Кольцевой трансформатор в магнитном поле

[phys]

Вопрос встал снова, есть вот такой, как меня правильно научили, трансформатор на тороидальном сердечнике.
У него есть обмотка возбуждения, синим цветом, равномерно намотанная по всему сердечнику.


Поверх обмотки возбуждения есть вторичная обмотка, красным цветом, выполненная в виде двух встречно намотанных секторов.


Если на обмотку возбуждения подавать синусоидальный ток, то во вторичной обмотке будет нулевая ЭДС, так как ЭДС каждой встречно направленной половинки будет компенсироваться второй половинкой.

Внутрь всего этого безобразия можно вставить магнит с диаметральной намагниченностью, однако в этом случае ничего особенно не изменится - во вторичной обмотке так же будет нулевая ЭДС.


Магия начинается, когда на обмотку возбуждения подается синусоидальный ток с постоянной составляющей (в идеале - однополярный через диод). Тогда, вращая магнит, можно постепенно "выключать" одну из половинок вторичной обмотки, и амплитуда ЭДС вторичной обмотки будет меняться синусоидально со сменой знака амплитуды. Под сменой знака, т.е. "отрицательной амплитудой", следует понимать "переворачивание" сигнала, т.е. смещение его в противофазу, как у СКВТ.

Почему постоянная составляющая так влияет и почему этого не происходит при обычном синусоидальном питании? Пытался смоделировать в Maxwell'е, но не вышло. Аналитического объяснения тоже не могу найти.

[realeugene]

Сильно меняется ЭДС? Рассчитайте из знания этой ЭДС и геометрии обмоток, какой получается перекос магнитного потока по вторичным обмоткам и сравните с полным потоком от первичной обмотки. Похоже на вторичные эффекты, когда при локальном уменьшении эффективной магнитной проницаемости сердечника при его подмагничивании изменяется рассеяние потока в окрестностях обмоток.

[Andrey Lukyanov]

Магнитное насыщение.

[realeugene]

Andrey Lukyanov в сообщении #1721076 писал(а):

Магнитное насыщение.

Магнитное насыщение изменяет локальную эффективную магнитную проницаемость, но само по себе не приводит к дисбалансу потоков через обмотки.

[chislo_avogadro]

realeugene в сообщении #1721066 писал(а):

при локальном уменьшении эффективной магнитной проницаемости сердечника при его подмагничивании изменяется рассеяние потока в окрестностях обмоток.

И, должно быть, это можно проверить поднесением к одной из вторичных обмоток к-л железа, ферромагнетика. Т.е. усилить рассеяние потока.

[realeugene]

chislo_avogadro в сообщении #1721086 писал(а):

И, должно быть, это можно проверить поднесением к одной из вторичных обмоток к-л железа, ферромагнетика. Т.е. усилить рассеяние потока.

Должно почувствовать, но вариантов и нет. Магнитная индукция - бездивергентное поле.

[phys]

realeugene в сообщении #1721078 писал(а):

Andrey Lukyanov в сообщении #1721076 писал(а):

Магнитное насыщение.

Магнитное насыщение изменяет локальную эффективную магнитную проницаемость, но само по себе не приводит к дисбалансу потоков через обмотки.

Вот это невероятно коротко, но ёмко сформулированная мысль, которая уже давно крутится в голове, только так точно я её сформулировать не мог . То, что локальное значение магнитной проницаемости меняется, это понятно, как и то, что в итоге дисбаланса потоков не будет и значит коэффициент трансформации не изменится.

Вот только почему одно лишь магнита не достаточно, чтобы создать требуемый перекос, и в обмотку возбуждения нужно загонять постоянную составляющую? "Магнит посильнее" не помогает - пробовал.

[realeugene]

phys в сообщении #1721153 писал(а):

Вот только почему одно лишь магнита не достаточно, чтобы создать требуемый перекос, и в обмотку возбуждения нужно загонять постоянную составляющую? "Магнит посильнее" не помогает - пробовал.

Наверное потому, что поле постоянного магнита на вашей картинке симметрично относительно оси второго порядка, а постоянный поток подмагничивания в кольце эту симметрию разрушает. И оцените уже напряжённости. Ваш "магнит посильнее" возможно на самом деле очень слаб.

-- 28.03.2026, 13:10 --

phys в сообщении #1721153 писал(а):

как и то, что в итоге дисбаланса потоков не будет и значит коэффициент трансформации не изменится.

Будет, за счёт изменения рассеяния потока вне сердечника.