Встречное включение катушек: парадокс. , Нарушение алгеброического закнона при вычитании ЭДС катушек

Приветствую участников форума!
Хотелось бы услышать мнение специалистов по поводу одного парадоксального явления.
При проведении опыта с одним из своих девайсов столкнулся с непонятной ситуацией, когда разность ЭДС включённых встречно-последовательно
катушек не соответствовала математической разности их значений. То есть, 5,68 вольт минус 5,68 вольт равнялось не нулю, как следовало бы ожидать.
Тестер показал значение 1,65 вольт. У кого-нибудь было нечто подобное?

А что Вы хотели? У Вас катушки абсолютно одинаковые, витки уложены симметрично, сердечники (если они есть) имеют абсолютно одинаковую магнитную проницаемость? Законы физики (и электротехники) пишутся для идеальных условий.

Прочитал своё сообщение и понял, что ничего не объяснил. Торопился, прошу извинить.
Начну с самого начала. Имеется замкнутый магнитопровод и катушка первичной обмотки, обозначенная "0". Она подключена к источнику переменного
напряжения 6 вольт. Ток в этой катушке образует в магнитопроводе магнитный поток Ф.



До этого дня я считал, что магнитный поток на всём протяжении сердечника одинаковый, и его значение не меняется.

Сообщение отредактировал Lenseffect - 14.7.2017, 14:49

А где две катушки?

Забыл сказать, что первичная обмотка состоит из 1080 витков провода диаметром 0,3 мм.
В качестве сердечника использовал отфрезерованные резцы. Сталь не электротехническая, конечно, но свою задачу выполняет.

Далее я разместил на магнитопроводе две одинаковые катушки "1" и "2", имеющие по 1080 витков (как указано на рисунке). Они размещались
симметрично относительно первичной обмотки.



Такое расположение удивило тем, что наведённая ЭДС на каждой катушке (в районе 3 вольт) была значительно ниже напряжения на первичной обмотке,
равной 6 вольтам.
При последовательно-встречном включении катушек "1" и "2" суммарная ЭДС составила почти правильный нуль, что было ожидаемо.

Далее начинается интересное.
Одну из катушек я передвинул вплотную к первичной обмотке.



Напряжение на катушке "1" не изменилось. На катушке "2" напряжение поднялось до 5,5 вольт. Так как они подключены встречно, суммарная ЭДС должна
находиться как простая математическая разница ЭДС каждой катушки.
Как бы не так! При замере выяснилось, что вместо ожидаемой разницы в полтора вольта, прибор показал больше двух.
К сожалению, я не записал точные результаты, так как переделал опыт.

Сообщение отредактировал Lenseffect - 14.7.2017, 15:17

О потерях в магнитопроводе имеете понятие?

В следующем опыте использовались три одинаковые катушки. Напомню, количество витков в каждой по 1080.
Катушка "3" размещается рядом с первичной обмоткой на том же стержне. Катушки "1" и"2" на ярме. Все три катушки подключены последовательно,
причём, "1" и "2" согласно друг другу, а "3" встречно.
Меняя взаимное расположение катушек, я добился того, что ЭДС "3" катушки равнялась сумме ЭДС катушек "1" и"2".



Ожидалось, что разница ЭДС между ними будет равно нулю, как в первом опыте. Но... на практике нуль там и близко не стоял.

Привожу точные данные этого опыта.
U(3)=5,65V
U(12)=5,68V
разница U(3)-U(12)=1,65V

То есть простое вычитание в реальности не сработало.
Может ли кто-нибудь объяснить, в чём причина такого несоответствия?
Это явление где-то описано? Или я открыл в электродинамике что-то новое?

А что не так с термином "встречно-последовательно"?



Я так понимаю, по сути вопроса Вам нечего сказать?
Вас не удивляют результаты опыта?

Это как, одной целой болванкой? Ну если так то не удивительно. Ваши от фрезерование резцы помимо сердечника ещё являются коротко замкнутой обмоткой. Сначала сердечник нормальный используйте.

Если я не ошибаюсь, то магнитный поток в однородном сердечнике одинакового сечения Ф=BS.
Магнитный поток в сердечнике является замкнутым. Подразумевается, что на всём протяжении магнитопровода он постоянный.
Не понятно, почему с удалением от сердечника в катушке наводится меньшее ЭДС?



Неужели магнитный поток, отходя от намагничивающей катушки, уменьшается, а приближаясь к ней - увеличивается? Как-то это не логично.

Потому что не весь магнитный поток идёт по сердечнику, часть его замыкаеться по воздуху. Тем более ваш транс работает в режиме короткого замыкания.

Какой ток в первичной обмотке на ХХ?

Я знаю об этом. Но при напряжении первичной обмотки в 6 вольт это несущественно. Ни обмотка, ни сердечник не греются.

Всё же, хотелось бы услышать Ваше мнение по поводу несоответствия математического действия и результатов замера. Напомню, вместо нуля разница ЭДС составляет 1,65.



Вот такие цифорки на экране вместо нуля. Связано ли это с тем, что возникающие ЭДС имеют некоторый сдвиг во времени?
Или тут задействованы волновые процессы?

Сообщение отредактировал Lenseffect - 14.7.2017, 16:57

Какой ток в первичной обмотке? Могу предположить, что у вас сердечник в режиме насыщения работает. Магнитный поток он как и электрический ток распределяется пропорционально сопротивлению. Воздух имеет большое сопротивление, поэтому там незначительные потери, но чем больше насыщение магнитопровода, тем большая часть замыкается по воздуху. Поэтому и рядом у катушек ЭДС больше т.к. магнитосцепление через воздух больше, чем у дальних.

Кроме того насыщение сердечника вызывает несинусоидальность вторичного напряжения а измеряете вы его чем?

Сообщение отредактировал Pantryk - 14.7.2017, 17:03

Я понимаю, тема несколько необычная. Шаблоны из учебников тут неприменимы.
В идеале хотелось бы, чтобы этот эксп повторил кто-нибудь, имеющий доступ к двухканальному осциллографу.
Я не встречал в сети подтверждения тому, что фронт волны намагничивания в магнитопроводе имеет отличную от световой скорость. До сих пор считалось, что магнитный поток распространяется мгновенно. Возможно, в материалах с повышенным магнитным сопротивлением эта скорость ниже.

Сообщение отредактировал Lenseffect - 14.7.2017, 21:19

Причем тут скорость распространения магнитного поля?

Спасибо, что откликнулись.
Ток 0,4 ампера.
Насыщение? Я думал об этом. Я подавал на первичную обмотку 2 вольта. Разница в показаниях сохранялась и примерно в тех же пропорциях.
К тому же, наличие зазоров...
Да, ещё вот что. Когда я перемещал катушки вдоль магнитопровода (рис.2) в нижнем положении напротив первичной обмотки их показания были
минимальны. Если бы потоки рассеяния оказывали бы значительный вклад в формирование ЭДС катушек, это бы проявилось.

У меня большое подозрение, что не магнитные поля наводят ЭДС.

1080/6=180 витков на вольт. Многовато, вряд ли для таких вольт витков при таких размерах магнитопровода будет насыщение.

Да, совсем забыл! Сечение магнитопровода (резца) 1,3х2,3 см. Что даёт площадь сечения 2,9 кв.см. Что соответствует примерно 8 Вт габаритной мощности.




Мне больше ничего в голову не приходит, чем ещё объяснить, что 5-5 не равно нулю.
Предлагаю рассмотреть такую ситуацию. Предположим, что ЭДС на катушках наводится со сдвигом во времени. Тогда понятно, что при одинаковом напряжении
их разница не равна нулю.
В тот момент, когда на одной катушке максимум, напряжение на другой не успело вырасти (или начало спадать). Прибор регистрирует разницу напряжений,
которая осталась не скомпенсированной. В моём случае это 1,65 вольт. В пользу этого предположения говорит тот факт, что катушки, расположенные симметрично
(на одинаковом расстоянии от первичной обмотки) имея одинаковое напряжение, компенсируются полностью, в нуль.