Внимание! Повторение описанного устройства без отличного понимания правил безопасности при работе с высокими напряжениями (1000В) опасно для жизни!
Если в процессе чтения вы встретите непонятный символ или целое слово - спускайтесь вниз, к пояснениям.
Теперь можно начинать.
Неодимовые магниты бывают разными. Не только по форме и размерам, но и по ориентации и конфигурации собственно намагниченности. Даже простые формы вроде цилиндра могут быть намагничены как вдоль, так и поперёк (ну или какой-нибудь козебякой, если кому-то нужно). Вот картинка, честно скачанная у производителя из гугла:
Это всё хорошо, но что нам-диайвайщикам с того - уж какой ориентации магнит на заводе сделали - такой и будет, просто заказывайте нужные, правда же? Да, но у меня ведь есть ведро магнитов от жестяков! Может их тоже можно пустить на что-нибудь интересное?
У этих магнитов есть одна особенность - их половинки намагничены в противоположные стороны. Иногда это даже удобно, но для некоторых применений они в таком виде совершенно не годятся.
У меня было несколько таких применений на уме (можно подождать перевода следующей статьи или уже сейчас заглянуть в неё на Medium), и я начал размышлять о создании своего аппаратуса для намагничивания. В теории всё выглядит просто: заготовку нужно погрузить во внешнее магнитное поле, ориентированное в желаемом направлении, и при том достаточно сильное для "переворачивания" магнитных доменов. На практике сложность состоит в том, что для NdFeB это "достаточно сильное" лежит где-то в области 2 Тесла. Не так уж много есть практических путей создания таких полей, но самый простой - это, конечно, электромагнит. Обычно электромагниты (типа тех что удерживают двери подъездов, например) потребляют не такие уж и большие мощности. Но это только потому, что большую часть тяжёлой работы делает в них железный сердечник с его большим и толстым μ. Однако же, железо перестаёт хорошо работать и μ его сильно падает для полей выше 1Тл. Да и некоторых других проблем с вариантом использования сердечника тоже хватает. Так что мы остаёмся с "воздушной катушкой", в которой всё поле создаётся исключительно током в обмотке. Величина этого тока, для достижения желаемой напряжённости поля, определяется геометрией катушки. Для магнитов из жестяков нам нужен соленоид диаметром ~50мм и примерно такой же длины. Присыпав задачу некоторым количеством формул, которые я оставлю для другой статьи, найдём, что нам нужно пропустить ток порядка 10кА через 20 витков катушки. Нет, это не суммарный ток всех витков, а ток в каждом из них. Нет, вам не показалось, 10кА - это действительно довольно много. В квартире у вас вероятно стоят автоматы на 25А, для сравнения. И если мы не хотим чтобы катушка была одноразовой, нам придётся сильно ограничить время прохождения таких токов через неё. В нашем случае вполне сообразным задаче будет время в 1/1000 секунды.
Но на этом технические требования не заканчиваются. Если бы вопрос был только в величине тока, то что то типа аппарата контактной сварки решило бы проблему. Но создавая поле вокруг катушки мы имеем дело ещё и с энергией этого поля, которую нужно через катушку закачать. Тут речь идёт о величинах порядка 1000Дж. Не то чтобы это было уж очень много, но это означает, что при токе 10кА для заливки 1000Дж за 1мс нужно напряжение в 100В. А если добавить некоторые упущенные коэффициенты, потери и прочие нюансы, то выйдет скорее 500В. А 500В х 10кА это уже 5МВт, на секундочку. Not great, not terrible, как говорится, но на масштаб сельской подстанции тянет.
Может быть такие цифры заставили бы робкого инженера затею бросить, однако объективно ничего очень уж космического тут нет. Начнём с накопителя энергии. В электролитический конденсатор 470мкФ х 400В можно заправить 38Дж. 9шт таких дают уже 340Дж и вот они:
Можно было бы их соединить "змейкой" на общую толстую шину, но там есть свои сложности, связанные с равномерным распределением тока между индивидуальными конденсаторами. Проще нарезать кусочки проводов равной длины к каждому из конденсаторов и уложить их, попытавшись создать некоторую звездообразную симметрию. Теперь нам понадобится 4 таких блока для достижения 1400Дж в сумме.
Блоки удобно собрать в стопку с помощью стоек из резьбовых шпилек, щедро сдобренных гайками.
Второй важнейший компонент поможет нам быстро скоммутировать заряженные конденсаторы на катушку в 5-мегаваттном импульсе. Для этого мы возьмём жЫрненький тиристор. Конкретно этот умеет 250А в среднем и 6кА в импульсе (но на самом деле, и чуть больше тоже, если импульс короткий).
Соединим всё это хозяйство шинами из толстой медной фольги и добавим "обратноходовый" диод параллельно катушке.
Четыре конденсаторных блока соединены параллельно-последовательно 2х2 для достижения общего напряжения 800В. При правильном согласовании с катушкой, увеличивая рабочее напряжение мы можем уменьшить коммутируемый ток, чем облегчаем режим работы тиристора.
Теперь нужно добавить цепи зарядки конденсаторов и управление тиристором. В процессе экспериментов у меня было несколько вариаций схемы, но общая идея примерно такова:
Конденсаторы тут заряжаются с помощью умножителя напряжения напрямую от сети (!!ОЧЕНЬ ОПАСНО!!). Тиристор же триггерится кнопкой от отдельного литиевого аккумулятора. При работе с такой схемой нужно помнить, что во время зарядки (ключ SW1 замкнут) все компоненты схемы, включая катушку, имеют гальваническую связь с сетью!
Умножитель напряжения собран на диодах D1-D4 и плёночных высоковольтных конденсаторах C1, C2. Лампа накаливания LA1 на 60Вт подключена последовательно для ограничения тока зарядки. Диоды-сапрессоры D7, D8 являются примитивным средством выравнивания напряжений заряда на двух половинах конденсаторного блока. Для наблюдения за тем, насколько эти два напряжения выровнены, служит вольтметр Balance. Обратноходовый диод D10 предотвращает переполюсовку электролитов накопителя на второй четверти цикла колебаний в LC цепи. Кнопка разряда SW2 подаёт короткий отпирающий импульс на тиристор через конденсатор C5 (пару мкФ). Ещё добавлю, что в моей фактически испытанной имплементации нулевой контакт SW1:2 был соединён со средней точкой накопителя для обеспечения симметрии работы умножителя. Но тогда потенциалы на управляющей цепи тиристора могут быть ещё более небезопасными. В общем, решение Q&D и ещё требует доработки.
Теперь коротенько, секунд на сорок, обзор того что вышло в одной из промежуточных имплементаций.
Для демонстрации я нагрел кусочек HDD магнита на газу до температуры кюри и полной потери человеческого вида намагниченности. Затем поместил эту заготовку внутрь катушки:
Теперь заряжаем электролиты:
А теперь.. Пли!
Да, NdFeB был успешно намагничен! Тем не менее, я не был уверен, что намагничивание получилось полным на этих параметрах и решил попробовать разряд с максимального рабочего напряжения 800В. Этого оказалось достаточно не только для полного насыщения магнитного материала, но и придало неожиданные ускорения брошенным рядом металлическим объектам. Кроме того, пострадала сама катушка:
В общем, результат получился воодушевляющим но теперь мне понадобилось редизайнить катушку для достижения большей механической прочности, что описано в отдельной статье. Можно подождать её перевода, или же сходить прям сейчас на Medium.
Ссылка на оригинал этой статьи на Medium.
Пояснения для ленивых и напуганных непонятными буквами
Вольт, В, Volt, V - единица измерения напряжения. В батарейке их 1.5, в розетке 220, но на самом деле больше 300, но на самом деле меньше.. долгая история.
Ампер, А, Ampere, A - единица измерения силы тока. Из батарейки можно выжать 10, из розетки 25, из автомобильного аккума 500. кА = килоАмпер = 1000А.
Ватт, Вт, Watt, W - единица измерения мощности, 1Вт = 1А х 1В. Из розетки можно добыть 25А х 220В = 5500Вт. кВт = килоВатт = 1000Вт.
Джоуль, Дж, Joule, J - единица измерения энергии, 1Дж = 1Вт х 1с. Киловаттный чайник за минуту потребляет 1000Вт х 60с = 6000Дж
Тесла, Тл, Tesla, T - единица измерения индукции магнитного поля. Что-то вроде плотности тока в проводе, только магнитное. В томографе их 10, как и в ИТЭРе. Поле земли на поверхности - 50 микроТесла.
Магнитная проницаемость, μ - свойство материала, характеризующее то, насколько он хорошо "проводит" магнитное поле. У большинства бытовых материалов - 1, у железа - 5000.
Фарад, Ф, Farad, F - единица измерения ёмкости конденсатора. Конденсатор ёмкостью в 1 Ф, заряженный до напряжения 1В, может потом разрядиться током 1А в течение 1с, отдав при этом 1/3600 Ампер-часа заряда и 0.5Дж энергии.
Комментарии (97)
Vlad-sl
17.03.2024 15:27В одном советском бп для имульсной лампы. Две батареи от сети заряжались пераллельно. А разряжались на лампу последовательно.
Вся схема на диодах и тиристорах.
Надо найти книжку со схемами.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Ну, умножитель напряжения в некотором роде это и делает - заряжает два блока конденсаторов параллельно. Тут деталь ещё в том, что при полном заряде от выпрямленного сетевого напряжения мы бы получили 300В или 600В от удвоенного. Нам же нужно остановиться на 400В, т.е. заряжать от удвоенного но не "до упора". Вообще, по-уму нужно сделать DC-DC с гальванической развязкой. Но если есть какая-то оригинальная схема, то безусловно было бы любопытно посмотреть.
Jury_78
17.03.2024 15:27Это наверно типа этого.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+1Мне кажется, эта схема наоборот: заряжает последовательно, разряжает параллельно
Alyoshka1976
17.03.2024 15:27+11В такой установке наиболее опасен не умножитель, и не сеть ;-) 340 джоулей (не говоря уже о 1400) при 800 вольтах с большим запасом банально убьют при прикосновении к выводам конденсаторной батареи (по зарубежным нормам 10 джоулей - весьма опасно, 50 джоулей - летальный исход). Некоторые товарищи прикасались при разборке старых цифровых фотоаппаратов к конденсатору ксеноновой вспышки, предварительно не разрядив его. Это оставляло яркие и незабываемые ощущения, а до 340/1400 джоулей там весьма далеко.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+1Замечание справедливое, но есть нюанс. Когда устройство собрано на-чистовую в корпус, наружу выводятся только подключения к катушке. К этим выводам напряжение накопителя коммутируется только в момент "выстрела" и это ожидаемая всеми опасность. Присутствие же напряжения сети на внешних клеммах устройства во время зарядки - опасность неожиданная.
Alyoshka1976
17.03.2024 15:27+6Такие дополнительные меры безопасности в этом случае - это отлично, но пожелавший повторить эту установку, хоть и умеющий паять etc, но не имеющий представления о "General Safety Recommendations for Power Capacitors" может и не успеть завершить окончательную сборку устройства.
nafikovr
17.03.2024 15:27+1По IEC 60601-(часть не помню) для медицины гальваническая развязка обязана быть, так как пробой управляющего элемента (или даже опасную для жизни утечку через него) исключать нельзя.
Radisto
17.03.2024 15:27+6А устройство, разряжающее конденсаторы на выходе, у вас есть? Если нет, настоятельно советую. Иначе это рано или поздно приведет к беде. Тыкать в клеммы отвертку - плохая идея. Но защитные очки из карбоната могут сильно уменьшить проблемы. Я лично предпочитал отвертку кидать,чтобы в момент бабаха не держать ее (про устройство сброса забыли, ага. А вообще коротить надо через резистор, чтобы капли расплавленного металла не капали на казенный линолеум)
Nick0las
17.03.2024 15:27+4Коротить надо на лампочку. Нет проблем с искрами, нет проблема с нагревом резисторов, и видно, разрядилось (лампочка загорелась и плавно погасла) или нет.
gleb_l
17.03.2024 15:27+1На две соединенных параллельно. Лампа может перегореть, оператор подумает, что батарея конденсаторов разряжена, и полезет с паяльником ее усовершенствовать. Если идти дальше в сторону fool-proof, то я бы сделал неонку с гасящим резистором для индикации высокого напряжения на конденсаторах
SergeyMax
17.03.2024 15:27340 джоулей (не говоря уже о 1400) при 800 вольтах с большим запасом банально убьют при прикосновении к выводам конденсаторной батареи (по зарубежным нормам 10 джоулей - весьма опасно, 50 джоулей - летальный исход)
А сколько джоулей в автомобильном аккумуляторе?
Radisto
17.03.2024 15:27+3Опасность удара током от высоковольтных конденсаторов на самом деле зависит от энергии и нормируется в джоулях, поскольку тяжесть электротравмы в этом случае действительно пропорциональна энергии с высокой точностью. Напрасно иронизируете.
SergeyMax
17.03.2024 15:27Тут была довольно тонкая отсылка к методике расчёта джоулей. Попробуйте еë понять.
Radisto
17.03.2024 15:27Тут надо понимать, что конденсатор высоковольтный, и при высоком напряжении его опасность пропорциональна джоулям, которые считаются легко. Более сложные методики ни к чему: получилось 10 Дж - убить хватит. А тут явно машина смерти
SergeyMax
17.03.2024 15:27Давайте зайдëм с другой стороны. Как рассчитать напряжение, начиная с которого конденсатор начинает считаться высоковольтным?
dragonnur
17.03.2024 15:27Достаточное для пробития ороговевшего слоя эпидермиса. Т.е. вольт от 100 в сухом помещении, полагаю.
SergeyMax
17.03.2024 15:27Окей, неплохо, 100 вольт - это высоковольтный. Тогда как посчитать, сколько джоулей в розетке?
dragonnur
17.03.2024 15:27+2Вы понимаете, что сама по себе формулировка некорректна?
SergeyMax
17.03.2024 15:27Вы понимаете, что сама по себе формулировка некорректна?
Этот литературный приём называется "утрирование". В частности, сейчас он призван показать, что при поражении электрическим током для расчёта поглощённой энергии недостаточно просто умножить ёмкость на квадрат напряжения и наукообразно поразводить руками про высоковольтность.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Я замечу, что ток в розетке не бесконечен. Снизу он ограничен законодательством, сверху - жадностью проектировщиков.
Обычно ток короткого замыкания в розетке лежит в диапазоне 250 - 500 А.
dragonnur
17.03.2024 15:27А если у вас трёхфазная промышленная? Она тоже розетка и там стартовый импульс легко переваливает через килоампер (по опыту пуска ЭД без частотника).
Samodelkin333
17.03.2024 15:27Энергия в конденсаторах именно так измеряется и она ограничена. 12В неопасно поскольку сопротивление тела человека около 1кОм. Конденсаторы это часто высокое напряжение, а внутреннее сопротивление минимальное. Они очень быстро отдают всю энергию, это сильный удар если напряжение от 100В. 70В может не пробить роговой слой кожи, до 48В точно нет. В розетке же энергия условно не ограничена и там ток считается.
strvv
17.03.2024 15:27Если верить документам по безопасности - в сухих помещениях условно безопасным напряжением является 36 вольт, в влажных или при возможных поврежденных кожных покровах - 12 вольт. Конечно выбраны с большим зазором напряжения, т.к. в 2000-е подняли напряжения питания с 12 вольт до 19 вольт и только! для переносных устройств, в частности ноутбуков.
SergeyMax
17.03.2024 15:27Они очень быстро отдают всю энергию
Очень быстро - это сколько?
В розетке же энергия условно не ограничена и там ток считается
Ну вот мне и интересно, в какой конкретно момент происходит переход от джоулей к току.
HardWrMan
17.03.2024 15:27Наверное, можно рассчитать по сечению провода и рейтингу плавкой вставки в ВРУ. А так, ток КЗ в отдельно взятом доме уже измерял Креосан:
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Если вспомнить что с одной стороны ватт это джоуль за секунду, а с другой вольт умноженный на ампер, то можно прикинуть, что общее количество джоулей в розетке мы не определим, но пропускную способность - вполне.
strvv
17.03.2024 15:27Как и пиковую, с разрушением носителя (проводов или клемников в распредкоробках) или без оного (автоматы сработают раньше), как всё было реализовано строителями и дальше улучшено пользователем помещения.
vvzvlad
17.03.2024 15:27+4Оооо, круто. У нас (RussianImplantedElectronics) была идея про изготовление своих имлантируемых магнитов в стекле или титане (в силиконе освоили, но он не такой прикольный, как в тонкой жесткой оболочке). И мы встряли на том, что запаять в стекло не проблема, но магнит из-за нагрева теряет намагниченность и непонятно, чем его намагнитить. А тут прям готовая рабочая конструкция.
А как определить что магнит полностью восстанавливает свою намагниченность?
Если сделать катушку меньше (нам нужен-то магнит 3х5мм где-нибудь), то получится ли добиться бОльшей напряженности поля внутри при той же запасаемой энергии в конденсаторах?YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+10Понять можно так. 1) делаем примитивный индикатор чего-то связанного с намагниченностью. К примеру, меряем усилие на отрыв магнита от стальной пластины. 2) стреляем небольшой энергией, меряем наш показатель, заносим в таблицу, повторяем для бОльшей энергии. 3) строим график. сначала увидим участок, на котором показатель растёт с ростом энергии, затем график плавно переходит в горизонтальную линию (показатель дальше не увеличивается)
Область в которой показатель перестаёт изменяться и указывает на выход материала на насыщение.
Чем меньше рабочий объём катушки, тем меньше энергии будет достаточно для создания той же индукции поля. Но нужно учитывать, что образец должен целиком помещаться внутрь катушки. По мере удаления от центра катушки поле быстро ослабевает.
Не стесняйтесь писать в личку, если что.
Daddy_Cool
17.03.2024 15:27Да, получится. Поле обратно пропорционально радиусу. Главное это выдержать температурный режим чтобы не спалить катушку. Чтобы лучше охлаждать - надо раздвигать витки, а тогда падает поле, можно делать многослойно - тогда хуже охлаждается, в общем это задача на оптимизацию. Но мы делали такие вещи для постоянных, а не импульсных полей - у автора всё и без охлаждения получилось.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27В моём случае тепловой вопрос сводился к теплоёмкости меди - значительная часть энергии импульса непосредственно преобразовывается в ΔT витков обмотки. Температура оставалась приемлемой где-то после трёх выстрелов. После этого требовалось ждать естественного охлаждения.
vvzvlad
17.03.2024 15:27+1Если я правильно посчитал, то даже 2000дж на 100г меди это всего +50 градусов нагрева.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Посчитали правильно. Суть в том что да, для единичных выстрелов проблемы нет.
nafikovr
17.03.2024 15:27+3В индукционных нагревателях к проблеме подошли капитально. Вместо провода картушка мотается трубкой с охлаждающей жидкостью внутри.
Daddy_Cool
17.03.2024 15:27Ну да, ну там токи где-то до 1кА. У нас такой стоит. Если нужно постоянное поле то эта конструкция вроде уже хуже чем охлаждаемая сплошная шина, но это я сам не проверял, так говорил один знакомый д.т.н.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27В промышленных намагничивателях проводниками тоже являются медные трубки с проточной водой.
И там обычно катушка 2-3 витка. Если катушка.
strvv
17.03.2024 15:27Были промышленно изготавливаемые ЭМ уничтожители жестких дисков (давно не видел в живую и сертификатов на них). В том числе и монтируемых в защищенного исполнения аппаратно-программный комплекс.
pvvv
17.03.2024 15:27+1Магнитный момент можно измерить поместив магнит в катушку ну или повернув катушку вокруг магнита (и необязательно именно Гельмгольца, для них просто аналитически коэффициенты посчитаны, для произвольной катушки надо пересчитать) и проинтегрировав наведённое при этом по ходу помещения магнита напряжение, измеренное любым достаточно аккуратным АЦП.
3д катушки из печатной платы, по 10 витков А пару Тл в небольшом объёме можно и из постоянных магнитов собрать в цилиндр/сферу Халбаха, там правда проблемы с тем что в такой конфигурации они способны создать поля чтобы самого себя размагнитить.
при этом можно часть, сколько получится, пару Тл, создать постоянного поля, а поверх ещё добавить импульсного от катушки.
vvzvlad
17.03.2024 15:27А пару Тл в небольшом объёме можно и из постоянных магнитов собрать в цилиндр/сферу Халбаха, там правда проблемы с тем что в такой конфигурации они способны создать поля чтобы самого себя размагнитить.
А сколько, навкидку, тут получается импульсного поля?
pvvv
17.03.2024 15:27где тут?
круглый виток тока радиусом 1см с током 1А создаёт в центре как раз 6.28мкТл, если там 10кА - 62мТ, если витков 20 - 1.2Тл, чуть меньше для ненулевой по высоте катушки, раза в два наверное если высота ~ радиусу.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Учтите, что в момент намагничивании магнит может кратковременно менять форму\размер. Что может приводить к растрескиванию покрытия.
Магнитострикционный эффект.
Jury_78
17.03.2024 15:27+1Надо больше вольт! :) Квадратичная зависимость же... Коммутировать может проблематично, раньше были игнитроны, может еще сохранились.
dragonnur
17.03.2024 15:27Игнитронов больше нет и опасны они слишком, во всех смыслах (к тому же высокое падение прямого напряжения, вольт 15 минимум, а то и 50).
VT100
17.03.2024 15:27Сделать магнитопровод из тех же отожжёных магнитов?
Для индикации "Заряжено, опасно!" - оставить последовательно с одним из балансировочных резисторов светодиод.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+2Может показаться удивительным, но магнитная проницаемость насыщенного магнита - единица. Так что в качестве магнитопровода они не очень.
pvvv
17.03.2024 15:27+2>магнитопровод из тех же отожжёных магнитов,
Магнитная проницаемость неодимовых магнитов ~1.05 и от воздуха не особо отличается.
И что-нибудь с проницаемостью отличной от 1 будет обладать ещё и проводимостью, что мс импульсы наведёнными токам заэкранирует гораздо сильнее чем усилит проницаемостью.
А у каких-нибудь ВЧ ферритов насыщение довольно небольшое и в полях 2Тл отличия от воздуха по проницаемости будет опять же не сильно много.
Но вот какие-нибудь опилки нормального железа или пермендюра в эпоксидке замешанные возможно помогут, чтобы объёмной проводимости для токов Фуко не было, но магнитная проницаемость хоть какая-то ещё осталась при этом, даже на 2Тл.
spesso
17.03.2024 15:27+2Тиристор достаточно быстро деградирует в данных условиях, что печально, локальный перегрев кристала с дальнейшим пробитием.
jar_ohty
17.03.2024 15:27+5У неодим-железо-бора очень сильная магнитная анизотропия, поэтому чтобы качественно перемагнитить неодимовый магнит, его нужно перекристаллизовать. Когда синтезируют сам материал, прикладывают внешнее поле той же конфигурации, в которой магнит будет намагничен именно с целью сформировать текстуру с заданной преимущественной ориентацией кристаллитов. Простым перемагничиванием размагниченных магнитов мы получим худший результат: намагниченность ниже, а размагничиваться такой магнит будет легче.
pvvv
17.03.2024 15:27+4В том же или в противоположном направлении всё там нормально перемагничивается с ничуть не меньшей коэрцитивной силой. Поперёк или хотя бы под углом к изначально заданному направлению не получится, это да.
А для того чтобы «перекристаллизовать» это его придется обратно перемолоть в микронную пыль, «перепрессовать» во внешнем магнитном поле в нужном направлении, заново спечь и только потом намагнитить.
vvzvlad
17.03.2024 15:27В том же или в противоположном направлении всё там нормально перемагничивается с ничуть не меньшей коэрцитивной силой. Поперёк или хотя бы под углом к изначально заданному направлению не получится, это да.
Так, а если у меня сборка из трех цилиндрических магнитов 2х3 условно, т.е. получается цилиндрик 3х6, который держится за счет того, что каждая таблетка одним концом притягивается к противоположному полюсу другой таблетки. И вот я эту сборку упаковываю в то же стекло, в процессе она размагничивается. А потом я ее вертикально помещаю в катушку и намагничиваю. Оно нормально в этом случае намагнитится?
pvvv
17.03.2024 15:27Нормально, они же все в одну сторону направлены, в ту же что и до размагничивания.
Есть, кстати, способы пайки магнитов, во внешнем магнитном поле (т.е. обложившись дополнительными магнитами), чтобы размагничивающие поля снизить и тем самым до Hcj не доходить при этой повышенной температуре, но это температуры лишь слегка отодвинет, на какую-нибудь сотню градусов, для расплавленного стекла не поможет. Но вот с самарий-кобальтом может такой фокус и получится, чтобы градусов 400, а может и 500 смогли пережить. не знаю правда есть ли стекло с настолько низкой температурой плавления.
А если не принципиально именно неодимовые магниты, то до их появления были всякие сплавы AlNiCo, там точка Кюри была чуть ли не выше температуры плавления, но как магниты они заметно слабее.
j_aleks
17.03.2024 15:27сдается мене, сопротивление обмотки катушки великовато, может лучше использовать "крупнокалиберный" литцендрат, плотность тока повыше будет, причем значительно....
Да, может еще сирену добавить, типа ложись ща как бабахнет...(хохма)...
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Так там катушка и намотана в 4 параллельные изолированные жилы.
j_aleks
17.03.2024 15:27вариант а-берем микроомметр и замеряем 1 метр исходного провода, калькулируем, и удивляемся, вариант-б-берем паспорт производителя (а его как правило нетути) и делаем все тоже...
Как показала практика изготовления безколлекторных двигателей, то у обмоток дивное сопротивление, и нужный ток ну никак не пропускается...
Накрайняк можно AWG-10 хотябы, там 7.8 ом/км обещают, но он толстоват, 5 квадратов + изоляция, но в нем 1050/0.08 (жил/диаметр жилы)...
я долго искал, http://www.device-studio.ru/provoda-standarta-awg-sechenie-tok-diame/ тут по AWG стандартам...
P/S В принципе всю разрядную цепь желательно подвергнут инвентаризации в этом направлении, поскольку поле производное от тока...
not-allowed-here
17.03.2024 15:27а вот вопрос - как раз по бесколлекторным пробовали их делать Литцендратом? насколько параметры уплывают от моделей? оcобено интересен kv....
j_aleks
17.03.2024 15:27+3у меня была экзотика, для подводного дрона, забыл как зовется, но с дыркой с винтом в центре, внутренние лопасти, там очень ограниченное пространство между двумя магнитными сборками, в виде дисков, катушки без железа зажаты, как можно площе нужны были, литцендрат делал свой, в наших пенатах приличного не купишь, делал 5-6 ниток, если брать одну с такой же суммарной толщиной, то сопротивление очень большое и момента не хватало, ток ограничивался... подсмотрел в китайских моторах, там "конкретными" жгутами намотано, но и ток соответствующий тянет, ампер 100, если по регулю смотреть... А параметры все расщитываются, много онлайн калькуляторов есть... И раскладки магнитов-обмоток там же...
вот ссылочку нашел, https://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/
и вот https://pandia.ru/text/80/412/9054.php
примерно вот такой двигло...
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Литцендрат имеет смысл для высокочастотных схем для борьбы со скин-эффектом. Как он здесь поможет?
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Всё равно не много. Видел на промышленных при токе в 10 кА прямоугольная катушка один виток из медной трубы 3/4". Или вообще магниты стопкой укладывают вдоль проводника похожего сечения. Всё с проточной водой. Не импульсное, конечно.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Да, может еще сирену добавить, типа ложись ща как бабахнет...(хохма)...
Не хохма. Я бы такую установку за хорошей перегородкой ставил. Большие мощности, даже в импульсном режиме совсем не безопасны.
falcon4fun
17.03.2024 15:27Зашел, думал просвящусь, вступление было хорошее. На 5 абзаце начались ndfeb, u, 1T.. Прослезился. Понял, что ничего не понимаю, хоть и интересная тема.
Автору: могли бы и некоторые вещи объяснять в стиле ELI5, как для тех, кто физику прогуливал в школе, но хочет расширить кругозор. Фактически - пара доп предложений в текст. Автоматом глупые айтишники, как я, смогут понять текст :(
Самый простой пример подобного:
https://habr.com/ru/articles/539892/
https://dtf.ru/gameindustry/627062-reddit-protiv-uoll-strit-obyasnenie-dlya-chainikov
Gryphon88
17.03.2024 15:27+2Когда говорим о кВ и кА, не надо разжевывать :) а то кто-то попробует собрать, опираясь на иллюзию пониманию. Так-то "если ты не понял, то оно тебе не надо" вполне работает.
chnav
17.03.2024 15:27(offtop) Помогите найти ещё одну отличную статья про способы намагничивания. Статья была про "магнитную стойку для индикатора часового типа" для токарного станка. Она поразила меня тем, что постоянный магнит там можно включать и выключать разрывая магнитный поток. И ещё на ней было написано "ни в коем случае не разбирать". Но автор был упорный и всё-таки смог собрать обратно и вернуть работоспособность.
PS: перерыл свои закладки, поиском тоже не смог найти.
HardWrMan
17.03.2024 15:27+1На канале у Белетского есть видос про такую стойку и восстановление её работоспособности:
chnav
17.03.2024 15:27Спасибо, именно этот ролик ! Почему-то решил, что это была статья на Хабре.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Собственно у меня одна из задач, с которой проект понёсся, была именно с такой стойкой связана
Radisto
17.03.2024 15:27+2В таких случаях применяют циклическое намагничивание однополярными импульсами, что-то вроде https://studwood.net/1632817/tehnika/osnovnye_svoystva_parametry_magnitnyh_materialov
Прошу прощения, менее мусорной ссылки сходу не нагуглил. Но суть в том, что благодаря гистерезису несколькими однополярными импульсами можно добиться большей остаточной индукции в материале, чем одним - остаточная индукция при несимметричной петле как бы шагает "по пиле" вверх. Не знаю, сколько надо, но промышленные магнитные дефектоскопы к примеру используют по умолчанию 3 импульса намагничивания (хотя в настройках можно натыкать много)
Robastik
17.03.2024 15:27+2А как делается радиальная намагниченность кольца?
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Полагаю, что тут уже без магнитопровода трудно обойтись. Можно взять пермендюр в качестве материала. Можно и железо, но сильно поработать над геометрией и предотвращением токов Фуко во время импулься.
pvvv
17.03.2024 15:27+1не обязательно за один раз весь магнит целиком магнитить. можно несколько раз с разных сторон неоднородным полем, чтобы противоположную часть не перемагничивало.
направление задаётся при начально прессовании неодимовых магнитов, и если неодимовый магнит поместить под углом 45 градусов к намагничивающему полю он всё равно намагнитится вдоль своей оси, поле только надо будет в 1.41 раза больше.
ну или можно создать именно радиальное поле, две катушки навстечу друг другу включенные, в плоскости посередине между катушками как раз радиальное поле и сделают.
Myaroslav
17.03.2024 15:27А не было мысли сделать 100 сравнительно низковольтных платок с небольшим конденсатором, питающим однин виток током 100А, а потом синхронизировать включение? 1 мс для электроники достаточно большое время, на первый взгляд должно взлететь без особых хитростей.
Как-то видел источник как раз для контактной сварки, где много маленьких мониторов работали на общую шину. Там, правда, была немного другая задача - последовательность разрядов задавалась микроконтроллером, чтобы выдерживаь профиль импульса по заданному графику тока.
Vassilij
17.03.2024 15:27Ох, не хватает устройства плавного запуска для зарядки электролитов с нуля. В таком виде скоро волшебный дым выпустят не только диоды и пробки, но и электролиты, причём сразу целиком блок. А пуск простейший, вот, например, ссылка на паяльник. https://cxem.net/sound/amps/amp158.php
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+2Ток зарядки ограничивается лампочкой и импедансом конденсаторов умножителя, так что тут никаких огромных пусковых токов не будет.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27А к стати, забыл спросить. Электролиты силовые, или от фильтров? Силовые, они как бы винтовые клеммы имеют обычно . Ну и 1000мкФх50V размером со стакан примерно.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Самые обычные, для фильтров. Когда-то купили для частотных преобразователей, но не пригодились. За один выстрел не перегреваются, а до следующего успевают остыть.
Dark_Purple
17.03.2024 15:27На первой картинке южный полюс раза в три больше северного, а можно тогда просто один южный оставить?)))))
vadimyar
17.03.2024 15:27читал давно, не помню где, что для достижения максимального эффекта намагничивания, надо размыкать цепь в момент достижения максимального тока, т.с. "на пике", в катушке (буквально взрывной разрыв проводника(его участка) в инертной среде, песке) возможно для снижения затухающих колебаний LC контуре.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27+1Не совсем так. Нужно не дать току совершив пол-периода начать течь в обратную сторону. Диод в паре с тиристором обеспечивают выполнение этого условия.
vadimyar
17.03.2024 15:27Про "не дать току совершив пол-периода начать течь в обратную сторону" согласен, но из приведенной в начале статьи схеме, диод включен параллельно индуктивности, а значит при отключении, ЭДС самоиндукции (уже обратной полярности) приведет к тому, что ток потечет в обратную сторону ч/з диод.
nixtonixto
17.03.2024 15:27+3Для 1100 А на конденсатор провода тонковаты, да и конденсаторы выбраны не низкоимпедансные и с большой паразитной индуктивностью. Поэтому они не разрядятся в ноль за 1 мс даже при коротком замыкании выводов.
Шина тоже заниженных размеров - от расчётных параметров импульса она должна испариться. Для справки - вот как выглядит шина на 25 кА:
Хотелось бы увидеть осциллограмму импульса на катушке, пока же предполагаю, что до неё доходит сотня вольт и импульс сильно растягивается.
YuriySkvortsov Автор
17.03.2024 15:27Всё так и есть, потери резистивные огромны. Но штука в том, что это не влияет на работоспособность схемы. Энергия на конденсаторах взята с хорошим запасом. А то что в тепло уходит более 50% этой энергии за пол-периода - так рабочей является вообще четверть - периода, а дальше эта энергия уже не нужна, более того - вредна. Если бы она не диссипировалась в тепло, то после четверти периода её нужно было бы куда то девать. Без специальных мер, мы бы получили переполюсовку конденсаторов со всеми вытекающими. А шины не взорвутся только потому что вся накопленная энергия, поделенная на массу и теплоёмкость меди, даёт нагрев всего на 10-20 градусов. Ни о каком испарении там речи нет. А вот давать время на охлаждение после выстрела надо, да. Но так и время заряда установки - пару минут, как раз успевает проветриться.
Dr_Faksov
17.03.2024 15:27Рискну предположит, что показанная вами шина не для импульсных 25 КА, а для 24\7. Хотя абсолютно согласен что все проводники в схеме слишком тонкие.
Хотя с другой стороны, для этих конденсаторов... Интересно было бы знать, какой у них рабочий ток и внутреннее сопротивление. Или ток короткого замыкания.
qiper
К чему это?
YuriySkvortsov Автор
Напряжённость поля, создаваемого катушкой, определяется суммарным током всех витков катушки. Т.е. если у вас 10 витков, через которые проходит ток 1А, то напряжённость поля будет рассчитываться исходя из величины суммарного тока 10 ампер-витков. В данном случае я уточнил, что речь о токе, подводимом к катушке - 10кА. При двадцати витках суммарный ток будет, соответственно, 200кА-витков. На (прикидочной средней) длине магнитной линии 0.1м это даёт напряжённость H=200000/0.1 = 2e6 А/м. Если мы теперь домножим это на магнитную константу μ0 ≈1,25e−6 Гн.м, то получим наши ориентировочные 2.5Тл индукции.