Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Евросамоделки – только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

  • Главная
  • Каталог самоделки
  • Дизайнерские идеи
  • Видео самоделки
  • Книги и журналы
  • Обратная связь
  • Лучшие самоделки
  • Самоделки для дачи
  • Самодельные приспособления
  • Автосамоделки, для гаража
  • Электронные самоделки
  • Самоделки для дома и быта
  • Альтернативная энергетика
  • Мебель своими руками
  • Строительство и ремонт
  • Самоделки для рыбалки
  • Поделки и рукоделие
  • Самоделки из материала
  • Самоделки для компьютера
  • Самодельные супергаджеты
  • Другие самоделки
  • Материалы партнеров

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Для успешных испытаний нужен трансформатор с быстро разбираемым железом марки ОСД или ему подобные мощностью 100…300 Вт. Подходят от старых ламповых телевизоров. Удобны в работе трансы стержневого типа (две обмотки на разных стержнях). Разобранный транс мощностью 150 Вт такого типа смотри фото удобство в быстрой смене катушек на новые или перемотка старых. Но и трансы броневого типа дадут такой же результат.

Для приведенного описания взят транс 150 Вт сердечник стержневого типа, на котором по обе стороны две катушки. Левая половина сетевой обмотки (130 вольт сопротивлением 7,7 Ома). Диаметр провода 0,5 мм, сечение 0,2 мм кв., индуктивность 0,2 Гн, такая же обмотка с правой стороны использовалась для подключения нагрузки лампы накаливания 220в на 100ват. Замеряем величину индуктивности резонансной катушки. Прибор любого производителя. Если не известно напряжение обмоток а их много вбирают ту, у которой наибольшая индуктивность (будет меньше емкость а значит дешевле). По замеренной индуктивности и рабочей частоте найдем реактивное сопротивление обмотки. Индуктивность 0,2 Гн, частота 50 Гц по сопротивлению емкость резонансного конденсатора:

Можно ставить расчетный, но чтобы попасть в насыщение сердечника емкость увеличивают на 15…20 % (поясню ниже). Теперь мы готовы к сборке схемы. Смотри рисунок съем мощности с дросселя. Включаем латер и плавно увеличивая напряжение смотрим на лампу. При входе схемы в резонанс яркость лампы увеличивается скачком. Это контур вошел в резонанс и начал черпать из гравитационного поля земли или по Мельниченко из магнитопровода. Но нам, строителям вечняка, сейчас по барабану, где он ее черпает. Главное побольше. Теперь можно крутить латер в сторону уменьшения и лампа будет гореть с постоянным свечением до определенного момента а потом скачком погаснет. Схема вышла из резонанса. Не спешите искать халяву, поработайте на разных режимах измерьте токи и напряжения в разных точках попробуете разные емкости. В общем, почувствуйте схему. Но долго работать со схемой не получится, т.к. дроссель перегревается и дымит. И чем больше насыщение сердечника, тем быстрее нагрев. Трансформатор (дроссель) не рассчитан на работу в резонансном режиме. На форуме Сергей пишет у него нет нагрева. Давайте прервемся и попробуем разобраться. Построим вольт амперную характеристику (ВАХ) контура. Для этого совместим на одном графике ВАХ дросселя и ВАХ емкости. Подключают дроссель к латеру и, меняя напряжение на дросселе и замеряя ток, для каждой точки строим ВАХ характеристику достаточно 4…6 точек. На практике выглядит так. К латеру подключают только дроссель и увеличивая напряжение с шагом 20… 30 В строят ВАХ. До начала насыщения дроссель работает тихо и токи малы на этом участке характеристика линейна и тут хватит двух точек, при подходе к точке насыщения появляется легкий гул и заметно возрастает ток тут тоже поставить одну точку далее уверенно гудит ток растет быстрее напряжения тут тоже хватит двух трех точек после все точки соединяем плавной кривой (L на рис 6).

По этому графику легко найти величину емкости для резонанса(точка тр на рис. 6) или с помощью латера построить на этом же графике ВАХ кондера хватит двух точек так она линейна. (50мкф на рис. 6) по разности напряжений ВАХ дросселя и кондера строится результирующая ВАХ резонансного контура (Красная кривая на рис. 6) по этой характеристике видно как на карте точки входа схемы в резонанс(Т2 рис. 6) выхода из него (Т3 рис.6) токи при которых схема работает в резонансе(от т4 до т3), короче не проводя глобальных расчетов можно найти любой параметр. На рисунке 6 ВАХ для моего транса. Точка нн начало насыщения сердечника. Точка тр пересечение характеристик катушки и емкости линия резонанса.

При напряжении Uр=85 В вход в резонанс скчком из т2 в т4 ток при этом подпрыгивает с 0,8 до 3,4 Ампера. А дроссель расчитан на 1А куда идет лишка – в нагрев. То есть для нормальной работы дросселя нужно увеличить сечение провода. Теперь уменьшим емкость резонансного конденсатора до 30 мкф. Рис 9.

ВА смещается к началу насыщения сердечника а прыжек тока уменьшается до 2 А. при дальнейшем уменьшении емкости система может не войти в резонанс или резонанс будет неустойчив. При увеличении емкости картина будет противоположной (см график емкость 90 мкф).

Читайте также:
Самодельный ветрогенератор с диаметром винта 1 метр

Выбирай но осторожно. думаю понятно имея характеристики разных катушек и емкостей можно высчитать поведение контура даже не включая его в розетку.

Соберем схему резонанса напряжений с отбором нагрузки со вторичной обмотки. В качестве нагрузки удобно использовать лампы накаливания ват по 20…40 увенчивая мощность параллельным включением. Дешево а главное наглядно. Введем схему в резонанс при 85 В т4 рис 6. И начнем увеличивать нагрузку. И вот он катаклизм и парадокс. Нагрузка растет а мощность потребления контуром падает. Контур движется из т4 в т3 и далее выход из резонанса

Нагрузку можно воткнуть и в параллельный контур (резонанс токов). Результат будет аналогичный только прыжок не по току а по напряжению. контур надо питать источником тока. Подойдет или мощный реостат или емкость в виде баластника.

Все графики сделаны по реальным испытаниям резонанса проведены 2005 г. при разных значениях емкостей 45,50,90 мкф. Поэтому любой параметр ток или напряжение можно взять из графика. При нагрузке сто ват (схема на фото) Из розетки тянет восемьдесят. И это на стандартном трасе. Думаю что проще уже некуда. Фото сделал вчера. Собрал на скорую руку, благо транс валялся, хоть и разобранный, но рядом.

Насчет простоты. Ясно, что это для красного словца. Даже проведение таких простейших опытов требуют времени и материальных затрат. Трансы хоть и бу но не дешевы. Конденсаторы больших емкостей еще дороже. Кстати, о емкостях – это только фазосдвигающие кондеры для моторов или гасители реактивной мощи. Электролиты не годятся. И еще питание резонансного контура от сети это явное расточительство и годится только для наработки опыта. Это можно проверить Если запитать рез контур через диод (диод помощнее), то есть половиной синусоиды контур упорно продолжает выдавать синус. Вспомним тесла питание его катушек только от однополярных импульсов а это блокинг-генератор.

Тому, кто хочет строить доказательную схему или мини черпачок. Схему резонанса токов (она лучше всех подходит) запитать от блокинг-генератора катушки, которого можно намотать прямо на железо дросселя. Можно, как у М, выполнить отдельным блоком. Частоту поднять, но для железа не выше килогерца оптимально 400 Гц. Совет тем у кого, как говорят, выпадает из резонанса под нагрузкой. Для начала получите результат на конкретную нагрузку. Лампа накаливания или двигатель.

Резонансный блок питания своими руками. LLC резонанс

Как научить катушку Тесла петь

Не так давно на «Kickstarter» необходимую сумму для запуска собрал стартап «OneTesla» со своим изобретением под названием tinyTesla. Оно представляет собой набор деталей для создания маленькой катушки Тесла, которая продуцирует электрические разряды и воспроизводит MIDI-треки без колонок. Кроме того, команда проекта предлагает покупателям улучшить свои навыки в пайке по средствам сбора катушки. Продукт позиционируется как хороший способ узнать больше о физике и электронике.

«Вы говорили, мы слушали», — заявляет член команды «OneTesla». В прошлом компания уже имела опыт сбора средств с помощью краудфандинга. Это помогло ей получить обратную связь от пользователей для того, чтобы новый проект стал по-настоящему востребованным и удачным.

Катушка Тесла представляет собой резонансный трансформатор, который продуцирует высокое напряжение на высокой частоте. Данное устройство воспроизводит музыкальные звуки, нагревая воздух и создавая продольные волны, которые воспринимаются на слух в качестве мелодии. Не предусмотрено никакой мембраны, выталкивающей воздух назад и вперед, как в устройстве динамика или традиционного музыкального инструмента. Вы слышите само электричество.

Катушки управляются с помощью волоконно-оптической линии передачи через так называемый блок обработки сигналов прерываний, который преобразует музыку, воспроизводимую на вашем компьютере или музыкальном инструменте, в импульсы света. Прерыватель подключается к компьютеру через USB-порт и может управляться с помощью собственного программного обеспечения или силами других программ, подразумевающих воспроизведением MIDI-файлов. tinyTesla также можно подсоединить к электронному музыкальному инструменту тем же способом.

Вместе с tinyTesla компания анонсировала выход и «старшего брата» новинки под названием oneTeslaTS, в чей функционал помимо вышеуказанных возможностей входит расширенный набор MIDI-функций. Подключить к инструменту его можно с помощью кабеля, после чего он сможет протягивать ноты и осуществлять модуляцию звука.

Свою миссию команда «OneTesla», состоящая из пяти человек, видит в содействии практическому обучению, предоставляя наборы, которые разработаны с учетом простоты сборки и внешней привлекательности. Команда гордится тем, что подготовила подробнейшую документацию при активной поддержке сообщества на форуме. Акцент в своих разработках «OneTesla» делает также на безопасности прототипов. Благодаря особенностям конструкции дуги от катушки можно вытащить с помощью металлического предмета.

В продажу продукт должен поступить к концу года. Ориентировочная цена экземпляра — $150. Для обеспечения своевременной доставки заказанных комплектов «OneTesla» начала сотрудничество с местной . Основную опасность стартап видит в возможных задержках по вине поставщиков, поэтому на данный момент он налаживает связь с ними и пытается исключить подобную возможность. Потенциальный риск также скрывается в обеспечении целостности каждого комплекта. В прошлом у компании имелся неприятный опыт обращения к ней клиентов, не нашедших в упаковке всех необходимых предметов. Поэтому сейчас «OneTesla» обратилась к фирме, способной помочь в подготовке продукта к отправке, надеясь избежать рисков.

Читайте также:
Сверхэкономичный нагреватель воды своими руками

Резонансный блок питания своими руками. LLC резонанс

Приветствую, Самоделкины!

Из данной статьи Вы узнаете, как своими руками собрать резонансный преобразователь.


Тема довольно-таки сложноватая, но Роман (автор данной самоделки, YouTube канал «Open Frime TV») постарался объяснить все это максимально простым языком.

Вообще, идея собрать резонансный блок питания, давненько зародилась в голове автора, но постоянно отталкивала мысль о том, что данная топология достаточно сложная. И вот, собравшись с силами, было решено все-таки заняться этим блоком.

Итак, давайте посмотрим, что же представляет из себя данный блок питания.


На первый взгляд он ничем не отличается от обыкновенного шимака, кроме вот этого дросселя:


Вот в нем то как раз и кроется вся прелесть данной топологии. Этот дроссель вместе с конденсатором создают резонансный контур, который способен творить, на первый взгляд, невозможные вещи, но обо всем по порядку.


Теперь по поводу дросселя.


Устанавливать его нужно не всегда. В трансформаторах есть такое понятие, как индуктивность рассеяния.


Это индуктивность, которая появляется вследствие намотки трансформатора и не относится к индуктивности первичной или вторичной обмотки, а выступает как отдельный контур, включенный последовательно с первичной обмоткой.

Ничего не напоминает? Правильно, это похоже именно на тот дроссель, который необходим для создания резонансного контура. В общем сейчас же нам нужно увеличить индуктивность рассеивания трансформатора. Сделать это можно намотав трансформатор немного непривычным способом, а именно разделив каркас на две части.


На одной из них мотаем первичку, а на другой вторичку. Такое разделение в разы повышает индуктивность рассеяния. Стоит предупредить, что не имея осциллографа и измерителя индуктивности вряд ли получится повторить данный проект.


Интересно в данном блоке питания и то, что форма тока через трансформатор не прямоугольная как шимаках, а синусоидальная.


Такая разница обуславливается работой резонансного контура. Также за счет выброса самоиндукции транзисторы могут переключаться в нуле напряжения, тем самым снижая потери при коммутации и вследствие чего нагрев.

Если контур грамотно настроен, то ключи можно оставить даже без радиатора, так как их нагрев в таком случае минимальный. Теперь давайте разберем плюсы и минусы такой топологии. Сперва поговорим о минусах.

Диапазон выходных напряжений меньше чем у ШИМ. Это обуславливается тем, что регулировка происходит частотой, поэтому получать на выходе широкий диапазон напряжений просто невозможно, так как при выходе из определенной области частоты мы можем просто свалиться в режим переключения при нулевом токе. Или же наоборот, при слишком большом увеличении частоты переведем блок в режим постоянного тока, при котором диоды перейдут в жесткое переключение.

В изготовлении и настройке сложнее ШИМ. Чтобы собрать и настроить данный блок питания скорее всего придется провозиться и возможно не один день.


Плюсы:


На изображении ниже представлена
схема будущего устройства
, давайте ее рассмотрим.


Как видим, тут у нас всем знакомая IR2153. Почему именно она? Все дело в ее простоте. Более продвинутые микросхемы имеют множество защит, которые могут сыграть злую шутку при первом опыте сборки и запуска проекта такого рода. Поэтому для сборки первого резонансного блока питания данная микросхема хороший выбор.


В обвязке самой микросхемы в принципе все стандартно. Стоит обратить внимание только на обратную связь.


Она здесь работает следующим образом: при повышении выходного напряжения (выше напряжение пробоя стабилитрона) происходит засвечивании внутреннего диода, а это в свою очередь приоткрывает транзистор. Когда через него начинает протекать ток, транзистор как бы выступает в роли шунта, соединяющим частотозадающий резистор со вторым резистором.


Таким образом общее сопротивление снижается и соответственно растет частота. Данные диоды необходимы для полноценной работы резистора, так как именно через него происходит зарядка и разрядка частотозадающего конденсатора.


Номинал резистора (изображен со звездочкой) необходимо определить методом подбора в зависимости от минимальной частоты работы.


Таким же образом под конкретную нагрузку подбирается и резистор защиты по току.


Формула расчета представлена на изображении ниже.


Далее можно приступать к изготовлению печатной платы. Здесь автор предлагает 2 варианта. Первый вариант был сделан под меньший сердечник, да и предназначался чисто для ознакомления с принципом работы.


Второй же вариант, это уже более мощная платка, которая позволяет гонять довольно большие токи.

Читайте также:
Самодельная мобильная электростанция (генератор) (схемы и чертежи)


Также автор не советует устанавливать транзисторы и диоды на один радиатор, так как транзисторы начинают нагреваться от диода. Если будете разводить самостоятельно, то не повторяйте эту ошибку.

Далее методом ЛУТ была изготовлена печатная плата и запаяны все компоненты кроме трансформатора, его еще предстоит намотать.


И на последок осталось самое сложное — намотка трансформатора. Это безусловно один из самых сложных моментов в данном проекте. Для расчета трансформатора потребуется программа Старичка (ссылка).

В окне программы вводим необходимые данные такие как, входные/выходные напряжения и мощность. А дальше необходимо подбирать частоту и зазор таким образом, чтобы получить стандартное значение ёмкости конденсатора, так как это единственное на что мы не можем повлиять.


Когда зазор подобран замыкаем все выходные обмотки между собой и замеряем индуктивность еще раз, это и будет как раз индуктивность рассеяния. Если она отличается от расчетной больше чем на 5-10%, то придется начинать сначала и перематывать трансформатор. Это действие будет необходимо повторять до тех пор, пока не угадаете с намоткой.

Когда все готово, запаиваем трансформатор на свое место и на этом сборка завершена.

Немного про компоненты.
Входной дроссель был выпаян из старого блока питания, вот из этого:


Второй дроссель выпаян из выходной части старого компьютерного блока питания.


Все готово, можно
приступать к тестам.
Первое включение самодельного резонансного блока желательно производить от лабораторного источника тока, подав на него не более 30В и запаяв вместо вот этих двух резисторов (смотри изображение ниже), резистор поменьше, Ом на 500.


Также при желании посмотреть, на что способен собранный своими руками резонансный блок питания, можно заменить частотозадающий резистор переменным.


Когда мы близко подбираемся к резонансной частоте, то можно наблюдать резкий скачек выходного напряжение, такое в блоках ШИМ получить невозможно.

Теперь подключим осциллограф и посмотрим, что у нас происходит в контуре.


Как можете наблюдать тут у нас долгожданный синус. Испытание электронной нагрузкой тоже прошло успешно. Во всем диапазоне токов напряжение плюс/минус стабильное, это все потому, что на выходе был применен стабилитрон, а не tl431, с ней результат был бы лучше, но не стоит забывать, что это у нас самый простой блок.


Благодарю за внимание. До новых встреч! Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

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.

  1. Конструкция тороидального резонансного трансформатора
  2. Принцип работы резонансного трансформатора
  3. Как использовать резонансный трансформатор в системе отопления
  4. Стоит ли делать такой трансформатор самостоятельно

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.

Читайте также:
Двигатель стирлинга своими руками. Пошаговое руководство

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

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

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

Как использовать резонансный трансформатор в системе отопления

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

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

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

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

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

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

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

L – индуктивность намотки (измеряется в Генри);

f – частота (в бытовой сети 50 Гц).

Это значит, что мощность:

I = U / 2πfL, а индуктивность:

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

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

Емкость конденсатора (закон Томсона):

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

Потребление от сети 220 В будет 6,27 Вт.

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

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

Стоит ли делать такой трансформатор самостоятельно

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

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

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

Резонансный трансформатор 50 гц для отопления дома дачи теплицы

Резонансный трансформатор 50 гц для отопления дома дачи теплицы

Инструкция для желающих потрогать ферро-резонанс “своими руками”

Для успешных испытаний нужен трансформатор с быстро разбираемым железом марки ОСД или ему подобные мощностью 100…300 Вт. Подходят от старых ламповых телевизоров. Удобны в работе трансы стержневого типа (две обмотки на разных стержнях). Разобранный транс мощностью 150 Вт такого типа смотри фото удобство в быстрой смене катушек на новые или перемотка старых. Но и трансы броневого типа дадут такой же результат.

Для приведенного описания взят транс 150 Вт сердечник стержневого типа, на котором по обе стороны две катушки. Левая половина сетевой обмотки (130 вольт сопротивлением 7,7 Ома). Диаметр провода 0,5 мм, сечение 0,2 мм кв., индуктивность 0,2 Гн, такая же обмотка с правой стороны использовалась для подключения нагрузки лампы накаливания 220в на 100ват. Замеряем величину индуктивности резонансной катушки. Прибор любого производителя. Если не известно напряжение обмоток а их много вбирают ту, у которой наибольшая индуктивность (будет меньше емкость а значит дешевле). По замеренной индуктивности и рабочей частоте найдем реактивное сопротивление обмотки. Индуктивность 0,2 Гн, частота 50 Гц по сопротивлению емкость резонансного конденсатора:

Читайте также:
Сверхединичный генератор dmit-RuslanX своими руками

Можно ставить расчетный, но чтобы попасть в насыщение сердечника емкость увеличивают на 15…20 % (поясню ниже). Теперь мы готовы к сборке схемы. Смотри рисунок съем мощности с дросселя. Включаем латер и плавно увеличивая напряжение смотрим на лампу. При входе схемы в резонанс яркость лампы увеличивается скачком. Это контур вошел в резонанс и начал черпать из гравитационного поля земли или по Мельниченко из магнитопровода. Но нам, строителям вечняка, сейчас по барабану, где он ее черпает. Главное побольше. Теперь можно крутить латер в сторону уменьшения и лампа будет гореть с постоянным свечением до определенного момента а потом скачком погаснет. Схема вышла из резонанса. Не спешите искать халяву, поработайте на разных режимах измерьте токи и напряжения в разных точках попробуете разные емкости. В общем, почувствуйте схему. Но долго работать со схемой не получится, т.к. дроссель перегревается и дымит. И чем больше насыщение сердечника, тем быстрее нагрев. Трансформатор (дроссель) не рассчитан на работу в резонансном режиме. На форуме Сергей пишет у него нет нагрева. Давайте прервемся и попробуем разобраться. Построим вольт амперную характеристику (ВАХ) контура. Для этого совместим на одном графике ВАХ дросселя и ВАХ емкости. Подключают дроссель к латеру и, меняя напряжение на дросселе и замеряя ток, для каждой точки строим ВАХ характеристику достаточно 4…6 точек. На практике выглядит так. К латеру подключают только дроссель и увеличивая напряжение с шагом 20… 30 В строят ВАХ. До начала насыщения дроссель работает тихо и токи малы на этом участке характеристика линейна и тут хватит двух точек, при подходе к точке насыщения появляется легкий гул и заметно возрастает ток тут тоже поставить одну точку далее уверенно гудит ток растет быстрее напряжения тут тоже хватит двух трех точек после все точки соединяем плавной кривой (L на рис 6).

По этому графику легко найти величину емкости для резонанса(точка тр на рис. 6) или с помощью латера построить на этом же графике ВАХ кондера хватит двух точек так она линейна. (50мкф на рис. 6) по разности напряжений ВАХ дросселя и кондера строится результирующая ВАХ резонансного контура (Красная кривая на рис. 6) по этой характеристике видно как на карте точки входа схемы в резонанс(Т2 рис. 6) выхода из него (Т3 рис.6) токи при которых схема работает в резонансе(от т4 до т3), короче не проводя глобальных расчетов можно найти любой параметр. На рисунке 6 ВАХ для моего транса. Точка нн начало насыщения сердечника. Точка тр пересечение характеристик катушки и емкости линия резонанса.

При напряжении Uр=85 В вход в резонанс скчком из т2 в т4 ток при этом подпрыгивает с 0,8 до 3,4 Ампера. А дроссель расчитан на 1А куда идет лишка – в нагрев. То есть для нормальной работы дросселя нужно увеличить сечение провода. Теперь уменьшим емкость резонансного конденсатора до 30 мкф. Рис 9.

ВА смещается к началу насыщения сердечника а прыжек тока уменьшается до 2 А. при дальнейшем уменьшении емкости система может не войти в резонанс или резонанс будет неустойчив. При увеличении емкости картина будет противоположной (см график емкость 90 мкф).

Выбирай но осторожно. думаю понятно имея характеристики разных катушек и емкостей можно высчитать поведение контура даже не включая его в розетку.

Соберем схему резонанса напряжений с отбором нагрузки со вторичной обмотки. В качестве нагрузки удобно использовать лампы накаливания ват по 20…40 увенчивая мощность параллельным включением. Дешево а главное наглядно. Введем схему в резонанс при 85 В т4 рис 6. И начнем увеличивать нагрузку. И вот он катаклизм и парадокс. Нагрузка растет а мощность потребления контуром падает. Контур движется из т4 в т3 и далее выход из резонанса

Нагрузку можно воткнуть и в параллельный контур (резонанс токов). Результат будет аналогичный только прыжок не по току а по напряжению. контур надо питать источником тока. Подойдет или мощный реостат или емкость в виде баластника.

Все графики сделаны по реальным испытаниям резонанса проведены 2005 г. при разных значениях емкостей 45,50,90 мкф. Поэтому любой параметр ток или напряжение можно взять из графика. При нагрузке сто ват (схема на фото) Из розетки тянет восемьдесят. И это на стандартном трасе. Думаю что проще уже некуда. Фото сделал вчера. Собрал на скорую руку, благо транс валялся, хоть и разобранный, но рядом.

Читайте также:
Солнечная батарея своими руками. Крутой мастер-класс (32 фото)

Насчет простоты. Ясно, что это для красного словца. Даже проведение таких простейших опытов требуют времени и материальных затрат. Трансы хоть и бу но не дешевы. Конденсаторы больших емкостей еще дороже. Кстати, о емкостях – это только фазосдвигающие кондеры для моторов или гасители реактивной мощи. Электролиты не годятся. И еще питание резонансного контура от сети это явное расточительство и годится только для наработки опыта. Это можно проверить Если запитать рез контур через диод (диод помощнее), то есть половиной синусоиды контур упорно продолжает выдавать синус. Вспомним тесла питание его катушек только от однополярных импульсов а это блокинг-генератор.

Тому, кто хочет строить доказательную схему или мини черпачок. Схему резонанса токов (она лучше всех подходит) запитать от блокинг-генератора катушки, которого можно намотать прямо на железо дросселя. Можно, как у М, выполнить отдельным блоком. Частоту поднять, но для железа не выше килогерца оптимально 400 Гц. Совет тем у кого, как говорят, выпадает из резонанса под нагрузкой. Для начала получите результат на конкретную нагрузку. Лампа накаливания или двигатель.

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.

Читайте также:
Обогрев солнечными лучами

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

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

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

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

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

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

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.

Феррорезонансные явления в электрических сетях

Причиной возникновения феррорезонансных процессов в электрических сетях является наличие индуктивных и емкостных элементов, которые в процессе переключений могут создавать колебательные контуры. Ярко выраженным индуктивным характером обладают силовые трансформаторы, шунтирующие реакторы, трансформаторы напряжения, линейные вольтодобавочные трансформаторы и другое оборудование с массивной обмоткой.

Значительной емкостью в электрических сетях обладают разветвленные высоковольтные линии электропередач, ошиновка подстанций, конденсаторы шунтирующие разрывы высоковольтных выключателей.

В электрических сетях существует два вида этих явлений, это: резонанс токов и напряжений. Они могут возникнуть в системе с параллельным соединением индуктивного и емкостного элемента. Резонанс напряжений возникает в системах с последовательным соединением реактивных элементов.

Переходные процессы в электрических сетях носят сложный характер, при плановых или аварийных отключениях создается множество LC-цепочек, поэтому и резонансные явления имеют смешанный характер.

Феррорезонанс подразумевает наличие индуктивности, имеющей нелинейную вольт-амперную характеристику. Такой характеристикой обладают катушки индуктивности с сердечником из ферромагнитных материалов. Трансформаторы напряжения серии НКФ, широко применяемые на подстанциях и в наши дни, сильно подвержены резонансным явлениям.

Это объясняется небольшой величиной омического и индуктивного сопротивления, по сравнению с силовыми трансформаторами или реакторами. Трансформаторы напряжения выполняют функцию преобразования первичного напряжения до уровней пригодных к использованию приборами учета и УРЗА, а следовательно и подключаются к линиям, системам сборных шин, шинных мостов трансформаторов.

При этом создаются последовательно соединенные LC-цепочки, которые и представляют собой резонансный контур. При последовательном соединении индуктивного элемента, с нелинейной вольтамперной характеристикой и емкостного элемента, напряжение, приложенное к участку этой цепи носит активно-индуктивный характер.

Это объясняется тем, что напряжение в индуктивных элементах опережает ток, на электрический угол 90º, а в емкостных отстает от тока на те же 90º. С течением времени, магнитопровод насыщается и напряжение на индуктивности достигает своего конечного значения, в то время как напряжение на емкостном элементе продолжает увеличиваться.

Момент времени, когда напряжение на емкостном элементе равно напряжению на индуктивности, при их последовательном соединении, называется резонансом напряжений. При дальнейшем плавном увеличении напряжения, приложенного к контуру, характер общего напряжения изменяется на активно-емкостный.

Читайте также:
Автономное зарядное устройство для телефона и планшета на солнечных батареях своими руками

При феррорезонансных явлениях, изменение тока, протекающего в контуре происходит скачкообразно, вместе с током значительно увеличиваются и напряжения приложенные к индуктивному и емкостному элементу.

Резкое изменение характера приложенного напряжения с активно – индуктивного на активно – емкостный называется «опрокидыванием фазы». На основе феррорезонанасных свойств LC-цепочек создают специальные электронные приборы. Однако, если такие процессы происходят незапланировано, то они могут представлять опасность для электрооборудования.

Резонанс токов имеет те же последствия, что и резонанс напряжений, только происходит он в цепях с параллельным соединением LC-цепочек. Резонанс в этом случае наступает при совпадении токов на реактивных элементах контура.

В процессе переключений на подстанциях напряжением 220 кВ и выше могут образовываться последовательные и последовательно – параллельные цепочки LC-элементов. Например, при выводе в ремонт СШ-220 кВ, после отключения выключателей серии ВМТ-220, создаются условия для возникновения феррорезонансных явлений.

Контактная система выключателя ВМТ зашунтирована конденсаторами, после отключения главных контактов, на системе остается напряжение, обусловленное электрическим полем шунтирующих конденсаторов. Ошиновка имеет небольшое омическое сопротивление, к шинам также остается подключенным трансформатор напряжения.

Процесс может и не возникнуть; все зависит от соотношения величин всех элементов, участвующих в контуре. Однако при возникновении резонанса, напряжение на шинах повышается до 300 кВ, а ток скачком поднимается до величин, при которых происходит тепловое разрушение обмоток.

Во избежании появления процесса, в программах и бланках переключений предусматривают определенную последовательность операций, при которой эти процессы расстраиваются. Помимо оперативных мер, препятствующих возникновению феррорезонансных явлений, к системам шин дополнительно могут быть подключены элементы, сопротивление которых препятствует возникновению этого явления.

Резонанс в электросети: причины, борьба с резонансом, природа возникновения

Главными факторами, вызывающими феррорезонансные явления в электросетях, являются ёмкостные и индуктивные элементы, способные образовывать колебательные контуры в моменты переключений. Особенно заметно данный эффект проявляется в силовых трансформаторах, линейных вольтодобавочных трансформаторах, трансформаторах напряжения, шунтирующих контурах и в подобном оборудовании, оснащённом массивной обмоткой.

  1. Виды и возникновение резонанса
  2. Причины возникновения резонансных явлений
  3. Последствия и борьба с резонансными явлениями

Виды и возникновение резонанса

Всего выделяют два различных типа таких явлений: резонанс напряжений и токов.

Первые обычно проявляются в контурах, использующих последовательное соединение реактивных элементов. Резонанс токов, в свою очередь, характерен для систем с параллельным соединением ёмкостного и индуктивного элемента. Подобных цепей (LC-контуров) в каждой электрической сети огромное множество, поэтому и переходные процессы для каждой отдельной сети при аварийных и плановых отключениях носят индивидуальный и весьма сложный смешанный характер.

Феррорезонанс возникает при наличии в сети индуктивности, характеризующуюся нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Данной особенностью обладают катушки индуктивности, сердечник которых выполнен из ферромагнитного материала. В частности, это относится к широко распространённым сейчас трансформаторам напряжения серии НКФ. Такой негативный эффект обусловлен малой величиной индуктивного и омического сопротивления относительно реакторов и силовых трансформаторов.

Причины возникновения резонансных явлений

При подключении трансформаторов напряжения, в сети образуются последовательно соединённые LC-цепочки, представляющие собой резонансный контур. В таком сочетании, когда индуктивный элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой подключается последовательно к ёмкостному элементу, напряжение на данном участке цепи можно охарактеризовать как активно-индуктивное.

Такое положение дел обусловлено тем, что в индуктивных компонентах амплитуда напряжения опережает амплитуду тока на угол в 90 градусов, в то время как в ёмкостных компонентах, напротив, отстаёт на 90 градусов от тока.

По истечении некоторого промежутка времени напряжение на индуктивном компоненте достигает пикового значения, магнитопровод насыщается, в то же время на ёмкостном компоненте напряжение продолжает возрастать. Резонанс напряжений наступает в тот момент, когда напряжение на индуктивности равно таковому на ёмкостном компоненте.

Дальнейшее увеличение приложенного к контуру напряжения приводит к изменению его характера на активно-ёмкостной.

Явление быстрого перехода активно-индуктивного типа приложенного напряжения в активно-ёмкостной получило название «опрокидывание фазы». Данный эффект положен в основу работы ряда специальных электронных приборов, но в то же время незапланированное возникновение подобных процессов в сетях таит в себе опасность для электрического оборудования.

Резонанс токов может вызывать те же последствия, что и резонанс напряжений, только он возникает в цепях, в которых LC-цепочки соединены параллельно.

Интересное видео о феррорезонансе в электросетях:

Последствия и борьба с резонансными явлениями

На силовых трансформаторах с рабочим напряжением 220 кВ в результате резонанса напряжение может скачкообразно увеличиться до 300 кВ, а ток мгновенно поднимается до такой силы, при которой обмотки разрушаются в результате теплового воздействия (электродинамический удар).

Чтобы подобных явлений не возникало, в программах переключений обычно планируют специальные операции, исключающие протекание процессов резонанса, а в систему шин нередко специально устанавливают элементы, сопротивление которых призвано бороться с явлением резонанса.

Читайте также:
Солнечная зарядка для литиевого аккумулятора своими руками

Конспект урока «Затухающие и вынужденные колебания .Резонанс»

В быту этим словом часто обозначают значительную реакцию общества на определенное событие. Что значит резонанс в механической системе, поясняет пример с качелями. Сравнительно небольшие ритмичные усилия способны существенно увеличить амплитуду колебаний «маятника». Аналогичная реакция в колебательном контуре позволяет выполнять качественную фильтрацию сигналов, решать другие радиотехнические задачи.


Резонансные частоты отдельных компонентов системы можно увидеть с помощью измерительной аппаратуры

Физическое определение и привязка к объектам

Несложно изучить механический резонанс что это, простыми словами поясняют следующим образом. При слишком частых ударах в крупный колокол звук быстро затухает. Постепенным увеличением интервала даже без изменения силы воздействия можно создать мощные звуковые колебания. Этот пример демонстрирует совпадение обозначенных выше частот.


При уменьшении размеров колокола для получения нужного эффекта изменяют ритм воздействий

В сложных системах необходимо учитывать наличие нескольких резонансных частот и соответствующий суммарный показатель. Также следует отметить добротность. Этим термином принято означать способность объекта воспринимать внешние колебания. При значениях, близких к единице, допустимо критическое возрастание амплитуды колебаний, вплоть до механического разрушения.

«Поющий» камень

Недалеко от Баку, столицы Азербайджана, есть пустыня со знаменитым «поющим» камнем. Он настолько известен, что получил имя — «Каменный бубен». Эта удивительная глыба имеет свойство: если ударить по ней камнем, то звук получается такой же громкий и чистый, как у колокола. Как же физика объясняет этот пример звукового резонанса?

Удар приводит к краткосрочной деформации — тут же от точки столкновения во все стороны бегут звуковые волны. На скорость их расхождения размеры камня не влияют. Однако волна может свободно распространяться только в неограниченном пространстве. А ведь мы знаем, что камень и воздух имеют границы (там, где они соприкасаются). Когда волна добегает до рубежа, она частично проходит в другую среду — из камня в воздух. Оставшаяся часть акустической энергии отражается в обратном направлении.

Советуем изучить Организационные мероприятия при работе в электроустановках

Польза и вред резонансов

Полезный результат понятен из примера с колоколом. Человек со средними физическими способностями способен создать перезвон, который слышен на очень большом расстоянии. Для аналогичной силы звука с применением электронной аппаратуры необходимо применить мощнейший усилитель и огромный динамик.


Для воспроизведения аудио сигнала с помощью подобной аппаратуры придется затратить много электроэнергии

Резкий нерегулируемый рост амплитуды на определенном уровне превышает прочностные характеристики конструкции. Именно такое воздействие ветровых нагрузок разрушило такомский мост в США. Чтобы исключить опасные ситуации, вместо сложного инженерного расчета офицеры командуют солдатам шагать не в ногу при переходе водных преград по таким конструкциям.

Резонанс в электрических цепях как явление

Плотность тока – что это такое и в чем измеряется

Общее определение резонанса вполне приемлемо для рассмотрения аналогичных электрических процессов. Природа явления в данном случае зависит от параметров компонентов, формирующих цепь прохождения сигнала. Индукционный элемент и конденсатор выполняют функции накопителей энергии. Постепенное уменьшение амплитуды обеспечивает электрическое сопротивление – аналог силы трения в механической системе.

Различают параллельный и последовательный резонанс при выборе соответствующего схемотехнического решения. В первом варианте обеспечивают увеличение силы тока при совпадении частот. Во втором – напряжения.

Определить значение рабочих параметров контура можно после вычисления полного сопротивления (Z). При последовательном соединении типовой цепочки (R, L и C) применяют следующую формулу:

Z = √ R2 + (2π * f * L – 1/2π * f * C)2.

По закону Ома несложно определить ток:

I = U/Z = U/ √ R2 + (2π * f * L – 1/2π * f * C)2.


Формулы и амплитудно-частотные характеристики последовательного контура

Что такое резонанс напряжений, показано на рисунке.

Опыт с камертонами

Акустическая волна подобна качелям: если толкать их как попало, сбиваясь с ритма, то высоко она не взлетит

Важность совпадения частоты (ритма) легко можно увидеть в эксперименте с двумя камертонами. Возьмем те, что имеют одинаковую частоту, и поставим довольно близко друг от друга

Ударим молоточком по ножкам первого — он зазвучит, и очень скоро заставит звучать другой. Почему это произойдет? Второй инструмент будет приведен в движение (раскачан) звуковой волной. Когда первый замолчит, второй будет издавать звук еще некоторое время. Вот как возникает звуковой резонанс. Если проделать опыт на камертонах разной частоты, мы увидим, что они не резонируют.

Добротность колебательной системы

Последовательный метод соединения функциональных компонентов можно использовать для рассмотрения других важных параметров колебательного контура. Напряжение на конденсаторе (Uс) при воздействии сигнала с частотой резонанса (Fрез) определяется волновым сопротивлением:

Такая же разница потенциалов будет образована на катушке индуктивности. Польза и вред рассматриваемого явления уточняются по добротности (Q = p/R = (1/R)/ √L/C) = (Fк*L)/R = 1/Fк*R*C) и затуханию (1/Q). Здесь Fк обозначает собственную частоту контура.

Добротность определяет эффективность системы. Вычисленная величина показывает отношение энергии, запасенной контуром, к потерям за один цикл колебаний. Этот параметр определяет избирательность приемников и передатчиков радиосигналов. Для оценки измеряют ширину спектра, при котором амплитуда сигнала уменьшается до 70% от максимального значения. Разницу частот (ΔF) называют полосой пропускания. Добротность можно выразить следующим образом:

Читайте также:
Солнечная батарея своими руками. Самодельная солнечная батарея. Пошаговое руководство для самостоятельного изготовления


Добротность механической колебательной системы

Положительные и отрицательные стороны резонанса

Увеличение колебаний в два раза и более, по сравнению с исходным допуском технического задания, способно привести к разрушению конструкции. Однако это же проявление в другой ситуации выполняет полезные функции. Плюсы и минусы резонанса удобно изучать на конкретных примерах.


Резонансный преобразователь

Для преобразования импульсного сигнала в синусоидальный можно применить представленный на рисунках инвертор. Принцип работы заключается в периодическом накоплении-возврате энергии с применением реактивных компонентов. При корректном выборе элементов колебательный контур выполняет функции фильтра. Трансформатор – это дополнительная индуктивность в цепи, поэтому основную катушку можно сделать меньше. Количеством витков обмоток устанавливают необходимое напряжение на выходе.

Определенный резон имеет создание системы отопления с помощью электроэнергии, созданной солнечными батареями. Эти «бесплатные» генераторы по мере совершенствования производственных технологий становятся дешевле. Эффективный индукционный нагреватель можно собрать самостоятельно. Некоторые схемы по КПД не уступают фабричным аналогам.


Нагреватель воды

Следующие примеры резонанса демонстрируют отрицательные стороны явления:

  • чрезмерное увеличение амплитуды колебаний элементов подвески транспортных средств;
  • вредный и неприятный звук, который формируется на резонансных частотах технологическим оборудованием;
  • возникновение помех в акустических, оптических и радио трактах.

Резонатор Гельмгольца

Удивительные свойства пустых сосудов человечество знает давно. Античные архитекторы при строительстве театра использовали знания о звуковом резонансе: закладывали в стены сосуды из бронзы, чтобы голос актеров звучал громче. В акустике широко применяются резонаторы Гельмгольца. Гельмгольц — это немецкий ученый, который обосновал теорию слуха с физической точки зрения. С помощью набора резонаторов, названных в его честь, можно анализировать сложные звуки по частоте колебаний волны.

Советуем изучить Типы конденсаторов: классификация по характеристикам и функциональному назначению

Как же работает резонатор? Он представляет собой шарообразный или в форме бутылки сосуд с узким горлышком. Весь секрет состоит в звуковом резонансе колебаний воздуха, который находится внутри. Звуковая волна сложная. Она состоит из множества колебаний. Но каждый из резонаторов лучше всего отзывается на ту частоту, которая равна его собственной, т. е. частоту колебания воздуха, заключенного в полости. От чего она зависит?

Если резонатор меньше длины звуковой волны, то его принцип действия такой же, как у пружинного маятника. Воздух в узком горлышке движется намного быстрее, чем в самом резонаторе. Именно колебания в горлышке сосуда играют главную роль. Получается, что кинетическая энергия сосредоточена преимущественно в этом узком месте. Упругую энергию несет масса воздуха, находящаяся внутри резонатора.

Воздуха в горлышке гораздо меньше, чем внутри, поэтому изменением его объема во время колебаний принято пренебрегать. Условно считается, что вся эта масса передвигается как единое целое, как воздушная пробка, а объем воздуха внутри резонатора меняется сильно. Получается, что воздух внутри работает как пружина в колебательной системе. Его приток перекрывает путь в сосуд другому воздуху, а отток понижает давление и препятствует выпусканию воздуха изнутри. Когда воздушная пробка идет вниз, она сжимает близлежащий слой воздуха внутри резонатора, т. е. повышает его плотность. В результате растущее давление приводит в движение следующий слой воздуха, потом еще один и т. д. Таким образом, сжатие распространяется по слоям, передает свой импульс, и возникает звуковая волна.

Теперь понятно, что причиной жутких голосов в доходном доме был звуковой резонанс. Вой ветра и другие шумы с улицы — это неупорядоченные гармонические колебания разной частоты. Их называют чистыми тонами. При прохождении через стену все частоты, кроме резонансных, слабели. Резонансные частоты — это те, что совпадали с частотами воздуха в пустых сосудах. Более того, они могли даже усилиться. Городовые впадали в панику, потому что слышали несвойственные человеку и живым существам звуки. Дело в том, что наша речь звучит на частоте, гораздо большей 100 герц, а «домовой» издавал необычно низкие звуки.

Частота резонанса

Если установить равные реактивные составляющие в последовательном колебательном контуре, увеличится проводимость. С учетом обозначенных условий после простых математических преобразований определяют резонансную (Fрез) частоту:

  • 2π * f * L = 1/2π * f * C;
  • Fрез = 1/2π * √ L*C.

К сведению. При необходимости можно использовать специализированную программу или калькулятор на справочном сайте для расчета частоты резонансного контура в режиме онлайн.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: