Импульсное взаимодействие обмоток трансформатора

Для опыта взял две одинаковые катушки, намотаны в навал (беспорядочная намотка) эмалированным проводом длиною около 8 метров каждый провод, сечением 0,5 мм, диаметр намотки около 2,5 см. Осциллограф без заземления корпуса использовался при измерении, заземление делалось отдельным проводом (см. схему). Диоды использовал ВЧ. Обмотки L1 и L2 расположены рядом, изолентой скреплены.

Смысл проверить работу трансформатора (без сердечника) при передаче энергии импульсно, из первичной обмотки во вторичную, в режиме, когда напряжение одной полярности на обмотках и обратной, за счет заземления.

Для зарядки С1 (рис.1) использую внешний источник постоянного напряжения (ИПН), напряжение холостого хода которого 39 В. Провода, идущие к ИПН отбрасываю (оба) после зарядки.

Поскольку емкость С1 быстро разряжается (тип К73-17В использовал), то напряжение быстро снижается, после отключения ИПН. Сначала схема с одной полярностью. Энергия С1 разряжается через ключ К и когда она переходит в ток, эдс на катушке L1 меняет направление, поэтому диод VD1 открывается и энергия поступает из первичной обмотки во вторичную обмотку, т.е. катушки взаимодействуют.

Рис 1_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.1.

На схеме показана общая связь между общими проводами каналов (фиолетовым цветом), через которые обмотки связываются, заземление делается отдельным проводом, возле вторичной обмотки L, провод для заземления около 4 квадратных миллиметра, метра 2,5 до щитка. Ниже полученная осциллограмма.

Рис 2_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.2.

Считаем энергию С1 до зарядки, где напряжение примерно 30 В.

Wc₁^до=1/2CU²=1/2 1,5 мкФ*30²В= 675 мкДж.

После считаем в момент как только С2 зарядился. И как видим, такое же напряжение остаточное получаем на С1.

Wc₂^после=1/2CU²=1/2 1,5 мкФ*11² В= 90,75 мкДж.

Как видим, если умножить энергию полученную на С2 получаем энергию на выходе много меньше, чем на входе. Так происходит из-за того, что напряжение в обмотке L1 проходит пик и снижается и на обратном токе емкость С2 так же заряжается. Судя по всему напряжения и энергия конденсаторов уравниваются. В идеале, если бы не было потерь, мы получили бы, скорее всего ровно половину напряжения от первичного, а это значит, что половина энергии в такой схеме исчезает, так как снижение напряжения в два раза приводит к падению энергии в 4 раза, умножаем на количество емкостей, получаем половина энергии рассеивается. Т.е. закон сохранения в данном случае не работает.

Теперь сделаю так, чтобы на вторичной обмотке L2 получилось отрицательное напряжение.

Рис 3_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.3.

Ниже полученная осциллограмма.

Рис 4_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.4.

Как видим тут всё тоже самое, т.е. от знака напряжения на вторичной обмотке взаимодействие никак не зависит. Т.е. что плюсовое магнитное поле, что минусовое по природе видимо одинакое, т.е. одного знака, поэтому отталкиваются между собой.

Сделаю тот же опыт, только с сердечеником, использую от ТВС ферритовый, обмотки расположены рядом, т.е. на одном керне. На рис.5 показана схема на рис.1 (положительные напряжения), на рис.6 схема на рис. 3 (отрицательные напряжения).

Рис 5_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.5.

Рис 6_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.6.

А тут, как мы видим уже выполняется закон сохранения энергии или импульса, напряжения на обмотках распределяются после зарядки С2 равномерно и явно выше половинного уровня, если бы потерь не было, должны получить 75% от первичного значение, что будет по закону сохранения энергии и импульса. Если расположить обмотки на противоположных кернах, то существенно ничего не меняется. Применение сердечника так же понижает частоту колебаний, т.е. сердечник полностью не размагничивается.

Именно поэтому, в наших трансформаторах применяются сердечники, он повышает эффективность взаимодействия, не будь сердечника, то КПД устройства резко падает.

В связи с этим интересен вариант без диода, если резко разряжать С1 так же импульсно, когда токи будут двигаться в разные стороны в обмотке. На рисунке ниже схема сначала с сердечником.

Рис 7_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.7.

Рис 8_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.8.

И ниже сразу тот же опыт, но без сердечника.

Рис 9_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.9.

И теперь с другой полярностью.

Рис 10_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.10.

Рис 11_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.11.

И сразу же без сердечника тот же опыт.

Рис 12_взаимодействие обмоток трансформатора — Рис.12.

Как видим, ничего интересного нет при таких взаимодействии обмоток, без сердечника, нет никаких временных точек, где бы энергия превышалась, т.е. работает закон сохранения энергии. С сердечником получаем синхронные колебания, т.е. закон сохранения работает лучшим образом.

Опыт как бы провальный, но он показывает, что заземление вторичной обмотки в данной реализации ничего не меняет, так же, как взаимодействие между обмотками разного напряжения. Опыт доказывает, что природа тока или электричества в обмотках трансформатора, при плюсовом напряжении и минусовом одинакова и взаимодействия подчиняются закону сохранения энергии и импульса и даже больше, есть в первых опытах элемент дематериализации энергии. А значит должен быть вариант и преумножения, но не при такой реализации. Что заставляет задуматься…