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.

Для реализации затеи на одном трансформаторе нужен транс с тремя обмотками

Здесь две первички соединены последовательно и образуют колебательный контур, а запитка через среднюю точку. Нужно учитывать что в этом случае в контуре напряжение может повышаться более чем в 2 раза, поэтому обмотки должны быть расчитаны на такое или можно понизить входное напряжение, поставив понижающий трансформатор или входной дросель.

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, иначе резонанс с активной нагрузкой работать не будет. Если используется экран, то его заземляют чтобы исключить наводки между обмотками.
Поэтому лучше подходят трансы с П образным сердечником.


При последовательном резонансе оба трансформатора должны иметь разделенный сердечник если требуется активная нагрузка. При параллельном резонансе первый трансформатор может быть любым.


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 (Вт)

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

Ввести данные

L ()

C ()

Напряжение обмотки, необязательно

Расчет колебательного контура

Кроме расчета частоты, калькулятор может просчитать также мощность в колебательном контуре если указать напряжение прилогаемое к обмотке. Указывать напряжение не обязательно.

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 отделены друг от друга и расположены на разных кернах.
 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 ESR. Для этого берется не один конденсатор, а наберается магазин из конденсаторов маленькой ёмкости и соединяются параллельно. Это позволяет уменьшить сопротивление на емкостях и повысить эффективность.
Нужно учитывать что при последовательном соединении конденсаторов ESR увеличивается, а при параллельном соединении наоборот уменьшается, поэтому по возможности нужно избегать последовательного соединения конденсаторов. Номинальное напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети. Поэтому нужны конденсаторы на напряжение не менее 350В для бытовой сети, а лучше на 450В. При последовательном резонансе номинальное напряжение может быть еще увеличено - не менее 600В.



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


Здесь речь идет о трансформаторе для активной т.е. резистивной нагрузки. Это значит что нагрузкой может быть любой потребитель, например тэна. Следует учитывать что для реактивной (индуктивной) нагрузки вы можете использовать любой трансформатор, но если на вторичке предполагается подключать например лампу или тэну, то транс не может быть любым каким попало. И если далее в статье написано что на таком то трансе резонанс работать не будет это касается только резистивной нагрузки, потому что меня индуктивная нагрузка мало интересует.

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 отделять 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.
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


В чем секрет разделенного сердечника? Чтобы правильно ответить на этот вопрос придется копнуть глубже и раскрыть вещи о которых умалчивает класика, вещи о которых вы не прочитаете в официальной литературе. Но все тайное становится явным. Итак час истины настал. Итак сначало нужно понять что в трансформаторе на самом деле не одна частота, а две - частота первички и частота вторички. Если взять точную осцилограмму холостого хода,то можно заметить что ЭДС вторички развернута не ровно на 180*С а немного под другим углом, что говорит о том что каждая обмотка имеет свою фазочастотную характеристику вследствии инерционности полей в металле. И фишка в том что частота вторички и частота первички мешают друг другу и при резонансе волна вторички может сбивать резонансную волну, что обычно и приводит к падению резонанса с активной нагрузкой. Однако при индуктивной нагрузке резонанс все же работает, и угадайте почему. А потому что при реактивной нагрузке частота первички и частота вторички не совпадают по фазочастотным характеристикам что исключает их взаимное уничтожение. При активной нагрузке фазочастотная характеристика начинает по максимуму совпадать и они начинают друг друга просто угроблять. Для решения этой проблемы нужно просто сделать разделение сердечника на две части, что исключает прямое воздействие частоты вторички на резонансный контур. Вот и весь секрет.
 Кстати фирма Epcos советует вводить в сердечник не два зазора, а три, как утверждается при этом повышается добротность. На самом деле зазоров может быть больше, но три зазора считается наиболее экономичным вариантом, хотя смотря какая форма сердечника. Кольцо удебнее делить на четыре части, потому что тогда прилегающие торцы можно выровнять на наждаке для плотного прилегания друг к другу. Правда нужно сказать что такой метод приемлем для сплошной намотки обмотки по всему кругу кольца, а не сегментами.


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.


Вариант по вектору

Для создания мощного вихревого магнитного потока 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. Между обмотками должно быть растояние. Одна обмотка тянет в одну сторону, а другая в другую в импульсном режиме, в результате получаются два встречных магнитных потока, которые сталкиваясь дают выброс энергии.
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.
Чтобы получить эфекты нужно напряжение значительно выше 12В. На низком напряжении это будет работать в лучшем случае просто как обычный трансформатор. Поэтому напряжение повышаем не менее 50В и форма импульса идеальный меандр с резкими фронтами или пила. Основной эффект даёт задний фронт, он должен быт идеально ровный, потому что фишка в схлопывании электровещества.
На ir2153 так вряд не получится, поэтому лучше использовать другие ШИМ.
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.

Схема по которой может быть подключен такой трансформатор:

Схема представляет собой двухтактный автогенератор, в котором частота зависит от конденсатора на вторичке.


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.


Как классическая физика из людей делает дураков
Слово математик состоит из двух слов:
МАТЕМА - наука
ТИК - (нервный тик, наркотик, фанатик, шизик и т.д.)
Вы все еще верите что магнитное поле это + и - ?
Для того чтобы всех запутать в физику ввели ложные понятия относительно электроэнергии.
Официальным представлением о диполе является что он состоит из двух противоположных зарядов

Но плюс и минус друг друга уничтожают, поэтому такого диполя как его рисуют, в принципе не может быть. С таким же успехом можно полюса земли обозначить как + и -, но если так сделать то даже школьник заподозрит что здесь что-то не то. Так зачем же тогда диполю приписывают + и - ?

Вы все еще верите что источник питания это положительный заряд (+), а земля отрицательный (-) ?
Ложность физики также в описании зарядов. Утверждается что есть положительный заряд и отрицательный заряд. Если бы заряд был отрицательным то он должен был бы уничтожить электричество своим противоположным знаком (+220 + -220 = 0) что значило бы что электричество самоликвидируется, но на деле электровещество просто перетекает из более плотного скопления в менее плотное скопление. Потому что правда в том что электричество по своей прероде не может быть отрицательно, оно может быть только разнонаправлено. Очень красиво это доказывает феномен стоячих волн. Стоячая волна образуется в результате отражения прямой волны от земли (заземление) и столкновением отраженной волны со встречной волной, при чем амплитуда в столкновении не только не уменьшается но наоборот увеличивается, хотя направление вращения встречных полей противоположно друг другу. Если бы земля была бы отрицательна, то должна была бы поглотить волну, но она наоборот разворачивает её на 180* и отправляет обратно, но + может отражаться только от +, что доказывает что у земли нет отрицательного заряда, она скорее положительна чем отрицательна, причиной этому то, что земля уже давно вобрала в себя достаточно зарядов и как сдедствие имеет электрическую плотность. Поэтому применительно к зарядам правильно говорить об их направленности от большей плотности к меньшей. Но чтобы всех сделать дураками в физику ввели кривые понятия чтобы никто (точнее все) не поняли суть вещей.
Информации о стоячих волнах нет в школьной программе, потому что тогда вылезают закономерности опровергающие лож оф. физики.
А причина в том что Тесла 100 лет назад открыл стоячую волну и применил её на практике при генерации энергии, воротилы испугались что их бизнесу капут и после этого началось программа по оболваниванию населения. Как то же из людей надо делать дураков, вот и стали вводить в физику ложные понятия которые запутывают и не дают понять суть вещей.

Дальше смешнее

Интересно, это учёные дебилы или производители батареек?

Больше можно узнать из видеолекции:
https://www.youtube.com/watch?v=7o0ZOHyaozM


Немного электроники.

От нулевого к простому: экономия за счет использования самоиндукции
Хочу представить как полезно использовать самоиндукцию для питания нагрузки и тем самым экономить на электровеществе. Метод применим для однотактников. Суть метода в том что самоиндукция не выкидывается в мусорный бак, как делают многие электронщики бездумно транжиря потенциал данный нам Великим Орхитектором вселенной, а отправляется на нагрузку, тем самым понижается энергопотребление и повышаетса мощность на нагрузке.
Самоиндукция это кинетическая энергия электровещества, что значит что после обрыва цепи ток продолжает течь и ему нужен кругооборот где течь, поняв это можно построить правильную схему.



При сборке всех этих схем нужно учитывать очень важную деталь: они должны работать в импульсном режиме и очень важен задний фронт импульса - он должен быть идеально ровный на сколько возможно, потому что самоиндукция проявляет себя при резком разрыве цепи по питанию.
От простого к сложному: Резонанс
Самая простая схема резонанса на пуш-пуле:

Как показала практика диод перед средней точкой по схеме пуш-пул уменьшает потребление.

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) но работают от 0 *С. Под частотой подразумевается частота генератора но она еще делится на лапапам.
Морозостойкие: TL494IN (от -44 *С), SG1535A (от -55 *C), SG2535 (от -25 *C), SE555 (от -44 *C), TLC555.
Популярная у радиолюбителей IR2153 работает и на низких частотах но не может регулировать скважность, поэтому для таких тестов не подходит.
Для фанатов 555 => на 50 Гц с регулируемой скважностью, можно связку 555+CD4017: - здесь 555 генерирует импульсы, а CD4017 эти импульсы распределяет между верхним и нижним плечами, скважность придется регулировать переключателями.
 Итак скважность настраивается так чтобы контур раскачивался короткими импульсами, поэтому скважность должна быть не более 25%. Почему именно 25% скважности? Потому что мы должны дать возможность энерционным токам слиться в кондер и рассосаться встречному потоку, который выглядит как противо ЭДС. Таким образом противо ЭДС самозакручивается в колебательном контуре до того как будет подан следующий импульс.
 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 или нужно снимать через индуктивную связь.
Вариант борьбы с ОЭДС
Как то делая эксперимент с резонансом на вторичке я заметил что энергия то прет, но она также идет на первичную сторону и это выглядит как увеличеное потребление. При подключении нагрузки к колебательному контуру на вторичке потребление сразу падало, что говорит о том что нагрузка сбивает резонанс отбирая от него энергию, при отсоединении нагрузки потребление наоборот резко возрастало. Следовательно резонанс увеличивает ЭДС НО эта ЭДС прет обратно в сеть что выглядит как ОЭДС в виде увеличенного потребления. Поэтому пришлось задуматься как сделать развязку или прерывание чтобы энергия сгенерированная в контуре осталась на стороне потребителя и не ломилась в сеть. И вдруг пришла мысь, (как сказал Вектор - из пространства).
Обмотка мотается так чтобы напряжение на вторичке первого трансформатора было ниже напряжения на первичке второго трансформатора потому что последовательный резонанс повышает напряжение. Имея разницу в напряжении на обмотках, мы получаем разницу и в мощности на двух трансформаторах, что элементарно высчитывается по закону Ома.
Суть идеи сферритом в том, что можно отвязать низкочастотный контур от внешней сети если его раскачивать через ферритовый трансформатор. Дело в том что феррит не может работать на низкой частоте, следовательно не пропустит через себя низкочастотную ЭДС.
Однако даже если и не так то в любом случае вариант можно использовать для замены первого трансформатора ферритом. Для реализации нужна модуляция низкой частотой. Самый простой пример на рисунке.

Понятно что феррит нужен с зазором. Следует отметить что пример модуляции с использованием третьего транзистора не из самых лучших, и продиктован тем что я в своей схеме применил 555+CD4017 и плата уже спаяна, поэтому частоту 60кГц приходится задавать отдельным модулем в виде отдельной платы. Но если все делать сразу на одной плате то схемотехника может быть другой. Более изящную схему можно было бы сделать в связке с KA3525, тогда можно промодулировать по питанию встроеных эмитерных повторителей микросхемы, по 13-й ноге.
Кстати Капанадзе использует тоже модуляцию, но только через искровик. Возможно дело в том что искровик пропускает только высокое напряжение, а низковольтную ОЭДС не пропускает.

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, мы качаем активную энергию раскачивая колебательный контур.

По схеме: если будете мутить индукционный котел то нужно учитывать что железо сложнее входит в резонанс и не любит высокие частоты, поэтому можно просто выйти из звукового диапазона или работать на приятной частоте чтобы не резало слух. Катушка для нагрева должна быть многослойной и по форме что-то среднее между соленоидом и плоской, иначе эфективность будет низкая.
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. Более доступный ЧИМ в DIP корпусе FAN7621. 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 управляемой данной IC. Но здесь нужно понимать принцип резонансных преобразователей в которых применяют данные микросхемы - они в основном последовательного резонанса LLC контура в котором дополнительная индуктивность L делит напряжение на лапапам и если это полумост то скважность будет уже не 25% а ближе к 48%. Но для раскачки параллельного резонанса ШИМом скважность ставят 25%. Поэтому если использовать FAN7621 то не известно как он поведет себя с параллельным резонансом, потому что даташит рисует последовательный LLC контур с полумостом. Поэтому стоит использовать в этом случае последовательный резонанс между двумя трансформаторами.


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



Автогенератор на пуш-пуле стартует при условии резкого толчка при подаче питания, поэтому в схеме не указан сглаживающий конденсатор, он бы сгладил толчек.
Обмотки трансов обычно просчитывают в программах например Lite-CalcIT но можно просто намотать каждую полуобмотку на определенную индуктивность - для 12В 100мкГн, для 25В 500мкГн, ёмкость конденсатора подберается на нужную частоту, можно начать с 20нФ.
Нужно отметить что раскачка резонанса через среднюю точку требует идеальных условий, поэтому нужно подберать правильный зазор в сердечнике, а для этого лучше применять Ш сердечник с зазором в цертральном керне.

Давно пытался заставить тасчибру работать в параллельном резонансе, но как то не получалось. Но недавно понял в чем была ошибка. Оказывается при параллельном резонансе нужно брать обратную связь не от трансформатора, а от конденсатора, потому что заряд самоиндукции может быть больше чем ёмкость конденсатора. Пока проверил на переделаной оригинальной тасчибре - резонанс работает и частота сильно зависит от нагрузки, но там нет места чтобы впаять два дополнительных диода, поэтому про КПД пока не знаю, так как еще нужно спаять нормальную плату. Дополнительные диоды нужны чтобы избежать утечек энергии из контура, иначе толку не будет. Верхний конденсатор C1 придется обьединить с диодом и резистором, потому что кондер C1 стоит для автостарта и убивания высоковольтных выбросов, но он также является утечкой энергии из колебательного контура, поэтому чтобы иметь максимальный КПД от утечки нужно избавиться поставив клапан. Но тогда кондер Cr нужен высоковольтный. Когда я перекрыл C1 то Cr просто пробило, что говорит о том что раньше излишки самоиндукции уходили на C1 а теперь им некуда деваться так как в Cr все не умещается, сам этот факт также говорит что через C1 была утечка которую нужно перекрывать. Высоковольтные выбросы должны заряжать резонансный конденсатор Cr и на нем же оставаться, а не утекать куда попало. Но нужно учесть что напряжение в контуре при полном резонансе может вырасти, поэтому имеет смысл мотать больше витков на первичке чем расчетное количество.
 При Cr=3nF частота начитнается от ~20кГц а при нагрузке 25Вт доходит до 60кГц. Кстати трансформатор штатный Ш типа. Если у таких трансов две половины из равных Ш частей, то должно и так резонировать.
Нужно сказать что двухтактные автогенераторы стабильнее чем однотактники, и однотактники сложнее заставить резонировать, но это поверхностное ощущение. Возможно если у вас есть опыт то и не возникнет много проблем.

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.
Закономерностью является то что при каждом удвоении количества витков, индуктивность увеличивается в 5 раз. Поэтому если обмотка на 12В имеет L=0.1млГн то обмотка на 24В будет иметь индуктивность 0,1*5=0,5млГн, а обмотка на 48В иметь L=0,5*5=2,5млГн
Увеличение количества витков в 4 раза дает увеличение индуктивности в 25 раз.

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.


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.
Для последовательного резонанса расчитывать как 'мощный' крайне не желалельно, потому что при небольшом превышении номинального напряжения сердечник может преждевременно входить в насыщение. Используйте мягкий режим, т.е. 'витой' или 'пластинчатый'

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)) );

Расчет длины волны
Частота (МГц)


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