Справочници, схемотехника, теория > Теория на измерванията
Универсален метод за измерване на мощност
EDM electronics:
tsvetan.filev, много компетентно и подробно обяснено, благодаря!
Всъщност, въпросът ми беше важен от гледна точка на практиката, свързан преди всичко с разхода на енергия от един инвертор предназначен за определена цел. Неизбежни са загубите при работа на импулсния трансформатор на празен ход, но винаги могат да се сведат до минимум и това става, като не се преоразмерява един такъв захранващ блок, а се даде само някакъв малък процент инж. запас. Няма нужда да се нагряват напразно и излишно кубични сантиметри ферит и проводник, щом няма да се ползват.
Аз имам по-простичко обяснение на тия загуби:
Феритния т-р има някаква индуктивност на първичната намотка. Тази индуктивност е различна при различните мощности на трансформаторите. При по-големите тя е по-малка. Естествено е при определени работна честота и напрежение да оказват и различно съпротивление на тока протичащ през тях, но токът никога не е нула на празен ход! - т.е. консумира. И колкото повече сърцевина, толкова повече консумира - и самата индуктивност, и ферита.
Извода е, както и по-горе писах: преоразмеряването на захранващ блок не е икономически изгодно, най-вече от към разход на енергия!
Извинявам се, че се отклоних леко от темата ти. Поздрави!
tsvetan.filev:
Изследване на обратна електромагнитна сила (ОЕМС)
Back (counter) electromotive force (Back EMF, Counter EMF)
Първо разглеждаме един електрически проводник:
Фиг 1.png
Диференцираме проводника (разделяме го на безкрайно малки части). http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB_%28%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%29
Ако на проводника се приложи ЕДН и протече ток i (от дясно на ляво) то в участъка ds тока нараства така че създава магнитно поле с плътност dB. Това магнитно поле
нараства така, че поражда ЕДН (според закона на Фарадей), което е противоположно на пораждащото тока i и ограничава нарастването му (според правилото на Ленц - което е закон за запазване на енергията в ел. магн. вериги).
Дефиниция: Индуктивност е характеристиката на електрически проводник, която се СЪПРОТИВЛЯВА на ПРОМЯНАТА на ТОКА. Символа за индуктивност е L, а основната единица е Хенри HENRY (H). Един Хенри е индуктивността необходима да се индуктира един волт в проводник, чрез промяна на тока един ампер в секунда.
Силата на магнитното поле се бележи с H (ампер на метър). Плътността на полето B (Тесла).
Силата на полето е аналогична на електрическото напрежение, а плътността на електрическия ток.
Следващата таблица показва аналогията на различните величини (http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/terms.html):
Магнитна величина | Електрическа величина
---------------------------------------------------------------------
magnetomotive force | electromotive force (voltage)
magnetic field strength | electric field strength
permeability | conductivity
magnetic flux | current
magnetic flux density | current density
reluctance | resistance
На фигура 2.gif е показана обобщена еквивалентна схема на проводник. Проводника по протежението си има индуктивност, съпротивление, капацитет и проводимост. Тази схема иначе се състои от много такива елементи закачени последователно. За различните честоти и сигнали тя може да се промени. Например при високи честоти се получава скин ефект и тока тече само по външната повърхност на проводника. http://home.mira.net/~marcop/ciocahalf.htm
Оттам, всяка електрическа схема се явява консуматор на енергия и внася пад на напрежение и разсейване на температура.
Ако навием проводника в бобина (фиг 3.png) то тогава индуктивността нараства много в зависимост от физическите параметри и сърцевината на бобината.
Съответно магнитното поле нараства и времето, за което проводника се енергизира/деенергизира, нараства. Тогава бобината може да съхранява магнитно поле за известно време. Така тя може да образува и електромагнит в периода, в който през нея протича ток.
flux linkage (пълен поток) е частта от потока на всяка навивка, която обхваща останалите навивки и индуктира в тях ЕДН. Аз бих го нарекъл свързващ поток.
Ако бобината е с температура близка до абсолютната нула и се енергизира, след което се премахне източника на напрежение и се свърже на късо, то тя ще седи енергизирана безкрайно (фиг 4.png). Но при стайна температура проводника има съпротивление и сигнала затихва бързо като се разсейва топлина.
http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_15/1.html
На фигура 5.jpeg е показан импулс който енергизира, задържа магнитното поле и деенергизира дадена бобина. Това може да стане чрез рид ампула, която е закачена към въртяща електрическа машина (например постоянно токов мотор с постоянни магнити).
Времената на енергизиране и деенергизиране са малки в сравнение с времето през което бобината е магнит.
Разхода на енергия в момента в който бобината е магнит е голям. Ако при деенергизиране на бобината енергията се съхрани в кондензатор с цел регенерация то тя ще представлява много малък процент и ще са нужни много цикли за да може да се съхрани достатъчно енергия в кондензатора за да захрани бобината през ценеров диод с импулс.
ИЗВОД:
Ще са нужни поне 100 оборота за да може да се регенерира един импулс. Което няма практично значение.
ОЕМС не може да служи за регенериране на енергия. Най - доброто, което може да се направи е да се намали нейното влияние в електрическите вериги.
tsvetan.filev:
Прикачил съм документ който описва някои от основите на електрическите измервания: разделителна способност, повтаряемост, точност, температурен коефициент, инструментална грешка, чувствителност, източници на грешки.
Едно уточнение относно източник на ЕДН и консуматор:
За иточникана на напрежение и консуматора се казва че са независими един от друг. Това значи че източника на ЕДН функционира независимо дали е закачен или не консуматор. Иначе казано дали източника е на празен ход или в режим с товар това не е от значение от гледна точка на генерирането на ЕДН. Просто в двата случая се променят параметрите му като се получава пад на напрежение. Този пад на напрежение може да се компенсира със стабилизатор на напрежение. Това важи напълно за един трансформатор на празен ход. Първичната намотка и магнитопровода на трансформатора се явяват консуматор за източника на напрежение, а то винаги работи и произвежда ЕДН. Източника на тяга е вятър, гравитация (течаща на долу вода), слънчева (ЕМ) енергия, радиация, топлина от недрата на земята и др. Тягата се преабразува в ЕДН и по проводници се пренася до консуматорите. Каквато и схема за регенериране да се измисли то тя винаги ще затихва с времето поради излъчването на топлина и ЕМ вълни от елементите в схемата за пренос и консумация.
Работата и тягата са резултат от тенденцията на две сили да се изравнят (магнитни полета, ел. потенциали, механична/кинетична енергия, термални разлики, радиоактивност и др.). При елекрическите машини (мотори) тягата е пропорционална на големините на взаимодействащите си полета и синуса на пространствения електрически ъгъл между магнитните им оси.
Загуби в моторите са:
- Реактивности
- Ел. съпротивления
- Изтичане на магнитен поток (flux leakage)
- Триене на ротора
- Обратно ЕДН
- Вихрови токове
Трансформатори и въртящи електрически машини:
И при двете трансформатор и въртящи машини магнитното поле се създава от комбинираното действие на токовете в намотките. В трансформатор с желязна сърцевина повечето от потока е заторен в сърцевината и свързва всички намотки. Резултантния общ поток индуктира напрежения в намотките пропорционални на брой на навивките им и е отговорен за свойството на изменение на напрежението на един трансформатор. Във въртящите се машини ситуацията е подобна въпреки че има въздушна празнина която отделя въртящите се и стационарни компоненти на машината. Директна аналогия има на начина по който потока в сърцевината на транфсорматор свързва различните намотки върху сърцевината с общия поток във въртяща машина който пресича въздушната празнина свързвайки намотките (магнитите) на ротора и статора. В трансформатор общия поток индуктира напрежения в тези намотки пропорционални на броя на навивките им и скоростта на изменение на потока.
Една значителна разлика между трансформатори и въртящи машини е че при въртящи машини има относително движение между намотките (магнитите) на ротора и статора. Това относително двиежение произвежда допълнителна компонента на времевото изменение на различните общи потоци на намотките. Резултантната компонента на напрежението известна като скоростно напрежение е характеристика на прецеса на електро-механично преобразуване. В един статичен трансформатор обаче времевото изменение на общите потоци се причинява просто от изменението на токовете в намотките. Няма механично движение и електро-механично преобразуване.
fade:
Чудесно изложение колега, синтезирано и написано съвсем достъпно, точно като за любители какъвто съм и аз!
Въпреки това, обаче не можах нещо да се съглася с извода който правите в края относно регенерирането:
--- Цитат на: tsvetan.filev в Май 18, 2012, 04:49:22 pm ---Изследване на обратна електромагнитна сила (ОЕМС)
Back (counter) electromotive force (Back EMF, Counter EMF)
...
На фигура 5.jpeg е показан импулс който енергизира, задържа магнитното поле и деенергизира дадена бобина. Това може да стане чрез рид ампула която е закачена към въртяща електрическа машина (например постоянно токов мотор с постоянни магнити).
Времената на енергизиране и денергизиране са малки в сравнение с времето през което бобината е магнит.
Разхода на енергия в момента в който бобината е магнит е голям. Ако при деенергизиране на бобината енергията се съхрани в кондензатор с цел регенерация то тя ще представлява много малък процент и ще са нужни много цикли за да може да се съхрани достатъчно енергия в кондензатора за да захрани бобината през ценеров диод с импулс.
ИЗВОД:
Ще са нужно поне 100 оборота за да може да се регенерира един импулс. Което няма практично значение.
ОЕМС не може да служи за регенериране на енергия. Най - доброто, което може да се направи е да се намали нейното влияние в електрическите вериги.
--- Край на цитат ---
Напоследък във връзка с работата ми, доста неща изчетох и видях различни схеми и начини за използване на регенерация в електрически машини. Има някой патенти на Millenial Research Ltd, също так и доста демонстрации в Youtube. Според скромните ми лаишки наблюдения, честотата и времеконстантите на намотките са от голямо значение за регенерацията. Аз си мисля, че не е необходимо всеки път да изразходваме енергия за създаването на полето просто трябва да я пренасочваме или да я акумулираме временно както предлагате вие. Имам разни идеи които покрай работата ми може да се опитам да реализирам, но може би ще ми трябва по квалифицирана помощ за електрическите машини. Ако смятате, че можем да си бъдем полезни един на друг, моля свържете се с мен на лични съобщения. Би ми било приятно да поговоря с човек който явно има стабилен фундамент в тази област, било то чрез Skype или по друг подходящ начин.
tsvetan.filev:
Поради лични съобщения с въпроси, които получих публикувам тук някой интересни книги относно въртящи електрически машини.
ВАЖНО: книгата на професор Уманс от Масачузецкия Технологичен Институт "Electric Machinery 6Ed Fitzgerald Kingsley Uman" е абсолютен минимум като четиво за хора, които смятат да се занимават с въртящи електрически машини (мотори или генератори). Трябва да се знае на изуст!
Лично съм се консултирал с него относно безчеткови постоянно токови мотири с постоянни магнити (импулсен мотор - pmg_diagram.jpg) и той ми каза, че те са многократно по - неоптимални от променливотоковите индукционни машини. Много хора са му писали в миналото с въпроси по подобен дизайн, но с времето нищо не се е получило, като публикации или продукти. Дори и да се подадът импулсите по подходящ начин ротора ще се завърти, но основната топология (рафинирана до оптимална конфигурация) няма да доведе до мотор, който е по - ефективен и по мощностно плътен от конвенционален променливо токов мотор с постоянни магнити.
Електродинамиката е най - сложната инженерна дисциплина, понеже освен че математичния апарат е сложен и уравненията са от висока степен се намесват електрически процеси, магнитни полета и въртящи моменти. Взаимодействието на всички тези фактори води до картина, която е трудна да се анализира и моделира. Най - често първо се задават параметри на машината и от тях се изчислява формата и материалите вместо обратното.
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия