Паразитные параметры катушки индуктивности

[realeugene]

peregoudov в сообщении #1668850 писал(а):

Что за зверь такой "добротность контура после включения во внешнюю цепь" --- не знаю, думаю, существует он только в вашем воображении.

Простите, не буду сейчас искать для вас ссылки на учебники, в которых это было прочитано.

peregoudov в сообщении #1668850 писал(а):

Вообще-то она оттуда, наоборот, приходит.

Это пока вы не начинаете считать затухание после толчка.

[EUgeneUS]

peregoudov в сообщении #1668850 писал(а):

Добротность последовательного контура --- 13. Что за зверь такой "добротность контура после включения во внешнюю цепь" --- не знаю, думаю, существует он только в вашем воображении.

Вот не зря был задан вопрос - "а Вы внутреннее сопротивление генератора учитываете?"

[peregoudov]

EUgeneUS в сообщении #1668848 писал(а):

Вот тут
пример расчета катушки (правда, однослойной), в HFSS, пошаговая инструкция.

Ну ясно, действительно не понимаете. Для вас "модель" --- это пиксели на экране нарисовать, а "расчет" --- засунуть в ансис и нажать кнопку.

Решать полного Максвелла в трехмерии (кстати, как граничные условия на краю сетки задавать будете, ммм?) --- это, действительно, из пушки по воробьям. Притом никакого понимания все одно не дает.

realeugene в сообщении #1668849 писал(а):

Компактно по сравнению с чем?

С расхожим мнением, что "поле сильно рассеивается". 95% энергии магнитного поля --- в сфере радиусом в два радиуса катушки.

-- Вт янв 07, 2025 04:28:21 --

EUgeneUS в сообщении #1668851 писал(а):

Ладно, обычным скин-эффектом можно пренебречь, а эффектом близости?

А вы его умеете учитывать?

EUgeneUS в сообщении #1668851 писал(а):

Межвитковую ёмкость вы по Ландау считаете, как между двумя кольцами. А диэлектрическую проницаемость лака учитываете? А толщину лака, которая расстояние между витками?

Вы невнимательно читаете. Я ее подгоняю для получения правильной частоты собственного резонанса. От "по Ландау" она отличается раз в пять.

EUgeneUS в сообщении #1668851 писал(а):

При выводе телеграфного уравнения "размер" элементарной ячейки устремляют к нулю и выводят диффур.

А в телеграфном уравнении есть взаимоиндукция между ячейками? И взаимная емкость между далекими участками? И потом, у вас как-то все с ног на голову: первичными являются как раз дифференциальные уравнения (уравнения Максвелла), а схемы замещения (ну хоть та же лестничная цепь) --- это аналог вашего "метода конечных элементов", способ свести дифференциальное уравнение к системе конечного числа алгебраических.

EUgeneUS в сообщении #1668851 писал(а):

Если нет, то, видимо, неадекватная.

А какая адекватная? Ну, нарисуйте свою, адекватную, схему замещения. Или опишите хотя бы.

-- Вт янв 07, 2025 04:31:19 --

EUgeneUS в сообщении #1668853 писал(а):

Вот не зря был задан вопрос - "а Вы внутреннее сопротивление генератора учитываете?"

Так и я не зря у вас спрашивал, что будет, если сопротивление контура 100 Ом, а сопротивление генератора 50 Ом Вы по резонансной кривой добротность умеете определять? На сколько она должна меняться, если к 100 прибавить 50? Резонансная кривая у вас под носом и снята экспериментально.

[realeugene]

Ignatovich в сообщении #1668799 писал(а):

В многослойных катушках эффект близости проявляется при относительно низких частотах. Посмотрите здесь:
https://disk.yandex.ru/i/MBdsAiGCiw_PBQ

В статье что-то напутано как минимум с нумерацией слоёв. Посмотрите на (14).

[EUgeneUS]

peregoudov в сообщении #1668854 писал(а):

Так и я не зря у вас спрашивал, что будет, если сопротивление контура 100 Ом, а сопротивление генератора 50 Ом Вы по резонансной кривой добротность умеете определять? На сколько она должна меняться, если к 100 прибавить 50? Резонансная кривая у вас под носом и снята экспериментально.

В этот раз речь была про определение "добротность контура, подключенного к цепи". При расчёте которой учитывается импеданс источника и нагрузки.
А то, что Вы ручку на генераторе крутите, изображая источник с нулевым импедансом - это на определение никак не влияет (но экспериментальные данные получаются корректными, да).

-- 07.01.2025, 04:50 --

peregoudov в сообщении #1668854 писал(а):

Я ее подгоняю для получения правильной частоты собственного резонанса. От "по Ландау" она отличается раз в пять.

Это я прочитал. При этом с такой подгонкой у Вас уехало активное сопротивление. Раза в два.

-- 07.01.2025, 04:51 --

peregoudov в сообщении #1668854 писал(а):

Ну ясно, действительно не понимаете. Для вас "модель" --- это пиксели на экране нарисовать, а "расчет" --- засунуть в ансис и нажать кнопку.

Нет.

[peregoudov]

EUgeneUS в сообщении #1668856 писал(а):

но экспериментальные данные получаются корректными, да

Ну, слава богу, хотя бы с экспериментальными данными хватает ума не спорить. А то от местных "экспертов" такого наслушаешься. Энергия, оказывается, не от генератора в контур течет, а обратно

EUgeneUS в сообщении #1668856 писал(а):

При этом с такой подгонкой у Вас уехало активное сопротивление. Раза в два.

Куда уехало? Вы о чем вообще? Активное сопротивление как было 11 Ом, так и осталось.

realeugene в сообщении #1668855 писал(а):

В статье что-то напутано

Статья как раз дельная. В отличие от всего остального в теме. Надо будет перепроверить для моей катушки.

[realeugene]

peregoudov в сообщении #1668854 писал(а):

А вы его умеете учитывать?

Похоже на него. Гуглятся древние теории и модели для однослойных катушек. Посчитать можно численно, но будет не просто даже просто чтобы нарисовать геометрию с тыщей витков. Даже в 2D. Но межпроводные ёмкости не нужны.

В любом случае можно откалибровать эту катушку. Или добавить задание студентам оценить сопротивление на переменном токе по результатам измерения. Это же реальная жизнь.

-- 07.01.2025, 06:12 --

Вот тут есть формула расчёта многослойной катушки

https://archive.org/details/termanradio ... 2/mode/1up

[EUgeneUS]

realeugene в сообщении #1668858 писал(а):

Гуглятся древние теории и модели для однослойных катушек.

- сказал, и принес ссылку на книгу 1943 года

Впрочем, книга годная. Вы следующий параграф "20. Distributed Capacity of Coils" читали?

(Оффтоп)

Цитата:

20. Distributed Capacity of Coils.—The voltage difference that exists between different parts of a coil produces an electrostatic field in the air and in the dielectric near the coil. The effect of the resulting storage of electrostatic energy upon the coil behavior is to a good approximation equivalent to the effect produced by a small capacity shunted across the terminals of the coil.
...
The distributed capacity of an isolated single-layer solenoid is approximately proportional to the diameter of the coil and decreases slowly with increasing length. The distributed capacity is largely independent of the number of turns if there are a considerable number of turns and these are not too closely spaced. Very close spacing increases the capacity somewhat, however, particularly if. there are only a few turns.
Multilayer coils tend to have higher distributed capacity than do single-layer coils. In order to avoid excessive distributed capacity, the winding of a multilayer coil must be arranged so that the difference of potential between adjacent turns is only a small fraction of the total voltage applied to the coil. Thus a simple two-layer winding, as shown in Fig. 53a, wdl have very high distributed capacity, whereas with a winding in which the turns are wound as indicated in Fig. 536 (bank winding), the distributed capacity will be only moderate. Other means of minimizing distributed capacity consist of employing a narrow winding of many layers with few turns per layer, as shown in Fig. 53c, or the use of spaced layers, as in Fig. 53d. The common universal or honeycomb-type multilayer coil has a reasonably low distributed capacity, since it is equivalent to a coil of many layers with few turns per layer.

Под катом ровно то, что пишу с первой страницы обсуждения, только на английском.
А Вы с peregoudov можете дальше складывать ёмкости соседних витков.

[Ignatovich]

realeugene в сообщении #1668855 писал(а):

В многослойных катушках эффект близости проявляется при относительно низких частотах. Посмотрите здесь:
https://disk.yandex.ru/i/MBdsAiGCiw_PBQ
В статье что-то напутано как минимум с нумерацией слоёв. Посмотрите на (14).

Посмотрел внимательно. Ошибки не вижу. Отсчет слоев начинается с внешнего. В статье приводится модельный расчет: рассматривается ленточный длинный соленоид. Но получено неплохое согласие с экспериментом. И понятна причина дополнительных активных потерь в многослойных катушках. А постановка задачи практически совпадает с обсуждаемой здесь.

[Ignatovich]

peregoudov в сообщении #1668857 писал(а):

Статья как раз дельная. В отличие от всего остального в теме. Надо будет перепроверить для моей катушки.

На всякий случай, замечу, что в статье рассматриваются длинные катушки. В вашем эксперименте геометрия другая. Но физические причины те же: в многослойных катушках магнитное поле отдельных слоев складывается, что усиливает скин эффект. Он проявляется весьма специфическим образом. Во внутренних слоях намотки фаза плотности переменного тока зависит от радиальной координаты. В глубоких внутренних слоях фазовый сдвиг в пределах поперечного сечения слоя близок к пи. Это можно интерпретировать как разнонаправленные токи, протекающие вблизи внешней и внутренней поверхности каждого слоя.

[EUgeneUS]

peregoudov в сообщении #1668754 писал(а):

задачи о емкости двух параллельных круглых проводников (ЛЛ8, параграф 3, задача 7)

О! Тот самый аркчосинус, как у инженера Палермо. И который с экспериментом не бьётся.

peregoudov в сообщении #1668754 писал(а):

(видимо, именно эта поверхностная плотность заряда отвечает за паразитную емкость, больше некому)

Ошибка так думать, что некому.

Вот Вам модель. Случай квазистационарный: длина провода сильно меньше длины волны. Для Вашего варианта подходит (в 30 раз меньше, если в арифметике не ошибся).

$$\frac{CU^2}{2} = W_E = \int\limits_{}^{} \frac{E^2}{2} dV = \int\limits_{}^{} \frac{E_z^2 + E_r^2 + E_\varphi^2}{2} dV$$

где: $E_z$ - компонента поля вдоль провода, $E_r$ - радиальная компонента поля, $E_\varphi$ - компонента поля по касательным к окружностям, перпендикулярным проводу.

Взяв в качестве межвитковой ёмкости статический случай, Вы напрочь забыли о $E_z$ и $E_\varphi$, которые никаким зарядами не создаются. И скорее всего, неверно учли $E_r$.

И становится понятно, почему не работает гиперболоид инженера Гарина формула инженера Палермо:
1. Она вообще не учитывает $E_z$ и $E_\varphi$.
2. $E_z$ возникает из-за конечного погонного сопротивления,
3. $E_\varphi$ возникает из-за $\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}$.
3. Влияние витков друг на друга тоже имеет место при близком расположении витков и отвечает за $E_r$ (из-за набежавшей разности потенциалов между ними), но быстро заканчивается при раздвигании витков (для однослойной катушки).
4. И даже эту ёмкость ($E_r$) Вы учитываете неверно. Ибо "электростатическая" радиальная компонента поля будет тем сильнее, чем больше набежала разница потенциалов между витками. А разница потенциалов между витками двух соседних слоев максимальна там, где начало одного слоя совпадает с концом следующего. И далеко не факт, что там достаточно считать только соседние слои, а не нужно учитывать слои через один или даже через два-три.

-- 07.01.2025, 10:33 --

peregoudov в сообщении #1668754 писал(а):

Хотел еще разработать электродинамический расчет импеданса, но тоже не особо продвинулся.

ИМХО:
1. Только так.
2. Если Вам удастся продвинуться, хотя бы для квазистационарного случая, это будет серьезный результат. Этих "воробьев" уже сто лет в обед гоняют, насколько понимаю, только "пушками" достать могут. Или нумерология.

[sergey zhukov]

Del

[Amw]

EUgeneUS в сообщении #1668780 писал(а):

Вот и вопрос: при получении теоретической кривой, учитывалось ли внутреннее сопротивление генератора?... ...Внутреннее сопротивление генератора учитывалось верно.

Можете при получении теоретической кривой применить ИИН с нулевым внутренним и правильно его учитывать. Ещё не надо без необходимости пользовать "Закон Ома для полной цепи" - достаточно и для участка - от одной клеммы источника до другой - тогда и внутреннее сопротивление не пригодится.

Alex-Yu в сообщении #1668812 писал(а):

Amw в сообщении #1668768

писал(а):
Интересно выделение т.н. "фактора близости" -

Не писал я этого.

peregoudov в сообщении #1668817 писал(а):

И? Схема замещения rustot'а --- это "длинная линия"?

Длинная линия - это длинная линия, можно заменить LC ячейками с омическими и диэлектрическими сопротивлениями потерь. (Такая замена особенно хороша при расчете переходных процессов)

peregoudov в сообщении #1668754 писал(а):

Согласие было бы замечательным, если предположить, что в цепи добавочно прячется активное сопротивление порядка 15 Ом.

Почему эти дополнительные потери не "списать" на неточный расчет скин-эффекта?

peregoudov в сообщении #1668837 писал(а):

Вот знакомый радиолюбитель мне сказал, что дело в межвитковой емкости и посоветовал сотовую катушку. И это сработало, практически сработало.

Возможно там скин-эффект близок к теоретическому для одиночного провода.

peregoudov в сообщении #1668854 писал(а):

А вы его умеете учитывать?

У Гончаренко есть расчет однослойной катушки программой для расчета антенн. Может найдете там что любопытное.http://dl2kq.de/pa/1-7.htm

EUgeneUS в сообщении #1668856 писал(а):

В этот раз речь была про определение "добротность контура, подключенного к цепи". При расчёте которой учитывается импеданс источника и нагрузки.

Ни нагруженная добротность четырехполюсника ни холостая от импеданса источника не зависит. И вообще, для расчетов использование понятия "добротность" не обязательно.

[EUgeneUS]

Amw

(Оффтоп)

Amw в сообщении #1668889 писал(а):

Можете при получении теоретической кривой применить ИИН с нулевым внутренним и правильно его учитывать. Ещё не надо без необходимости пользовать "Закон Ома для полной цепи" - достаточно и для участка - от одной клеммы источника до другой - тогда и внутреннее сопротивление не пригодится.

разобрались уже

[EUgeneUS]

EUgeneUS в сообщении #1668878 писал(а):

2. $E_z$ возникает из-за конечного погонного сопротивления,
3. $E_\varphi$ возникает из-за $\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}$.

Тут запутался спросонья. (Оси то вдоль провода, то вдоль соленоида располагал)

Для цилиндрического провода:
$E_z$ - возникает из-за $\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}$
$E_\varphi$ - нет, отсутствует.