Indukované elektromotorické napětí a vše kolem toho
Str.: 1, 2, 3, ... 8 Psát příspěvky můžete po přihlášení
Adam 07.10.2015 01:09 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Indukované napětí - Stručný úvod
Je-li vodič (nejlépe cívka) vystaven změně (intenzity) magnetického pole, na vodiči (nebo na vývodech cívky) dojde k vytvoření indukovaného napětí (indukovaného elektromotorického napětí).
Roste-li intenzita pole, dochází k indukování záporného napětí. Klesá-li intenzita pole, dochází k indukování kladného napětí. Nemění-li se intenzita pole, k indukování napětí nedochází.
Je to dáno tím, že hodnota indukovaného napětí matematicky odpovídá zápornému výsledku derivace hodnoty magnetického toku v čase. Pro názornost připojuji vztah, který není ve formě derivace, avšak pojednává o tom samém.
Hovoříme-li o prudké změně magnetického pole, můžeme říci, že:
Čím prudší je změna magnetického pole, tím větší je hodnota amplitudy vzniklého napěťového pulzu.
Připojuji také ukázku (graf) toho, jak vypadá křivka indukovaného napětí, je-li postupně intenzita pole zvyšována a je-li následně stejně rychle snižována. V praxi to může přibližně odpovídat situaci, kdy permanentní magnet přímočarým pohybem (s konst. rychlostí) mine cívku. (Upřesnění: Při míjení cívky je pól magnetu natočen k čelu tyčového jádra.)
Výpočtový vztah pro velikost indukovaného napětí (Dostupné jen pro přihlášené uživatele)
Ukázka průběhu indukovaného napětí (Dostupné jen pro přihlášené uživatele)
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
0
E_man 13.10.2015 18:48 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Tímto vláknem jsi Adame otevřel "Pandořinu skříňku", ze které na mne dopadl PPP(Plný Pytel Problémů). A že to je "nějaký problém", dokazuje i jistý Robert J Distinti viz http://www.distinti.com/ , který vytvořil (spíše rozšířil) celou teorii elektromagnetismu.
Přehled dokumentů, které zatím vytvořil a stále upravuje je zde http://www.distinti.com/docs/ .
V dynamickém magnetizmu skutečně dochází k tomu, že změnou/pohybem jednoho dochází k tvorbě silového protiúčinku druhého. Zjedndušeně řečeno, vždy se vlastně tvoří to, řekněme, opačně orientované pole. Osobně s tou skutečností nemám žádný velký problém, protože to vidím následovně:
Elektrický proud v drátu A se změní, což "ve velmi krátké chvilce" (která je zřejmě "nepostřehnutelná"), naindukuje napětí na drát B a jakoby až následně drátem B začne procházet proud, pokud si to napětí najde nějakou cestou, kterou se (prostřednictvím proudu) vybije. A až když tento proud protéká, pociťujeme generování opačně orientovaného pole drátem B, což je zřejmě možné brát jako až jakousi následnou fázi, která nastupuje až po naindukování napětí. Hovořím samozřejmě dost abstraktně a i trochu nefyzikálně. Doufám, že budu dobře pochopen.
0
1
Adam 06.04.2016 10:29 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Ohledně indukování mám drobný problém trochu v něčem jiném. Pro názornost si vezměme klasický transformátor s primárním a sekundárním vinutím. Osobně opravdu velmi dobře v palici „vidím“, jak se ze závitů primáru dostává magnetické pole do jádra a jak celým jádrem prostupuje. Zádrhel pro mě nastává na sekundáru, kde má to vzniklé pole indukovat napětí, ale přitom různě se měnící magnetické tok teče pouze vedle závitů sekundáru. A tedy jakoby sekundáru stačilo, že se v nějaké vzdálenosti vedle něj mění pole. Zatím v palici nedokážu tento děj vidět, jak ten měnící se magnetický tok v jádru vlastně působí na závity sekundáru, že v nich pak dochází k indukování napětí. Abstraktně si to můžu zkoušet představit třeba tak, že ten sekundár to pak do sebe nějak „nasaje“ a nebo tak, že opravdu stačí jen změna magnetického pole v okolí drátů bez potřeby v tom hledat nějaké absorbce indukčních čar, ale ať už s tou a nebo s tou, moc s takovými představami zatím spokojený nejsem.
A druhá věc, kterou ještě nedokážu moc „vidět“ se týká toho, proč se naindukované napětí ve vodiči ihned nevyzkratuje bez ohledu na to, jestli k vodiči (nebo k vinutí cívky) je připojena nějaká zátěž.
Na toto téma jsem viděl už různá vysvětlení, ať už textem nebo obrázkem. U žádného jsem si zatím neřekl: ,,Jo, tohle výborně sedí, to je ono!“
0
3
E_man 07.04.2016 09:16 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Ono už i při tom vytvoření magnetického pole v uzavřeném jádru tím primárním vinutím je to pro mne nepochopitelné. Vezmi si třeba smyčku drátu s průřezem 1cm2 o délce 1Km a provlékni jej tím jádrem (třeba toroidem).
Z celé té délky jednoho Km ti prochází v blízkosti jádra jen pár cm. Zbytek se "potuluje" třeba v blízkém lesíku. Přesto, se ti to jádro namagnetuje stejně, jako kdyby ti tentýž proud procházel jen drátečkem o průřezu 0.1mm2 těsně obepínajíci jádro jedním závitem - tedy jen pár cm dlouhým.
0
0
Adam 08.04.2016 14:43 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Nevím, jestli jsem Tě dobře pochopil a pokud ano, tak si nejsem jistý tím, že by to konkrétně v případě sycení feromagnetika přesně takhle odpovídalo, tuším ale, o čem všeobecně mluvíš.
V některých případech (a zdaleka vůbec nemusí jít jen o magnetizmus) platí, že účinek kruhu (nebo elementů posázených do kruhu) působí třeba na jeden zvolený bod stejnou mírou, ať už je průměr toho kruhu jakýkoliv. Je to dáno tím, že v případě malého kruhu je sice vyšetřovaný bod k elementům na kruhu blíže, tudíž jednotlivé účinky jsou samy o sobě výrazné, avšak když je kruh větší (a vyšetřovaný bod je od elementů vzdálenější - jednotlivé účinky jsou slabší) těch působících elementů je tam ale zase mnohem víc a všechny ty účinky dohromady dosáhnou stejného výsledného účinku, který byl v případě kruhu malého. Pracovně tomu říkám princip konstantního kruhového účinku.
Výborně to takhle funguje především v systémech, ve kterých je intenzita (y) jednotlivého účinku (obecně vzato) závislá na vzdálenosti (x) vztahem y = k . (1 / x). Což je typicky třeba právě magnetizmus.
Jde-li o vodič zkroucený do jednoho závitu, lze si ho představit jako sestavu pospojovaných drobných dílků, kde každý z nich vykazuje svůj vlastní dílčí účinek. Když bude drát delší (a tedy průměr závitu bude větší), těch imaginárních dílků tam bude víc a opět to bude ve zvoleném bodě vytvářet stejně tak silný účinek, jako malý závit stočený z mnohem kratšího drátu.
Adam napsal(a):.....ale přitom různě se měnící magnetické tok teče pouze vedle závitů sekundáru....
No já to vidím jako cívku ve které se mění tok v jádru cívky. Jádro je nedílnou součástí vlastností cívky a podle mě se veškeré změny v jádře projevují i ve vinutí.
Tedy se mění vlastnosti cívky.
To je něco zcela jiného, než kdyby se měnil tok v jádru mimo geometrii cívky nebo by běhal magnetický tok přes vinutí.. Jinými slovy pokud bys svázal tok do jádra 100%-centně(bez přesycení), tak můžeš s touto cívkou pohybovat kolem jiné cívky a nebo se jí třeba i dotýkat, ale nic se do ní nenaindukuje. Dva transformátory vedle sebe se mohou ovlivňovat jen hodnotou toku, který přes veškerou snahu konstruktéra o udržení, vyleze z jádra do okolního prostředí.
Obečně si ale myslím, že tady fyzika jen z lenosti použila definice pohybu vodiče v mag. poli nebo naopak, ale indukce změnou v jádru, tedy v situaci, kdy pole neběhá přes vodič,
by se měla posuzovat podle"dosud neobjevených"vlastností magnetismu.
0
0
Adam 22.12.2017 11:36 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Zmiňuji jeden ze základních poznatků, který vyplývá z podstaty elektromagnetické indukce:
Již na začátku jsme si uvedli, že k indukování napětí dochází pouze ve chvíli, kdy se magnetické pole v přítomnosti vodivé smyčky/cívky mění. Jakmile je konstantní, k indukování nedochází.
Zároveň platí to, že v reálných zařízeních (z dlouhodobého hlediska) dochází k tvorbě takového napětí, jehož křivka bezpodmínečně vždy zasahuje jak do záporné, tak do kladné oblasti grafu. Nikdy nelze (dlouhodobě) indukovat pouze kladnou, nebo pouze zápornou, půlvlnu.
"Dočasně" toho dosáhnout lze. Pokud hodnota intenzity pole začne růst a pak se udržuje konstantní, vznikne nám (záporná) půlvlna napětí. Jakmile však jednou magnetické pole vypneme (nebo jakmile začne jeho intenzita klesat), vytvoří se opačná (kladná) půlvlna napětí.
Když budu mít chvilku, zpíchnu k tomu nějaký názorný graf.
0
0
E_man 22.12.2017 12:05 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Nic proti tomu.
Jako všechno, lze to snad člověkem i očůrat (lidověji och.at). A to tehdy, jestli celý ten obecný elektro-magnetický system (já se snažím pohybovat v oblasti "solid state", proto rezonanční systém) posunu stejnosměrně tak vysoko, že už se mi prakticky nuly jen dotýká.
Ještě nemám odvahu to zde prezentovat, anžto se s tím stále potýkám v podobě odprásknutých budičů, fetů, řídící elektrotechniky i osciloskopu,
ale mám výrazný pocit, že tímto směrem to funguje jak někde řekl Jeff i těm "východním klukům".
Hodně mi pomohlo i opětné pročtení Zephirových příspěvků, ale stále nemám vyhráno a nemohu vykřiknout to pověstné "eureka".
0
0
Adam 22.12.2017 14:42 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Názorný graf k dobrému pochopení průběhu indukování
Tak se mi povedlo dokončit obrázek, který doufám, že bude výrazně nápomocný k získání dobré a praktické představy o tom, jak funguje elektromagnetická indukce.
Stačí si zrekapitulovat, jakými (výše zmíněnými) pravidly je indukování opředeno a jdeme na to. Pokud budeme třeba v jádru cívky vyvolávat magnetický tok dle modré křivky, indukovat se nám bude napětí zobrazené křivkou červenou.
Modrá křivka má záměrně podivně pestrý průběh, aby její porovnání s výslednou červenou křivkou indukovaného napětí bylo (už pouhým okem) co nejvíce názorné.
Graf k výkladu podstaty elektromagnetické indukce (Dostupné jen pro přihlášené uživatele)
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
3
Ilem 22.12.2017 15:06 Bydliště: Hradec Králové
451
67
523
Krásně, Adame.
jen mě napadlo při pohledu na ty křivky. Jestli by pro Tebe byl problém udělat ještě druhý obrázek, kde by byla třetí křivka proud. Já vím, že někomu to udělá ještě větší zmatek, ale někteří by mohli pochopit, že děje v cívkách zdaleka nejsou tak jednoduché, jak to na první pohled vypadá a že se musí brát do úvahy i to, co se mi nehodí.
0
0
Ilem 22.12.2017 15:36 Bydliště: Hradec Králové
451
67
523
Asi bych měl napsat i B, tedy, co tím sleduji. Nejdříve to napíšu matematicky: Napětí na cívce je derivací magnetického toku. Ale proud cívkou je integrální funkcí napětí.
A teď pro nematematiky: Když budu cívku budit jakýmkoli průběhem pole, výstupní proud bude mít vždy sinusový charakter (nějaká směs sinusových průběhů).
A ještě jednodušeji - cívka má snahu zaoblit veškeré skokové změny do hladké křivky. Pokud člověk s cívkami trochu pracuje, je potřeba o tom vědět.
0
0
E_man 22.12.2017 16:21 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Překvapuje mne Ileme, jak malou fantazii oplýváš. Nebudu moc provokovat dva dny před Štědrým večerem, ale pravoúhlé průběhy napětí jsem naposledy přenášel pulsním trafem předevčírem. Připojením další indukčnosti (vinutí) do magnetického obvodu dojde k okamžité změně proudu závislé jen na rychlosti spínacího prvku, při stejné změně magnetického toku můžeš mít v jednom vinutí třeba 3x větší proud než ve druhém.
Těch možnosti jak co uspořádat je takové množství, že nasadit na to ty tvé "axiomy", bylo by lidstvo ještě stále "na stromech".
0
0
Ilem 22.12.2017 17:13 Bydliště: Hradec Králové
451
67
523
Pulzní trafa jsou malinko jiná kapitola. Proč asi se cívky pulzních traf dělají s tak malým počtem závitů (ptažmo malou indukčností)? I tak nevěřím, že když si porovnáš osciloskopický průběh před trafem a za trafem, že bude stejně pravoúhlý
0
0
E_man 22.12.2017 17:22 Bydliště: Kde lišky dávají dobrou noc
2217
84
1820
Ne, ne. Do debaty kdo je tady chytřejší mě teď nevtáhneš.
Já jen, že se tím zabývám (magnetismem) na plný úvazek takřka už 5 let, ale "chytrolína" tady dělat nehodlám.
0
0
Samotný příspěvek lze zobrazit pomocí adresy: (Velmi spolehlivé a lze se pak spolehlivě dostat k příspěvku do příslušného tematického vlákna)
Otevřít příslušné tematické vlákno a narolovat na tento příspěvek lze pomocí adresy: (Ve výjimečných případech může fungovat s problémy)
Otevřít příslušné tematické vlákno na začátku lze pomocí adresy:
Taky do toho nechci moc kecat, ale je ještě jeden stav, kdy to cívka moc nezakulacuje a to je při obdélníku či pile po sestupné hraně. Jehla má téměř strmou hranu a teprve potom klesá exponenciálně, Ale ať roztahuju ošklivoskop jak chci, nikde nahoře není oblina. Ale samo o tom také nevím víc, než co jsem měl ve skriptech na škole, pak jsem tyto jevy nenáviděl a všude mastil diody, aby mi neprdly FETy a teď je naopak zkoumám poslední léta více ve snaze něco z toho vrátit zpět do zdroje a místo FETů s diodou uvnitř musím používat klasiku bez diod, ale to je do jiného vlákna.
0
0
Ilem 23.12.2017 00:42 Bydliště: Hradec Králové
451
67
523
Jarin's napsal(a):Taky do toho nechci moc kecat, ale je ještě jeden stav, kdy to cívka moc nezakulacuje a to je při obdélníku či pile po sestupné hraně. Jehla má téměř strmou hranu a teprve potom klesá exponenciálně, Ale ať roztahuju...
Po sestupné hraně pily by měl přijít zákmit. Bavíme se stále o indukci? Prosím, jak jsi to měřil? Kam jsi, jakým způsobem cpal impulz a kde jsi, jakým způsobem měřil výstupní proud?
Možná se mýlím, ale pak bych to chtěl pochopit. Také jsem se léta indukčnmostem vyhýbal a kde to šlo jsem ji nahrazoval kondem a operákem v zapojení gyrátoru. A teď se snažim dohnat vědomosti.
0
0
Adam 23.12.2017 02:34 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Zkusíme v tom udělat trochu pořádek
Prozatím to zkusím podat svižně a půjdu to zalomit. Zítra nebo pozítří třeba přihodím zase nějaký obrázek.
Ileme, možná Tě jen dobře nechápu, ale cívka nemá tendenci zaoblovat skokové změny do směsi sinusových nebo jiných, obecně hladkých, křivek. Nemluvíš náhodou o harmonických frekvencích? To bychom ale byli jinde. Pokud se mi naindukuje napětí a já začnu odebírat proud, tak ten proud bude mít průběh podle charakteru zátěže. Například, pokud budu naindukované napětí pouze vybíjet do rezistoru, pak bude křivka proudu tvarově kopírovat přímo tu červenou křivku naindukovaného napětí.
Leckteří z nás se snažili vyrábět třeba zdroj vysokonapěťových pulzů na tom principu, že se "nabíjela" cívka připojením ke stejnosměrnému (malému) napětí a pak se to co nejprudčeji odpojilo, aby se vyvolala vysokonapěťová špička, tedy velmi ostrá (nezaoblená) záležitost.
Ale aby nás někdo v tomto nechytil za slovo, radši připomenu, že ve světě reálných elektronických součástek jsou prakticky vždy a všude různé nepatrné zaoblinky, a to třeba v případě i té vysokonapěťové špičky. Jen bychom si museli tu špičku hodně zvětšit, abychom tam ten malý zanedbatelný rádiusík nakonec našli. Ale to, předpokládám, už vůbec není předmětem diskuze.
0
0
Ilem 23.12.2017 10:34 Bydliště: Hradec Králové
451
67
523
Asi jsem to napsal úplně špatně.
Stále píšu o proudu, ne o napětí. To jsem měl víc zdůraznit hned na začátku.
Začalo to tím, že jsem po Tobě chtěl do křivek domalovat proud a přemýšlel jsem, jak bych to udělal já. U toho mi došlo, že nelze pouze fázově posunout průběh napětí. To platí výhradně u sinusových průběhů. Cívka má tendenci zachovat proud, který skrz ni protéká, ať už to je proud nulový, nebo nějaký jiný (to je onen fázový posuv u sinusového průběhu). Díky tomu nutně musí zaoblovat hrany proudu. A každé takové zaoblení je část sinusovky.
Právě díky této vlastnosti je cívka schopna nahromaděním náboje vytvořit strmý napěťový pulz při přerušení obvodu. Nikoli už proudový.
Snad už si rozumíme.
Pokud se mýlím, rád se poučím.
0
0
Adam 23.12.2017 13:43 Bydliště: Praha
5794
563
5843
Ilem napsal(a):... Začalo to tím, že jsem po Tobě chtěl do křivek domalovat proud ... ... Cívka má tendenci zachovat proud, který skrz ni protéká, ať už to je proud nulový, nebo nějaký jiný ... Díky tomu nutně musí zaoblovat hrany...
Možná půjde mezi námi jen o dva diametrálně odlišné pohledy na cívku, ale jinak mi to vůbec nedává žádný smysl.
Jedině, že by Ti šlo o zaoblenosti dané indukčností? Podobně jako v kondenzátoru dané kapacitou?
Asi bychom si měli napřed upřesnit pár věcí, abychom lépe věděli, o čem se vlastně bavíme. Vezmeme to postupně, bod po bodu a pro názornost si k tomu vezmu ten svůj graf indukování.
1. Striktně vzato, modrá křivka představuje magnetický tok třeba v nějakém transformátoru. Pro začátek vezmu raději právě transformátor, než se případně přesuneme jen k pouhé cívce. Na sekundáru má napětí průběh podle té červené křivky. Sekundár prozatím ponecháváme nezatížený.
2. Abych takového indukování na sekundáru dosáhl, musím modrý průběh magnetického toku řídit na primáru podobně vypadající křivkou proudu. Píši "podobně vypadající", protože se mi do toho začne trošku míchat hystereze.
3. Kýženou křivku proudu na primáru dosáhnu průběhem napětí na primáru, který je zhruba podobný té proudové křivce, ale ani zde to není křivka stejná, protože tentokrát se mi do toho ještě míchají tzv. přechodové jevy. (Například, když primár nezatíženého trafa - nebo obecně třeba jen cívku - připojím ke zdroji ss napětí, proud primárem začne narůstat pozvolna. A jak moc rychle, to je dáno především indukčností.)
4. Pokud začnu na sekundáru indukované napětí využívat, tedy připojím zátěž, sekundárem začne protékat proud. Pokud bude tou zátěží pouze rezistor, křivka sekundárového proudu bude opisovat křivku sekundárového (indukovaného) napětí. Pokud to nebude pouhý rezistor, ale nějaká složitější zátěž (třeba s nějakým náběhovým nebo pulzním odběrem energie), křivka sekundárového proudu se podle toho vytvaruje.
5. Zátěž na sekundáru se projevuje také na primáru. K původním dějům "na prázdno" se nyní na primáru zvedá proud a jeho křivka se tvaruje hodně podle proudové křivky na sekundáru.
Máme myšlenkový soulad? Pokud je to možné, chyť se tohoto rozboru a vysvětli to třeba nějak skrze něj.
Podpořte chod fóra 