Расчет ёмкости контура для резонанса

Для повышения мощности можно использовать резонанс LC на трансформаторе.
Есть три вида резонанса LC - параллельный, последовательный и комбинированный.
При параллельном резонансе в колебательном контуре повышаются амперы, но напряжение обычно сохраняется.

Чтобы осуществить колебательный контур для резонанса на трансформаторе применяют такую схему.
Изобретатели вместо вторички ставят трубу через которую пропускают воду для нагрева. Схемотически такую водогрейку можно представить в виде нагрузки на вторичке потому что принцип тот же.
Для того чтобы получать на выходе больше мощность чем затрачивается с КПД >1, обязательно должно быть не менее двух трансформаторов включенных по такой схеме. Если у вас всего один трансформатор, то вы можете ничего не получить, потому что нужно не только правильно расчитать резонанс, но также предотвратить утечку энергии из контура в сеть, поэтому резонанс делается между двумя трансформаторами.

Как расчитать требуемую емкость конденсатора?
Существует специальная формула для которой надо знать индуктивность, но предположим у вас нет специального прибора для замера индуктивности, а обычный мультиметр-измеритель LCR для этого не подходит, потому что измерять нужно на той частоте, на которой работает трансформатор (обычно 50Гц), а измерители LC обычно работают на других частотах, поэтому они не годятся для замера трансформаторов с железным сердечником. Что тогда?
Тогда вам нужно просто узнать потребляемую мощность в ватах вашего трансформатора с подключеной нагрузкой и ввесли эту мощность в онлайн- калькулятор. Калькулятор выдаст нужную емкость, которая нужна для вашего случая. Только мощность замеряется без конденсатора. Кроме того в идеальном трансформаторе мощность на выходе равно потребляемой мощности на входе, так что обычно с этим определиться легко.
 Расчет ведется на последний трансформатор. Первый транс при расчете не учитывается. При этом естественно обмотки обоих трансформаторов расчитаны на одинаковое напряжение.
Для калькулятора указываются реальная мощность на последнем трансе при стандартном подключении к сети.



На самом деле можно делать несколько этапов усиления подключив больше трансформаторов.
При этом сначало расчитываем последний транс, смотрим на сколько уменьшилось потребление, потом замеряем мощность на втором трансе и расчитываем уже его, тоесть начиная с последнего.

Теперь зная мощность введите данные в форму для расчета емкости.


Для резонанса подходят те трансформаторы, у которых сердечник разборный, а обмотки находятся каждый на своем керне или обмотки экранированны друг от друга, при этом экран заземляют чтобы исключить наводки между обмотками, и желательно чтобы располагались на разных кернах как на П образных трансформаторах, иначе резонанс может не работать. Поэтому лучше подходят трансы с П образным сердечником.


При последовательном резонансе оба трансформатора должны иметь разделенный сердечник. При параллельном резонансе первый трансформатор может быть любым.
Возможный вариант:


Видео экономичный котел на параллельном резонансе



Для двигателей то же самое. Эта схема позволяет сильно сэкономить на электроэнергии. Нужен только подходящий развязочный трансформатор. В принципе можно подключить к двигателю генератор, сделать обратную связь с самозапитом и получить ″вечный эээ...″, только вот смысла мало, потому что с трансформаторами лучше из-за отсутствия вращающихся частей.
Принцип тот же что и с трансформаторами и расчитывается так же. Я это проверял лично на своей циркулярке и если работает у меня, значит должно работать и у вас. Такой метод можно использовать для уменьшения потребления энергии холодильниками если подключить конденсатор параллельно двигателю холодильника.
Потребляемая мощность проверяется токовыми клещами. На бирку двигателя не смотрим, потому что холостой ход движка всегда меньше номинального.


Авто подбор емкости для контура транса

Расчет емкости и индуктивности для контура по мощности

Онлайн расчет

Потребляемая мощность (ват)

Напряжение первички

Частота (Гц)

Правила для замера

Замерять мощность нужно с подключонной нагрузкой на вторичке, если конечно вы не хотите получить резонанс на холостом ходу.
Напряжение нужно указывать всегда реальное, а не приблизительное. Если в сети 215В то такое и указывать, если в сети завышеное, например 245В то такое и вписывать, потому что это влияет на точность расчетов.
Токовыми клещами замеряются амперы, если нет ватметра. Формула мощности P=U*I т.е. напряжение помноженное на силу тока. Токовые клещи правильно измеряют при частоте 50Гц. Если нужно измерять на более высоких частотах, то можно использовать калькулятор на делителе напряжения.

Расчет емкости и индуктивности для контура по напряжению и амперам

Онлайн расчет

Напряжение

Амперы

Частота (Гц)

Схема для замера


По такой схеме замеряются показания и вводятся в калькулятор. Это позволяет замерять индуктивность на любых трансформаторах и дроселях, в том числе имеющих другое рабочее напряжение. При этом источник питания может быть на любое напряжение. Индукторы и трансформаторы с железным сердечником должны замеряться на той частоте, на которой они будут работать. Лампа выполняет роль сопротивления и подберается так чтобы измеряемый объект не згорел, если он не расчитан на прямое включение. Поэтому вместо лампы можно ставить любое другое подходящее сопротивление или не ставить вообще. Такой способ позволяет вычислять индуктивность вторичных обмоток, самодельных дроселей, дроселей от электроники имеющих другое номинальное напряжение

Если у трансформатора первичка делится на четыре части, то индуктивность каждой части можно измерить так, и также в калькулятор.

Расчет емкости и индуктивности по напряжению делителя

Онлайн расчет

Ur напряжение на резисторе

R сопротивление резистора (Ом)

U вход

F частота (Гц)


Схема для замера


Такая схема полезна для замера дросерей и трансформаторов с железным сердечником. Дело в том что на частотах значительно выше 400Гц железо ведет себя иначе чем на частоте 50Гц и поэтому индуктивность будет отличаться. Поэтому обычный мультиметр LC не может правильно замерить их индуктивность, поэтому нужно прибегать к другим способам замера.
В данном случае используется принцип на делителе напряжения. Поэтому достаточно вольтметра постоянного напряжения.
Перед вольтметром поставить выпрямитель, это обязательно, потому что на частотах более 5кГц не всякий вольтметр правильно показывает переменное напряжение.
Где это может понадобиться?- Лично я расчитываю катушку для индукционного котла.

Резонансная частота колебательного контура

Расчет резонансной частоты

L ()

C ()

Схема колебательного контура


Резонанс в симуляторе

Расчитывалось по результатам работы симулятора Qucs
Расчеты в симуляторе наглядно показывают что в колебательном контуре при параллельном резонансе скапливается больше энергии чем приходит от генератора. Чтобы снять полезную энергию нужно вместо индуктора поставить трансформатор способный к резонансу, это такой трансформатор у которого обмотки расположены на разных кернах с желательной экранизацией.
 Но реальные результаты все же будут отличаться от расчетных по нескольким причинам. Симулятор работает с идеальными компонентами, а реальные компоненты уступают идеальным. Для высокой эффективности нужны конденсаторы с низким внутренним сопротивлением. Для этого берется не один конденсатор, а наберается магазин из конденсаторов маленькой ёмкости. Это позволяет уменьшить сопротивление на емкостях и повысить эффективность.



Берётся три или четыре трансформатора и содиняются по такой схеме. В результате присходит экономия электроэнергии. Принцип такой схемы описан в вики https://ru.wikipedia.org/wiki/Резонанс_токов


Вариант замера

Бывает что нет под рукой амперметра переменного тока. Может кто то живет в сельской местности и в магазинах маленький выбор. И под рукой есть только простой амперметр постоянного тока. В этом случае можно подключить его через выпрямитель как на схеме.


Выбор трансформатора

Необходимые требования к трансформатору для получения резонанса


При выборе трансформатора следует обратить внимание на расположение обмоток, особенно если это Ш образные или тороиды.
Если вторичка намотана поверх первички, то скорее всего на таком трансформаторе резонанс работать не будет. Между разными обмотками не должно быть прямой связи, и чтобы соседняя обмотка своими наводками не мешала резонансу, их следует тщательно экранировать друг от друга и желательно располагать на разных кернах. А керны должны быть изолированы друг от друга лаком или качественной краской. Это важно. Иначе резонанс может не работать.

Эксперименты с Ш образным трансом показали, что когда изначально вторичка была намотана поверх первички, резонанс не работал, но когда вторика была перенесена на свободное место на сердечнике, то резонанс заработал. Дело в том что Ш сердечник состоит не из цельных пластин, а разборный, а керны изолированы друг от друга.
Поэтому при самостоятельной намотке трансов, это следует учитывать. Обмотки должны быть разнесены друг от друга и находится каждый на своем керне. На том керне на котором находится резонансная обмотка, других обмоток быть не должно. Все остальные обмотки следует располагать на другом керне или же отделять качественным заземленным экраном как это делает Андреев.
То же самое и с тороидами. Поэтому при самостоятельной намотке тороидального трансформатора следует сердечник делить на две части или поставить экранизацию между первичной и вторичной обмотками с заземлением экрана. Но если сердечник разделен, то резонанс работает и без экрана. И понятное дело, что покупать готовые тороиды заводского исполнения не имеет смысла, потому что производители не расчитывают на возможный резонанс.

Делать тороидальный трансформатор лучше на сердечниках от двигателей, так как у них большое окно, что позволяет уложить провод большего диаметра, что дает возможность использовать более дешевый алюминиевый провод в пластмассовой изоляции из магазина, просто подберается провод с запасом по сечению чтобы не грелся. И лучше подходят сердечники от коротких двигателей, т.е. чтобы статор был короче но пластины шире в толщине сердечника, потому что тогда расчетное количество витков получается меньше и соответственно намотать будет проще.
Сердечник делится на две части, и на каждой части мотается своя обмотка. Две части сердечника изолируются друг от друга. Большой зазор между ними делать не надо, достаточно изолировать.



Обратите внимание что сердечник разделен. Дело в том что на цельном сердечнике резонанс обычно не работает. это проверено на тороидах.
На Ш трансформаторе обе обмотки могут быть расположены на одном керне при условии что в этом керне имеется зазор


Зачем нужен ″экран″ в трансформаторе? Как известно не существует изоляторов от магнитного поля просто потому что магнитное поле это движение эфира, а он может проходить везде. Но магнитное поле можно перенаправить под другим углом и для этого используются металл достаточной толщины чтобы он мог стать проводником магнитного поля. Как только магнитное поле на своем пути встречается с металлом, обладающим достаточной толщиной, то магнитный поток начинает его намагничивать, а значит затягиваться в его форму, тем самым происходит отклонение магнитных потоков от изначального пути. Но чтобы это было эффективно, экран должен быть подобен сердечнику и достаточно магнитным материалом, поэтому экран нужно делать не из медной или алюминиевой фольги, а из достаточно толстого железа, при этом форма экрана должна огибать вторичку так чтобы все магнитные потоки наводимые вторичкой остались в ″экране″ и не попали в сердечник. По сути ″экран″ должен представлять собой второй сердечник огибающий вторичную обмотку.
 На самом деле речь идет не совсем об экране в привычном понимании, а скорее о дополнительных сердечниках расположенных рядом и их там должно быть не один, а как минимум несколько штук разделенных изоляцией. При правильной конструкции первичка перестает видеть вторичку.


Видео трансформатор с экраном на ютуб

Видео с трансформатором с экраном смотрите https://youtu.be/pVUEd_VlwRE


Последовательный резонанс

Параллельный резонанс удобнее чем последовательный, потому что напряжение сохраняется, но есть одна существенная проблема, которая заключается в конденсаторах. Дело в том что чтобы параллельный резонанс хорошо работал и добывал больше энергии, необходимы конденсаторы с минимальным ESR. Тоесть сопротивление обкладок и паразитная индуктивность должна быть близка к нулю, потому что параллельный резонанс - это резонанс токов. Там где большие токи, должна быть хорошая проводимость иначе эффективность будет желать лучшего.
Но если мы работаем с последовательным резонансом, то это несколько решает проблему с конденсаторами, потому что последовательный резонанс это резонанс напряжений и тут небольшое сопротивление в цепи не может так испортить всю малину. Поэтому даже плохие конденсаторы могут давать ощутимые результаты. Но схема немного меняется.



Последовательный резонанс расчитывается так же как и параллельный, поэтому можyj расчитать конденсатор как для параллельного, а использовать его в последовательном резонансе.
Дело в том что если конденсаторы при работе будут нагреваться, то их ёмкость может немного измениться, поэтому может потребоваться подстройка в ходе работы. Желательно выбирать высоковольтные конденсаторы и обеспечить условия исключающие нагрев конденсаторов, а также ставить параллельно несколько с меньшей емкостью, чтобы уменьшить ESR.

Возможные ошибки при расчетах которые могут быть: первичная обмотка расчитана на 220В, а в последовательном резонансе получается более чем 600В, в этом случае сильно возрастает холостой ток, а значит и потребляемая мощность и тогда резонанс может не работать. Поэтому если при расчетах указывать напряжение первички 220В то и при резонансе должно получиться 220В. Это значит что в калькулятор нужно вводить реальное напряжение при котором будет работать первичная обмотка, иначе результаты могут быть не верны. Чтобы добиться этого на практике, первый трансформатор должен быть понижающим. Можно использовать ЛАТР для плавной регулировки напряжения. При отсутствии ЛАТРа понижающий трансформатор мотается на 55В при условии что первичка второго трансформатора на 220В.

 Последовательный резонанс для нормальной работы также требует минимум двух трансформаторов, потому что высокие напряжения не должны проходить через электросчетчик, и потребителю высокие напряжения тоже могут быть вредны. Поэтому делаем последовательный резонанс между двумя трансформаторами. Но если вдруг захочется последовательный контур запитать от 220В напрямую, то первичку нужно мотать на 880 В. Кроме использования ЛАТРа есть вариант применения диммера если его включать последовательно в контуре, но это не гарантирует что из него не выйдет серый дымок.


Принцип уменьшения потребления энергии двигателями переменного тока
Индуктивность обмотки в двигателе зависит от скорости вращения ротора. Когда на движок повышается нагрузка, то ротор уменьшает обороты и как следствие уменьшается индуктивность что выливается в увеличение проходного тока через обмотку.

Итак для уменьшения потребления нужно в момент увеличения нагрузки просто менять частоту на задающем генераторе. Это не только позволит продолжать параллелый резонанс но также увеличивать обороты ротора. В принципе то же метод может быть применен и к трансформаторам.


Вариант по вектору

Кроме простого скучного резонанса и трансформатора с экраном мы можем пойти дальше простых решений и окунуться в мир мощных вихревых магнитных потоков. Из практики доказано что два встречных магнитных потока создают выхревой магнитный поток, который намного мощнее чем те силы, которые его порождают. Для создания вихря используется сердечник особой конструкции. Для этого берутся пластины и складываются в шахматном порядке как на рисунке. На таком керне должно быть две обмотки соединенные по схеме пуш-пул. Одна обмотка тянет в одну сторону, а другая в другую в импульсном режиме, в результате получаются два встречных магнитных поля, которые порождают мощный вихревой поток.
В этом трансформаторе ослаблено ОЭДС из-за того что сердечник разделен не на две части, а на три части. Из-за этого прямая связь вторички с первичками ослаблено, что дает возможность ослабить ОЭДС, а мощность на вторичке можно повысить введя её в резонанс LC.
Суть этого трансформатора в перенаправлении магнитных потоков, то есть магнитный поток идет двумя путями, один по кругу как по кольцу, а второй путь через центральный керн, и на центральном керне получается что то вроде магнитной воронки если сравнивать с водоворотом.
Для того чтобы получать эффект антигравитации, потоки наоборот должны идти друг от друга.
Картинка которую я представляю не претендует на окончательный вариант, а лишь предлогает возможный вариант.


Видео трансформатор по Вектору 1
Видео трансформатор по Вектору 2
Гравитация

Кратко что такое гравитация.
Раз уж некоторые очень озадачились этим вопросом о гравитации, то поделюсь своим мнением на этот счет.
Для начала рекомендую ознакомиться со статьями Ацюковского, который описывает этот процес более вероятно к истине, так как его теория более всего обьясняет что и как.

Итак чтобы понять что такое гравитация и притяжение вообще нужно понять что два обьекта не могут притягиваться друг к другу просто так вот без каких то связей если на них не действуют внешние силы. Это класическая физика имеет много белых пятен, поэтому учителя в школе иногда прибегают к неуместным сравнениям чтобы обьяснить вероятное, вроде как то что электроны и протоны притягиваются друг к другу как будто цепляются друг за друга крючками.
На самом деле классическая физика просто не может обьяснить что такое гравитация, потому что был удалён основополагающий фундамент - существование эфира которым заполнен весь космос.
 Вакуум это не пустое пространство, а очень плотное вещество, потому что заполнено эфиром. Магнитное поле это движение эфира по спирали. Когда эфир вращается по спирали то создается центробежная сила, которая стремится центр выкинуть наружу, и тогда в нутри пространство разряжено, т.е. менее плотно по сравнению с окружающим пространством. Но если рядом два обьекта которые имеют меньшую плотность, то окружающая более плотная среда старается их притянуть друг к другу, а также вытолкнуть в менее плотное пространство. Это можно сравнить с тем как воздушные пузыри выталкиваются наверх из воды, потому что воздух менее плотен чем вода.
В магнитной среде тоже самое. Земля своим магнитным полем создает разряженность в пространстве и поэтому к ней притягиваются обьекты. Солнце внутри себя имеет очень мощные энергии, поэтому Солнце обладает мощным магнитным полем разряжающим эфирное пространство вокруг себя, а внешнее космическое пространство, которое более плотное, старается вытолкнуть планеты в сторону менее плотного пространства, порожденного магнитными полями Солнца, подобно как более плотная вода выталкивает наружу менее плотные пузыры воздуха.

Далее если понять этот простой принцип, то можно легко монять почему трансформатор Вектора поднимался. А потому что там создавался мощный вихревой магнитный поток, которые делал среду в црентре себя менее плотным и его просто более плотное внешнее простроанство выталкивало вверх как пузырь воздуха из воды.


Немного электроники.

На форумах приходится сталкиваться с вопросами; как снять энергию с трансформатора и как сделать самозапит.
У трансформаторов для этого предназначена ″'специальная'″ обмотка, которая называется вторичка. Мы не можем напрямую от вторички кинуть провод на первичку потому что между обмотками не должно быть прямой фазочастотной связи, поэтому нужно переводить ток в постоянный через накопительный конденсатор и уже от него делать обратку, но это подразумевает наличие своего генератора частоты.

Чтобы что-то строить, какие то схемы, нужно понимать процессы которые происходят. Чтобы извлечь халяву из колебательного контура нужно понимать процессы не на уровне формул, а на уровне понимания что такое магнитное поле и взаимодействия полей, а вот эту информацию современная литература почти не содержит, точнее содержит в очень урезаном виде.
Итак допустим мы хотим использовать ШИМ для раскачки резонансного контура для получения резонанса. При этом не важно трансформатор на ферритах или на железном сердечнике. Принцип один. В обычном трансформаторе есть две частоты - частота первички и частота вторички. Если взять точную осцилограмму первичной и вторичной обмотки, то можно заметить что частота вторички отстает от первичной частоты, т.е. они противоположны по знаку не ровно на 180 градусов, а чуть-чуть под другим углом. Эту закономерность можно использовать чтобы уйти от противо ЭДС если бить короткими импульсами с большой амплитудой в тот момент когда вторичка еще не набрала ход. Если обе обмотки включены одновременно то они мещают друг другу и возникают биения. Это может приводить к падению резонанса, поэтому чтобы уменьшить взаимосвязь обмоток используется разделение сердечника чтобы как-то отделить резонансный керн и тем самым как бы дать ему возможность жить своей жизнью. Это потребует некоторых затрат времени чтобы изготовить такой трансформатор качественно, особенно если он на железном сердечнике.
Второй вариант избавиться от влияния первички на колебательный контур чтобы не падал резонанс, это сделать прерывание по питанию первички так чтобы первичка включалась только на короткое время чтобы добавить энергии для продления незатухающих колебаний, а потом быстро должна отключиться. Тесла для этого использовал искровик в котором искра бьёт не постоянно а прерывисто. Но это настраивается собственной ёмкостью искровика, поэтому искровик имел форму из двух шаров. Но в наше время уже не обязательно настраивать скважность искровиком, потому что есть ШИМ контроллеры которые позволяют организовть такое прерывание за счет изменения скважности. Но искровик не стоит выбрасывать на помойку потому что им можно бить высокой амплитудой.
 Пример ШИМ - народная и многими любимая TL494 - работает от 1кГц до 300кГц, на низких частотах не может правильно работать с двумя плечами и переходит в однотактный режим. Поэтому на низкие частоты используют SG3525A (от 100Гц) или KA3525A (от 60Гц).
Популярная у радиолюбителей IR2153 работает и на низких частотах но не может регулировать скважность, поэтому для таких тестов не подходит.
Если требуется ШИМ на 50 Гц с регулируемой скважностью, то можно 555+CD4017: - 555 генерирует импульсы, а CD4017 эти импульсы распределяет между верхним и нижним плечами.
 Итак скважность настраивается так чтобы контур раскачивался короткими импульсами, поэтому скважность должна быть не более 25%. Встречается метод модуляции более низкой частотой когда в нутри полупериода содержится несколько более высокочастотных пиков высокой амплитуды - в основном это используется для разрядника. Желательно чтобы колебательный контур был гальванически отвязан от схемы. Однако ШИМ хорошо подходят только для резонанса когда имеет место постоянная нагрузка. Например для котлов отопления.
C ОЭДС борятся ослаблением прямой связи между кернами на магнитопроводе (устанавливается зазор), а мощность на вторичке поднимают вводя её в резонанс LC, но при этом чтобы не сбивать резонанс, с контура можно снимать только половину мощности.
Если посмотреть на Капанадзе и то что сказал Вектор, колебательный контур можно делать на вторичке и от него на нагрузку. Примерно так:
Здесь диод стоит чтобы колебательный контур не терял энергию перекачивая её в первичную сторону, потому что иначе это может сбить резонанс.
Что дает короткий импульс? Если вы хорошо поняли что такое реактивная энергия то понять будет проще. В самый начальный момент импульса индуктивное сопротивление обмотки имеет максимальное сопротивление току, а потом уменьшается, а по закону Ома участок цепи имеющий максимальное сопротивление, будет на концах иметь и максимальное напряжение, (от сюда высоковольтная игла в начале импульса) таким образом мы можем бить короткими импульсами с хорошей амплитудой не затрачивая много энергии - высокое напряжение и малый ток. Чтобы перевести энергию в активную, в цепи ставиться последовательно звено которое тоже реактивно но с противоположным знаком - это конденсатор, в результате двух противоположных sin получаем cosφ=1 тоесть активную энергию. Это то что и делает колебательный контур, только он еще и качаться может продолжительное время и вот такими короткими импульсами которые не имеют тока, мы качаем активную энергию раскачивая колебательный контур.

Автогенераторы
Сложность заключается в том что резонанс LC зависит от индуктивности, а она зависит от нагрузки, и чтобы при изменении нагрузки резонанс не сбивался, на помощ приходит автогенератор частоты в котором частота сама подстраивается под нагрузку. Остается только выбрать наиболее оптимальную схему автогенератора. Единственное что мне не нравится в обычных автогенераторах это то что амплитуда обратной связи не постоянна, поэтому хорошо было бы иметь хороший ЧИМ для таких целей, который сам настраивается на резонансную частоту.
Пример ЧИМ - FAN7688 работает только с ферритами. В простых автогенераторах нужно чтобы форма сигнала на обратной связи была синусой, потому что это несколько решает проблему сложности настройки скважности. Но если используется ЧИМ то управляющие импульсы могут быть и прямоугольной формы но со скважностью не более 25%.


Мы знаем что в колебательном контуре образуется больше энергии чем приходит от батарейки, поэтому чтобы снять полезную энергию и сделать самозапит нам нужно вместо катушки индуктивности поставить трансформатор с разделенным сердечником чтобы на нем мог работать резонанс. При этом генерация частоты будет работать и без вторички, но когда мы к вторичке начнем цеплять нагрузку, то индуктивность изменится и соответственно частота автоматически вырастет, но генерация частоты не пропадет и резонанс не провалится, просто изменится частота. Рисовать самозапит я не хочу, потому что здесь и так все должно быть ясно и элементарно просто, - со вторички делаете выпрямительный мост с накопительным конденсатором и соединяете со входом от батарейки.
Вторичку лучше расчитать на немного большее напряжение чем приходит в схему, потому что из-за потерь и нагрузки будут просадки напряжения.


Автогенератор с резонансом LC

Существуют разные схемы автогенераторов, но чтобы долго не вдаваться в поиски оптимальной схемы, представляю схему автогенератора, которую я опробовал. За основу был взят автогенератор от Капанадзе, но немного доработан. Дело в том что сам Капанадзе его не сам придумал, а взял обычный автогенератор с обратной трансформаторной связью и просто добавил конденсатор чтобы образовать колебательный контур, но он тупо оставил старые номиналы в схеме, а если мы схему переделываем под резонанс, то номиналы нужно подгонять под новые условия.



В ходе разработки, оказалось что генератор не так просто запустить. Генерация напрямую зависит от параметров колебательного контура.
 Путем научного тыка и подбора удалось найти параметры при котором автогенератор стартует это C1=20нФ и индуктивность первички 0.25-0.3 млГн. Индуктивность нужно замерять когда трансформатор отсоединен от схемы. Пришлось намотать 29 витков, это много для этого феррита, но именно с такими параметрами схема заводится. Однако не обязательно что параметры должны быть именно такими. При пресоединении нагрузки индуктивность меняется но генерация не срывается, зато меняется частота. В моем случае частота менялась до 120кГц
Надежнее если нагрузка будет постоянной, тогда можно намотать первичку так чтобы её индуктивность была такой когда подключена нагрузка.
Также нужно учитывать что у простых автогенераторов амплитуда обратной связи может меняться в зависимости от нагрузки, поэтому лучше иметь подстройку амплитуды ОС подстроечным резистором, который еще потенциометром обзывают, но мы потенцию мерить не будем, а будем амплитуду ОС подстраивать.
Резистор R1 изначально был 270 Ом, но для такой схемы это мало так как из-за большого протекающего така покоя грелся транзистор. После замены на 4.7кОм транзистор перестал перегреваться, а автогенерация стала стабильнее запускаться на напряжениях питания 5-12В.

Диод D2 стоит не для выпрямления питания, а чтобы не пропускать обратные выбросы в фильтрующий конденсатор. Без этого диода схема работает хуже. Дело в том что индукционные выбросы от первички должны заряжать резонансный конденсатор, а не уходить куда попало.
Если вдруг автогенератор не будет работать, то нужно поменять местами провода от обмотки обратной связи. Обмотку обратной связи нужно располагать на том керне, на котором находится вторичка, чтобы не мешать колебательному контуру своими наводками. Также для стабильного пуска поставьте выключатель после сглаживающего конденсатора, потому что он даёт первый толчек для пуска, потому что генерация стартует от случайной помехи в схеме. Если первичка расчитана на 12В то обмотка обратной связи должна иметь примерно в два раза меньше витков чем первичка.
 Ферритовое кольцо было разделено пополам, между частями подложена бумажка и склеено на супер-пупер клей, потому что на цельном кольце резонанс не работает.
Но схема схемой, а нужно еще сказать что в установке Капанадзе играет роль не только схема автогенератора, а также другие прибамбасы, в частности исиметричный трансформатор, в котором нет ОЭДС. Поэтому там еще играет роль конструкция транса.

Второй вариант автогенератора с резонансом LC



В данном варианте колебательный контур гальванически отвязан от схемы. Это нужно чтобы избавиться от сквозных токов через контур при увеличении нагрузки. И как следствие резонанс должен работать более стабильно. Выше отмечалось, что если первичка имеет маленькую индуктивность, то первичка может зашунтировать резонансный конденсатор и тогда резонанс падает. В этом варианте первичка уже не сможет зашунтировать конденсатор.
Первичка мотается на 12В, обмотка колебательного контура мотается на 48В, вторичку, т.е. сьемную обмотку можете намотать на какое пожелает ваша душа.
Автогенератор заводится от случайной помехи в схеме, поэтому для толчка нужно после сглаживающего конденсатора ставить выключатель (на схеме не указан).
Недостатком схемы является то что часть энергии идет на нагрузку, а часть на раскачку контура, поэтому лучше переходить сразу к третьему варианту в котором устранен этот недостаток.

Третий вариант автогенератора с последовательным резонансом
Здесь энергия идет только на раскачку колебательного контура, а уже от него на нагрузку, т.е. контур выступает посредником между генератором и нагрузкой. Как видим использован последовательный резонанс в котором напряжение повышается, поэтому и наматывать нужно соответственно.
У первого трансформатора: первичка на 12В, вторичка на 55В.
У второго трансформатора: первичка на 220В, вторичка на 220В
Конденсатор на первичке расчитывается так чтобы частота первого контура совпала с вторым колебательным контуром. На первых парах на первичке резонанс можно не делать, а сделать сначало последовательный, а потом уже пробовать вводить в резонанс и первичку.
Последовательный резонанс дает повышенное напряжение, которое распределяется между звеньями цепи, и намотав таким образом обмотки получаем разницу в мощности которую можно примерно прикинуть. Допустим в контуре крутится 2 ампера, но напряжение на обмотках разное тогда:
На первом трансформаторе 55В*2А=110 ват
На втором трансформаторе 220В*2А=440 ват
Оба трансформатора должны иметь разделенный сердечник иначе резонанс может не работать.
Транзистор КТ819 приведен в качестве примера, но конечно никто (точнее все) не мешают использовать более мощные транзисторы, например КТ878А или КТ879А
Если лень мотать на 220 В то можно намотать контур по другому: 12 В <--> 48 В т.е. 12 вольт к 48 вольтам. Но нужно понимать такую вещь, что первый трансформатор пропускает энергию в двух направлениях. Это значит что из колебательного контура часть энергии пойдет обратно в источник питания. Но если на генераторе напряжение ниже чем в колебательном контуре, то обратно пойдет меньше.


Полноценный автогенератор с резонансом LC

Расчет индуктивности на ферритах: существуют специальные программы для этого дела, но нужно учитывать что просто по габаритным размерам программный расчет может быть не точен, потому что программа не учитывает зазор или потому что нельзя точно этот зазор замерить, а когда кольцо делится пополам то индуктивность меняется. Кроме того у ферритов есть плохая тенденция терять свойства со временем. Энергия перед собой видит не количество витков, а индуктивность среды, поэтому для точного расчета нужно не полагаться на программы, а делать замеры индуктивности обмотки.
Положим что обмотка на 12В имеет индуктивность 0.1 млГн, тогда нужно намотать столько витков чтобы получить 0.1 млГн. После чего высчитывается сколько вольт на виток и уже от этого ведется расчет обмоток на 55В и 220В.

Конденсаторы: Нужно учитывать что конденсаторы должны быть высоковольтные, иначе они могут работать в пробивном режиме, что может привести к их летальному исходу, а также сделать работу автогенератора не стабильной.
Среди керамических высоковольтными являются синие или голубые.



Простой стабилизатор напряжения (лабораторчик)

Для нормальной работы автогенератора напряжение нужно стабилизировать. У этих автогенераторов есть одна черта - зависимисть частоты от напряжения питания, а при завышеном напряжении они могут не работать. Кроме того если кому то вдруг приспичит сделать самозапит, то тем более обратку нужно пропускать через стабизатор.
Поэтому нужен лабораторный блок питания.
Эта схема простого регулируемого стабилизатора напряжения. Недостаток один - будет греться транзистор, потому что он работает не в режиме ключа, а в режиме сопротивления, поэтому нужен хороший радиатор. Чтобы ничего не грелось используют другие схемы - импульсные стабилизаторы на ШИМах.


лабораторный стабилизатор

Подстроечным резистором настраивается нужное выходное напряжение. Стабилитрон D1 стоит на 15-18В для защиты затвора транзистора чтобы его не пробило.
Чтобы транзистор меньше грелся, желательно чтобы на вход поступал ток с колебаниями, тоесть это значит что сглаживающий конденсатор должен стоять после стабилизатора. TL431 следит за напряжением и управляет транзистором.

Мощный импульсный стабилизатор на таймере 555


Линейный стабилизатор прост в изготовлении, но КПД теряется на радиаторе.
Поэтому мне вдруг приспичило сделать импульсный стабилизатор и именно на таймере 555, просто потому что он есть, а использовать для такой цели TL494 слишком кучеряво для простого стабилизатора. В интернете толком ничего не нашел путнего. Был идин неопознаный объект, но на маленькую нагрузку, а потому в топку.
Поэтому пришлось изобретать свой вариант. Стабилизатор должен быть довольно мощный, поэтому должен управлять мощными ключами IRFZ44 или мощнее.

Итак получилась такая схема

Суть работы в следующем - если напряжение на нагрузке переходит нужный заданый порог, то включается оптопара которая подаёт положительное напряжение на ногу 6 таймера, которая следит за напряжением и в результате срабатывает тригер и транзистор перекрывается. Этим самым и происходит стабилизация напряжения .
 Когда на 6-й ноге таймера напряжение ниже 2/3 питания, силовой транзистор Q2 открыт полностью. Здесь постоянно дергать затвор без надобности не имеет смысла, поэтому я перевел таймер из режима генератора импульсов в режим подобный компаратору, для этого времязадающий конденсатор заменен на резистор R8=51k, чтобы переключение было только при необходимости, тем самым уменьшается количество переключений ключом. Если вместо резистора R8 поставить конденсатор 2-5 nF то 555 будет генерировать импульсы, а стабилизация будет за счет изменения скважности.
Конечно для правильной работы схемы нужно правильно подобрать номиналы. Напряжение фототранзистора должно иметь более высокий приоритет в управлении времязадающей цепочкой, поэтому R1 и RV1 должны иметь большее сопротивление чем резистор R3 перед оптопарой. Резистор R1 должен иметь большее сопротивление чем R8, у меня R1=270k но можно и 1М поставить.
Оптопара PC817 довольно нежное создание, поэтому перед светодиодом стоит стабилитрон на 5В (у меня на 4,7В) и гасящий резистор R5 на 100 Ом.
Мои номиналы R7=1k, RV2=5k. R2=1k, R6=100 Ом, C2=3nF, RV1=20k, R3=1k. Стабилитрон D1 на 13 В.
 Гасящий резистор R4 подберается под максимальное входное напряжение питания, у меня R4=100 Ом.
Сглаживающий конденсатор C4 нужен хорошей ёмкости, например 2200 мкФ, потому что он не только сглаживает пульсации на нагрузке, но также уменьшает число переключений ключом и делает работу схемы стабильнее.

Печатка платы в формате lay с не большими изменениями на плате в отличии от фото. Оптрон smd поэтому припаян с другой стороны платы.

Схема работает но уже появились мысли по модернизации, например можно управлять таймером дергая его за 5-ю ногу (хотя это не обязательно), также ускорить момент перезарязки затвора, поставив эмитерный повторитель чтобы по максимуму уменьшить нагрев ключа при частом переключении, но пожалуй это в другой раз, когда буду паять следующий стабилизатор.
Кроме таймера 555 можно сварганить стабилизатор и на других микросхемах, например LM393 в котором целых два компаратора, и если один сломается, то можно переключиться на другой. Но у таймера более мощный выход, позволяющий управлять мощными ключами.

Стабилизатор можно использовать не только для стабилизации, но и для управления нагрузкой. Надо заметить что готовые модули подобного типа такой же мощности будут стоить дорого, но мне не встречались готовые стабизаторы на 555. Все что есть на али это всего лишь регуляторы для управления нагрузкой типа моторчиком на 3А, но стабилизаторами они не являются. Дело в том что китайцы туповатые ребята - сами ничего путного придумать не могут, ждут когда у кого нибудь что то появится чтобы скопировать и продавать. И любая схема чуть более чем на 3А значительно поднимается в цене, а фактическая мощность как правило не соответствует заявленому, потому что это часто продуманые вруны с лукавым бизнес-планом. Поэтому гораздо дешевле и правильнее спаять стабилизатор самостоятельно.


Микроконтролеры

Подключение конденсаторов на лету
Хороший автогенератор это хорошо. Но мы можем пойти дальше чтобы решить некоторые дополнительные задачи.
Когда автогенератор работает без нагрузки то частота должна быть минимальная, но при подключении серьезной нагрузки частота резко возрастает. Но если вдруг нам приспичит сделать низкочастотный девайс на трансформаторах с железным сердечником, а такое тоже возможно, то нужно учитывать что у железа есть свой диапазон частот за который выходить не желательно. При частотах выше 400Гц железный сердечник не успевает перемагничиваться и греется. Ну с нагревом можно решить проблему если утопить его в трансформаторном масле, которое для этого и предназначено, но с передачей энергии будет не все так однозначно. Поэтому желательно держать частоту в допустимых пределах.
Для этого можно при слишком большом увеличении частоты, на лету подключать дополнительные конденсаторы чтобы увеличить ёмкость и тем самым понижать частоту. Но вот засада, постоянно вручную контролировать этот процес нереально. Поэтому можно обратиться к апаратным возможностям чтобы конденсаторы подключались автоматически с помощью реле.
Реализовать апаратную часть которая будет следить за частотой можно по разному. Один из способов это применение программируемых микроконтроллеров, которые бы и занялись этой задачей - считывали бы частоты и при необходимости подключали дополнительные конденсаторы с помощью реле.

ЧИМ с обратной связью FAN7688 как раз и создан чтобы самонастраиваться на резонансную частоту колебательного контура, но не самая распространенная микруха.
Недостатком FAN7688 (на мой взгляд) является то что он не может работать на низких частотах.


Дополнительные расчеты для заинтересованых

Расчет тороидального трансформатора на железном сердечнике

Введите размеры сердечника

D внешний диаметр (см)

d внутренний диаметр (см)

h высота (см)

U напряжение обмотки

Тип сердечника



Если сердечник от асинхронного двигателя то выберается тип сердечника пластинчатый. Если же сердечник из полосы железа скрученой в рулон, то выберается тип витой.

Расчет сечения обмоточной проволоки по диаметру

Расчет проволоки

Диаметр провода (мм)
Ампер на 1 мм сечения
Напряжение
Нажми на кнопку, получишь результат

Для ускорения расчетов

Дополнительно расчет частоты SG3525A

Введите данные

Входные данные:

Сопротивление резистора (кОм): 

Ёмкость конденсатора (nF):           

Сопротивление резистора Discharge (Ом):           




Частота генератора(кГц):                   


Итоговая частота (кГц):                   


Онлайн расчет частоты SG3525A

Частота у SG3525A регулируется двумя элементами: резистором на 6 ноге микросхемы и ёмкостью конденсатора на 5 ноге. Расчет ведется по формуле - f = 1/( C((0.7*Rt)+(3*Rd)) );

Офлайн расчет

Теперь если вы сохраните эту страницу в телефоне, то сможете расчитывать не заходя в интернет. В новых телефонах современные браузеры, такие как Opera, вполне корректно справляются с такой задачей.


Еще картинки