Самодельное устройство для намагничивания Алнико магнитов

Почему именно только для Алнико  ? Конечно намагничивать можно и другие. Пока делал эксперименты, я намагнитил все отвертки и плоскогубцы, которые служили мне балластом для имитации подопытного магнита  🙂  .   Для неодимовых сила поля  моей конструкции слишком мала и полноценно их намагнитить не получится.  Возможно, можно применить эту установку для ферритов, но я не пробовал.

Все началось с того, что когда перебирал динамики 4А-28  Самаркандского завода ЛОМО, я еще не знал, что разбирать магнитную систему Алнико нельзя – этот магнит теряет свою силу – то есть частично размагничивается. Для замера индукции в магнитном зазоре В ( измеряется в Тл – Тесла ) я купил  прибор TD8620,  цена на e-Bay была 65 Евро. Немало конечно, но без этого девайса оценить силу магнитной системы динамика очень трудно.

Magnet_meter_IMG_20240130_210055

По паспорту на диамик 4А-28 магнитная индукция в зазоре должна быть 0.8 Т ( 800 миллиТесла ).  Замер на картинке сделан ДО разборки магнита – но не подумайте, что  был такой чудесный динамик !  Как почти все в СССР,  магнитная система собрана ужасно криво – магнитный зазор очень неравномерный – с противополжной стороны величина индукции до разборки была 740 мТ.   Так что среднее ( 872 + 740  )  получается чуть выше 800 мТ  – то есть в ГОСТ все-таки  входит ! После переборки магнитной системы средняя индукция стала  всего 550 мТ –  надо было ее заново намагнитить. Поэтому еще раз – помните – Алнико  магнитую систему ДГ  разбирать нельзя – их потом придется намагничивать заново,  причем обязательно в собранном виде.

Стал изучать тему.  Очень много полезного почерпнул на форуме Сергея Сергеева – он сам сделал установку и намагнитил намного бОльшую в габаритах систему от 4А-32.

http://hiend.borda.ru/?1-5-0-00000044-000-0-0-1643959506

и ее продолжение

http://hiend.borda.ru/?1-5-0-00000354-000-0-0-1707361824

а также интересной и полезной мне показалась ветка на ldsound.ru

https://ldsound.club/threads/namagnichivatel-magnitov.499/

Теперь о моей конструкции, которой я и намагнитил МС от 4А-28.   Вернее, пока это макет, в котором  требуются дополнительные мероприятия по ТБ –  есть масса голых контактов.   Поэтому будьте внимательны и осторожны  – в установке есть напряжения до 400 вольт, что может быть смертельно опасно !

Вот начальная ее  схема

schem_start

И ее фото

Magnetizer-IMG-20240203-194127

Как каркас индуктора взята 110 мм муфта от канализационных труб, на нее намотано 11 витков многожильного медного провода сечением 6 кв.мм в изоляции – я взял провод для заземления длиной около 5 метров.  Витки зафиксировал  полипропиленовыми стяжками, но этого оказалось недостаточно – мощные импульсы тока иногда их рвут – поэтому витки дополнительно промазал клеем момент.

Конденсаторы С1 – С6  – общая емкость 16800 мкф, на 400 – 450 вольт – всего 10 конденсаторов ( а не 5 как на схеме ). Вообще-то для улучшения отдачи тока на индуктор и для  снижения суммарного ESR батареи, старайтесь собрать батарею из максимального количества конденсаторов – то есть три конденсатора по 1200 мкф лучше чем один 3600, и десять конденсаторов по 1000 мкф много лучше, чем один на 10000 – хотя казалось бы  по арифметике это одно и тоже.

Зарядка идет через диод Т6А100 на 1000 вольт и 6 ампер и балластную лампу накаливания 100 – 300 ватт мощностью ( чем больше мощность лампы, тем быстрее зарядится батарея ).

Все сделано максимально просто -разряжаются конденсаторы на индуктор вручную –  просто замыкая медные контакты S2.  К  длинному отводу индуктора присоединен колпачек ( заглушка )  на 22 мм из твердой меди, он своим боком замыкается на плоский участок медной рейки ( я взял рейку крепления отводов заземления – они продаются в магазинах электроинсталляции. На нее, кстати, только с другого ее конца очень удобно прикрепить конденсаторы  у которых есть винтовые выводы ).  Но у меня часто случалось, что  колпачек приваривается к рейке намертво  !   И приходится потом долго его отковыривать….  🙂  Да, и насколько важен хороший контакт для подачи мощного импульса тока можно заметить по  тому, что лучше всего ( до более высоких значений В ) намагничивается магнит тогда, когда контакты свариваются вместе.  Именно поэтому в последствии вместо контактов S2 лучше поставить  мощный тиристор.

Чтобы оценить, выдержит ли тиристор ударный ток в импульсе, нужно посчитать суммарное сопротивление всей цепи. Начнем с  активного сопротивления индуктора.   Средний диаметр витка 12 см ( 0.12 м ), значит длина витка  будет пи * диаметр = 0.377 метра. Вся длина провода 11 витков * 0.377 = 4.2 метра. Удельное сопротивление меди – 0.0175 Ом*мм.кв./м находим из справочника. Значит если у нас сечение 6 кв.мм. и длина 4.2 метра, то сопротивление индуктора у нас будет 0.0175 * 4.2 / 6 = 0.012 Ома.

Чтобы в первом, самом грубом приближении  вычислить пиковый ток через тиристор нужно просто разделить напряжение на конденсаторах ( планируется 350 вольт ) на сопротивление индуктора – 350  В / 0.012 Ом = 29 000 Ампер.  Например, тиристор ТЛ271-320  на ток 320 А в пике выдерживает ударный ток ( по паспорту )  9 000 Ампер.  Получается, что если добавить неучтенные мной сопротивления контактов и индуктивное сопротивление  индуктора, то возможно, выбранный тиристор и выдержит нагрузку.

Во втором приближении учтем импеданс конденсаторов.  ESR конденсаторов предварительно я замерил – в среднем 0.05 Ома.  У меня 10 кондесаторов, ESR каждого получаются влючены параллельно ( вот почему выгодно параллелить конденсаторы ! ) ,  то их суммарный ESR будет ниже.  Но тут нюанс в том, что параллельно включены не  ESR конденсаторов, а их последовательная цепь с индуктивностью обкладок, то есть включая параллельно конденсаторы, мы параллелим импеданс 10-ти отдельных конденсаторов.  Который в сумме конечно становится ниже,  но ESR  не уменьшится в 10 раз !  На сколько – нужно еще определить.    Для этого я подключил мою батарею конденсаторов к измерителю импеданса HP ( который к счастью был у меня дома – знакомый дал попользоваться ) и получил в общем ожидаемую величину, которая оказалась примерно по середине между 0.05 Ома ( ESR каждого конденсатора ) и 0.005  –  то есть  0.011 Ома.  То есть сумма активного сопротивления индуктора и импеданса конденсаторов уже становится 0.012 + 0.011 = 0.023 Ома.

Давайте теперь попробуем учесть индуктивное сопротивление индуктора.  Сначала нужно рассчитать индуктивность катушки:

Где мю – магнитная проницаемой среды, для воздуха и пластмассы ( сердечник ввиде намагничиваемого матерала пока не учитываем )  это 1 ( единица ),

мю нулевое – магнитная постоянная вакуума, с системе СИ равная 4 * пи * 10 ** ( -7 )  Гн.м или 1.26 * 10 ** (-6 ).

N – количество витков соленоида

S – площадь соленоида, кв.м.

l – длина соленоида, м.

Подставляем наши данные – 11 витков, диаметр катушки 0.12 м, ее длина – 0.1 м и получаем индуктивность нашего индуктора 0.000019 Гн. Это конечно очень маленькая величина, но учитывая высокую крутизну подаваемого импульса, стОит все-таки попробовать рассчитать постоянную времени.   Она будет  равна RC, где R  – полный импеданс цепи, который мы пока не знаем, но в первом приближении берем то, что известно – сумму активного сопротиваления индуктора и импеданс кондесаторов –   0.023 Ома,   емкость 16800 мкф  конденсаторов в фарадах будет  примерно ( округляем ) 0.017 Ф. Значит постоянная времени  t будет 0.023 * 0.017 =  0.000391 сек. Это соответствует частоте f = 1/(2*pi*t) = 400 Гц. Откуда можем посчитать индуктивное сопротивление  R соленоида без сердечника на этой частоте  =  2 * Pi*f*L =  2*3.14*400*0.000019 = 0.0477 Ом.  Однако !  Это даже больше, чем активное сопротивление + импеданс конденсаторов  ( помним –  было 0.023 Ом ). Итого, общий импеданс цепи ( импеданс конденсаторов + индуктивность индуктора + его активное сопротивление ) = 0.011+0.012+0.0477 = 0.071 Ома.  То есть уже во втором приближении максимальный рассчетный ток  будет 350 вольт разделить на 0.071 Ома и это равно 4900 Ампер.   То есть второе  приближение  дает  уже двукратный запас по ударному току тиристора – 9000 Ампер.

Если сделать и вторую итерацию в приближении к верной цифре постоянной времени, теперь уже с учетом полного импеданса цепи, который мы вычислил раньше – 0.071 Ома. Тогда RC будет 16800 мкф  * 0.071Ом = 0.0012 сек, что соответвует частоте 130 Гц, и индуктивное сопротивление индуктора на этой чатоте станет меньше –  Z = 2* 3.14*130*0.000019 = 0.016 Ома, и суммарный импеданс цепи снизится до 0.071 – 0.0317 = 0.0393 Ома, что соотвествует току через тиристор 350/0.0393 = 8900 Ампер.

Повторяя указанные выше итерации и принимая, что ряд будет сходящимся ( вот таблица итераций ):

Iteracijas

а затем используя величину общего имапеданса цепи Rtot мы  получим среднее от двух последних величин тока  –  8900 и 4900  ампер и это будет 6900 Ампер, а постоянная времени – ( 0.000391 + 0.0012 ) /2 = 0.000795 сек, что соответствует частоте 200 Гц.   При этом индуктивное сопротивление индуктора на этой частоте будет 0.024 Ома (  а общий импеданс цепи 0.047 Ома ).  То есть почти половина !   Можете догадаться, что будет если намотать, скажем, 50 витков, как иногда советуют…

На форуме любителей лампового звука http://hiend.borda.ru/?1-5-0-00000354-000-60-0, по совету одного из форумчан,  чтобы замерить  реальную величину импульса тока,   я собрал простенькую схемку из диода D3, конденсатора C7 и цифрового вольтметра V:

schem_2

и  замерил фактическую силу тока цепи при помощи 1000 амперного шунта R3.   Максимальное значение тока оказалось 6960 Ампер при напряжении разряда 340 вольт, что почти совпадает с приведенной выше рассчетной цифрой ( 6900 Ампер при 350 Вольт ).   Я бы сказал – прекрасное совпадение  приведенного выше рассчета с фактическими данными !     Вольтметр  использован  цифровой со входным сопротивлением > 1 МОма, конденсатор С7 – МБГО-2.

В приведенной выше схеме уже видите тиристор вместо простого контакта, у меня поставлен купленный на е_Вае 1600V 200А тиристор MFC200-16, как демпферный диод – тоже 200 амперный диод MD200A на 1600 вольт.  Хотя они оба предполагаются быть установленными на радиатор, в нашем случае это не нужно. Конечно, здесь подошел бы и старый добрый ТЛ217-320, но он у меня остался прозапас.

И вот как выглядит макет сейчас

Питается установка от сети переменного тока, после заряда конденсаторов через лампу La1 накаливания мощностью 300ватт выключатель S1 отключаем и запускаем тиристор  переключателем S2 переводя его подвижные контакты в нижнее положение, когда конденсатор С3 разряжется на управляющий электрод тиристора, он открывается и происходит разряд батареи конденсторов С1 – С6 на индуктор.  Если прямо от сети, то конденсаторы заряжаются до 320 – 340 вольт, если нужно больше, то можно установку питать от  школьного 4 амперного ЛАТРа, который повышает переменное напряжение до 250 вольт  – тогда можно получить до 380 Вольт постоянки.   Для выбранных тиристоров и демпферного  диода – это видимо предел. Если захочется повысить напряжение на конденсаторах еще выше, то скорее всего нужно будет не только заменить тиристор и диод на более мощные, но и  домотать несколько витков индуктора.

Еще раз выражаю свою благодарность участникам форума Любителей Лампового Звука за  советы и помощь.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *