Японский сумрачный гений
Нашёл у себя интересную детальку, фильтр помех из входных цепей телевизора Панасоник. Здесь она со снятым кожухом:
На первый взгляд, ничего особенного, обычный Ш-образный сердечник, эка невидаль. Вот только этот сердечник СПЛОШНОЙ! Он не составлен из двух половинок, там нет никакого шва.
И сразу возникает вопрос, а как он вообще делается?
Пожалуй, начну с конца. Вот дроссель полностью разобранный:
Тут видно, что сердечник действительно сплошной. На первом фото ещё можно было бы придумать, что центральный стержень съёмный, но нет, то следы клея, которым крепился кожух.
А вот пластиковый каркас состоит из двух половинок, которые легко на этот сердечник надеваются. И что ещё интересно: сердечник в сечении прямоугольный, а в каркасе отверстие круглое, т.е каркас может свободно крутиться на этом сердечнике. И ещё, обратите внимание на ШЕСТЕРНЮ на краю каркаса. Причём вполне правильной формы, с эвольвентными зубцами.
Вот я его разматываю: https://youtube.com/shorts/CUqVXfgLqaE?si=HixTRWAPTkpg9yBM
Вид сбоку. Также отчётливо видна шестерня.
При сборке на заводе эта шестерня входит в зацепление с ведущей шестерней, чтобы туда намотать сколько надо проволоки!
И, наконец, в кожухе:
Моё объяснение, зачем они НАСТОЛЬКО заморочались. Здесь используется очень специфический феррит, с огромной (10 000 .. 15 000) проницаемостью, но при этом очень низкой индукцией насыщения и намеренно высокими потерями на сколько-нибудь высоких частотах. Чтобы он не насытился, две обмотки включены "противофазно", одна в фазу, другая в нейтраль, так что высокий ток потребления прибора не создаёт магнитного поля в сердечнике. А вот синфазные токи - ещё как создают, а именно синфазные токи заставляют проводку работать как антенну! Обычные, дифференциальные токи практически ничего не излучают, т.к ток идущий по фазному проводу, уравновешивает "обратный ток" идущий по нулю. Так что именно синфазные токи гасят со всей пролетарской ненавистью. Благо, они не столь велики (мягко говоря), чтобы довести сердечник до насыщения. Да и ток как таковой не пойдёт, этот дроссель сработает для него как "затычка", а благодаря большим потерям у него нигде не будет выраженного резонанса, он не будет "звенеть".
Так вот, именно при такой большой проницаемости немагнитный зазор становится абсолютным злом! Разрежешь сердечник на 2 части, а они не будут плотно прилегать друг к другу, останутся даже сотые миллиметра - пиши пропало, этими 10 000 уже не пахнет!
Простейший подсчёт. Средняя длина силовой линии магнитного поля через сердечник: 9,2 см, и проницаемость полагаем 10 000. Достаточно немагнитного зазора в 9,2 см / 10 000 ≈ 9 мкм, чтобы эффективная проницаемость снизилась ВДВОЕ. А значит, выполнять свою целевую задачу - гашение синфазных токов - этот дроссель будет вдвое хуже! Придётся уже не один такой поставить, а два. А их и так на той плате стояло две штуки подряд одинаковых, куда уж больше-то...
В "силовых" ферритах с проницаемостью 1500..3500 проблема не столь выражена, да и снижение проницаемости не так "вредно". Ну, возрастёт ток холостого хода силового трансформатора - чего такого-то, всё равно он составляет малую долю номинального тока! При этом есть и плюсы зазора: стабилизируются характеристики, катушки будут получаться все похожие друг на друга, как на подбор и будут меньше зависеть от температуры. Ну а в однотактных схемах и в случае, когда мы делаем дроссель на приличную реактивную мощность (т.е он должен накапливать в себе энергию и потом отдавать её. То, что обычный двухтактный трансформатор делать не обязан, чем меньше он в себе наберёт - тем лучше!) - зазор абсолютно НЕОБХОДИМ!
Есть, конечно, другой вариант исполнения, который встречал довольно часто: ФЕРРИТОВОЕ КОЛЬЦО. Но те кольца в качестве фильтра питания, что мне попадались, были гораздо меньше и ставились плашмя на плату, чтобы эмалированные провода на 220 вольт прошли подальше друг от друга, с двух разных сторон кольца. Если попытаться поставить кольцо - аналог этого дросселя, оно займёт на плате недопустимо большую площадь, два таких там уже не влезут, монтаж и так довольно плотный. А поставить его на попа - видимо не захотели, вдруг набок завалится и коротнёт об соседа? А может, такое исполнение оказывается на пару центов дешевле, тоже не удивлюсь.
Наконец, измерим, что вообще за зверь?
(кстати, заметили, какие интересные элементы питания для "измерителя всего"? Литий-тионилхлорид!)
Это индуктивность одной обмотки, когда другая "висит в воздухе". 33 миллигенри для столь толстого провода (и сопротивления в доли Ом) - это ДОФИГА.
Дальше мне захотелось узнать индуктивность рассеяния, т.е я закоротил вторую обмотку и измерил индуктивность первой:
440 мкГн - в 75 раз меньше "основной" индуктивности, и это при том, что обмотки расположены в двух противоположных концах, никто не старался их чередовать, как это иногда делается, чтобы рассеяние уменьшить. Тут просто за счёт запредельной проницаемости так получается, замыкание "через воздух" ничтожно!
А теперь измерим индуктивность двух обмоток последовательно включённых. Если рассеяние столь мало, она должна возрасти в 4 раза в сравнении с одной обмоткой. (тот же ток вызывает вдвое больший магнитный поток, а затем изменение этого магнитного потока вызывает ЭДС на вдвое большем количестве витков, так что суммарно - 4 раза!)
Хм... Почему так ма?
От силы в 2 раза индуктивность возросла. Похоже, уже измерительного тока этого приборчика (а это единицы, от силы десяток миллиампер) хватает, чтобы ввести феррит в насыщение!!! В принципе, ожидаемо.
И наконец, включим обмотки встречно, посмотреть, какую индуктивность эта штука представляет для дифференциального тока (нормального тока потребления прибора):
Снова 440 мкГн. Похоже на правду. Ведь в эксперименте с закороченной обмоткой мы, по сути, тоже измерили индуктивность рассеяния ОБЕИХ обмоток. Так что всё правильно, дроссель абсолютно симметричен относительно своих обмоток.
Можно наши изыскания сравнить с даташитом: https://ru.findic.com/doc/browser/dzlo1w18e?doc_id=2845604#locale=ru
Наш: ELF850H. Для него заявлена индуктивность 33 мГн, омическое сопротивление 0,33 Ом, и максимально допустимый ток 1,4 А эфф. Похоже на правду. Кстати, при таком токе через обе обмотки, дроссель будет выделять 1,3 Вт в виде тепла.
Забавный драндулет. А следующими на "обзоре", надеюсь, уже скоро, будут твердотельные реле от фирмы Протон (город Орёл).
На первый взгляд, ничего особенного, обычный Ш-образный сердечник, эка невидаль. Вот только этот сердечник СПЛОШНОЙ! Он не составлен из двух половинок, там нет никакого шва.
И сразу возникает вопрос, а как он вообще делается?
Пожалуй, начну с конца. Вот дроссель полностью разобранный:
Тут видно, что сердечник действительно сплошной. На первом фото ещё можно было бы придумать, что центральный стержень съёмный, но нет, то следы клея, которым крепился кожух.
А вот пластиковый каркас состоит из двух половинок, которые легко на этот сердечник надеваются. И что ещё интересно: сердечник в сечении прямоугольный, а в каркасе отверстие круглое, т.е каркас может свободно крутиться на этом сердечнике. И ещё, обратите внимание на ШЕСТЕРНЮ на краю каркаса. Причём вполне правильной формы, с эвольвентными зубцами.
Вот я его разматываю: https://youtube.com/shorts/CUqVXfgLqaE?si=HixTRWAPTkpg9yBM
Вид сбоку. Также отчётливо видна шестерня.
При сборке на заводе эта шестерня входит в зацепление с ведущей шестерней, чтобы туда намотать сколько надо проволоки!
И, наконец, в кожухе:
Моё объяснение, зачем они НАСТОЛЬКО заморочались. Здесь используется очень специфический феррит, с огромной (10 000 .. 15 000) проницаемостью, но при этом очень низкой индукцией насыщения и намеренно высокими потерями на сколько-нибудь высоких частотах. Чтобы он не насытился, две обмотки включены "противофазно", одна в фазу, другая в нейтраль, так что высокий ток потребления прибора не создаёт магнитного поля в сердечнике. А вот синфазные токи - ещё как создают, а именно синфазные токи заставляют проводку работать как антенну! Обычные, дифференциальные токи практически ничего не излучают, т.к ток идущий по фазному проводу, уравновешивает "обратный ток" идущий по нулю. Так что именно синфазные токи гасят со всей пролетарской ненавистью. Благо, они не столь велики (мягко говоря), чтобы довести сердечник до насыщения. Да и ток как таковой не пойдёт, этот дроссель сработает для него как "затычка", а благодаря большим потерям у него нигде не будет выраженного резонанса, он не будет "звенеть".
Так вот, именно при такой большой проницаемости немагнитный зазор становится абсолютным злом! Разрежешь сердечник на 2 части, а они не будут плотно прилегать друг к другу, останутся даже сотые миллиметра - пиши пропало, этими 10 000 уже не пахнет!
Простейший подсчёт. Средняя длина силовой линии магнитного поля через сердечник: 9,2 см, и проницаемость полагаем 10 000. Достаточно немагнитного зазора в 9,2 см / 10 000 ≈ 9 мкм, чтобы эффективная проницаемость снизилась ВДВОЕ. А значит, выполнять свою целевую задачу - гашение синфазных токов - этот дроссель будет вдвое хуже! Придётся уже не один такой поставить, а два. А их и так на той плате стояло две штуки подряд одинаковых, куда уж больше-то...
В "силовых" ферритах с проницаемостью 1500..3500 проблема не столь выражена, да и снижение проницаемости не так "вредно". Ну, возрастёт ток холостого хода силового трансформатора - чего такого-то, всё равно он составляет малую долю номинального тока! При этом есть и плюсы зазора: стабилизируются характеристики, катушки будут получаться все похожие друг на друга, как на подбор и будут меньше зависеть от температуры. Ну а в однотактных схемах и в случае, когда мы делаем дроссель на приличную реактивную мощность (т.е он должен накапливать в себе энергию и потом отдавать её. То, что обычный двухтактный трансформатор делать не обязан, чем меньше он в себе наберёт - тем лучше!) - зазор абсолютно НЕОБХОДИМ!
Есть, конечно, другой вариант исполнения, который встречал довольно часто: ФЕРРИТОВОЕ КОЛЬЦО. Но те кольца в качестве фильтра питания, что мне попадались, были гораздо меньше и ставились плашмя на плату, чтобы эмалированные провода на 220 вольт прошли подальше друг от друга, с двух разных сторон кольца. Если попытаться поставить кольцо - аналог этого дросселя, оно займёт на плате недопустимо большую площадь, два таких там уже не влезут, монтаж и так довольно плотный. А поставить его на попа - видимо не захотели, вдруг набок завалится и коротнёт об соседа? А может, такое исполнение оказывается на пару центов дешевле, тоже не удивлюсь.
Наконец, измерим, что вообще за зверь?
(кстати, заметили, какие интересные элементы питания для "измерителя всего"? Литий-тионилхлорид!)
Это индуктивность одной обмотки, когда другая "висит в воздухе". 33 миллигенри для столь толстого провода (и сопротивления в доли Ом) - это ДОФИГА.
Дальше мне захотелось узнать индуктивность рассеяния, т.е я закоротил вторую обмотку и измерил индуктивность первой:
440 мкГн - в 75 раз меньше "основной" индуктивности, и это при том, что обмотки расположены в двух противоположных концах, никто не старался их чередовать, как это иногда делается, чтобы рассеяние уменьшить. Тут просто за счёт запредельной проницаемости так получается, замыкание "через воздух" ничтожно!
А теперь измерим индуктивность двух обмоток последовательно включённых. Если рассеяние столь мало, она должна возрасти в 4 раза в сравнении с одной обмоткой. (тот же ток вызывает вдвое больший магнитный поток, а затем изменение этого магнитного потока вызывает ЭДС на вдвое большем количестве витков, так что суммарно - 4 раза!)
Хм... Почему так ма?
От силы в 2 раза индуктивность возросла. Похоже, уже измерительного тока этого приборчика (а это единицы, от силы десяток миллиампер) хватает, чтобы ввести феррит в насыщение!!! В принципе, ожидаемо.
И наконец, включим обмотки встречно, посмотреть, какую индуктивность эта штука представляет для дифференциального тока (нормального тока потребления прибора):
Снова 440 мкГн. Похоже на правду. Ведь в эксперименте с закороченной обмоткой мы, по сути, тоже измерили индуктивность рассеяния ОБЕИХ обмоток. Так что всё правильно, дроссель абсолютно симметричен относительно своих обмоток.
Можно наши изыскания сравнить с даташитом: https://ru.findic.com/doc/browser/dzlo1w18e?doc_id=2845604#locale=ru
Наш: ELF850H. Для него заявлена индуктивность 33 мГн, омическое сопротивление 0,33 Ом, и максимально допустимый ток 1,4 А эфф. Похоже на правду. Кстати, при таком токе через обе обмотки, дроссель будет выделять 1,3 Вт в виде тепла.
Забавный драндулет. А следующими на "обзоре", надеюсь, уже скоро, будут твердотельные реле от фирмы Протон (город Орёл).