Самоиндукция в выпрямителе

[SYN]

Поэтому, в момент разрыва контактов (будем считать, что время разрыва пренебрежительно мало), напряжение в цепи равно напряжению заряженного паразитного конденсатора, ЭДС самоиндукции стремится поддержать ток в цепи прежним. Таким он в первоначальный момент и будет. Затем емкость постепенно заряжается, ток снижается, потом он становится равным нулю. Вся энергия магнитного поля, переходит в энергию конденсатора. Вот в этот момент напряжение и станет максимальным.

По идее, в идеальном случае и на постоянном токе, здесь нужно исходить из того, что напряжение на этой паразитной емкости равно нулю, ведь емкость закорочена индуктивностью, которая на постоянном токе в установившемся режиме представляет собой обычную перемычку (какие то внешние емкости отключаются ключом). А далее можно смоделировать процесс, ведь получается простой параллельный колебательный контур (хотя опять же в идеале, если эту емкость рассматривать как подключенную к выводам дросселя, а не распределенную).

di/dt = (-Uc-R*I)/L
dUc/dt = I / C

где R - сопротивление потерь в контуре.

Интерес в том, что бы увидеть какова получиться амплитуда напряжения в первом, максимальном, периоде. И здесь интересен эксперимент с разной емкостью, напряжение при одной величине емкости и при другой. Примем начальный ток через индуктивность I=1А, в схеме L=10 мГ, С=10 мкФ, r = 0.5 Ом и очень быстро, в идеале мгновенно, разомкнем ключ. Во втором случае уменьшим емкость до 1 мкф. Максимальные напряжения получаются в первом случае около 30 В, во втором случае около 100 В.

По графику С=10 мкф можно даже оценить частоту полученных колебаний, она равна около 500 Гц, это сходится с расчетом по формуле резонансной частоты.

[Владимир_К]

По графику

Хорошо бы Ваш график растянуть по оси времени, было бы наглядней. Я такие графики рисовать не умею, но Мультисим легко с этой задачей справляется. Об этом я в самом начале писал ТС. Уже бы давно понял, что и как происходит. И на постоянном токе, программа прекрасно продемонстирует переходный процесс.
И вообще, симуляторы, дают прекрасную возможность разобраться в явлениях.

[vadim_d]

Интерес в том, что бы увидеть какова получиться амплитуда напряжения в первом, максимальном, периоде

Здесь достаточно закона сохранения энергии: E=L*I^2/2=C*U^2/2 откуда U=I*sqrt(L/C)

[SYN]

Здесь достаточно закона сохранения энергии

Да, Вы правы. Даже не подумал об этом, сразу за свой расчет взялся.

Хорошо бы Ваш график растянуть по оси времени, было бы наглядней.

Там простая синусоида с началом в нуле, правда несколько искаженная процессом затухания колебаний. А вот график тока начинается с 1 А, как и должно быть.

[kvn]

Гугл, узнав про мои мытарства с самоиндукцией, подсунул мне ролик:
https://youtu.be/MRA-YE2Mtv8

У меня так никак не получается.
Зато увидел форму тока через диоды в однополупериодном выпрямителе, нагрузка сопротивление:

=
А вот такой ток, если нагрузка дроссель:

=
Ну, и вожделенная самоиндукция, желтого цвета:

=

Добавлено через 7 минут(ы):

Осциллограммы снимались с добавочных сопротивлений 100 ом и 10 ком.
А эта осцилограмма показывает форму напряжения после диодов относительно общего провода. То есть, вход осц. подключен непосредственно к катоду последнего диода:

[kvn]

После просмотра лекции в МИФИ собрал упрощенный вариант стенда по этой схеме:


V1 и V2 - измерители, осциллографы, авометры. Средний диаметр катушки 10 см. Диоды по прежнему в количестве двух штук, для уменьшения емкости и уменьшения влияния индуктивного характера источника тока на результаты измерений.

Получил осциллограммы, отдаленно напоминающие те, что можно увидеть на лекции:


Зато теперь по ЭДС самоиндукции (V2) хорошо видно, что диоды всё-таки включаются и выключаются. Моменты включения и выключения обведены красными кружками. Осциллограмма желтого цвета. Синий цвет - форма тока на дополнительной нагрузке 10 ком (V1).

Ламповый осциллограф (TESLA BM370) нарисовал такую же картину:



В цифровом осциллографе была включена инверсия, поэтому изображения зеркальные.
=

Добавлено через 25 минут(ы):

Рассматривая явление самоиндукции со всех сторон, вспомнил про бесконечную череду изобретателей, пытающихся создать вечный двигатель, получить "бесплатную" энергию, извлечь энергию из ваккума и т.д. На ум пришла аналогия с такими попытками: вот у нас есть малиновский стакан. Наливаем туда 100 грамм водки. Потом берем стакан и разливаем из него 250 грамм водки. - Это ж вечная мечта целовечества. Налить 100 гр, а вылить 250 !
Хотя все знают про закон сохранения энергии, попытки продолжаются. Подозреваю, что они начались с открытия явления самоиндукции. Продолжаются по сегодняшний день и будут продолжаться ещё очень долго. Идея, как бы, простая. Закачать в катушку 1вт энергии, а потом извлечь из неё 2 ватта. Потом 1 ватт пустить обратно на закачку, а другой ватт забрать себе. Если первые исследователи были ограничены в возможностях и материалах и математике, то у современных кулибиных хорошие приборы, быстродействующая электроника, магнитные материалы с самыми невообразимыми характеристиками. То есть всё то, о чем не могли и мечтать первопроходцы и последователи Теслы. К сожалению, пока никому не удалось обойти закон сохранения энергии и выливать из стакана больше, чем туда налили.
Тем не менее, опыты с индуктивностями весьма интересны и поучительны, развивают творческий подход к решению разных вопросов, генерируют самые разнообразные идеи, порой в смежных областях электротехники и электроники.

[Tadas]

Наливаем туда 100 грамм водки. Потом берем стакан и разливаем из него 250 грамм водки.

Да Вы хоть 150 налейте - благодарности не будет предела

[Владимир 80]

Этого не должно быть. ЭДС самоиндукции направлена встречно току индукции.

Это не совсем так. Встречно т.е. противоположной полярности самоиндукция направлена при параллельном подключении индуктивности, но при последовательном подключении полярность будет той же что и у источника. Так кажется в школе рассказывали

[mmom]

А что мы смотрим -то?

Ток диодов удобно и безопасно смотреть трансформатором тока. Можно накальный транс толстой обмоткой включить в силовую цепь, резистор масштабный на тонкую обмотку не забыть , бо высокое напряжение будет на ней, и на о-скоп.

Звон Lрасс при выключении диодов подсмотреть? Щупом 1/1, вход 1 МОм, через С=5...10 пФ (высоковольтный конденсатор, можно 5...10 см кабеля РК- ), 50 Гц отделится, звоны видно будет.

[Владимир 80]

А что мы смотрим -то?

Ток диодов удобно и безопасно смотреть трансформатором тока. Можно накальный транс толстой обмоткой включить в силовую цепь, резистор масштабный на тонкую обмотку не забыть , бо высокое напряжение будет на ней, и на о-скоп.

Звон Lрасс при выключении диодов подсмотреть? Щупом 1/1, вход 1 МОм, через С=5...10 пФ (высоковольтный конденсатор, можно 5...10 см кабеля РК- ), 50 Гц отделится, звоны видно будет.

Время в течении которого электромагнит становится электромагнитом (насыщается сердечник) допустим 0,3 секунды в цепи в этот период времени нарастает мощность индукции, а вот после размыкания цепи или смены полярности, электромагнит теряет электромагнитное поле почти мгновенно, электромагнит очень быстро перестает быть электромагнитом за доли микросекунды из-за этого напряжение резко возрастет пропорционально падению тока. Т.е. при самоиндукции в цепи резко увеличивается именно напряжение при сравнительно малом токе, оно убивает транзисторы и диоды. Иными словами такие высоковольтные импульсы появляются в сети где имеется индуктивная нагрузка - катушки, трансформаторы, двигатели, которая "разряжаясь" выдает обратно в сеть "реактивную мощность" в виде высокого напряжения самоиндукции. Но как справедливо заметил ответчик Выше это совершенно тупиковый путь в смысле поиска сверхединицы, потому что самоиндукция при самых добротных контурах и резонансах вернет не больше 67% мощности индукции, график будет всегда понижающаяся амплитуда