Способ преобразования трёхфазной сети в однофазную

[deemon]

Прочитав сегодня вот эту тему - https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=82771 - я вспомнил , что есть один хороший способ сделать из трёх фаз одну , притом схема замечательна тем , что состоит из одной детали ( трансформатор ) Способ этот реально испытанный ( уже несколько лет питает большой частный дом одного нашего аудиофила ) ... собственно , проблемы там были ровно те же самые , как у топикстартера - бывший дачный посёлок , слабая трёхфазная сеть , фазы скачут совершенно непредсказуемо - практически , в диапазоне 170-250 вольт , просто кошмар . Стабилизаторы в таком режиме долго не живут - реально по одному в год сдыхали , хоть релейные , хоть электромеханические , бытовая техника периодически дохнет - а электросеть никак исправить нельзя , просто нет возможности . Иногда , в особо тяжёлых случаях , даже приходилось заводить бензиновый генератор - ни одна из фаз не была пригодна к использованию . Я как-то раз задумался , как бы человеку помочь - и вот придумал такой способ . Всё , что требуется - это найти трёхфазный понижающий трансформатор 220-110 вольт ( мощность надо взять соответственно с ожидаемым потреблением , желательно с запасом ) и соединить его обмотки определённым способом , только и всего . Принцип действия , ежели вдуматься - довольно-таки очевидный ( основан на том , что сумма трёх фаз равна нулю ) , но на всякий случай я там нарисовал векторную диаграмму


Полезный эффект тут получается из-за нескольких причин . Во-первых , мы получаемую мощность вместо одной распределяем по 3 фазам , и хотя делается это не совсем симметрично ( 50% мощности берём от одной фазы , и по 25% от остальных ) , но всё-таки токовая нагрузка на фазы резко уменьшается , что уменьшает падение напряжение при включении мощных электроприборов . Во-вторых , нам теперь не требуется нулевой провод - а ведь именно из-за падения напряжения на нём ( или его обрыва ) происходит "перекос фаз" , от которого часто помирает бытовая техника . И в-третьих , если перекос всё же возник из-за других потребителей - он у нас проявляется слабее , так как нагрузка одной фазы приводит к её "просадке" и росту напряжения на двух остальных , мы же используем их сумму , и скачки напряжения резко снижаются - в реальности , напряжение теперь не выходит за пределы 205-230 вольт , что уже намного лучше прежнего ... практически , в доме несколько лет не используется стабилизатор , необходимость в нём отпала . С другой стороны , если даже и поставить стаб после транса , то он будет работать уже в намного лучших условиях - что резко увеличит срок его службы и качество работы . Мне кстати интересно , делал ли кто-нибудь такой фокус ? Как бы там ни было , в книжках и в интернете я это не встречал и придумал совершенно независимо ...

[Leoniv]

Книги дают такую оценку:



Но опять же, речь про ток намагничивания, который от нагрузки почти не зависит.

---------- Сообщение добавлено 02:55 ---------- Предыдущее сообщение было 02:53 ----------

Надо указать, энергия какого поля имеет отношение к передаче от первички к вторичке. А так это голословное утверждение.

Речь про энергию магнитного поля магнитопровода, которая к передаче энергии между первичкой и вторичкой не имеет отношения. Кроме магнитопровода тут ничего не обсуждается.

[Игорь Гапонов]

Offтопик:

...
1. В трансформаторе энергия из первичной обмотки во вторичную передается магнитным полем....

2. ...Ну а индукция поля в ферромагнетике не может превысить индукцию насыщения - имеем конструктивное ограничение на запасаемую энергию.
....

1. Таки электромагнитным полем. Без привлечения всяких вектров Умова-Пойнтинга, по-простому: необходимо иметь ненулевую производную H по времени. Собственно, Н характеризует кинетическую составляющую (по классической ТЭМП "магниты" возможны только при движении зарядов, поэтому "магнитных зарядов нет" и трансформатор "на ПТ не работает"), а E - потенциальную составляющую полной запасённой электромагнитной энергии. Если нет необратимых преобразований энергии (например, нет преобразования в движение атомов в веществе рассматриваемой замкнутой системы- нагрев, или нет потерь на перемагничивание), то, коню должно быть понятно, сумма их остаётся неизменной бесконечно долго.

2. На самом деле "насыщается мю до единицы" у материала, а не индукция в нём. После этого (т.е. на очень больших напряжённостях) всё "строго линейно" B=mu0*H и приближается "по классике ТЭМП" к вакууму . Однако, так как поле ЗНАКО переменное (т.е. есть моменты во времени, когда или H или E равны нулю или вместе или порознь), то тратится энергия на перемагничивание. Индикатором этих потерь служит тоже интегральный параметр - площадь петли гистерезиса.

[Leoniv]

Без привлечения всяких вектров Умова-Пойнтинга

А некоторые привлекают.

[Игорь Гапонов]

1. Но опять же, речь про ток намагничивания, который от нагрузки почти не зависит.


2. Речь про энергию магнитного поля магнитопровода, которая к передаче энергии между первичкой и вторичкой не имеет отношения. Кроме магнитопровода тут ничего не обсуждается.

1. Согласно проверенной веками (второй век пошёл) экв. Т-схемы трансформатора - ток намагничивания сердечника зависит от нагрузки даже в случае с нулевым внутренним генратора на днепрогэсе, т.к. провод имеет не нулевое сопротивление.

2. А надо бы, т.к. габаритная мощность в первом приближении обратно пропорциональна частоте днепрогэса )))

[Leoniv]

1. Согласно проверенной веками (второй век пошёл) экв. Т-схемы трансформатора - ток намагничивания сердечника зависит от нагрузки даже в случае с нулевым внутренним генратора на днепрогэсе, т.к. провод имеет не нулевое сопротивление.

Поэтому я и написал "почти". И зависимость эта обратная - при повышении нагрузки ток намагничивания падает.

2. А надо бы, т.к. габаритная мощность в первом приближении обратно пропорциональна частоте днепрогэса )))

Габаритная мощность - это вообще инженерный параметр, а не физический.

[Игорь Гапонов]

А некоторые привлекают.

На частотах 30Гц-300кГц и мощностях до 1кВатт вполне себе работают элементарные вещички типа упрощённых форму. Правильно применяя, можно почти забить на калькулятор и считалть всё в уме. Ошибка - менее 1дБ (10%).Я так рассчитываю выходные и малосигнальные ТВЗ

---------- Сообщение добавлено 03:21 ---------- Предыдущее сообщение было 03:19 ----------

Габаритная мощность - это вообще инженерный параметр, а не физический.

)))) т.е. - физика идёт в разрез с техникой? Ну ясень пень, что ток намагничивание равен разности между входным током от днепрогэса и током нагрузки (закон Кирхгофа - следствие т.Остр.-Гаусса). Но ведь полному его ответвлению в нагрузку мешает сопротивление первички. Поэтому нужна индуктивность от трансформатора и частота от днепрогэса, чтоб намагничивающий ток не снижал индуктивность и сам себя не увеличивал. В этом инженерном рассуждении одна физика

[Leoniv]

Весь этот базар начинался с утверждения, что при перегрузке сердечник трансформатора может насытиться. А на самом деле, магнитная индукция в сердечнике максимальна при холостом ходе.

[лысый]

имеем запасаемую энергию около 2 Дж. Для частоты 50 Гц (энергия перетекает каждый полупериод) получаем оценку мощности около 200 Вт.

Для того же сердечника с индукцией насыщения 2 Тл получаем максимальный ток (ток насыщения) равный
2 Тл * 0.5 м / (1000*4*пи е-7 * N) = 800 A / N, где N - количество витков первичной обмотки.
Примем N = 1000, тогда намагничивающий ток равен 0.8 А.
Индуктивность первичной обмотки для тысячи витков на этом сердечнике составит
1000* 4*пи*1е-7 * 1000^2 * 25e-4 / 0.5 ~ 6 Гн.
Энергия, запасаемая индуктивностью равна
6 * 0.8^2 / 2 ~ 2 Дж.
Что-то подозрительно хорошее согласие. Проверяйте, может, где напортачил.

Это на х.х. при токе намагничивания 0,8А. И теперь сюжету про вашу ньюэлектротехнику нужна кульминация - что же у вас произойдёт с полем и энергией в нём, когда к току намагничивания 0,8А добавится ток нагрузки около 1А (у вас упомянута мощность транса 200 Вт)?

[Игорь Гапонов]

Offтопик:

Весь этот базар начинался с утверждения, что при перегрузке сердечник трансформатора может насытиться. А на самом деле, магнитная индукция в сердечнике максимальна при холостом ходе.

Ну, дык это следует из экв. т-схемы транса, составленной согласно т. Остр.-Гаусса . И отсюда - магнитострикция (трансформатор трещит) максимальна на хх (и механически это очень тяжело убрать, хоть сварку применяй, и пропитки вообще до фени, надо или витки увеличивать или напряжение на первичке снижать), а электромеханический шум (трансформатор гудит) максимален на кз (т.к. э/д силы действующие на первичку и вторичку противоположны по знаку, то бифиляр очень хорошо давит гудение без всякой пропитки ). Между прочим из экв. схемы также следует, что все нелинейные проблемы в трансформаторе упираются не в нелинейность намагничивания сердечника, а в конечное сопротивление провода: при нулевом сопротивлении генератора и провода первички и линейности нагрузки НИ в нагрузке не зависят от свойств сердечника, т.к. идеальный генератор в этом случае шунтирует всё говно сердечника

[лысый]

Teoretic, или если может я не так понял, и ток 0,8А это у вас уже под нагрузкой (я уже ничему не удивлюсь), тогда наоборот, опишите плиз, что будет в вашей картине мира с полем в сердешнике и энергией в нём на х.х..

[hydr]

Давайте посмотрим. Для того же сердечника с индукцией насыщения 2 Тл получаем максимальный ток (ток насыщения) равный
2 Тл * 0.5 м / (1000*4*пи е-7 * N) = 800 A / N, где N - количество витков первичной обмотки.
Примем N = 1000, тогда намагничивающий ток равен 0.8 А.
Индуктивность первичной обмотки для тысячи витков на этом сердечнике составит
1000* 4*пи*1е-7 * 1000^2 * 25e-4 / 0.5 ~ 6 Гн.
Энергия, запасаемая индуктивностью равна
6 * 0.8^2 / 2 ~ 2 Дж.
Что-то подозрительно хорошее согласие. Проверяйте, может, где напортачил.

Вы щедро отсыпали сердечнику проницаемость в 1000. Современные стали среднего качества имеют 20000 а высокого 30000.

Возьмем железяку заданной Вами геометрии и проницаемости для стали среднего качества 20000, индуктивность катушки с теми же Вашими 1000вит. будет:

L = 1,26*(w^2)*S*m / (10^8)*l = 1,26* (10^6)* 25*20000 / (10^8) *50 = 126Гн.

Для случая приведенного Вами с проницаемостью в 1000 индуктивность будет L = 6,3Гн

А теперь посмотрим как вы считали габаритную мощность:

"Для сердечника сечением 5х5 см с длиной силовой линии 50 см, т.е. объемом 1250 см^3 имеем запасаемую энергию около 2 Дж. Для частоты 50 Гц (энергия перетекает каждый полупериод) получаем оценку мощности около 200 Вт.
Для такой грубой оценки согласие вполне хорошее, я считаю."

А сколько получится для того же сердечника но с проницаемостью большей в 20 раз? По Вашей теории :

Имеем запасаемую энергию - 0,002Дж, для частоты 50Гц - 0,1Вт.

Вот так вывели новую сентенцию -чем больше проницаемость материала сердечника тем меньше габаритная мощность трансформатора.

Глупость? Конечно! Остановитесь, покайтесь, внемлите и будет Вам благодать.

С уважением hydr.

ps
меня перепроверять не надо.

[tolich]

[QUOTE=Игорь Гапонов;2577219]1. Согласно проверенной веками (второй век пошёл) экв. Т-схемы трансформатора - ток намагничивания сердечника зависит от нагрузки даже в случае с нулевым внутренним генратора на днепрогэсе, т.к. провод имеет не нулевое сопротивление.

Вам сюда следует добавить зависимость тока намагничивания от от прогноза погоды, длинны проводов,перепадов частоты и напряжения сети, влияния магнитного поля земли, притяжения Луны и американских санкций. Если чего то упущено , то можете добавить реактивную энергию сердечника на радость лауреатам Шнобелевской премии.
До кучи просверлите дырку в сердечники , чтобы видеть изменения м/потока в оригинале, ровно как это сделано на космической станции. А если без шуток прочитайте вначале пару страниц книги от Leoniv и будет вам счастье.
Что касается термина " габаритная мощность", которая с вашей подачи якобы идет в разрез с физикой, то под этим подразумевают инженерный расчет трансформатора от "железа до числа витков", то бишь, когда физические параметры трансформатора ( U, I, B, T, L, Ф, F и тд) воплощаются в конструктивные. Так что наоборот - консенсус.

[Arena]

Электромагнитным полем

Энергия в трансформаторе передается магнитным потоком, который как раз и меняется в зависимости от нагрузки. Причем сердечник может и отсутствовать, а энергия будут передаваться. А поле как было почти неизменным, так остается.

При равенстве вторичного тока нулю (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, равен переменному току намагничивания, нагрузочные токи отсутствуют. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (ферромагнитного материала, трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода. Мощность потерь можно вычислить, умножив активную составляющую тока холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.
Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.(с)

[Teoretic]

чем больше проницаемость материала сердечника тем меньше габаритная мощность трансформатора.

Согласен. Тут явно какой-то косяк. Ведь по идее, чем больше проницаемсть, тем больше индукция, тем больше должна быть плотность энергии поля.

[hydr]

Ведь по идее, чем больше проницаемсть, тем больше индукция,

Еще раз категорическое нет! Открываем Закон Электромагнитной Индукции Фарадея. Там о том, что индукция:

Bm = U / 4,44* w * S * f

другими словами индукция возникает только такая которая обеспечит собственное напряжение обмотки равное приложенному.
Поразмышляете над зависимостью напряжения на обмотке от индукции и о том, что это напряжение не может превысить приложенное.

С уважением hydr.

[лысый]

...

Алё, на баржЕ, посты #128 и #130 вам доступны для чтения?

[tolich]

Bm = U / 4,44* w * S * f

другими словами индукция возникает только такая которая обеспечит собственное напряжение обмотки равное приложенному.
Поразмышляете над зависимостью напряжения на обмотке от индукции и о том, что это напряжение не может превысить приложенное.

С уважением hydr.

хотелось бы добавить, что индукция В сама посебе не возникает, и в трасформаторе тоже.
Для этого нужно внешнее напряжение и несколько витков проволоки. Самое то интересное , на что и указывает hydr, величина индукции В устанавливается автоматом в результате индуктирования эдс равной приложенному напряжению сети.
Величину эдс может подсчитать любой желающий по вышеприведенной формуле . Как бы не менялось внешнее напряжение, наводимая эдс будет его отслеживать. Поскольку замерить саму эдс в замкнутой цепи нет возможности, решили измерять ток через катушку и назвали его током холостого хода Ixx.
Саму же катушку назвали индуктивным сопротивлением, так как это вписывалось в закон Киргофа.
А самое интересное , что считать энергию магнитного поля катушки можно даже в уме и без калькулятора и сердечников
Достаточно знать напряжение сети , померить ток ХХ и умножить одно на другое , затем поделить на частоту сети. В результате простейших операций умножения и деления получим энергию поля за период перемагничивания сердечника. Важно то, что эта
величина удивительным образом совпадает с подсчетом энергии по формуле через индуктиность и ток катушки,
Е= L I^ / 2. Можно конечо сосчитать энергию поля векторным исчислением, но кому как.
Наиболее часто в быту встречается напряжение 220В, ток холостого хода трансов 0.5 А . Отсюда энергия за период перемагничивания сердечника 220В х 0.5А / 50Гц = 11Вт/ 5 = 2.2 Дж
Энергия, кстати, реактивная, если не считать потерь на гистерезис и токи Фуко.
О чудесных явлениях превращения реактивной( мнимой) энергии в полезную с помощью трансформатора впервые прочитал здесь, у некоорых авторов, спасибо.

[VladimirV]

Это утверждение остается в силе.

Прикольно. Так что толку от его силы, если оно тут же Вашими же словами опровергается:

"Магнитный поток пропорционален току, раз ток кривой на полуволну, следовательно и магнитный поток такой "

Пардон, но ток кривой во вторичке, а магнитный поток от этого тока не зависит - вы ж строкой выше оставили это утверждение в силе?

То, что касается подмагничивания сердечника легко разберетесь сами.

Т.е. у Вас на эту тему пары слов не нашлось?

Мнда... ребята. Как то жиденько получается. Один запачкаться не хочет, другой надеется, что без него разберутся, а третьего заклинило на термине "поциент".
Причем все трое старательно обходят простой и очевидный вопрос: так зависит магнитный поток в сердечнике от тока вторички или нет?
Тема набирает многие страницы - а смелости свести два простых эксперимента воедино ни у кого не хватает.
Чему же вас в ВУЗах то учили? Решать задачки по шаблону? А шаг в сторону - и сразу в кусты?
Кроме как гонора - знаний то в головах - пусто!

[Leoniv]

так зависит магнитный поток в сердечнике от тока вторички или нет?

Ок, трансформатор, резистивная нагрузка вторички, магнитный поток в сердечнике не зависит от тока вторички. Согласны, или нет?

[лысый]

Offтопик:

а третьего заклинило на термине "поциент".

Не думаю, что вместо термина "поциент" вы предпочтёте термин "тупорылый дебил".