Приветствую участников форума!
Хотелось бы услышать мнение специалистов по поводу одного парадоксального явления.
При проведении опыта с одним из своих девайсов столкнулся с непонятной ситуацией, когда разность ЭДС включённых встречно-последовательно
катушек не соответствовала математической разности их значений. То есть, 5,68 вольт минус 5,68 вольт равнялось не нулю, как следовало бы ожидать.
Тестер показал значение 1,65 вольт. У кого-нибудь было нечто подобное?

А что Вы хотели? У Вас катушки абсолютно одинаковые, витки уложены симметрично, сердечники (если они есть) имеют абсолютно одинаковую магнитную проницаемость? Законы физики (и электротехники) пишутся для идеальных условий.

Прочитал своё сообщение и понял, что ничего не объяснил. Торопился, прошу извинить.
Начну с самого начала. Имеется замкнутый магнитопровод и катушка первичной обмотки, обозначенная "0". Она подключена к источнику переменного
напряжения 6 вольт. Ток в этой катушке образует в магнитопроводе магнитный поток Ф.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

До этого дня я считал, что магнитный поток на всём протяжении сердечника одинаковый, и его значение не меняется.

А где две катушки?

Забыл сказать, что первичная обмотка состоит из 1080 витков провода диаметром 0,3 мм.
В качестве сердечника использовал отфрезерованные резцы. Сталь не электротехническая, конечно, но свою задачу выполняет.

Далее я разместил на магнитопроводе две одинаковые катушки "1" и "2", имеющие по 1080 витков (как указано на рисунке). Они размещались
симметрично относительно первичной обмотки.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Такое расположение удивило тем, что наведённая ЭДС на каждой катушке (в районе 3 вольт) была значительно ниже напряжения на первичной обмотке,
равной 6 вольтам.
При последовательно-встречном включении катушек "1" и "2" суммарная ЭДС составила почти правильный нуль, что было ожидаемо.

Далее начинается интересное.
Одну из катушек я передвинул вплотную к первичной обмотке.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Напряжение на катушке "1" не изменилось. На катушке "2" напряжение поднялось до 5,5 вольт. Так как они подключены встречно, суммарная ЭДС должна
находиться как простая математическая разница ЭДС каждой катушки.
Как бы не так! При замере выяснилось, что вместо ожидаемой разницы в полтора вольта, прибор показал больше двух.
К сожалению, я не записал точные результаты, так как переделал опыт.

О потерях в магнитопроводе имеете понятие?

В следующем опыте использовались три одинаковые катушки. Напомню, количество витков в каждой по 1080.
Катушка "3" размещается рядом с первичной обмоткой на том же стержне. Катушки "1" и"2" на ярме. Все три катушки подключены последовательно,
причём, "1" и "2" согласно друг другу, а "3" встречно.
Меняя взаимное расположение катушек, я добился того, что ЭДС "3" катушки равнялась сумме ЭДС катушек "1" и"2".

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Ожидалось, что разница ЭДС между ними будет равно нулю, как в первом опыте. Но... на практике нуль там и близко не стоял.

Привожу точные данные этого опыта.
U(3)=5,65V
U(12)=5,68V
разница U(3)-U(12)=1,65V

То есть простое вычитание в реальности не сработало.
Может ли кто-нибудь объяснить, в чём причина такого несоответствия?
Это явление где-то описано? Или я открыл в электродинамике что-то новое?

А что не так с термином "встречно-последовательно"?



Я так понимаю, по сути вопроса Вам нечего сказать?
Вас не удивляют результаты опыта?

Это как, одной целой болванкой? Ну если так то не удивительно. Ваши от фрезерование резцы помимо сердечника ещё являются коротко замкнутой обмоткой. Сначала сердечник нормальный используйте.

Если я не ошибаюсь, то магнитный поток в однородном сердечнике одинакового сечения Ф=BS.
Магнитный поток в сердечнике является замкнутым. Подразумевается, что на всём протяжении магнитопровода он постоянный.
Не понятно, почему с удалением от сердечника в катушке наводится меньшее ЭДС?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Неужели магнитный поток, отходя от намагничивающей катушки, уменьшается, а приближаясь к ней - увеличивается? Как-то это не логично.

Потому что не весь магнитный поток идёт по сердечнику, часть его замыкаеться по воздуху. Тем более ваш транс работает в режиме короткого замыкания.

Какой ток в первичной обмотке на ХХ?

Я знаю об этом. Но при напряжении первичной обмотки в 6 вольт это несущественно. Ни обмотка, ни сердечник не греются.

Всё же, хотелось бы услышать Ваше мнение по поводу несоответствия математического действия и результатов замера. Напомню, вместо нуля разница ЭДС составляет 1,65.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вот такие цифорки на экране вместо нуля. Связано ли это с тем, что возникающие ЭДС имеют некоторый сдвиг во времени?
Или тут задействованы волновые процессы?

Какой ток в первичной обмотке? Могу предположить, что у вас сердечник в режиме насыщения работает. Магнитный поток он как и электрический ток распределяется пропорционально сопротивлению. Воздух имеет большое сопротивление, поэтому там незначительные потери, но чем больше насыщение магнитопровода, тем большая часть замыкается по воздуху. Поэтому и рядом у катушек ЭДС больше т.к. магнитосцепление через воздух больше, чем у дальних.

Кроме того насыщение сердечника вызывает несинусоидальность вторичного напряжения а измеряете вы его чем?

Я понимаю, тема несколько необычная. Шаблоны из учебников тут неприменимы.
В идеале хотелось бы, чтобы этот эксп повторил кто-нибудь, имеющий доступ к двухканальному осциллографу.
Я не встречал в сети подтверждения тому, что фронт волны намагничивания в магнитопроводе имеет отличную от световой скорость. До сих пор считалось, что магнитный поток распространяется мгновенно. Возможно, в материалах с повышенным магнитным сопротивлением эта скорость ниже.

Причем тут скорость распространения магнитного поля?

Спасибо, что откликнулись.
Ток 0,4 ампера.
Насыщение? Я думал об этом. Я подавал на первичную обмотку 2 вольта. Разница в показаниях сохранялась и примерно в тех же пропорциях.
К тому же, наличие зазоров...
Да, ещё вот что. Когда я перемещал катушки вдоль магнитопровода (рис.2) в нижнем положении напротив первичной обмотки их показания были
минимальны. Если бы потоки рассеяния оказывали бы значительный вклад в формирование ЭДС катушек, это бы проявилось.

У меня большое подозрение, что не магнитные поля наводят ЭДС.

1080/6=180 витков на вольт. Многовато, вряд ли для таких вольт витков при таких размерах магнитопровода будет насыщение.

Да, совсем забыл! Сечение магнитопровода (резца) 1,3х2,3 см. Что даёт площадь сечения 2,9 кв.см. Что соответствует примерно 8 Вт габаритной мощности.




Мне больше ничего в голову не приходит, чем ещё объяснить, что 5-5 не равно нулю.
Предлагаю рассмотреть такую ситуацию. Предположим, что ЭДС на катушках наводится со сдвигом во времени. Тогда понятно, что при одинаковом напряжении
их разница не равна нулю.
В тот момент, когда на одной катушке максимум, напряжение на другой не успело вырасти (или начало спадать). Прибор регистрирует разницу напряжений,
которая осталась не скомпенсированной. В моём случае это 1,65 вольт. В пользу этого предположения говорит тот факт, что катушки, расположенные симметрично
(на одинаковом расстоянии от первичной обмотки) имея одинаковое напряжение, компенсируются полностью, в нуль.

Уважаемый Lenseffect! Ничего не могу сказать об электродинамике, но в арифметике Вы действительно "открыли" что-то новое! Ума не приложу, как у Вас получилось: 5,65 - 5,68 = 1,65 ???

А Вы напряжение поболее дайте и будет греться. Учтите что на магнитный поток действует и вихревой ток возникающий в таком "сердечнике" и он наводит свой магнитный поток противоположный основному и хотя этот магнитный поток компенсируется увеличением тока первичной обмотки у него есть также поток рассеивания. Способ изготовления сердечника, воздушные зазоры сердечника, неравномерные значительные вихревые токи, дают непредсказуемые результаты и одной формулой такой процесс врядли можно описать. По такому сердечнику пускать магнитный поток, это все равно, что пускать воду по дырявому шлангу.
В сварочных трансформаторах используется способ регулировки сварочного тока, изменением расстояния между первичной и вторичной обмотки. Никакого парадокса нету. Есть кривой магнитопровод. Зачем Вам все это нужно?


Так его это и в ступор вводит. Про это можно сказать что хотя ЭДС по знаку примерно равны, но они отличаются по вектору. Из-за неравномерных вихревых токов. И если учесть отличия по вектору то получится 5,68 - 5,68 не будут равняться 0

Посмотрите тему "Расчет цепей со взаимоиндуктивными связами". Тема сложная.
В вашей установке три катушки. Между каждыми из них будет свой коэффициент связи между 1 и 2 катушкой, между 2 и 3 катушклй между 1 и 3 катушкой. Эти коэфициенты связи зависят от размещения катушек на сердечнике (одна ближе, другая дальше). Соответственно напряжения на катушках могут иметь разные фазовые сдвиги, отсюда может быть неравенство 0 при одинаковых напряжениях.
Вы попробуйте белую катушку (первичка) разместить между двумя синими (вторички), плотно их прижав к друг другу. Потом проведите измерения.
Если Вы собираете что-то конкретное, то подберите взаимное расположение катушек таким образом, чтобы напряжения были одинаковыми, а их разность равна нулю и закрепите их на сердечнике клеем.

Вот-вот, хотелось бы побольше узнать про фазовый сдвиг. Если не трудно.
Первичная обмотка зелёного цвета, на всех рисунках обозначена "0".
Взаимное расположение катушек подобрано таким образом, что напряжение на них одинаковое, а разность одинаковых напряжений(!) тем не менее не равна нулю.




А Вы соберите подобную схему, проведите измерения, и сами убедитесь, что правильнее - арифметика или показания прибора.


Уважаемый rosck!
Целью описанного опыта является не нагрев магнитопровода. Я хочу разобраться в возникшем эффекте.
Ни я, ни Вы, ни кто-то другой при изготовлении трансформатора не станет умышленно растягивать магнитопровод и лепить туда встречно подключенные сердечники.
Именно поэтому подобный эффект и остался незамеченным. По логике вещей надо бы попробовать изучить его, а не отмахиваться.
Вы упомянули про вихревые токи. Это всего лишь потери. И в каждой части магнитопровода они пропорциональны основному магнитному потоку. ЭДС в катушках наводится уже с их учётом.
Кривой магнитопровод? Даже в таком магнитопроводе действуют законы индукции. А вот по какому закону одинаковые противо-ЭДС не компенсируются?

Есть такое понятие как магнитное сопротивление магнитопровода. Есть ещё токи Фуко. Поэтому магнитный поток очень неравномерно распределён по магнитопроводу, из этого и получается у вас разное напряжение по обмоткам.
Также ещё есть петля гистерезиса.

Это как в трехфазной сети 220+220 не равно 440 вольт, а равно 380 вольт потому что угол между фазами не 180, а 120 градусов.
Для подтверждения Вам нужен двух канальный осциллограф.


Практический смысл Ваших изучений непонятен. Берите нормальный сердечник и изучайте на здоровье.
Нормальный сердечник набирается из полос электротехнической стали, пускай он будет даже не электротехнической. Но обязательно должен состоять из тонких полос изолированных одна от другой , применять такой сердечник это все равно, что намотать по всей длине магнитопровода много обмоток и каждую замкнуть накоротко. Поэтому вихревые токи в вашем сердечнике в процентном отношение очень большие. И хотя трансформатор вроде как работает без нагрузки в холостую, на самом деле это не так, в к каждой части магнитопровода есть вихревые токи. Из за того, что сердечник монолитный они существенные, сердечник не однородный, вихревые токи в каждой части разные. Они наводят свой магнитный поток противоположный основному. Причем у этих поток будет также рассеивание, замыкание магнитных линий не по сердечнику, а по воздуху. В разных точках магнитопровода поток будет не одинаков. Это и вызывает сдвиг векторов ( фаз) между ЭДС разных катушек. Вы берете не идеальный сердечник и пытаетесь описать процесс формулой для идеального сердечника. Вы можете получить одинаковые ЭДС если намотаете все катушки друг на друга.

Есть ещё такое понятие в трансформаторах - как индуктивность рассеивания и она включена последовательно. И имеет соответственно определенное сопротивление, на определенной , в данном случае (50Hz) частоте.
В идеале минимальной индуктивностью рассеивания будет обладать трансформатор намотанный на бублике (круглом в сечении а не квадратном), да еще что бы обмотки равномерно по всему магнитопроводу размещались... Да еще что бы обмотки как можно ближе к друг-другу были (в идеале - одна в другой ) Да ещё многое чего в идеале... Например бесконечно большая магнитная проницаемость сердечника...

В большинстве своем, конструктивно стараются, ее, индуктивность эту - как правило минимизировать... Но иногда она и заметную роль играет... Например - сварочные трансформаторы серии ТДМ4хх. Магнитопровод выполнен в виде П, при чем ноги у П, очень длинные. Обмотки, как первичек, так и вторичек "дисковые". И механическим приводом - расстояние между обмотками меняется, (с помощью винтового привода по этим "ногам П", обмотки либо сближаются либо наоборот.) так же меняется и сварочный ток, благодаря изменению индуктивности рассеивания, которая как говорилось выше - включена последовательно... Хотя коэффициент трансформации остался неизменен. (витки то не меняли ).

Р.S/Лайк! Плюс! Искренне!
А то резцы...,
блин этак мы далее и до пачки одноразовых джилеттов в качестве электротехнической стали дойдём

Добрый вечер.
Я благодарю всех, кто ответил в этой теме. Но я так и не услышал разъяснений по своему вопросу. По какой причине возник сдвиг фаз?
Почему он так зависит от расстояния до катушки?
В идеале хотелось бы использовать осциллограф.
Неужели это никому не интересно? Ведь это не шаблонная задача.

Про петлю гистерезиса почитайте. У ферромагнетиков магнитная проницаемость переменная величина и зависит от магнитного потока. В вашем случае вы используете в качестве магнитопровода, так называемый, магнитотвёрдый материал у которого широкая петля гистерезиса.

Петля гистерезиса это кривая изменение магнитного момента образца под действием периодического изменения напряжённости поля. Слово гистерезис обозначает запаздывание или отставание. При воздействии магнитного поля на ферромагнетики их магнитный момент меняется не сразу, а с некоторой задержкой.

Прошу пардона.... Мой однолучевой детский С112 спит и видит сны...
А про идуктивности в цепи переменного тока, и какие сдвиги фаз (тока относительно напряжения) Вы в Википедии найдете...

Не знаю конкретно какая там петля... Характеристики Bs, пусть сам топикстартер снимает, со своих резцов... Но тот факт что от положения катушек у него напряжение "гуляет" ничем кроме Ls объяснить не могу... Возможно и заблуждаюсь...

Чтобы был разговор предметным, то Вот Ваша схема, с примерными числовыми данными. Запишите для двух контуров схемы систему двух уравнений по 2 закону Кирхгофа, найдите из нее токи в контурах J1, J2, и зная J2, найдите напряжение на сопротивлении нагрузки R1 и посмотрите чему оно будет равно при одинаковых и разных коэффициентах связи k12, k13. Сможете сделать?

Да, сложновато. Но Ваша схема не совсем правильна. Все три катушки (1, 2 и 3) подключены последовательно, просто катушка "3" антагонист к двум другим, подключена встречно.

Если мне не изменяет память, второй закон Кирхгофа тут неприменим. Ведь там должны быть узлы, а у меня линейная магнитная цепь.





Спасибо, разумная мысль. Я тоже об этом подумал вначале. Получается, что на перемагничивание доменов затрачивается какой-то малый промежуток времени.
Это происходит не одномоментно, а как бы по очереди вдоль цепи. И чем длиннее магнитопровод, тем дольше длится этот процесс. Тем проще заметить сдвиг фаз в разных частях сердечника.
Но...
Это как-то не вяжется с классикой. Помните, как рисуют магнитный поток стрелкой вдоль магнитопровода? Как на моём первом рисунке. Это не так.
На практике перемагничивание происходит в обе стороны от первичной обмотки вдоль сердечника до его центра. Причём, чем дальше от обмотки, тем магнитный поток слабее.
Налицо нарушение закона полного тока.
Ведь при достаточно длинном магнитопроводе в его центре это поток будет нулевым. И как это представить? Вот от обмотки намагничивается сердечник. Магнитный поток пошёл вдоль магнитопровода, постепенно уменьшаясь. Вот он исчез в центре, потом появился, стал расти. И подойдя с другой стороны к катушке, снова принял своё максимальное значение.
Возможно, что от магнитного сопротивления материала зависит скорость перемагничивания. Как вы считаете?

Странно, все сообщения в одну кучу лепятся.

Я начертил ту, что понял из Ваших сообщений. Начертите свою-правильную.




Lenseffect, Вы плаваете в простых вещах. У Вас образование то какое?
Применимо тут все. Такие схемы давно исследованы и являются шаблонными задачами, просто у Вас знаний не хватает обосновать свои "открытия". Вам подучиться надо. Раздел, который Вам нужно освоить, я уже называл.

Что Вы мозги здесь всем пудрите? У Вас обычный трансформатор с круто падающей характеристикой. Все сварочники так устроены, обмотки расположены не друг над другом, а разнесены. Возьмите вольтметр с бесконечным внутренним сопротивлением и 5-5 будет ровно =0. И почитайте, если Вам так хочется о сварочных трансформаторах и о круто падающих характеристиках трансформаторов.

Хуже вашей неспособности понять условия задачи может быть только нежелание это сделать.
Отойдите от шаблонов, взгляните на это непредвзято.
Ваш "вольтметр с бесконечным внутренним сопротивлением" такой же миф, как и идеальный трансформатор. Зачем лапшу на уши вешать? Или вы думаете, что замеряемое напряжение из другой реальности?
Тестер показывает нуль, если катушки расположены на одинаковом удалении от первичной обмотки. Но если сдвинуть одну катушку, будет зарегистрирована разница ЭДС. Откуда она взялась?
А почему Вы приравняли мой трансформатор к сварочному?



В вашем сообщении http://www.electrik.org/forum/index.php?sh...st&p=472785 вы упомянули про фазовые сдвиги, о которых я высказался в предположительной форме в своих ранних сообщениях.
Хотелось бы заострить внимание только на этом. Простой вопрос, на который я не могу до сих пор получить ответ. Можно ли объяснить разницу ЭДС сдвигом сигнала во времени? Если да, то каков физический процесс данного явления?
Меня интересует схема, показанная в этом посте: http://www.electrik.org/forum/index.php?sh...st&p=472737
Вы человек грамотный, на вас вся надежда.


Dimka1, плавать - не значит тонуть. Мне простительно, я закончил технарь 25 лет назад.
В какой "шаблонной задаче" упоминается про сдвиг по фазе в магнитопроводе? Буду очень признателен, если кинете ссылочку.
О законах Кирхгофа. Я решил, что речь идёт о магнитных цепях. Если брать электрические, то тоже не всё ладно.
В замкнутом контуре алгебраическая сумма э.д.с. равна алгебраической сумме падений напряжения в ветвях, образующих этот замкнутый контур.

Отфрезерованные резцы. Это что за материал в катушкостоении?

А по-моему всё элементарно, Ватсон) Как известно, коэффициент магнитной связи катушек зависит, в частности, от положения сердечника относительно катушек, которое Вы меняете, двигая их. Отсюда и наблюдаемое явление.

И, кстати, Dimka1, Вам уже намекал на это.

Это да, наводимая э.д.с. зависит. Но 5-5 не 0. От чего зависит это?
Кстати, закону Кирхгофа данное обстоятельство тоже не соответствует. С этим как быть?

У меня получается, что сердечник далеко в насышении. кто-нибудь еще считал?

Я цепь со взаимоиндукцией считал с тремя катушками (схема выше). Когда M12 и М13 одинаковые, то при любом M23 тока в выходной цепи нет и напряжение равно нулю. Если M12 и М13 разные (катушки смещены), то ток в выходной цепи появляется и создает в нагрузке напряжение, которое и фиксируется вольтметром.

Но объяснять ему что-то дальше я не вижу смысла, т.к. знаний у него в этой области нет.

Зависит от положения катушек на сердечнике. И вообще, Ваш "парадокс" и "неисследованный эффект" уже давно находится на службе у человечества. У меня он используется по крайней мере в двух типах устройств.

А как ВЫ посчитали? Максимальная индукция сердечника неизвестна, геометрические размеры сердечника приблизительно 20х20мм, площадь 4^2 см. Известно количество витков обмоток 1080 витков и подаваемое напряжение около 6 вольт. Мне кажется при таких условиях сердечник вряд ли будет в насыщении.

Обратная задача по расчету магнитной цепи выполняется методом последовательных приближений. Задаемся некоторой индукцией, по кривой определяем требуемую напряженность магнитного поля. По примерной длине сердечника находим нужное МДС. Сравниваем с имеющимся. Ток известен, количество витков тоже. Принимаем индукцию 1,6 и принимаем кривую как для электротехнической стали и получаем что даже если это было бы из электротехнической стали, то оно в насыщении. А т.к. это даже не электротехническая сталь, то и подавно. Но м.б. я где-то ошибся.

Мне кажется нужно производить такой расчет на холостом ходе. А у нас транс нагружен. Да в первичной обмотки есть ток но он уравновешивается вихревыми токами в сердечнике, которые в свою очередь создают напряжённость обратную первичной обмотки и в сердечнике будет их разность . Насколько мне известно из практики, для трансформаторов напряжения (силовых) , для правильного выбора режима работы сердечника (не уходил в насыщение) является такой параметр как количество вольт на витки, поправьте меня если я не прав. На данном сердечнике этот показатель очень большой.

Благодарю всех, кто откликнулся. К сожалению, вопрос остаётся открытым.

слухай те мужики, да объясните вы мне таку вещь, играет роль направление намотки вторичной обмотки по отношению к первичке или не и че там может быть так или не так если не правильно намотать

Закрыт ваш вопрос давно и надежно, разностная ЭДС по положению катушек относительно сердечника используется в устройствах.

При намотке первички и вторички в одном направлении напряжения первички и вторички совпадают по фазе, так называемое синфазное включение.
Пр намотке вторички в противоположном направлении по отношению к первичке, напряжения в первичке и вторичке будут находиться в противофазе, противофазное включение обмоток.
В зависимости от включения будет меняться напряжение между обмотками, что накладывает разные требования к межобмоточной изоляции.

Так а какое напряжение тогда на вторичке в том и другом случае?

Читайте внимательнее! Напряжение на вторичке (его величина) будет одинаковым, разными будут фазы напряжений между обмотками. Хотите знать больше - учебник ТОЭ Вам в руки.