НКФ. Такое негативное явление обуславливается небольшим показателем сопротивлений омического и индуктивного типов по отношению к силовым трансформаторам.

Феррорезонанс в трансформаторе напряжения

Когда трансформатор напряжения подключается к сети, в ней формируются последовательно совмещённые LC-цепи, являющие собой контур резонансного типа. При последовательном подключении индуктивного элемента с нелинейным вольт-амперным свойством к элементу ёмкостного типа напряжение в этой зоне цепи характеризуется как активно-индуктивное.

По окончании определённого временного периода значение напряжения на индуктивном элементе становится пиковым, магнитопровод питается, а напряжение на компоненте ёмкостного типа продолжает расти. Феррорезонанс в трансформаторе напряжения наступает, когда напряжение индуктивности и ёмкостного элемента становится равнозначным.

Быстрый переход приложенного напряжения из активно-индуктивного типа в активно-ёмкостной именуется как “опрокидывание фазы”. Такой эффект опасен для электроприборов.

Феррорезонансные стабилизаторы

Феррорезонансные выпрямители не оборудуются встроенным вольтметром, вследствие чего сложно замерять выходной показатель напряжения сети. Отрегулировать величину напряжения собственноручно не получится. Стабилизаторы феррорезонансного типа частично искажают реальные показания, величина погрешности составляет до 12%.

Тем, кто долго пользуется такими устройствами, необходимо помнить, что они способны излучать магнитное поле, которое может нарушить правильное функционирование бытовой электротехники. Стабилизаторы такого класса настраиваются в заводских условиях, никаких дополнительных настроек в быту они не требуют.

Влияние стабилизатора на технику

Феррорезонансный стабилизатор напряжения, принцип работы которого непрост, воздействует на бытовую технику следующим образом:

  • Радиоприёмник – чувствительность приёма сигнала может быть уменьшена, показатель выходной мощности существенно снижается.
  • Музыкальный центр – выходная мощность такой техники может существенно снизиться, стирание и запись новых дисков значительно ухудшаются.
  • Телевизор – при подсоединении к стабилизатору можно наблюдать значительное снижение качества картинки на ТВ, отдельные цвета передаются неправильно.
Читать еще:  Как подключить светодиодную ленту. Подключение и монтаж светодиодной ленты своими руками

Электрическая схема современных нормализаторов феррорезонансного типа улучшена, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Такие устройства могут гарантировать точную регулировку сетевого напряжения. Процедура корректировки выполняется трансформатором.

Режимы эксплуатации

Эксплуатационные режимы стабилизаторов зависят от ряда факторов. Прямое влияние имеет показатель мощности и класс устройства. Мощностные характеристики прибора могут быть разными, выбирать их надо с учётом типа подсоединяемой электротехники.

Режимы функционирования выпрямителя зависят от таких типов нагрузки:

Активная нагрузка в чистой форме наблюдается крайне редко. Она необходима только в тех цепях, где переменное значение устройства не имеет ограничений. Нагрузки ёмкостного типа могут применяться только для тех выпрямителей, которые обладают невысокой мощностью.

Принцип действия феррорезонансных стабилизаторов

Обмотка первичного типа, на которую поступает входное напряжение, находится на магнитопроводе. Он обладает большим поперечным сечением, что позволяет держать сердечник в ненасыщенном состоянии. На входе напряжение формирует магнитные потоки.

На зажимах обмотки вторичного типа формируется выходное напряжение. К этой обмотке подсоединяется нагрузка, которая находится на сердечнике, обладает небольшим сечением и пребывает в насыщенном состоянии. При аномалиях сетевого напряжения и магнитного потока его значение фактически не модифицируется, а также неизменным остаётся показатель ЭДС. Во время увеличения магнитного потока некоторая его доля будет замкнута на магнитном шунте.

Магнитный поток принимает синусоидальную форму и при его подходе к амплитудному показателю отдельный его участок переходит в режим насыщения. Повышение магнитного потока при этом прекращается. Замыкание потока по магнитному шунту будет осуществляться лишь тогда, когда показатель магнитного потока сравнится с амплитудным.

Наличие конденсатора позволяет феррорезонансному стабилизатору работать с увеличенным мощностным коэффициентом. Показатель стабилизации зависит от уровня наклона кривой горизонтального типа по отношению к абсциссе. Наклон данного участка значительный, поэтому обрести высокий уровень стабилизации без вспомогательного оборудования невозможно.

Достоинства и недостатки

Среди ключевых плюсов феррорезонансных выпрямителей можно отметить:

  • стойкость к перегрузкам;
  • обширный интервал эксплуатационных значений;
  • быстрота регулировки;
  • ток обретает форму синуса;
  • высокая точность выравнивания.

Но при всех этих преимуществах имеются у приборов данного класса и свои минусы:

  • Качество функционирования зависит от показателя нагрузки.
  • При работе формируются внешние электромагнитные помехи.
  • Нестабильное функционирование при небольших нагрузках.
  • Высокие показатели массы и размеров.
  • Возникновение шума при работе.

Большинство современных моделей лишены таких недостатков, но они выделяются немалой стоимостью, порой выше, нежели цена ИБП. Также устройства не оборудуются вольтметром, что лишает возможности их регулировки.

Советы по выбору

Конструкция выпрямителей постоянно модернизируется, повышается качество их схем, что позволяет переносить значительные феррорезонансные перенапряжения. Современные модели выделяются высоким уровнем быстродействия, точностью настройки и длительным эксплуатационным сроком. Режимы устанавливаются мощностными характеристиками прибора и его типом.

Основное условие выбора феррорезонансного стабилизатора – место его подсоединения. Обычно его устанавливают на входе электросети в помещение либо вблизи бытовой техники. Если выпрямитель устанавливается для всей техники, необходимо выбирать устройства с высоким уровнем мощности и подключать их сразу же за распределительным щитком.

Феррорезонансный стабилизатор напряжения своими руками

Феррорезонансная схема является наиболее простой для собственноручного изготовления. В основе её функционирования лежит эффект магнитного резонанса.

Конструкцию довольно мощного выпрямителя феррорезонансного типа можно собрать из трёх элементов:

  • первичного дросселя;
  • вторичного дросселя;
  • конденсатора.

При этом простота такого варианта сопровождается целым набором неудобств. Мощный нормализатор, изготовленный по феррорезонансной схеме, выходит массивным, громоздким и тяжёлым.

Гетеродинный индикатор резонанса (ГИР)

При конструировании и настройке радиоаппаратуры, весьма полезен такой остроумный прибор как гетеродинный индикатор резонанса. Прибор, в большинстве случаев, довольно прост и может быть изготовлен даже начинающим радиолюбителем.

Применяется, в основном для измерения частоты резонанса в колебательных контурах радиоаппаратуры. С помощью ГИР, можно также измерять емкости конденсаторов и индуктивности катушек, измерять резонанс антенны.

Гетеродинный – значит генерирующий колебания высокой частоты. У генератора ВЧ нашего прибора, катушка колебательного контура вынесена наружу и выполнена на манер этакого щупа. Принцип измерений основан на том факте, что в случае настройки на одну частоту двух близко расположенных контуров, они входят в резонанс и наблюдается «отсос» энергии колебаний из одного контура в другой. Колебательный контур ГИРа перестраиваемый — имеет переменный конденсатор с проградуированной шкалой.

Чтобы определить частоту резонанса исследуемого контура, катушку ГИРа (или катушку связи) подносят к контуру и изменяя частоту прибора, добиваются минимума показаний индикатора. Настройка довольно «острая». Этакий провал стрелки индикатора. Искомую частоту считывают со шкалы.

Прибор был изготовлен по простейшей схеме, опубликованной в журнале «Радио» №3 1975г. Автор В. Борисов.

Собрать схему ничего не стоит, но для того чтобы прибором было удобно пользоваться, придется повозиться.

Инструменты.
Минимальный набор слесарного инструмента преимущественно для мелких работ, обязательно ножницы по металлу, несколько разных надфилей. Инструмент для разметки. Хорошо бы располагать ювелирным лобзиком или гравёром — для выпиливания окон в корпусе, но можно и обойтись. Лобзик «пионерский», по дереву, плюс подставку «ласточкин хвост» для выпиливания. Понадобится что-то сверлильное – электрическая дрель или сверлильный станок, сойдет и шуруповерт. В отдельных случаях, могут быть полезны вытяжные заклепки с соответствующим инструментом для их установки.

Читать еще:  Игольница из двух крышек своими руками (фото, пошагово)

Паяльник небольшой мощности и все что к нему полагается, в том числе набор инструментов для электромонтажа. Паяльник мощностью около 75…100Вт, для конструкционной пайки. Кое-где удобен клеющий пистолет. Немного терпения и аккуратности.

Материалы.
Кроме радиоэлементов, понадобиться немного кровельной оцинкованной стали, кусочек оргсекла и ДВП или текстолит. Немного мелких метизов. Пластиковые каркасы для сменных катушек.

Для начала стоит подобрать все радиоэлементы и зная их габариты заняться компоновкой прибора. Удобно это делать в САПР Автокад. Для домашнего, хоббийного использования, достаточно освоить принцип построения и несколько основных инструментов.

Корпус прибора решено было изготовить из оцинкованной кровельной стали 0,5мм, методом гибки из двух П-образных деталей. Металлический корпус, также, хорошо экранирует схему. Окна в корпусе для установки приборов, разъема, были выпилены гравером с отрезным диском. Удобно будет использовать и ювелирный лобзик.

В этом варианте ГИРа — разъем для сменных катушек должен быть, как минимум три контакта (используется катушка с отводом). Для уменьшения габаритов прибора решено было применить DB-9, похожий на разъем COM порта системного блока компьютера. В схеме предполагается использовать индикатор – микроамперметр на ток 50мкА. Такой прибор имеет значительные габариты. Значительно меньше микроамперметры, использующиеся для индикации уровня записи в старой аппаратуре магнитной записи звука. Для возможности применить такой индикатор, нужно в исходную схему прибора добавить усилительный каскад на низкочастотном транзисторе (схема б). Сам индикатор разбирал, заменил штатную шкалу на самодельную с нулем посередине.

Конденсатор переменной емкости применен с твердым диэлектриком, от импортного радиоприемника.
Изготовлена металлическая коробочка. Две половинки корпуса скрепляются четырьмя винтиками М4. На внутренних стенках припаяны гаечки. Оцинкованная сталь хорошо паяется обычным оловянно-свинцовым припоем с «паяльной кислотой» (хлористый цинк). Не забываем хорошо промыть места паек.

На конденсатор одевается ручка-шкала выточенная из кусочка органического стекла.

На заготовке чертится окружность нужного диаметра. Это можно сделать циркулем, разметочным циркулем (с двумя иглами). Также, для оргстекла, удобно для такой цели использовать штангенциркуль, нужный размер зафиксировать стопорным винтом и чертить острыми лапками для измерения отверстий.

Заготовка была выпилена обычным «пионерским» лобзиком. Края отшлифованы шлифовальной шкуркой, для этого заготовку зажимал в шуруповерте.

Изнутри на прозрачном диске сделаны две глубокие радиальные риски и заполнены краской. На кончиках просверлены маленькие отверстия для удобной разметки шкалы — в нужных местах отметки делают иглой или остро отточенным карандашом. Крепится на ось конденсатора его штатным крепежом от того же радиоприемника. Под подвижным прозрачным диском, на одной с ним оси, расположен неподвижный диск из ДВП закрепленный к корпусу. Диаметр чуть меньше прозрачного, чтобы подвижный диск удобно вращать большим пальцем, держа прибор в руке. Диск выпилен лобзиком и покрыт для прочности несколькими слоями лака. На него приклеена бумажная шкала.

Монтаж мелких элементов, на выводах установочных, выводы максимально короткие, особенно в ВЧ части. Батарея «Крона» расположена внутри корпуса прибора, подключается колодкой от такой же вышедшей из строя. Чтобы она не бултыхалась внутри корпуса на проводах, сделан некий «батарейный отсек» — С-образная деталь из той же кровельной стали. Припаян к снимаемой крышке. Напротив батареи кусочек поролончика, при сборе корпуса он поджимает батарею. На фото, первый вариант катушек.

При помощи гетеродина самодельного радиоприемника оснащенного частотометром, проградуирована шкала. Градуировку можно также осуществить при помощи частотометра, ВЧ генератора, генератора стандартных сигналов (ГСС), наконец, при помощи КВ радиоприемника с точной шкалой.

Прибор в сборе, с двумя сменными катушками, изготовленными из одноразовых шприцев с применением термоклея.

При необходимости измерений в диапазоне сотен килогерц – единиц мегагерц, конструкцию сменной катушки следует применить аналогичную магнитной антенне радиоприемника, на отрезке ферритового стержня.

Для измерения частоты резонанса параллельного колебательного контура, нужно включить питание ГИР, ручкой переменного резистора установить стрелку индикатора на ноль (середина шкалы) и максимально приблизив катушку ГИР предполагаемого диапазона к катушке исследуемого контура, медленно и плавно вращать лимб переменного конденсатора. При этом внимательно следим за стрелкой индикатора. Стрелка при изменении частоты ГИР, будет совершать небольшие колебания, но в момент резонанса, будет сильный провал. В этом месте, частота на шкале ГИР будет соответствовать частоте резонанса исследуемого колебательного контура.

При невозможности приблизить катушку ГИР к исследуемой, изготавливаем и применяем катушку связи. Несколько витков тонкого монтажного провода вокруг катушки ГИР, соединяются с несколькими же витками вокруг исследуемой катушки.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector