Трансформатор на двух катушках

[Ares_ekb]

Добрый день!

Собрал трансформатор из двух катушек. Катушки примерно одинаковой высоты с примерно одинаковым количеством витков.
На первую подаётся переменный ток с амплитудой 5В.
Со второй катушки после диодного моста снимается ~10В.

Вот, видео: http://www.youtube.com/watch?v=qY84aziXjHs

Схемы брал отсюда:
http://made-myself.ru/chasy-propeller/
http://www.tehnari.ru/f170/t52199/

Не понимаю, почему при смещении катушек друг относительно друга напряжение увеличивается до ~24В.

Этому есть какое-то рациональное объяснение?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

[AnatolyBa]

Не зная точных электрических параметров трудно сказать что-то вполне определенное.
Несколько соображений.
Откуда вы знаете, что на первичной обмотке 5 В?
Там, судя по схеме колебательный контур в качестве нагрузки. Переменное напряжение на обмотке может быть намного больше, чем те постоянные 5 В которые вы подаете от источника.
Двигая катушку вы изменяете параметры колебательного контура и можете входить в своего рода резонанс.
Скорее всего вы измеряете напряжение практически без нагрузки, так?
Попробуйте подключить нагрузку (резистор). Я думаю, что эффект пропадет.

[Ares_ekb]

Генератор переменного тока сделан по такой схеме:


с такими параметрами
R1 = 1 кОм
R2 = 10 кОм
C1 = 1 нФ
C2 = 0,1 мкФ
C3 = 0,1 мкФ
C4 = 470 мкФ

IC2 - это NE555N
Q1 - это IRF540N

Подаётся напряжение 5 В, видимо однополярное (с модуля YwRobot).

По сути это обычный мультивибратор, только с транзистором и дополнительными конденсаторами (C3 и C4). Кстати кто-нибудь может объяснить зачем они? Я думаю, что для стабилизации напряжения от источника питания, но как-то это странно. Почему их два и именно таких...

Частота импульсов должна быть порядка 40 кГц, если я не ошибаюсь.

После второй катушки стоит диодный мост DF04M.

Катушки высотой ~4 см, по 180 витков в 2 слоя. Медный провод ПЭТВ-2, 0,315 мм.

А теперь магия Девида Блейна... На видео стоит нагрузка 100 кОм. При этом когда катушки совмещены напряжение порядка ~11В, а когда смещены на высоту катушки (т.е. одна катушка над другой) ~24В.

Если ставить меньшие сопротивления (я пробовал 10 кОм, 1 кОм, 220 Ом) или вообще без нагрузки, то когда катушки совмещены напряжения почти нет или какие-то колебания в пределах 1 В. Но если поместить одну катушку над другой (+/- 0,5 см), то снова получаю порядка 20-24 В.

Скорее всего, с маленькой нагрузкой напряжение всё-таки есть. Потому, что когда я ставлю после диодного моста такой стабилизатор (на схеме справа):

то получаю 5 В и без нагрузки и с маленькой нагрузкой.

Т.е. я подозреваю, что когда меряю напряжение на диодном мосту без нагрузки, напряжение всё-таки есть, хотя и показывает почти 0 В. Но видимо идут очень высокочастотные импульсы, которые мультиметр не может отследить. Может быть и этот эффект с увеличением напряжения до 24 В связан с мультиметром...

[AnatolyBa]

Схема несколько отличается от того, что я высмотрел по ссылке. Но неважно.
Конечно, хорошо бы все посмотреть осциллографом. Но если такой возможности нет, я предлагаю такую теорию.
Индуктивность вашей катушки, если она берется просто как катушка а не как обмотка трансформатора - порядка 10мГн.
Если же катушка подключена как первичная обмотка, а к вторичной подключен, практически, конденсатор (через мост), то эффективная индуктивность будет намного меньше.
Т. е. когда вы сдвигаете (вынимаете) катушку - вы фактически меняете (увеличиваете) индуктивность которую видит транзистор.
Когда транзистор отключается, из-за индуктивности возникают сильные импульсы напряжения - напряжение пропорционально индуктивности и для вашей катушки может достигать десятков вольт. Эти импульсы передаются на вторичную обмотку.
Т. е. когда вы вынимаете катушку, происходят две вещи. С одной стороны из-за увеличения эффективной индуктивности повышается импульсное напряжение на первичной обмотке. С другой стороны коэффициент трансформации уменьшается. С точки зрения напряжения на вторичной обмотке эти два процесса действуют в противоположных направлениях. Ну и где-то достигается максимум.
Такая вот теория. Как обычно, нужен эксперимент для проверки что теория чего-то стоит (в данном случае осциллографические измерения)

[Theoristos]

Осциллограммы этого чуда измерить можно? Хотя бы выбросы напряжения на первичной обмотке.
Скажу сразу, что используя генератор прямоугольников для запитки можно получить... очень разные результаты. Катушки обладают нескомпенсированной индуктивностью рассеяния, при резком закрытии транзистора в входной цепи транса могут быть немалые выбросы напряжения, а мост на выходе с успехом выпрямляет и в ту и в другую сторону.

ps: [посмотрел видео] кхгм, а что вы собственно ожидали? Если осциллографа нет, вы простейшей цепью из диода и кондёра посмотрите какое у вас обратное пиковое на первичной обмотке при её вытягивании из "трансформатора".

[Ares_ekb]

Посмотрел осциллограммы. Вот, видео: https://www.youtube.com/watch?v=CDoo5kAgXCA

На видео:

1) Сначала сигнал просто мультивибратора без катушки. Прямоугольные импульсы с амплитудой 5В и частотой порядка 60 кГц. Расчетная частота около 69 кГц, т.е. примерно совпадает.

2) Потом добавляю к мультивибратору катушку с вложенной в неё второй катушкой. Импульсы становятся уже не очень прямоугольными.
При этом я двигаю 2-ую катушку, это влияет на форму импульсов на 1-ой, но совсем немного.

3) Затем смотрю сигнал на второй катушке. Ко 2-ой катушке подключено просто сопротивление 10 кОм и больше ничего. Импульсы уже совсем не прямоугольные.
По мере доставания 2-ой катушки из 1-ой форма сигнала немного меняется. Причём, пик по-моему даже немного растет и площадь под сигналом не очень сильно меняется. А когда катушку уже почти достал, амплитуда сигнала идёт на спад.

4) В конце я снова смотрю сигнал на 2-ой катушке. Но уже не 50 Ом-ным щупом, а обычным. И вижу что-то необъяснимое: по мере доставания катушки амплитуда резко увеличивается. У меня ощущение, что мультиметр видит увеличение напряжения по той же причине, что и осциллограф с обычным щупом.
Т.е. реально его нет. Но его видно из-за каких-то особенностей мультиметра и осциллографа с обычным щупом.

[AnatolyBa]

Несколько вопросов по измерениям.
1. На первичной обмотке меряли обычным щупом или 50-омным? Хорошо бы обычным.
2. Вторичная обмотка подключена какой-то точкой к земле? Должна быть подключена.
3. Измерение на первичной обмотке. Меряете непосредственно на точке D транзистора относительно земли?
Не может ли быть так, что полярность перевернулась?