Bubu
Гуру
(4067)
3 месяца назад
Чтобы разобраться в **Теслах** и **Гауссах** постоянных магнитов и рассчитать их параметры для использования в генераторе (на основе трансформатора), давайте разберём основные моменты:
1. **Единицы измерения магнитной индукции**:
- **Тесла (T)** — это единица измерения магнитной индукции в системе СИ. 1 Тесла = 1 Вебер на квадратный метр.
- **Гаусс (G)** — это единица измерения в системе СГС (сантиметр-грамм-секунда). 1 Тесла = 10,000 Гаусс.
2. **Магнитные характеристики постоянных магнитов**:
- **Остаточная магнитная индукция (Br)** — это магнитная индукция, которую магнит сохраняет в отсутствие внешнего поля. Обычно измеряется в Теслах или Гауссах.
- **Максимальная энергия магнитного поля (BHmax)** — это максимальная энергия, которую магнит может хранить, измеряется в Джоулях на кубический метр (в системе СИ) или в кГаусс*Эрстедах в системе СГС.
- Эти параметры говорят о силе магнита, но для расчёта генератора важны не только они, но и **размеры магнита**, чтобы он обеспечивал нужную магнитную индукцию.
3. **Магнитная индукция в сердечнике генератора**:
Для преобразования трансформатора в генератор, нужно понять, как постоянные магниты будут взаимодействовать с сердечником и обмотками. Магнитная индукция, создаваемая магнитами, должна соответствовать частоте и мощности генерации.
Важные параметры:
- **Площадь магнитопровода (S)**: Чем больше площадь, тем меньше индукция на единицу площади, но мощность может увеличиваться при больших размерах.
- **Остаточная индукция (Br)**: Магнит с большей остаточной индукцией генерирует более сильное магнитное поле.
- **Частота вращения (f)**: Для генерации синусоидального тока 50 Гц частота вращения магнитов должна соответствовать числу полюсов и скорости вращения.
- **Число витков обмоток (n1 и n2)**: Число витков влияет на преобразование напряжения и силы тока.
### 4. **Как рассчитать параметры магнита**:
Исходя из условий задачи:
- **ЭДС индукции** в обмотке связана с изменением магнитного потока. Если мы хотим сохранить параметры трансформатора на выходе (36 В и 6.1 А при 50 Гц), нужно, чтобы магниты создавали достаточный магнитный поток.
#### Формула для ЭДС:
\[ \text{ЭДС} = N \cdot \frac{d\Phi}{dt} \]
где:
- \(N\) — число витков,
- \( \frac{d\Phi}{dt} \) — скорость изменения магнитного потока, связанная с магнитами.
Для генерации нужного тока и напряжения, магниты должны создавать необходимую магнитную индукцию. Если в трансформаторе была индуцирована индукция порядка 1 Тл (или 10,000 Гаусс), магниты также должны создать аналогичную индукцию.
Пример рассчета / смотри продолжение.....
BubuГуру (4067)
3 месяца назад
#### Пример расчёта:
1. **Магнитная индукция**: Если магнитопровод раньше работал при индукции 1 Тл, значит, вам нужно подбирать постоянные магниты, которые создают аналогичное магнитное поле. Например, магниты с остаточной индукцией \( Br = 1.2 Тл \) (12,000 Гаусс) подойдут.
2. **Размеры магнита**: Если магниты одинакового материала (например, NdFeB с \( Br = 1.2 Тл \)), но разных размеров, их характеристики одинаковы. Однако для достижения нужного магнитного потока (\( \Phi = B \cdot S \)) важно подобрать размеры магнита так, чтобы обеспечить достаточный магнитный поток для обмоток.
Для этого можно прикинуть:
- Площадь магнита \( S = \frac{\Phi}{B} \), где \( \Phi \) — нужный магнитный поток (связан с ЭДС), а \( B \) — индукция магнита.
BubuГуру (4067)
3 месяца назад
3. **Частота вращения**: Для частоты 50 Гц нужно подобрать такую скорость вращения ротора с магнитами, чтобы обеспечить правильную частоту изменения магнитного потока. Это зависит от числа полюсов на роторе. Например, для 2-полюсной системы частота вращения должна быть 3000 оборотов в минуту (для 50 Гц)
BubuГуру (4067)
3 месяца назад
Итог:
1. Рассчитайте магнитный поток в трансформаторе, исходя из размеров и параметров сердечника, и подберите постоянные магниты с соответствующей магнитной индукцией и энергией.
2. Магнитная индукция (Теслы или Гауссы) важна для поддержания нужного потока через обмотки, поэтому магниты должны иметь индукцию близкую к той, что была в оригинальном трансформаторе (например, 1 Тл).
3. Размеры магнита подбираются, исходя из необходимого магнитного потока, площади сердечника и характеристик магнита.
чтобы переделать трансформатор в генератор, нужно учесть индукцию, частоту и размер магнитов, а также количество витков обмоток для поддержания нужной мощности на выходе.
Ник НиковПрофи (566)
3 месяца назад
На какой параметр генерируемой ЭДС в генераторе на постоянных магнитах влияет высота магнита по вектору намагниченности? можно ли сопоставить высоту магнита с числом витков соленоида?
Анна Бородина
Оракул
(73388)
3 месяца назад
как ты хочешь переделать?
Ник НиковПрофи (566)
3 месяца назад
Конструкция условная. Трансформаторов может быть много по кругу. Например трансформатор на замкнутом П-образном железе (О-образный). Первичная обмотка вырезается вместе с частью магнитопровода (или убирается одна полка железа, оставив не замкнутый контур "П"). Вместо отсутствующей части магнитопровода с минимальным зазором устанавливается постоянный магнит закрепленный на краю диска, полюсами перпендикулярно плоскости диска. Поворачивается диск и на место прежнего магнита помещается следующий с обратной полярностью. и так по всей окружности. Скорость вращения диска будет такой, что бы смена полюсов происходила с частотой 50 Гц.
Ник НиковПрофи (566)
3 месяца назад
Смотрел много роликов от Гуру в деле изготовления самодельных генераторов с постоянными магнитами, и разных конструкций. Все используют тестовую катушку, что бы определить какое будет выходное напряжение на определенных оборотах, и если надо домотать или отмотать. Но хотелось бы сразу рассчитать, какой нужен магнит для готовой катушки и магнитопровода.
Ник НиковПрофи (566)
3 месяца назад
"не будет регулировки напряжения. при разной нагрузке будет разное напряжение" Как нет такой регулировки и в обычном трансформаторе.
Это не проблема. Важно, что бы выходные параметры (напряжение и ток) соответствовали таким же у бывшего трансформатора, при такой же нагрузке.
Анна БородинаОракул (73388)
3 месяца назад
могу ещё дать совет, площадь сечения магнитопровода тр. и торца магнита должны быть равными.
Вас Ёк
Оракул
(94734)
3 месяца назад
ЭДС = dФ/dt
Ф = ВS
В = мюН
Bmax и мю = характеристика железа
Востаточная = характеристика магнита.
...Н считается по параметрам катушки * ток в катушке.
Учебник физики когда там магнитное поле сейчас проходят? Класс девятый наверное.
Ник НиковПрофи (566)
3 месяца назад
Ничего не понял, что Восточная, что Северная? Мне бы понять сам принцип по которому указаны совершенно одинаковые характеристики для двух магнитов с разными размерами. И каким образом из них получить нужные размеры магнита, который бы соответствовал по характеристикам соленоиду первичной обмотки трансформатора. Даны характеристики для магнита с размерами линейными (1м), или площади (1м²), или на объём (1м³)? Какую роль на напряжение на выходе играет площадь магнита, его высота (длина)? И желательно формулы с подробным и понятным описанием, а не таким как в Алхимии или Гомеопатии. Сомневаюсь, что в учебнике за 9-й класс это будет описано достаточно подробно.
Есть условный трансформатор с площадью железа S, первичной и вторичной обмотками с числом витков соответственно n1и n2. На входе условно напряжение 220В/1А/50Гц, а на выходе 36В/6,1А/50Гц. Как рассчитать параметры постоянного магнита (высоту, ширину, длину), исходя из его известных магнитных характеристик (Остаточной магнитной индукции, Магнитной энергии, и других, которые обычно предоставляют при его продаже)? Ведь для магнитов из одного материала, но разного размера характеристики полностью идентичные. Имеется ввиду переделка трансформатора в генератор с сохранением выходных характеристик: замена магнитопровода с первичной обмоткой, диском с постоянными магнитами с чередованием полярности при вращении с частотой 50Гц.