Блокинг-генератор с питанием от постоянных магнитов

Блокинг-генератор с питанием от постоянных магнитов
Настоящая работа выполнена с целью – показа широкому кругу читателей принципиальной
возможности построения магнито-электрических устройств, которые питаются от постоянных
магнитов.
Работа выполнена на основании проведения комплекса теоретических и экспериментальных
исследований проведенных в январе-феврале 2007 г.
На основании этих исследований синтезирована схема блокинг-генератора с питанием от
постоянных магнитов Рис. 1.
Блокинг-генератор предназначен для преобразования магнитного потока постоянных магнитов
в импульсное и (или) постоянное напряжение. Блокинг-генератор с питанием от постоянных
магнитов относится к типу статических приборов. В нем нет движущихся частей.
В основу работы этого прибора положен процесс управления магнитной проницаемостью
(параметром) ферромагнитных сердечников магнитного усилителя, в котором рабочие магнитные
потоки формируют постоянные магниты.
Блокинг-генератор состоит из следующих основных узлов: магнитного усилителя на
насыщающихся магнитных реакторах (Ра, Рв) с подмагничиванием сердечников постоянными
магнитами, времязадающей цепи (Rб, Сб, VD 1), ключа (VT 1), цепи автономного питания (VD 25, Сф, VD 6). Запуск блокинг-генератора в работу производится от внешнего источника
постоянного тока (U”пуск»).
Рабочую точку реакторов магнитного усилителя на кривой намагничивания материала
сердечников по постоянному магнитному потоку следует выбирать в области максимального
значения магнитной проницаемости, но, не «переходя» его значение Рис. 2.
Если изобразить положение рабочей точки сердечников реакторов на кривой намагничивания
(петле гистерезиса), то она должна выбираться в области Рис. 3.
Положение рабочей точки сердечника определяется параметрами и объемом постоянных
магнитов, типом материала сердечников реакторов и их магнитными свойствами. Определение
положения рабочей точки задача, конечно, не тривиальная, однако вполне решаемая при помощи
действующего инженерного мат. аппарата. Экспериментально эта задача решается «прямо в лоб»
и без проблем.
Синтезированное устройство работает следующим образом. В начальный момент конденсатор
Сб , разряжен и при подаче питания ключ VT 1 открывается и через управляющие обмотки Iа и Iв
протекает ток, который увеличивает напряженность магнитного поля Н в сердечниках реакторов
согласованно с постоянными магнитами. Напряженность магнитного поля не зависит от
магнитных свойств, среды, но определяет значение магнитной индукции. Увеличение
напряженности магнитного поля приводит к тому, что сердечники магнитных реакторов
переходят в режим насыщения, что вызывает резкое изменение магнитной проницаемости
сердечников реакторов. Соответственно изменяется магнитное сопротивление материала
сердечника в сторону увеличения. Rм = l / (µa * S) это увеличение приводит к тому, что
пропорционально этому изменению изменяется величина магнитных потоков Ф = F/Rм, (не
забываем, что F = H*l), сцепленных с обмотками IIа, IIв, IIIа, IIIв, IVа, IVв. Это изменение
наводит в них ЭДС е = - ∆Ф/∆t. Три специализированных обмотки распределяют ЭДС: на
потребление в собственных целях (питание обмоток управления и обратная связь) и выдачу
электрической мощности в нагрузку.
После того, как конденсатор Сб зарядится, ключ закрывается. Ток в обмотках управления
прекращается. Для магнитных материалов сердечников происходит восстановление их свойств к
исходному состоянию. Магнитное сопротивление магнитопроводов (Rм), уменьшается, до
исходного значения, а рабочие магнитные потоки (Ф) возрастают. Во всех обмотках в это время
индуцируются ЭДС противоположного направления. Конденсатор начинает разряжаться и, когда
разряд дойдет до определенного значения - ключ снова откроется и процесс повторится. Далее
генерация будет автоматической.
Для обеспечения собственных нужд предлагаемого устройства в электрической мощности
служит цепь (VD 2-5, Сф). Учитывая, что коэффициент усиления магнитного усилителя может
достигать 1 000, можно говорить, о том, что на внешние нужды будет оставаться значительная
мощность.
Н. Громов