F05. Зависимость усилия от слойности для "плоских" катушек. Силовые аспекты магн. взаимодействия. 

Спасибо за вашу работу! Я пишу не первый раз. Мы в форуме Торнадо давно используем плоские катушки (плоский соленоид) для громкоговорителей. Удалось избавиться от многих вредных параметров и сделать идеальныый ШП громкоговоритель. В RU-vid есть мой канал с видео о этих громкоговорителях, наберите моё имя - Valentin Kludt.

и какая конфигурация наиболее оптимальна для генерации электротока

продолжаю разбираться с полем проводника на примере сложения двух проводников расположенных в виде буквы V под небольшим углом. там получается весьма интересно... весьма. создаю модель, но пока она работает только в узком диапазоне размеров. .

у самой плоской катушки срез поля имеет форму конуса надо всей ее поверхностью.

@@alanhk147 ну имеет и имеет. Взаимодействия полей могут принимать причудливые формы в зависимости от геометрии и взаимного расположения проводников. Если вы намотаете плоскую катушку диаметром в 1метр с центральным отверстием в 5мм, то будет отмечено отсутствие сильного взаимодействия поля создаваемого отрезком провода в центре катушки, с полем создаваемым отрезком расположенным у самого края. Например.

Потому что формы создаваемых полей имеют одинаковые параметры, а значит оба поля наиболее сильно могут взаимодействовать. Это доказывается обычным векторным сложением. Если векторы сонаправленны или противоположно направленны, то их результирующая всегда сильнее, чем в системах с произвольными векторами.

Сопротивление от су-против-линий. Угол отклонения от прямой и есть сопротивление. И опять-таки, Супротивление - вихревой процесс.

Как раз это и не сложно. Так и быть поделюсь технологией... 1)-высчитай опытным путём (пробной намоткой) сколько см. провода требуется для намотки одной "секции" (плоской катушки), 2)- умножь количество см. х2 и добавь +6см. (на коммутацию, 3)- сложи провод вдвое и мотай на каркас от середины провода, в разные стороны, сразу две секции с обязательной прокладкой между ними восковой бумаги или электрокартона❗ (одному будет трудновато мотать нужна ещё пара рук, чтоб держали провода), 4)- в итоге соберёшь на каркас столько пар секций- сколько тебе надо и скомутируешь их последовательно или параллельно или параллельно-последовательно ☝️(всё будет зависеть от напряжения питания). Как итог получится катушка с переменной намоткой - допустим чётные левая намотка, а нечётные правая намотка, (🥞) но итоговое магнитное поле во всех секциях будет в одну сторону 👍

А что с энергопотреблением и весом таких мышц, и как они будут вести себя в пучке?

это отдельная и весьма непростая тема. возможно доберемся... при катушке с сердечником катушка исчезает и становится катализатором. работает сердечник. там очень много интересного.. но бежать в все стороны одновременно не получится :)

попробуем к этому подойти. однако путь неблизкий. чтобы заняться электродинамикой нужно пройти еще несколько шагов. например исследования углового усилия магнит - катушка в статическом режиме.

По мере движения вперед мы все это увидим . Следующий этап - угловые усилия

мощность - весьма спорный параметр. например она зависит от сечения проводника. А усилие при прочих равных практически не зависит. Только кажется что зависит, но это происходит от неизбежного изменения геометрии катушки. наиболее репрезентативны ампер-витки. W/g это скорее относится уже к двигателям с пропеллером :) Мы, надеюсь, к этому еще придем.

Когда магнит пересекает катушку, важно понимать, что индукция электродвижущей силы (ЭДС) зависит от изменения магнитного потока через катушку. В данном случае, пересечение магнитом перпендикулярной грани катушки не вызывает изменений магнитного потока в проводах катушки, поэтому не генерируется ЭДС. Однако, если магнит движется параллельно виткам катушки, изменение магнитного потока через витки будет зависеть от ширины магнита. Чем шире магнит, тем больше магнитный поток, который пересекает катушку за единицу времени, и тем выше ЭДС, которая будет индуцироваться в катушке.

мы в этом будем разбираться когда займемся динамикой (то есть изучением вращения ротора с магнитами). это будет немного позже. пока нужно перейти к изучению статического углового усилия между магнитом и катушкой. Ровно так как потом будет в динамике, но исключая всякие виды ЭДС.

Дай Бог вам здоровья за ваши исследования

например в весьма перспективных бесколлектроных электродвигателях с осевым потоком. или в генераторах построенных по той же конструкции.

резнанс являние применительное только к колебательным процессам. если ток постоянный то это понятие непримененимо.

@@alanhk147 О генераторе Фарадея: очень интересно как влияет намотка катушки на выработку электроэнергии для ручного генератора фонарика: при движении неодимового магнита внутри катушки: в один слой длинная катушка, двухслойная значит встречная намотка второй обмотки, т.е. как влияет встречная намотка на вырабатываемое напряжение генератора, увеличивает или уменьшает? Какая катушка лучше короткая и многослойная или длинная, но однослойная. Может быть, нужно провод от конца первой обмотки вернуть на начало, проложив провод вдоль оси катушки поверх витков первой обмотки? Магнит цилиндрический или таблетка. Задача - зажечь белый светодиод , 2,8 v при быстром движение магнита внутри катушки вперёд-назад, получается переменное напряжение, которое выпрямляется диодным мостом и сглаживается электролитическим конденсатором. чтобы получить 1 V , нужно намотать примерно 100 витков

@@noorik8778 в случае мотора с осевым потоком - трапеция. Мы к этому еще придем ;)

чтобы применить композитный магнитопровод подходящего формфактора, его надо потрудиться изготовить (в том числе в домашних условиях)

конечно можно. и иногда нужно. однако у этого метода есть свои недостатки. как например потери на перемагничивание. или паразитное притяжение к магнитам ротора, тормозящее его.

в быстродействующих сервоприводах, инерционность подвижной части бывает особо критична, по этой причине применяются севодвигатели с полым ротором (и асинхронные с полым алюминиевым ротором и коллекторные с полой обмоткой якоря)

еще как бывает.

С сердечниками для низких частот, на частотах по выше сердечники бесполезны, они просто будут снижать частоту при необходимости измерений на высоких частотах. Это элементарные особенности взаимодействия колебаний на разных частотах.

@@G-P_H-T, Такие взаимодействия нам интересны для применения в движках да генераторах, а там "всегда" сердечники (можно вспомнить генератор Мишина с бессердечними катушками, но столько меди в них...)!

не совсем площадь. по дисковому магниту например максимальное усилие создает кольцо с диаметром примерно 90% от диаметра магнита. С катушкой - очень зависит от ее геометрии. Там достаточно сложно. Для плоской из одного слоя максимум строго в центре, но на некотором расстоянии от поверхности. В случае цилиндрической тоже кольцо - есть небольшая аналогия с магнитом.

Вопрос. Как организована коммутация отдельных дисков? Цельным проводом? Без отдельных соединений?

@@user-fw7zb4yr1m да намотка велась одним проводом. слой за слоем. очень старался виток к витку. почти везде получилось. На статике это не так сильно влияет. важнее общие габариты намотки.

​@@alanhk147 интересно было-бы глянуть на этот процесс.

​@@alanhk147на 0:52 прикол.😂

В данном случае важна именно слойность. Исследования идут от простого к сложному. Влияние диаметра катушки при постоянной слойности мы рассматривали части 3 этой серии. Внутренний диаметр конечно влияет. Это мы детально рассмотрим позже при при исследовании углового усилия между катушкой и магнитом. Там это будет хорошо видно. Как вы их называете "силовые линии" действительно прижаты к поверхности проводников. Это мы тоже рассматривали. Дисковый магнит максимально взаимодействует не торцом, а окружностью примерно на 10% меньшего диаметра. мы это тоже увидим на угловом взаимодействии. Все параметры учесть можно, однако такой объем исследований выполнить имеющимися средствами нереально. Да в целом это интересно но для практики хватит того что показано. По поводу сердечников верно отчасти. Для радиальных двигателей практически верно. А вот для осевых совершенно неоднозначно. Это мы тоже увидим по мере выхода новых материалов.

@@alanhk147 Меньшего диаметра... вот и попробуйте представить, что мсл (магнитные силовые линии -для меня это не поле, а структуры из частиц) не однородны по оси намагниченности. И это действительно имеет значение, в том что взаимодействие происходит по меньшему диаметру. А что мы имеем по диаметру? Острые грани... В двигателях несколько иные процессы происходят, разница между стационарным магнитом рядом с катушкой и магнитом брошенным с ускорением к согласному полюсу другого магнита - очень большая, там другие силы и эффекты. Вы так же можете не понимать, что происходит в области проводника с током в результате ШИМ, если цель создание эффективных моторов. В общем берёте довольно таки тяжёлый и неблагодарный груз исследований. Лично для меня пока не очень интересный, потому, что практического применения не вижу. Но Вам конечно респект за смелость, я бы на такое не решился, проводить испытания и столько времени тратить на оформление. Как правило это исследуется быстро в разных ракурсах и за не имением ничего интересного летит в "мусорное ведро". Допускаю, что могу чего-то недопонимать. Значит буду наказан за это неведением 🤷🏻🙂. Удачи в исследованиях!

​@@pwrbldr10 время на оформление тратится по двум причинам. во первых я развиваю навыки работы с 3D и различными системами обработки изображений. Мне это чисто нравится - красиво рисовать. Во вторых это сильно увеличивает привлекательность материала. К сожалению для многих это ключевой момент. И это связано с иной целью - максимально распространить информацию. В том что показывается "зарыто" больше чем видится на первый взгляд. Мне лично важно чтобы это максимально распространилось. Практическое применение тоже будет. Именно поэтому временно оставлены публикации по магному сканеру хотя там МНОГО интересного есть пока неопубликованного. Про "острые грани", особенности полей катушек и т д. Но начаты публикации по механическом действию. Скоро перейдет к угловым усилиям (ровно как в двигателях и генераторах) только пока в статике. Там тоже немало интересного. А вот затем перейдем к динамике про которую вы пишите. С мгновенными ускорениями, генераторной ЭДС и прочим...

@@alanhk147 Удачи в творчестве, буду следить 👍🏻

Усилие создаваемое катушкой весьма косвенно связано с мощностью, рассеиваемой на проводнике катушки. Представьте три катушки, абсолютно одинаковых габаритов, содержащих абсолютно одинаковое число витков проводника абсолютно равного сечения. Отличие будет только в материале проводника. Скажем медь, алюминий и сверхпроводящий материал. Установим ток через витки всех трех катушек на одинаковое значение. Так вот. Усилие создаваемое всеми тремя катушками по отношению к одному и тому же магниту, расположенному абсолютно одинаково относительно катушек, будет абсолютно одинаковым. А вот то что называют рассеиваемой на катушках мощностью будет весьма сильно отличаться. Насчет значительно меньшего сопротивления. вот табличка со значениями. витки слои R, мОм 12 1 79.5 6 2 75.4 4 3 71.6 3 4 63.5 2 6 57.5 1 12 53.5

@@alanhk147 если материал обмотки будет разным, то и катушки будут разными, в силу разности удельного сопротивления материала проводника! Мощность рассеиваема на проводнике, это мощность, относящаяся к тепловым потерям в катушке, которая, просто, уменьшает полную мощность электромагнита, понижая его КПД. При сверхпроводнике, этот КПД будет 100%! Следовательно, вся мощность пойдет на совершение полезной работы! А при других условиях, на совершение полезной работы, пойдет только часть от полной мощности электромагнита! Следовательно и сила притяжения будет разной! Это элементарно, Ватсон!

В башке у тебя конь сферический!😂

вы немного заблуждаететсь. через некоторое время покажу у чем именно.

это ПРОЦЕСС ИЗУЧЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ конкретным человеком,

​@@alanhk147 попробуйте использовать для визуализации магницкого поля Ferrofluid видео: "3d magnetic field viewing using 5 glass ferrocell.", "1 bar magnet under ferrocell" Есть в природе зеленая пластиковая пластина для ля визуализации магницкого поля