Магнитни ключове

[Bat_Vanko]

Колеги, мисля че допускаме една много съществена грешка - опитваме се да направим магнитен ключ, а изхождаме от теорията за магнитен усилвател. При магнитния усилвател се управлява променливотоков сигнал посредством постояннотоков (или почти постояннотоков), затова и работната точка на МУ се избира около коляното на хистерезисната крива. Но там магнитната проницаемост на материала е висока и не може да се работи при ниско напрежение и висока честота. Точно обратното е при магнитните ключове - управляваме постоянен магнитен поток посредством променливо напрежение (желателно с честота над 5 kHz). Може би най-добре би било да се избере работна точка в зоната на насищане на материала (или над нея имайки предвид разсеяните потоци около магнитопровода). В този случай магнитната проницаемост е близка до тази на въздуха, и управляващите намотки може да бъдат изпълнени с повече навивки и съответно да се работи с по-ниски напрежения (2 - 3,3 V).

[x_name41]

Като чета темата и се сещам, че в СВЧ-техниката се използваха едни феритни вентили, които служеха май за пропускане на отразената вълна в едната посока и за съгласуване на различни параметри на линията, та може би нещо такова ще да е май само че за ниски честоти.

[Радeв]

x_name41 ме подсети
При радарите се използват циркулатори за комутацията м/у приемен/предавателен блок и антената.
http://forum.bfra.org/viewtopic.php?f=10&t=347&start=15#p1468
Въпроса е какви процеси стоят зад тази джаджа?
Към края на социализма доколкото знам е имало някакъв напредък в родното им производство, но проблема бил основно в некачествения ферит.
В миналото за радарите са ползвали специални газоразрядници паралелно на входа на  приемната част за да я защитят oт излъчващата. А първите радари са с механична комутация ....

[Bat_Vanko]

Въпросните СВЧ вентили, ги бях разглеждал преди време и останах с убеждението, че принципа е неприложим за магнитен ключ (вече не помня каква беше точната обосновка). За да има ефективна комутация на магнитните потоци трябва да бъде осигурен алтернативен път за магнитния поток от ПМ. В противен случай магнитния поток (в по-голямата си част) ще премине по пътя с най-малко съпротивление, а това обикновено е магнитния път, който сме прекъснали в момента. Магнитните ключове трябва да работят постоянно в наситено състояние - в първия полупериод от магнитното поле на ПМ, а в следващия - от управляващия магнитен поток. По този начин теоретично ( при добър синхрон и предварително зададен закон на изменение на тока ) би могъл да се получи и синосиудален изходен сигнал (което е оправдано само при 50 Hz). Освен това за управлението на магнитния ключ (МК) не е необходима много голяма напрегнатост на полето, при мен изходната магнитна индукция нараства (т.е. съществува плато в индуцираното напрежение) до момента на достигане на коляното на хистерезисната крива, а това за нанокристалния материал е 120 A/m. След това изходното напрежение започва да намалява, което е логично като се има предвид, че максималната магнитна индукция Bнас = Bпм + Bупр. Поради неправилно подбрана работна точка - честотата беше 300 Hz, а изходната мощност - 10 % от теоретичната енергия на ПМ ( BH/2 ) за един период. Между другото мисля, че за оптимално избрана изходна мощност трябва да се работи при около 10 - 20 % от теоретичната енергия на ПМ, и в никакъв случай над 50 % за един период.

[varvarin]

Проблема всъщност е, че заместваш полето на магнита в ключа с това създадено от намотката, като междувременно преминаваш на другия край на хистерезисната крива. Това както е ясно изисква енергия. Най-общо казано от магнитопровода на ключа се изхвърля порция енергия и постъпва във алтернативния път и е почти равна на тази която сме използвали за процеса. Аз си го представям все едно имаме 2 кофи с различна големина сложени една в друга, като по малката е пълна до горе с вода. Ако в по малката налеем 1 литър тя ще остане все толкова пълна, а в по-голямата ще прелее един литър вода. Според мен това е основната причина за неуспеха на генераторите ИНКОМП, макар аналогията да е първобитна, но онагледява нещата. Иначе на пръв поглед теорията изглежда работеща и вярно комутация на потока има, но не и енергия в повече. До тук поне стигнах аз в моите експерименти може и да не съм прав, просто споделям...

Поздрави!

[Bat_Vanko]

Здравей varvarin,
Да точно така е. Осигурявайки постоянна скорост на заместване на полето на магнита с това на бобината получавам постоянно dФ/dt (постоянно Uизх). Теоретично би могло да се получи и синосуидално изходно напрежение. Да, както се досети не става въпрос за ИНКОМП, а за конструкция близка до US patent 20090096219. Да, винаги ще бъде необходима някаква енергия, но при нас само тока върши работа. Напрежението трябва да бъде колкото се може по-ниско. Това означава да се работи в зоната на насищане и малко над нея (прекалено високи стойности са излишни). Досега провеждах опитите с бобини с много намотки (голяма индуктивност) и работна точка около 1/2 Bнас (висока магнитна проницаемост). Затова не постигнах честота по-висока от 300 Hz при управляващо напрежение 30 V. КПД беше 30 %. В новата конструкция ще работя с една намотка и в зоната на насищане на материала. Опитите показват, че мога да постигна фронт на импулса от 0А до 9 А - за 2 us при управляващо напрежение 2 V. (консумация около 40 W за цялата конструкция)

Качвам патент с име "ENERGY GENERATION APPARATUS AND METHODS BASED UPON MAGNETIC FLUX SWITCHING"

[varvarin]

За да няма напредежение и само тока да върши работа е необходимо да няма промяна на потока през бобината. В действителност в точката на насищане това условие се изпълнява. В случая обаче точката на насищане е функция на два потока - този от магнита и този от намотката. До сега не съм успявал да отместя потока ако намотката създава поле със същата посока като магнита. Ако постигнеш това мисля че ще се получи желания ефект. Разгледах внимателно патента, правил съм конструкция на този принцип, но магнитните ключове си бяха отделни, магнитопровода от силициева ламарина. Тук се избягва проблема с подмагнитването на изходния магнитопровод, но проблема с ключовете май е същия. Честно казано постановката ми беше недодялана така че не би следвало да се правят сериозни изводи. Не съм пробвал никога варианта магнитния ключ да е част от сърцевината. Бих опитал и този вариант и мисля че най-лесно ще бъде със Ш-образен траф, като управляващите намотки се прошият в дупките които стягат магнитопровода в четирите ъгъла. За съжаление не мога да използвам нанокристална сплав.

Някои от обясненията в патента ми се виждат малко куци... А резултатите почиват май само на симулации. Като гледам как са нарисувани наситените рамена без никакъв поток... Това никога няма да стане. Просто зоната която е наситена се заобикаля от потока. Колкото по- къса е зоната с насищане толкова по-малка е промяната в магнитното съпротивление на съответния клон, а оттам и промяната в потока...

Успех!

[Bat_Vanko]

Varvarin, твоите разсъждения ми харесват и съм готов да ти предоставя известно количество материал за опити. За да успееш да изместиш полето не трябва да позволяваш магнитните линии на ключа да се затварят през товарната намотка (въпрос на конструкция). Прошиването на магнитопровода е единствения начин за постигане на висока магнитна проницаемост. Но има сериозни технологични проблеми.
Наистина в патента на американците има много кусури включително разположението на магнитите и управляващите намотки. Работеща е може би конструкцията показана на фиг. 7, но тя е твърде неясна. Поне са избегнати по-горните недостатъци.
Относно симулацията ако е направена с добра програма като ANSYS или OPERA, то и професорите от БАН биха ти се доверили.

[varvarin]

Доколкото разбирам използваш лента от въпросния материал с цел навиване на тороидите и получаване на конструкция подобна на тази от фигура 4 в патента. Сега ще опиша какво точно ме притеснява. На фигура 5 в патента е показано как намотката обхваща част от навивките на тороида. При това положение може да се окаже че пътя с най малко съпротивление е по периметъра на тороида, предполагам знаеш че потока предпочита да преминава по лентата а не да прескача между слоевете. Според мен ако ще се използва такъв тороид трябва да се направи отвор перпендикулярно на навивките лента и намотката да се прошие там. Следващия недостатък на тази конструкция  е какъв ще е контакта между двата тороида и между тороидите и външната верига с магнитите. Аз мисля че е най-удачно конструкцията  от фиг.4 да бъде изпълнена със щанцовани листи във формата на 8-ца които да имат отвори за пришиване на управляващите намотки. Конструкцията от фиг.7 ми се вижда най-неработеща (поне така както е дадена) защото потока на магнита постоянно ще преминава през сърцевината на изходната намотка. Ако се промени сърцевината на изходната намотка може и да има резултат. Затова на мен като идея ми хрумна да използвам готов дросел със Ш-образна сърцевина. Като за начало ще му разпробия отворите от 4 на 6мм и ще прошия 4-те ъгъла с намотки. В патента не забелязах да е описано каква е посоката на полето от управляващите намотки спрямо това на магнита а то оказва съществено влияние. Относно това откъде се затварят линиите на ключа - ами когато се насити пътя с най малко съпротивление се тръгва по следващия ако има такъв а ако не през въздуха  По принцип това което съм експериментирал основно до сега е било по подобие на ИНКОМП така че не съм ползвал прошити магнитопроводи и ме съблазнява да изпитам и този метод. На силициева ламарина ще го направя скоро, защото имам почти готов подходящ екземпляр. Може би ако имаш някакви ламели от материала който ползваш бих могъл да проведа някой друг експеримент и с него...
По принцип ми е интересно успявал ли си да отклониш потока на магнита, когато намотката създава поле съпосочно с магнита?

Поздрави

[Bat_Vanko]

Както вече казах конструкциите нарисуване в патента имат ред недостатъци (предполагам допуснати нарочно):
1. Ако изчислиш при каква индукция би следвало да работи изходната намотка то тя излиза около 45 Т, нито магнита може да ги пусне, нито магнитопровода да ги прекара. Сякаш тока извира от бобината. Може и така да е но аз не го вярвам. Но при честота 5 kHz нещата се връзват.
2. Коя да е управляваща бобина в момента на активиране насища сърцевината не само на другата (в този момент би трябвало да е отворена), но и сърцевината в контакт с магнита. Тези проблеми са избегнати при фиг. 7 чрез страничен контакт (както и в другите в патента, тя е неработеща ако не разрежеш магнитопровода и не завъртиш на 90 градуса магнита). Както и сам разбра ключа трябва да изработен като част от магнитопровода чрез прошиване, но не става с щанцоване (материала е много тънък и крехък), не става с електроерозийка заварява листовете, почти не става и с абразивен (диамантен) инструмент. Идеята, с използване на силициева ламарина (ниска магнитна проницаемост), разпробиване на отворите от 4 на 6 мм (създаване на вътрешни напрежения около деформираните участъци) и отвор 6 мм (не можеш побра необходимия брой проводници за насищане) - не е добра.
Относно ИНКОМП, той като прототип има своето място в историята.
Нанокристалния материал се доставя като лента и ти можеш да правиш с нея каквото искаш (ако искаш режи, щанцовай, навивай). След термообработка можеш да постигнеш диаграми с коефициент на правоъгълност от 7 % до 95 %. След термообработката става още по-крехък и обикновено следва импрегнация.
Не съм се сблъсквал с проблема на съпосочното с магнита поле. И в прототипа и сега освен, че двете полета са разположени на 90 градуса едно спрямо друго, то и принципа на действие не позволява затварянето на управляващия поток през товарната намотка. Прилагам една картинка, която пояснява принципа на "Virtual air gap" (разположени на 90 градуса потоци).

[tsvetan.filev]

Здравейте.

Може би някои са запознати с това, а други не.
Може да се ползват идеи как да се създават и насочват токове (магнитни полета) в затворени контури.

Вижте тук: http://www.leedskalnin.com/LeedskalninsPerpetualMotionHolder.html (Трите видея отдолу).
С един кратък импулс може да се предизвика протичане на ток в затворен контур.
Едуард Леедскалнин (http://en.wikipedia.org/wiki/Edward_Leedskalnin) е построил цяла крепост с 9 тонни камъни сам с голи ръце като е работил нощем.
Твърдял е че познава магнетизма и тайната на Египтяните. Не е имал образование.
 
Прикачил съм неговата книга "Магнитен Ток".
Книгата е написана много просто, но се твърди че е кодирана по някакъв начин.
Чесно казано докато я четох се изгубих кое какво е и как работи.

[Vetap]

Таблата за информацията за пристигащите и заминаващи влакове в Централна гара - София бяха направени с електро - магнитни матрици(говоря за преди 15 - 20 год) - оригиналните табла. Там се използва кратък импулс за пренамагнитване или нещо такова. Известни са и т.н. поляризовани релета,(Siemens и Motorola) където принципът е същия. И в двата случая срава въпрос за импулсно дискретно управление т.н. магнитна памет. При аналоговото управление на мощността нещата стоят по - различно. Във воената техника се използваха т.н. електро-машинни усилватели, чиято теория е по - близка до това, което се стремите да постигнете. В по - старите руски учебници по теория на управлението и електрически машини могат да се намерят математическите им описания. Разчепкани са доста добре.   

[Bat_Vanko]

Много вярно адаш, но това важи само до достигане на зоната на насищане. Магнитните ключове са част от магнитопровода, но без да се затварят през товарната намотка. В този случай винаги има два потока в права и обратна посока и разковничето е управляващия поток да се "разхожда" лесно в ключа и трудно да излиза от него. Ако мислено разделим магнитопровода около управляващите намотки на цилиндри с различен диаметър, насищането им ще бъде обратно пропорционално на тяхната дължина на средната линия. С увеличаване на управляващия ток все по-голяма част от магнитопровода ще се насища и съответно ще оказва съпротивление равно на еквивалентна въздушна междина ( затова се нарича "Virtual air gap").
Моето мнение, е че СЕ се получава от магнита а не от начина на комутация, и поради тази причина могат да съществуват различни по конструкция генератори използващи метода на комутация на магнитните потоци.
При магнитните усилватели се оказва съпротивление на промяната на основното магнитно поле породено от управлявания ток чрез повишаване или намаляване на индуктивността на сърцевината. Т.е. управлява се променливо токов сигнал чрез постоянно токов, а в случая ни е необходимо обратното. Основните закономерности изведени за магнитен усилвател в случая не важат.

[getca]

Здравейте, мислители...

Bat_Vanko, я да уточним за равнина или пространство говорим  Отделно между полета и потоци би трябвало да има разлика, мисля. Картинката е равнинна и за пространство изобщо не иде реч. Така че са показани силовите линии на двете  полета само в една равнина. Магнитните домени са пространствени структури и ако феромагнетикът се насити в една равнина, то той няма да е наситен в друга, разположена на 90град. в пространството. Казано по друг начин пространствено перпендикулярни магнитни потоци не се забелязват. Правени са опити по въпроса, има писано в темата за МЕГ, ако не се лъжа. Да се върна пак на въпросната картинка. Същият ефект може да се постигне с долепване до ъгъла на голямата сърцевина по-малка такава, която ще създаде подобен поток. Щото дупченето не е много препоръчително 
Успешното конструиране на магнитен комутатор е трудна работа, защото процесите са доста сложни и на практика се вижда една доста различна от теориите реалност. Нещата са дъвкани доста в други теми от форума. Комутаторът е на лице и работи, но засега при опит да се врегне в работа нещата се оплескват, в смисъл не може да се прескочи заветната 1-ца ефективност.
А за магнитните усилватели не съм съгласен, аналогични са нещата - управлява се магнитната проницаемост на феромагнетик. В единия случай се модулира/комутира променлив ток, в другия се модулира/комутира поток на ПМ. Изисквания към сърцевината и сметките не виждам що да са различни, виж конструкцията, да и то доста. Според мен ключето е в материала за сърцевина на комутатора, като целта е получаване на аналог на усилвателен електронен прибор - лампа, транзистор, др. Характеристиките им са сходни - I(U) и B(H), като стръмността им определя усилването. При комутатора обаче има странични фактори, които влияят и деформират кривата по неблагоприятен начин. Основният е реакцията на Ленц, породена от товарния ток.
Проблеми има, но ще ги решаваме съвместно, надявам се. Хубавото е, че се появи интерес към тези неща след известна доза обезверяване 

Поздрави...

[Bat_Vanko]

Здравей Getca,
Радвам се, че темата се напълни с научни капацитети. Поради самото естество на материала може да се говори за равнина или по скоро за множество успоредни и разположени на близко равнини. Не можах точно да разбера за коя картинка говориш - тази от патента или от симулациите за "Virtual air gap". Относно магнитните домени те съставляват 100 % от магнитния ключ и ако ги наситиш (завъртиш) в едната равнина то няма да има домени, които да прекарат магнитното поле в другите две равнини и през тях съпротивлението ще бъде максимално.
Според мен дупченето е единствения възможен начин за производство на магнитен ключ. Дори и 1 микрон въздушна междина намалява магнитната проницаемост от 1 000 000 на 100 000 при дължина на средната магнитна линия 100 мм (добре би било да е по-малка).
За магнитните усилватели казах, че имат други основни закономерности, а една от тях е работната точка. При работна точка избрана на коляното на хистерезисната крива магнитната проницаемост е около 50 000. Сам можеш да изчислиш колко се получава индуктивността и с какво напрежение трябва да работи при честота да кажем 5 kHz или по-висока за да постигнеш насищане. Ето точно затова не може да се прескочи заветната 1.
Вземи за пример вакуумната лампа - там се работи с високо напрежение и почти нулев ток, и при нас трябва да бъде така - висок ток и почти нулево напрежение.
Относно реакцията на Ленц, както и ти казваш тя се поражда от товарния ток. Ако управляващия поток не се затваря през товарната бобина няма да има и реакция.
Хубавото в тази конструкция, е че потока се комутира от +В до -В и всякакви остатъчни намагнитености на сърцевината не оказват влияние и още няма нужда да се чудиш дали в сърцевината има запасена достатъчно енергия.