Содержание

Намотка генератора под разное соотношение полюсов и катушек

Сейчас можно сказать 99% всех генераторов это классические генераторы с трёхфазной обмоткой и соотношением числа полюсов и числа катушек 2 к 3. То-есть если полюсов например 12 то катушек 18, если полюсов 24 то катушек 36, если полюсов 9 то катушек 12, если полюсов 6 то катушек 9. Так-же такая схема работает если наоборот соотношение 3 к 2, она обычно применяется на дисковых-аксиальных генераторах, где делают 9 катушек и 12 магнитных полюсов на дисках. Но с дисковыми всё и так понятно, там нет магнитного залипания так-как статор не содержит железа, а катушки просто залиты смолой.

Но в классических генераторах где статор железный есть магнитное залипание, которое мешает ветроколесу стартовать, и многие борются за снижение этого залипания, чтобы винт стартовал при более низкой скорости ветра. Само залипание это когда магниты на роторе притягиваются к зубцам статора и держат ротор, и чтобы его провернуть нужно приложить определённое усилие, которое измеряется в Ньютон*метр (Нм).

Ранее я уже описывал методы уменьшения залипания, где писал про скос магнитов – в этой статье Уменьшение залипания методом скоса магнитов, но сейчас я хочу более подробно разобрать один интересный метод повышения КПД генератора и уменьшения залипания. Вообще генератор можно намотать с любым количеством катушек и полюсов, и при этом он будет трёхфазный и будет так-же работать. Для расчёта такой намотки сделали сайт где можно рассчитать генератор, вот адрес сайта – http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/

Как делать расчёт генератора

Перейдя по ссылке вы увидите вот такую картину, ниже скриншот

>

В этой форме нужно вводить количество полюсов на роторе, и количество катушек статора.

>

Например в автомобильном генераторе 18 катушек и 12 полюсов на роторе, если ввести эти данные мы получим 36 залипаний и КПД генератора 0.86.

>

Ниже на скриншоте я отметил где какие данные указываются

>

1. Указывает количество залипаний ротора за один оборот, в данном случае 0.86603. Чем больше общее количество залипаний тем меньше по силе каждое залипание в отдельности, Увеличением количества залипаний общая сила притяжения магнитов как-бы распределяется по всему диаметру, и чем больше залипаний тем они слабее, по-этому ротор генератора легче стронуть.

2. Указывает КПД обмотки генератора, в данном случае 36. Соответственно чем выше число в этом поле тем выше КПД генератора в целом. При классической схеме намотки генераторов КПД 0,86, но эффективность, а значит и мощность можно увеличить.

2. Указывает схему намотки катушек, в данном случае ABCABCADCABCABCABC. Это самый сложный для понимания этап и его разберём подробнее. При классической схеме намотки катушек все катушки наматываются в одном направлении, чтобы ток тёк в одну сторону и не-было такого чтобы он двигался навстречу, иначе это уже замыкание и неправильная работа генератора, перегрев и выход из строя генератора.

На схеме видно что буквами “АВС” обозначены фазы генератора, дополнительно они выделены цветами. Как видно все буквы заглавные, значит всё катушки мотаются в одном направлении. То-есть если вы начали мотать катушки по часовой стрелке значит они все должны так наматываться, а соединятся катушки одной фазы между сабой должны (конец катушки с началом следующей). Если взять первую фазу “А” то видно что она мотается начиная с первого зуба и потом через каждые два зуба. Фаза “В” точно так-же, но начиная со второго зуба, и третья фаза “С” наматывается на третий зуб и потом через каждые два зуба.

Например всего у нас 18 катушек, то-есть по 6 штук на фазу, значит первая фаза мотается с любого первого зуба, потом вторая катушка фазы наматывается уже на четвёртый зуб, третья катушка на седьмой зуб, четвертая на 10-й зуб, пятая на 13-й зуб, и шестая на 16-й зуб. А две другие соответственно точно так-же, но начиная со второго и третьего зуба. На скриншоте видно как они соединены, только здесь ротор снаружи, а статор внутри, а вам нужно представить это наоборот. Фазы отмечены разными цветами и видно что в фазе катушки соединены последовательно, то-есть конец катушки с началом следующей и так далее…

Изменение количества полюсов и направление обмоток генератора

Но если изменить количество полюсов, например поставить 22 полюса, как на скриншоте ниже, то изменится схема намотки генератора.

>

Если вместо 12 полюсов на роторе сделать 20 полюсов, то генератор так-же останется трёхфазным, но поменяется размещение катушек на зубах статора, и направление намотки. Из скриншота выше видно что отмеченная красным первая фаза “А” теперь идёт подряд три зуба, и далее через шесть зубов ещё три зуба. Заглавной буквой отмечено что катушка должна наматываться в одну сторону, а прописная буква указывает что катушка должна наматываться в противоположную сторону. Если вы начали мотать первую катушку по часовой стрелке, то вторую мотаете уже против часовой стрелки.

Такая схема намотки позволяет использовать 20 магнитных полюсов на роторе. При этом как видно количество магнитных залипаний увеличилось с 36 до 180, и тем самым в 4 раза снизилось отдельное залипание, и грубо говоря залипание снизилось в четыре раза. При этом КПД генератора вырос с 86 до 94%, что очень неплохо ведь прирост целых 10%. Можно указывать любое количество полюсов и смотреть за изменением КПД генератора и магнитного залипания.

Определение ширины магнитов

По толщине магниты могут быть любые, но конечно не нужно ставить слишком толстые и мощные магниты, так-как это будет дороже, увеличится залипание, и будет переизбыток магнитного поля, которое выйдет за пределы статора и просто не будет участвовать в выработке энергии. А вот по ширине магниты нужно подбирать под конкретный генератор. Если посмотреть на скриншот то видно что магниты чуть-чуть шире зубов статора, то-есть если зуб статора шириной 10мм, то магниты шириной получаются 11 мм. Чтобы точно вычислить можно распечатать страницу с расчётом и вычислить в процентах на сколько магнит шире или уже зуба, и уже далее перенести расчёт на свой генератор. Например если магнит шире зуба на 10%, а у вас зуб шириной 7.5 мм, то прибавляете 0.75 мм и получите 8.25 мм. Значит вам нужен магнит шириной 8 мм.

>

Если вам что-то не понятно, то оставляйте вопросы в комментарии ниже и я отвечу вам. Тут самое главное понять в какую сторону мотать катушки и на какие зубы, а так-же усвоить что ширина магнитов берётся относительно ширины зубов статора, а отношение в процентах вычисляется визуально по рисунку. Если скажем использовать магниты шире или уже чем требуется, то нарушается вся схема и от этого может появится неравномерность залипания, залипание может наоборот стать сильнее. А КПД генератора может заметно снизится.

Калькулятор индуктивности однослойной катушки • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Однослойная катушка индуктивности: D — диаметр оправки или каркаса катушки, Dc — диаметр катушки, p — шаг намотки катушки, d — диаметр провода без изоляции и di — диаметр провода с изоляцией.

Калькулятор определяет индуктивность однослойной катушки.

Пример: рассчитать индуктивность однослойной катушки без сердечника, состоящей из 10 витков на цилиндрическом каркасе диаметром 2 см; длина катушки 1 см.

Входные данные

Диаметр каркаса или оправки катушки

Dмиллиметр (мм)сантиметр (см)дюйм

Количество витков

N

Длина катушки

lмиллиметр (мм)сантиметр (см)дюйм

Выходные данные

Индуктивность катушки

L мГн

Введите диаметр каркаса катушки, число витков и длину катушки, выберите единицы и нажмите кнопку Рассчитать.

Пример: рассчитать число витков и длину намотки катушки 10 мкГн, намотанной эмалированным проводом 0,65 мм (диаметр с изоляцией 0,7 мм) на оправке 2 см.

Входные данные

Требуемая индуктивность

Lгенри (Гн)миллигенри (мГн)микрогенри (мкГн)наногенри (нГн)пикогенри (пГн)

Диаметр каркаса или оправки катушки

Dмиллиметр (мм)сантиметр (см)метр (м)дюйм

Диаметр провода без изоляции

dмиллиметр (мм)сантиметр (см)метр (м)дюймАмериканский калибр проводов

Диаметр изолированного провода

diмиллиметр (мм)сантиметр (см)метр (м)дюйм

Выходные данные

Длина намотки

l мм

Количество витков

L

На рисунке выше показана однослойная катушка индуктивности: Dc — диаметр катушки, D — диаметр оправки или каркаса катушки, p — шаг намотки катушки, d — диаметр провода без изоляции и di — диаметр провода с изоляцией

Для расчета индуктивности LS применяется приведенная ниже формула из статьи Р. Уивера (R. Weaver) Численные методы расчета индуктивности:

Здесь

D — диаметр оправки или каркаса катушки в см,

l — длина катушки в см,

N — число витков и

L — индуктивность в мкГн.

Эта формула справедлива только для соленоида, намотанного плоским проводом. Это означает, что катушка намотана очень тонкой лентой без зазора между соседними витками. Она является хорошим приближением для катушек с большим количеством витков, намотанных проводом круглого сечения с минимальным зазором между витками. Американский физик Эдвард Беннетт Роса (Edward Bennett Rosa, 1873–1921) работавший в Национального бюро стандартов США (NBS, сейчас называется Национальное бюро стандартов и технологий (NIST) разработал так называемые корректирующие коэффициенты для приведенной выше формулы в форме (см. формула 10.1 в статье Дэвида Найта, David W. Knight):

Здесь LS — индуктивность плоской спирали, описанная выше, и

где ks — безразмерный корректирующий коэффициент, учитывающий разницу между самоиндукцией витка из круглого провода и витка из плоской ленты; km — безразмерный корректирующий коэффициент, учитывающий разницу в полной взаимоиндукции витков из круглого провода по сравнению с витками из плоской ленты; Dc — диаметр катушки в см, измеренный между центрами проводов и N — число витков.

Величина коэффициента Роса km определяется по формуле 10.18 в упомянутой выше статье Дэвида Найта:

Коэффициент Роса ks, учитывающий различие в самоиндукции, определяется по формуле 10.4 в статье Д. Найта:

Здесь p — шаг намотки (расстояние между витками, измеренное по центрам проводов) и d — диаметр провода. Отметим, что отношение p/d всегда больше единицы, так как толщина изоляции провода конечна, а минимально возможное расстояние между двумя соседними витками с очень тонкой изоляцией, расположенными без зазора, равна диаметру провода d.

Факторы, влияющие на индуктивность катушки

На индуктивность катушки влияют несколько факторов.

  • Количество витков. Катушка с большим количеством витков имеет бóльшую индуктивность по сравнению с катушкой с меньшим количеством витков.
  • Длина намотки. Две катушки с одинаковым количеством витков, но разной длиной намотки имеют разную индуктивность. Более длинная катушка имеет меньшую индуктивность. Это связано с тем, что магнитное поле менее компактной катушки более слабое и оно не может хорошо концентрироваться в растянутой катушке.
  • Диаметр катушки. Две плотно намотанные катушки с одинаковым количеством витков и разными диаметрами имеют разную индуктивность. Катушка с бóльшим диаметром имеет бóльшую индуктивность.
  • Сердечник. Для увеличения индуктивности в катушку часто вставляется сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью. Сердечники с более высокой магнитной проницаемостью позволяют получить более высокую индуктивность. Сердечники, изготовленные из магнитной керамики — феррита, часто используются в катушках и трансформаторах различных электронных устройств, так как у них очень низкие потери на вихревые токи.

Упрощенная эквивалентная схема реальной катушки индуктивности: Rw — сопротивление обмотки и ее выводов; L — индуктивность идеальной катушки; Rl — сопротивление вследствие потерь в сердечнике; и Cw — паразитная емкость катушки и ее выводов.

Эквивалентная схема реальной катушки индуктивности

В этом калькуляторе мы рассматривали идеальную катушку индуктивности. В то же время, в реальной жизни таких катушке не бывает. Катушки обычно конструируются с минимальными размерами таким образом, чтобы они помещались в миниатюрное устройство. Любую реальную катушку индуктивности можно представить в виде идеальной индуктивности, к которой параллельно подключены емкость и сопротивление, а еще одно сопротивление подключено последовательно. Параллельное сопротивление учитывает потери на гистерезис и вихревые токи в магнитном сердечнике. Это параллельное сопротивление зависит от материала сердечника, рабочей частоты и магнитного потока в сердечнике.

Паразитная емкость появляется в связи с тем, что витки катушки находятся близко друг к другу. Любые два витка провода можно рассмотреть как две обкладки маленького конденсатора. Витки разделяются изолятором, таким как воздух, изоляционный лак, лента или иной изоляционный материал. Относительная диэлектрическая проницаемость материалов, используемых для изоляции, увеличивает емкость обмотки. Чем выше эта проницаемость, тем выше емкость. В некоторых случаях дополнительная емкость может появиться также между катушкой и противовесом, если катушка расположена над ним. На высоких частотах реактивное сопротивление паразитной емкости может быть весьма высоким и игнорировать его нельзя. Для уменьшения паразитной емкости используются различные методы намотки катушек.

Для уменьшения паразитной емкости катушки с высокой добротностью для радиопередатчиков наматывают так, чтобы было достаточно большое расстояние между витками

Если индуктивность большая, то сопротивление обмотки (Rw на схеме) игнорировать уже нельзя. Тем не менее, оно мало по сравнению с реактивным сопротивлением больших катушке на высоких частотах. Однако, на низких частотах и на постоянном токе это сопротивление необходимо учитывать, так как в этих условиях через катушку могут протекать значительные токи.

Катушки индуктивности и обмотки в различных устройствах

Автор статьи: Анатолий Золотков

Перемотка генератора мотоцикла

Достаточно часто мотоциклистам приходится сталкиваться с основными симптомами отказа генератора — отключением электроприборов, отказом стартера, а также нестабильной работой мотора на высоких оборотах. Лучшим вариантом решения проблемы будет покупка нового генератора, но такой узел для большинства зарубежных мотоциклов будет стоить очень дорого. Также существует возможность приобрести подержанную деталь на разборке, но она с равной вероятностью может проработать в течение 100 или нескольких десятков тысяч километров, поэтому покупка превратится в лотерею. Поэтому в некоторых случаях вам поможет только перемотка генератора мотоцикла, которая позволит восстановить его работоспособность без лишних затрат и чрезмерного риска. Конечно, эта операция требует немалых усилий, но результаты работы наверняка смогут порадовать вас.

Подготовка

Вначале вам предстоит убедиться в том, что всему виною именно генератор — для этого нужно отсоединить разъём, ведущий от узла к реле зарядки аккумулятора и измерить напряжение. Заведите двигатель и померяйте напряжение мультиметром либо вольтметром. Нормальным показателем является напряжение, равное 14,5 вольт, однако допускается его снижение до 13 вольт при достаточно солидном возрасте мотоцикла. Если уровень напряжения не превышает нескольких вольт, нужно ремонтировать генератор.

Для его снятия придётся положить мотоцикл на бок, подложив что-либо мягкое под части, соприкасающиеся с грунтом или полом. Можно обойтись и без этого, если вы собираетесь заодно менять масло в двигателе — при разборке генератора в вертикальном положении его приходится сливать. Снять генератор очень просто — нужно просто демонтировать крышку, отключить разъёмы, и выкрутить узел, используя ключи соответствующего размера.

Внимательно осмотрите статор генератора — в нормальном состоянии он не должен иметь обожжённых или расплавленных частей. Если деталь сильно деформирована или оплавлена, затею с перемоткой придётся оставить, поскольку такой генератор не подлежит ремонту. Однако при простом повреждении изоляции или провода на катушках статора можно переходить к следующему этапу.

Перемотка

Чтобы восстановить генератор, нужно отрезать от статора провод с разъёмом, ведущим к реле зарядки аккумулятора. Теперь начинайте разматывать медную проволоку, стараясь не спешить и не отвлекаться от работы. Вам нужно будет сосчитать количество витков на каждой отдельной катушке, поскольку эта информация пригодится при намотке генератора. Кроме того, внимательно следите за тем, в каком порядке провод переходит от катушки к катушке, поскольку наматывать его придётся в аналогичной последовательности. Чтобы не запутаться, нарисуйте на большом листе приблизительную схему расположения катушек, соединяйте её линиями и записывайте количество витков провода на каждой.

После окончания размотки тщательно осмотрите поверхность статора и удалите остатки лака и других посторонних веществ. Если сердцевина катушки внутри сильно оплавлена, восстановление также не будет иметь смысла. Новый провод можно будет заказать в интернете, купить в автомагазине либо на радиорынке. Кроме того, для сборки генератора вам обязательно понадобится специальный лак, который обеспечивает эффективную изоляцию катушек. Однако купить его достаточно сложно, поскольку он редко поступает в продажу — можно обратиться в специализированный сервисный центр либо заменить лак эпоксидной смолой в сочетании с растворителем.

Выберите свободное время для намотки катушек — как правило, процедура отнимает 10–15 часов, поэтому многие перематывают генератор в течение нескольких дней. Чтобы проволока не резала руки, возьмите тонкие мотоциклетные перчатки. Их можно заменить и старыми кожаными перчатками небольшой толщины — при перемотке устройства ваши пальцы должны свободно двигаться. Чтобы витки плотно прилегали друг к другу, воспользуйтесь тонкой пластиковой или металлической линейкой, с помощью которой можно корректировать положение провода на катушке. Перематывая генератор мотоцикла, придерживайтесь схемы, которую вы нарисовали при разборке — нарушение порядка намотки может стать причиной неработоспособности узла, а несоблюдение количества витков повлечёт за собой изменение напряжения в сети.

После этого нужно припаять отрезанный ранее провод с разъёмом и уложить все провода, вернув статору первоначальное состояние. Чтобы обеспечить изоляцию генератора, нужно пропитать все катушки специальным лаком. При его отсутствии разведите эпоксидную смолу растворителем до жидкой консистенции. Изоляция наносится на поверхность обмотки при помощи небольшой кисточки — очень важно получить равномерный слой, чтобы обеспечить возможность правильной установки генератора на штатное место. Ускорить застывание состава можно путём нагрева, но нужно помнить, что пары эпоксидной смолы имеют очень высокую токсичность, поэтому делать это стоит на улице либо в хорошо проветриваемом помещении, воспользовавшись респиратором.

Установка

Когда изоляция полностью застынет, установите восстановленный генератор, плотно прикрутив его к штатному посадочному месту. Закройте крышку и проведите сборку мотоцикла в обратном порядке. Установив транспортное средство вертикально, покачайте его подвеску и проверьте, не образовалась ли после монтажа генератора течь масла, способная стать причиной значительных неприятностей в будущем. Заведите мотоцикл и снимите клемму, подключённую к реле зарядки аккумулятора.

Проверьте напряжение, которое выдаёт генератор, при помощи мультиметра или вольтметра. В нормальном состоянии оно должно равняться 13,8–14,5 вольтам. При сильном отклонении в любую сторону стоит снять генератор и найти ошибку, допущенную при его намотке. Если неисправность не устранить, электросеть мотоцикла может сильно пострадать, что только усугубит проблему. В случае если вы соблюдали правильную последовательность действий, но поднять напряжение по сравнению с изначальным показателем не удалось, вам придётся установить новый генератор.

Непростая работа

Выполнить перемотку генератора мотоцикла самостоятельно очень нелегко, поэтому при неуверенности в своих силах вам стоит подумать о приобретении нового узла либо подержанных компонентов с разборки. Кроме того, можно воспользоваться услугами мастеров, которые занимаются перемоткой электродвигателей, трансформаторов и других приспособлений — найти их можно по объявлениям или на радиорынке. Однако в этом случае вы точно не получите никакой уверенности в качестве выполненной работы, поэтому установленный на мотоцикл генератор может стать причиной ещё более сильных поломок. Если же вы собираетесь перематывать статор генератора самостоятельно, запаситесь терпением. Эта процедура отнимает очень много времени, поэтому, чтобы не терять внимательности, её выполнение стоит разделить на несколько дней.

Схема транзисторного LC генератора со стабилизацией амплитуды колебаний

Основным узлом этого генератора является неинвертирующий усилитель, выполненный на транзисторе VT1, включённый по схеме с общей базой. Этот усилитель имеет низкое входное и высокое выходное сопротивление и высокий коэффициент усиления по напряжению. В цепь коллектора транзистора VT1 частично включён колебательный контур L1C3, сигнал с которого через цепь положительной обратной связи подаётся на эмиттер транзистора, что приводит к возникновению незатухающих колебаний. Для того, что бы резонансный контур был подсоединён к общему проводу, в схеме генератора используется транзистор проводимости p-n-p.

Для передачи сигнала с колебательного контура в цепь обратной связи используется катушка L2, намотанная поверх катушки L1. Поскольку индуктивность катушки L2 на порядок меньше, чем индуктивность катушки L1, то это не приводит к существенному ухудшению добротности контура L1C3 даже при шунтировании катушки L2 нагрузкой. Кроме того, частичное включение контура L1C3 и относительно высокое выходное сопротивление усилителя так же позволяют сохранить высокую добротность этого контура.

С нижнего по схеме отвода катушки индуктивности L2 сигнал обратной связи подаётся через резистор R5 и конденсатор C2 на эмиттер транзистора VT1, это неинвертирующая цепь положительной обратной связи, через которую поддерживаются колебания в системе. Как только напряжение на резонансном контуре L1C3 увеличится до некоторого критического значения, то начинает работать инвертирующая цепь отрицательной обратной связи, здесь сигнал с верхнего по схеме вывода катушки индуктивности L2 через включённые встречно-параллельно диоды VD1, VD2, резистор R4 и конденсатор C2 так же подаётся на эмиттер транзистора VT1, но уже в противофазе, что препятствует увеличению амплитуды колебаний на контуре L1C3. Поскольку диоды начинают открываться при напряжении примерно 0,7 вольт, то эта цепь отрицательной обратной связи не действует при запуске генератора и не мешает его работе при низких напряжениях на контуре L1C3.

Применение встречно-параллельных диодов в цепи обратной связи позволяет поддерживать напряжение на контуре L1C3 практически неизменным при изменении величины питающего напряжения в диапазоне от +9 до + 20 вольт (изменение амплитуды составляет несколько процентов). Искажения сигнала в этой схеме в цепи обратной связи меньше, чем в схеме, в которой встречно-параллельные диоды используются для ограничения амплитуды обратной связи.

В этой схеме индуктивность катушки L1 составляет 250 мкГн, отвод сделан от 1/5 части намотки (150 витков провода ПЭЛ-0,3 на оправке диаметром 20 мм), индуктивность катушки L2, которая намотана поверх L1, составляет 50 мкГн, отвод так же сделан от 1/5 части намотки (85 витков провода ПЭЛ-0,3). С этими параметрами рабочая частота генератора будет примерно 50 кГц. Для других частот индуктивность катушек можно пересчитать, используя онлайн-калькулятор индуктивности.

Для работы генератора на более высоких частотах можно будет применить транзистор КТ361, при этом следует изменить величины резисторов R1 и R2 на 15 кОм и 20 кОм соответственно.

BACK MAIN PAGE

Изготовление катушки для импульсного металлоискателя своими руками. Как сделать простой металлоискатель своими руками — пошаговая инструкция Можно намотать катушку металлодетектора многожильным проводом

А. Богомолов, Израиль

При конструировании металлодетекторов большое внимание уделяют технике изготовления катушки и поисковой головки. От этого в большей степени зависят технические характеристики прибора и удобство работы с ним. Стоимость «фирменных» головок составляет до 30% от стоимости прибора. Вокруг этого существует целая индустрия по пошиву чехлов, защитных колпаков и прочих полезных мелочей. Ведущие фирмы применяют передовые разработки и «ноу-хау» в своих конструкциях. Как правило, технологии запатентованы, и повторить их в мелкосерийных и домашних условиях невозможно.

Среди самодельных конструкций пользуются популярностью маллодетекторы Tracker-FM и Tracker-PI. Это совместная разработка Ю. Колоколова из Донецка и А. Щедрина из Москвы. Современная элементная база, неприхотливость в работе, простота настройки, повторяемость и высокие технические характеристики этих приборов стали доступны большому количеству любителей поисковых работ.

За основу я взял схему Tracker-FM. В процессе изготовления отрабатывалась технология изготовления и проверки металлодетектора, работающего по принципу частотомера. Поскольку параметры прибора определяются стабильной работой генератора, свойства которого в большей степени зависят от механической прочности и добротности контура, было принято решение разместить в поисковой головке катушку и . Катушка диаметром 180 мм имеет 140 витков провода 0,3 мм. Рабочая частота 17,4 кГц. Поисковая головка сделана из прочного пенопласта, в ней находится отсек для размещения платы генератора. Уход частоты за пять минут после включения составляет 50 Гц. В дальнейшем частота «стоит». В приборе имеются режимы статический, динамический, «турбо», «сброс» и отключение светодиодной индикации. Поисковая головка крепится к штанге, сделанной из элементов пластиковой удочки. Штанга под углом 45 градусов крепится к рукоятке, в которой размещены аккумуляторы, контроллер, кнопки и ручки управления. В торце рукоятки находятся разъемы для подключения наушников и зарядного устройства. На штанге размещен стабилизатор для устойчивости прибора в режиме «лежать ря-

4 дом». Семь NiCd аккумуляторов емкостью 400 мА обеспечивают работоспособность прибора в течение 24 часов в нормальном режиме и 18 часов в режиме «турбо». Прибор получился очень легким, с ним без труда работает мой восьмилетний сын.

Изготовление катушки

Для начала необходимо сббрать приспособление для намотки катушки (рис. 1.1).

Как видно цз рисунка, основу составляет доска толщиной

Рис. 1.1. Приспособление для намотки катушки 1S…20 мм. Опилочные плиты для этого не годятся. Верхнюю поверхность необходимо обработать наждачной бумагой. По ней при намотке будут скользить.пальцы и кисть руки. Берем циркуль и проводим окружность необходимого радиуса. Для Tracker-FM это 90 мм (диаметр 180 мм). При обжиме и выравнивании катушка незначительно уменьшит свой размер, и диаметр центрального витка по сечению будет ровно 180 мм. Разбиваем окружность с помощью циркуля или «на глаз» на равные части, так, чтобы расстояние между соседними точками составило 20…2S мм. Подготовим гвозди. Их длина должна быть 45…S0 мм, а толщина 2 мм. Просверлим в помеченных точках отверстия на глубину 10 мм и с диаметром, в два раза меньшим диаметра прутка гвоздя.

Есть два способа намотки: на «изоляцию» или на «кембрик». В первом случае каркасом для намотки служит изоляционная лента с последующим заворачиванием ленты вокруг обмотки. Во втором случае на гвозди надеваются трубки или кембрик, которые и являются каркасом для намотки. Намотка на голый гвоздь – напрасная трата времени и провода (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Нкмотка на изоляцию

Намотку будем производить на изоляцию, лента должна растягиваться й иметь наименьшую толщину. Для опытных умельцев рекомендую мотать на стеклоткань. Ее ширина равна длине окружности сечения катушки. На забитые гвозди с небольшим натяжением навиваем изоленту липкой стороной наружу. В месте соединения витка склеиваем стык длиной 10 мм. Поправляем и выравниваем кольцо ленты, немного переместив его к шляпкам гвоздей. Это необходимо для увеличения нижнего зазора при увязке катушки. Примернр так, (рис. 1.2).

Забиваем центральный гвоздь, он нужен для удержания начала и конца катушки. Надо помнить, что при ручном способе намотки провод перекручивается, поэтому необходимо установить тис]си в плоскости стола намотки на расстоянии метр-полтора. В тиски зажать вертикальную ось, на которую надеть бобину с проводом. Она должна вращаться с некоторым усилием. Между двумя гвоздями, в центре ленты прокалываем шилом отверстие и в него заводим провод диаметром 0,3 мм, предварительно надев на него цветной кембрик. Начало провода закручиваем вокруг центрального гвоздя, 10 мм кембрика с проводом загибаем в направлении намотки и укладываем по центру ленты первый виток про себя подумав, что еще осталось 139. Самые тяжелые – это первые 20 и последние 20. Первые потому, что надо приловчиться, а на последние мало места. Провод при намотке следует держать по центру, он сам расплывется в виде линзы по ширине изоляции, но это нестрашно, потом поправим. Намотав 50 витков, надо передохнуть и приготовить эпоксидку. На худой конец, можно воспользоваться лаком, предварительно проверив, что он не растворяет изоляцию провода. Эпоксидки нужно приготовить пол спичечного коробка.

Все дальнейшие операции необходимо производить в медицинских перчатках и очень быстро. Наносим слой эпоксидной смолы на катушку и продолжаем намотку еще 50 витков, опять слой эпоксидки и -последние 40 витков. Остатки смолы наносим на намотанную катушку. Одеваем кембрик на отрезанный конец провода и, продев его через изоленту, закрепляем на центральном гвозде. Опыт приходит с каждой новой намотанной катушкой. Количество клеевых слоев будет расти.

Рис. 1.3. Операция по выравниванию катушки

Приступаем к обжиму катушки. Для этого нам потребуется суровая нитка средней толщины. Привязав конец нитки к гвоздю начинаем обвивать по спирали катушку с шагом 2…3 см на виток. Обвиваем вместе с изоляцией, скручивая ее в трубку вокруг обмотки и поправляя загнутые края. Это предварительная обвивка, она нужна для начального формирования тела катушки. По мере продвижения контролируем натяжение кольца катушки вытаскиванием каждого четвертого гвоздя. Достаточно пройти один виток и переходить к основному бандажу. Основной бандаж ‘производится с шагом 10…15 мм на виток внахлест без вязки узла. Вот тут надо потрудиться и стянуть катушку прочно, придав ей в сечении форму круга. По мере продвижения вытаскиваем каждый второй гвоздь и следим за тем, чтобы не привязать катушку к гвоздям. В местах выводов бандаж делаем с шагом 5 мм.

Вытаскиваем все гвозди, достаем катушку, осматриваем ее и отправляем на выравнивание. Эту операцию мы делаем с помощью воздушного шарика или камеры от футбольного мяча (рис. 1.3).

Глядя на рисунок понятно, что надо делать (сначала надеть, а потом надуть).

С момента приготовления клея до надевания катушки на шарик должно пройти 15…25. минут. За это время клей сохраняет текучесть и необходимую вязкость для формирования формы окружности. Можно отдохнуть, удалить капли клея на доске и вытащить оставшиеся гвозди. Доску можно использовать многократно и для разных диаметров, переставляя гвозди в нужные отверстия. Повторяемость параметров катушки достаточно высока для домашних условий.

Через час шарик сдуваем, а катушку помещаем в целлофановый кулек или пакет. Кладем ее на ровную поверхность и прижимаем сверху плоским грузом. Эта операция необходима для выравнивания катушки в плоскости. Оставляем под грузом на 24 часа. Через сутки достаем катушку, аккуратно вынимая ее из кулька. По прочности на изгиб и кручение она должна напоминать стеклянное кольцо. Острым ножом или лезвием аккуратно срезаем торчащие концы нитки и тройные узлы, которые мы, торопясь, навязали.

Технологию намотки можно усовершенствовать, если центральный гвоздь прибить до конца (к деревянному столу). В площади катушки установить ручку, за которую можно вращать все приспособление. Укладка витка в этом случае будет намного лучше.

Переходим к завершающему этапу – экранированию. Для этого нам понадобится фольга на липкой основе. По каталогу Интернета она называется Aluminium Foil Таре (лента алюминиевой фольги). Толщина фольги 30 микрон на бумажной подложке. Длина рулона 45 м, ширина 50 мм. Стоит рулон $5. Если под рукой нет такой «радости», придется искать другую фольгу и клеить «Моментом».’ Для этого покрываем одну сторону фольги клеем, даем просохнуть

10.. .15 минут, оборачиваем вокруг катушки, как показано на рис. 1.4.

Сначала плотно заворачиваем низ, многократно обжимая пальцами, а затем верх, с небольшим нахлестом 5 мм. Продолжаем обжимать всю катушку по площади, до получения однородного по плотности тела катушки. В месте выхода концов наматываем вокруг катушки 5 + 5 = 10 витков луженого провода, виток к витку. Аккуратно пропаиваем витки. Конец экранного провода обвиваем с шагом 5 мм вокруг концов катушки. Проверяем индуктивность и обмотки на экран. Катушка готова!

Изготовление поисковой головки

Детали поисковой головки приведены на рис. 1.5.

Материалом для ее изготовления служит пенопласт. Из всех разновидностей пенопласта необходимо выбрать наиболее прочный. Он должен иметь мелкопористую структуру, не крошиться при надавливании на кромку. Пузырьки в структуре пенопласта должны быть не более 3…5 мм. При резке ножом должна оставаться ровная и гладкая поверхность.

В качестве токарного станка используем дрель с регулируемыми оборотами. Берем заготовку толщиной 25 мм, чертим окружность диаметром 200 мм. При помощи тонкого и острого ножа вырезаем круг. Это наша болванка. Вырезаем из фанеры две шайбы диаметром 100 мм. В центре шайб и болванки сверлим отверстие, под болт

8.. . 10 мм. Собираем всю заготовку, стягиваем гайкой и зажимаем в

Рис. 1.5. Детали поисковой головки

Рис. 1.6. Принципиальная поисковой головки с генератором, с режимом «турбо» и отключением световой индикации патрон дрели. В качестве резца можно применять нож, напильник, наждачную бумагу обвернутую вокруг деревянного бруска или обломанную ножовочную пилу. Медленно увеличиваем обороты, центрируем и подбираем лучшую точку зажима. Увеличиваем обороты и обрабатываем заготовку по размерам чертежа.

Шайбу вырезаем тонким ножом на меньших оборотах и делаем паз для катушки и узла крепления штанги.

Узел крепления штанги изготавливаем из 5-мм фанеры. Он состоит из опорного диска и двух щечек с отверстиями для крепления штанги. Пластмассовый болт с гайкой для крепления штанги нужно взять из детского конструктора. .В диске делаем сквозные пазы для крепления щечек. Все детали склеиваем эпоксидкой. Для установки узла крепления штанги в корпусе головки вырезаем прямоугольное отверстие.

Для увеличения стабильности работы прибора в поисковую головку необходимо вынести на ΝΕ555. Добавим еще опции «режим турбо» и отключение световой индикации. с дополнениями выглядит так (рис. 1.6).

Назначением переключателей:

51 – включение прибора;

52 – режим Вкл – статический, Выкл – динамический;

53 – сброс прибора;

54 – режим Норм – Турбо;

55 – индикация.

(рис. 1.7) изготавливается из двойного фольгиранного стеклотекстолита и имеет размеры 20 χ 30 мм. Дорожки нижней стороны серого цвета.

Рис. 1.7. : а – черный и красные линии – верхняя сторона; б – серые линии – нижняя

Для установки генератора в поисковую головку вырезаем тонким ножом прямоугольное отверстие 25 х 35 мм. Получившийся брусок разрезаем вдоль, толщина дна 5…8 мм. Просверливаем ход от паза катушки до колодца генератора. Устанавливаем катушку в паз и выводим ее концы в колодец. Перед следующей операцией рекомендую проверить и подогнать все детали с особой тщательностью, так как после приклеивания катушки конструкция ста-

новится монолитной и изменить ничего нельзя. Заливаем катушку эпоксидной смолой, прижимаем ее шайбой и помещаем всю конструкцию под пресс на 24 часа. Далее приклеиваем узел крепления штанги и дно колодца генератора. Устанавливаема припаиваем концы катушки к плате генератора. Выход генератора припаиваем к стереоразъему для наушников. Разъем прикручиваем к оргстеклянной пластинке, которую приклеиваем сверху колодца.

Поверхность поисковой головки обрабатываем наждачной бумагой и покрываем тремя слоями белой масляной краски.

Вес готовой головки равен 146 грамм. По этой технологии можно изготовлять различные и более сложные головки для всех типов маллодетекторов. На фотографии поисковые головки для Tracker-FM (рис. 1.8) и Tracker-PI (рис. 1.9).

Рис. 1.8. Фото устройства с войсковой головкой Tracker-FM

Рис. 1.9. Фото устройства с поисковой головкой Tracker-PI

Рис. 1.10. Внешний вид Tracker-FM в работе

Внешний вид Tracker-FM в работе (рис. 1.10). Кнопка на рукоятке – это «сброс прибора».

Подробную информацию о том, как можно приобрести прошитые контроллеры, киты для сборки или готовые модели Tracker, вы можете на сайте Юрия Колоколова http://home.skif.net/~yukol/russian.htm.

Успехов в конструировании и интересных находок!

При изготовлении металлоискателей любых типов особое внимание следует уделять качеству поисковой катушки (катушек) и точной ее настройке на рабочую частоту поиска. От этого сильно зависит дальность обнаружения и стабильность частоты генерации. Часто случается, что при правильной и вполне работоспособной схеме частота «плавает», что может, конечно, объясняться и температурной нестабильностью применяемых элементов (в основном конденсаторов). Я лично собрал не один десяток разных металлоискателей и на практике температурная стабильность пассивных элементов все же не обеспечивает гарантированной стабильности частоты если сама поисковая катушка сделана небрежно и не обеспечена ее точная настройка на рабочую частоту. Далее будут даны практические рекомендации по изготовлению качественных катушек-датчиков и их настройке для однокатушечных металлоискателей.

Изготовление хорошей катушки

Обычно катушки металлоискателей мотают «внавал» на какой-либо оправке – кастрюле, банке и т.д. подходящего диаметра. Затем обматывают изолентой, экранирующей фольгой и снова изолентой. Такие катушки не обладают необходимой жесткостью конструкции и стабильностью, очень чувствительны к малейшей деформации и сильно меняют частоту даже при простом сдавливании пальцами! Металлоискатель с такой катушкой придется то и дело подстраивать и от ручки-регулятора ваши пальцы будут постоянно в больших болючих мозолях:). Часто рекомендуют такую катушку «залить эпоксидкой», но куда ее, эпоксидку, заливать, если катушка бескаркасная?.. Могу предложить простой и легкий способ изготовления качественной катушки, герметичной и стойкой ко всякого рода внешним воздействиям, обладающей достаточной жесткостью конструкции и, к тому же, обеспечивающей простое крепление к палке-штанге без всяких кронштейнов.

Для каркаса катушки можно сделать, используя пластиковой короб (кабель-канал) подходящего сечения. Например, для 80 – 100 витков провода сечением 0,3…0,5 мм вполне подойдет короб сечением 15 Х 10 и меньше, в зависимости от сечения вашего конкретного провода для намотки. В качестве намоточного провода подойдет одножильный медный провод для слаботочных электрических цепей, продается в бухтах, типа CQR, КСПВ и т.д. Это медный нелуженый провод в полихлорвиниловой изоляции. Кабель может содержать от 2-х и более одножильных проводов сечением 0,3 … 0,5 мм в изоляции разных цветов. Снимаем внешнюю оболочку кабеля и получаем несколько нужных проводов. Такой провод удобен тем, что исключает возможность короткого замыкания витков при некачественной изоляции (как в случае провода с лаковой изоляцией марок ПЭЛ или ПЭВ, где мелкие ее повреждения на глаз не видны). Чтобы определить, какой длины должен быть провод для намотки катушки, нужно длину окружности катушки умножить на количество ее витков и оставить небольшой запас для выводов. Если нет отрезка провода нужной длины, можно сделать намотку из нескольких отрезков проводов, концы которых хорошо пропаять друг с другом и тщательно заизолировать изолентой или при помощи термоусадочной трубки.

Снимаем крышку с кабельного канала и надрезаем боковые стенки острым ножом через 1 … 2 см:


После этого кабель-канал легко может обогнуть цилиндрическую поверхность нужного диаметра (банку, кастрюли и др.), соответственно диаметру катушки металлоискателя. Концы каб.-канала склеиваются при этом между собой и получается цилиндрический каркас с бортиками. На такой каркас нетрудно намотать нужное количество витков провода и промазать их, например, лаком, эпоксидкой, или залить все герметиком.

Сверху каркас с проводом закрывается крышкой каб.-канала. Если бортики этой крышки невысокие (это зависит от размера и типа короба), то боковые надрезы на ней можно не делать, потому что она итак достаточно хорошо гнется. Выходные концы катушки выводятся наружу рядом друг с другом.


Таким образом получается герметичная катушка с хорошей жесткостью конструкции. Все острые края, выступы и неровности каб.-канала следует выровнять при помощи наждачной бумаги или же обмотать слоем изоленты.


После проверки катушки на работоспособность (это можно сделать, подключив катушку даже без экрана к вашему металлоискателю по наличию генерации), заливки ее клеем или герметиком и механической обработки неровностей, следует сделать экран. Для этого берется фольга от электролитических конденсаторов или пищевая фольга из магазина, которая нарезается на полосы шириной 1,5 … 2 см. Фольга наматывается вокруг катушки плотно, без зазоров, внахлест. Между концами фольги в месте выводов катушки нужно оставить зазор 1 … 1,5 см , иначе образуется короткозамкнутый виток и катушка работать не будет. Концы фольги следует закрепить клеем. Затем сверху фольга обматывается по всей длине любым луженым проводом (без изоляции) по спирали, с шагом около 1 см. Провод обязательно должен быть луженым, иначе может иметь место несовместимый контакт металлов (алюминий-медь). Один из концов этого провода будет являться общим проводом катушки (GND).

Потом вся катушка обматывается двумя-тремя слоями изоленты для защиты фольги-экрана от механических повреждений.

Настройка катушки на нужную частоту заключается в подборе конденсаторов, которые вместе с катушкой образуют колебательный контур:

Реальная индуктивность катушки, как правило, не соответствует ее расчетному значению, поэтому добиться нужной частоты контура можно подбором соответствующих конденсаторов. Для облегчения подбора этих конденсаторов удобно сделать так называемый «магазин емкостей». Для этого можно взять подходящий переключатель, например типа П2К на 5 … 10 кнопок (или несколько таких переключателей с меньшим количеством кнопок), с зависимой или независимой фиксацией (все равно, главное, чтобы была возможность включать несколько кнопок одновременно). Чем больше будет кнопок на вашем переключателе, тем, соответственно, большее количество емкостей можно включить в «магазин». Схема простая и приведена ниже. Весь монтаж навесной, конденсаторы паяются прямо к выводам кнопок.

Здесь приведен пример для подбора конденсаторов последовательного колебательного контура (два конденсатора + катушка) с емкостями около 5600 пФ. Переключая кнопки можно задействовать разные емкости, указанные на соответствующей кнопке. Кроме того, включая одновременно несколько кнопок, можно получить суммарные емкости. Например если одновременном нажать кнопки 3 и 4 получим суммарные емкости 5610 пФ (5100 + 510), а при нажатии 3 и 5 – 5950 пФ (5100 + 850). Таким образом можно создать необходимый набор емкостей для точного подбора нужной частоты настройки контура. Выбирать емкости конденсаторов в «магазине емкостей» нужно исходя из тех значений, которые даны в вашей схеме металлоискателя. На примере, который здесь дан, емкости конденсаторов по схеме указаны 5600пФ. Поэтому в «магазин» первым делом включены, конечно, эти емкости. Ну а далее берите емкости с меньшими номиналами (4700, 4300, 3900 пФ например), и совсем небольшими (100, 300, 470, 1000 пФ) для более точного подбора. Таким образом вы сможете простым переключением кнопок и их комбинацией получить очень широкий диапазон емкостей и настроить катушку на требуемую частоту. Ну а затем останется только подобрать конденсаторы с емкостью, равной той, какая получилась у вас в результате на «магазине емкостей». Конденсаторы с такой емкостью и следует ставить в рабочую схему. Следует иметь в виду, что при подборе емкостей сам «магазин» нужно подключать к металлоискателю именно тем проводом/кабелем, который и будет в дальнейшем использоваться, а провода подключения «магазина» к катушке нужно сделать как можно короче ! Потому что все провода имеют еще и свою емкость.

Для параллельного контура (один конденсатор + катушка) достаточно будет использовать в «магазине», соответственно, и по одному конденсатору на каждый номинал. Конденсаторы после их подбора лучше припаять прямо на выводы катушки, для чего удобно сделать небольшую монтажную пластинку из фольгированного текстолита и закрепить ее на штанге рядом с катушкой либо на самой катушке:


Обсудить статью МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ: О КАТУШКАХ

Данная схема немного усовершенствована,добавлен GEB который позволяет отстраиваться от влияния земли,при настройке катушек временно GEB не впаивать.Также в схему добавлен переключатель «no ferum»,для отключения черного метала.
1. Встречно — параллельные диоды во входном усилителе, нужны для ограничения сильного сигнала, но самое главное защищают микросхему при внезапном отключении катушки.

2. Фазовый детектор(ФД) или синхронный детектор, если хотите, состоит из:

Двух ключей;
двух диф и двух интеграл цепочек;
и двухвходового дифференциального усилителя U1B.
Проверить работу ключей достаточно просто. На обоих концах конденсатора С6 должен быть меандр при поднесении цели. Желательно подобрать одинаковые пары: резисторы 47К, 100К, 1,2М и кондесаторы10Н. На выходе U1B должна быть реакция на цвет в + и черн в — , если нет, то поменять концы управления ключей местами.

3. Стрелочник показывает только на цветной металл, а черн молчит. Можно конечно было поставить стрелочник со средней точкой, но у меня такой задачи не было.

4. Резисторы R8 и R14 в каскаде U2A выбраны одинаковыми не случайно. На выходе U2A мы имеем 0 вольт(при отсутствии сигнала) и он не перекашивает U2B. Что было до этого? На выходе U2A было постоянно напряжение, которое потом усиливалось на U2B(причем абсолютно бесполезно), а потом мы «перекашивали» его обратно «туля» резисторы к переменнику «THRESH».

5. Кондер С1 нужно уменьшить до 0,05 — 0,1 мкф (более «мягкий» захват цели).
Ну вот, простыми средствами мы улучшили наш прибор.
И еще цепи C4, R14 и R12, C7 влияют на динамику «кошения» вашей катушкой.
Стабилизатор я не ставил,но если вы соберетесь его ставить возьмите не на 5вольт а на 9.

Рис.2 — принципиальная схема металлоискателя «Volksturm Sm+Geb»

Собираем схемку,налаживать здесь ничего не надо,нужно только поставить перемычки на плату как на рисунке.

Плата со стороны деталей:

В металлоискателе могут быть использованы различные виды катушек:

1. Процесс изготовления поисковой катушки для металлоискателя:

Вначале, на листе бумаги рисуем прямоугольник 14,5 см на 23 см. После этого, от левого верхнего и нижнего угла откладываем по 2,5 см, и соединяем их линией. С правым верхним и нижними углами проделываем тоже самое, но откладываем по 3 см. По средине нижней части ставим точку и по точке слева и справа на расстоянии 1 см. Берем подходящую дощечку, накладываем наш эскиз и вбиваем гвоздики (диаметром 2 мм) во все точки указанные раннее. После срываем бумагу, откусываем шляпки гвоздей и надеваем на них кембрики (изоляционные трубочки). Кембрики защищают провод от повреждения на углах и позволяют, сдвигая их вверх, легко снять готовую катушку. Все, шаблон готов!!!
Теперь на шаблоне рисуем направление намотки (можно забыть после н-ой катушки). Берем разноцветные трубочки длинной 1,5 — 2 см (снимаем изоляцию с тонкого многожильного провода). Они служат для двух целей: 1. Не спутаешь, где начало, а где конец (когда катушка готова). 2. Предохраняет кончики от обламывания. Берем провод ПЭВ 0,35мм, продеваем первую трубочку и закрепив кончик на нижних гвоздиках, мотаем 80 витков провода, надеваем кембрик другого цвета и закрепляем конец провода на гвоздике. Намотку нужно вести по середине гвоздиков (легче подлезть везде). Далее, не снимая с шаблона обматываем катушку толстой ниткой (как обматывают жгуты проводов). После этого покрываем катушку мебельным лаком (прямые участки, не гвозди). Когда катушка высохнет, аккуратно двигая с кембриками вверх, снимаем катушку с шаблона. Сжав немного углы катушки, покрываем и их лаком.

Следующий этап — обмотка катушки изоляцией (я использовал фум ленту). Далее — обмотка RX катушки фольгой (я использовал ленту из электролитических конденсаторов), TX катушку можно не обматывать фольгой. Не забудьте оставить разрыв в экране, по середине верхней части катушки, равный 10мм (на первом рисунке показан красным цветом). Дальше — обмотка фольги луженым проводом (диаметр 0,15-0.25мм). Начиная с места разрыва фольги, обматываем катушку с двух сторон (от разрыва) до начального провода катушки (в нашем случае с красной трубочкой) и там скручиваем их вместе. Этот провод вместе с начальным проводом у нас будет земляным. Последний этап — обмотка катушки изолентой.
Теперь настраиваем катушки в резонанс на частоту 32768/4=8.192кГц. Делается это подбором ёмкости 0.1мкф, что включена параллельно контуру. Ставим сначала чуть меньше — где-то 0.06мкф и параллельно подключая всё большую и большую ловим резонанс по максимуму показаний цифрового переменного вольтметра (параллельно катушке).Делается эта процедура на передающем разъёме металлоискателя. То-же самое и с приёмным контуром, временно перекидываем его на ТХ разъём и повторяем настройку на максимум.

Далее необходимо эти два контура «свести». Передающая закреплена в пластмассе,стеклотекстолите или гетинаксе неподвижно, а приёмную накладываем на первую на 1см, типа как свадебные кольца. На первом выводе U1A будет писк 8кгц — можно контролировать вольтметром переменного тока, но лучше просто высокоомными наушниками. Так вот приёмную катушку металлоискателя надо то надвигать, то сдвигать с передающей до тех пор, пока на выходе ОУ писк не стихнет до минимума (или показания вольтметра не упадут до нескольких милливольт). Всё, катушка сведена, фиксируем.
На контакт 7 U2В стоит подключить 2 светодиода(для световой индикации),параллельно-встречно, с резистором на 470 Ом.Штангу делайте неметаллическую.

2. Процесс изготовления DD поисковой катушки для металлоискателя :

При изготовлении металлоискателей часто возникает проблема изготовления хорошей DD катушки для него.Катушка должна хорошо настроена и кроме того иметь не большой вес и хорошую прочность,что в паре достигнуть бывает порой проблематично.

Для изготовления катушки я выбрал округлую форму,из за меньших габаритов сделав шаблон,я намотал по 80 витков проводом 0,6 на каждую катушку,пометив начала и концы обмоток.Приемная катушка была экранирована фольгой из конденсаторов с разрывом примерно 1см.
В резонансе у меня получилось конденсаторы по 120н,и по 37 вольт на катушках в последовательном резонансе,после чего конденсаторы были переведены в параллельное включение.
Подпаяв экранированным проводом катушки к металлоискателю и уложив их на плотный пенопласт(именно его я использовал для внутренности катушки)я свел их в ноль.Далее краской из балончика было отмечено местонахождение катушек(можно просто обвести их карандашем)и убрав катушки были вырезаны углубления под них изогнутым куском нихромовой проволки подключенной к регулируемому блоку питания.
Потом катушки были уложены назад и залиты эпоксидкой(середина катушек не заливалась). После застывания эпоксидки катушки опять подключаем к металлоискателю и опять вставляем ноль,для выставления достаточно немного поджимать катушки спичками и кусочками пластика. После выставления нуля,заливаем катушки эпоксидкой полностью,при этом контролируя ноль,и если что пока эпоксидка не высохла можно подправить настройку.

Когда заливка высохнет,вырезаем катушку той же горячей проволокой из нихрома.Обрабатываем пенопласт придавая ему нужную форму острым ножом и шлифовальной шкуркой.

Следующий этап приклейка на эпоксидку ушей крепления катушки,после высыхания клея приступаем к оклейке катушки стеклотканью.Для этого кисточкой наносим эпоксидку и потом обматываем стеклотканью,далее опять клей и опять стеклоткань,потом сушка.

После сушки процедуру оклейки катушки можно повторить,добиваясь нужной толщины покрытия,я оклеил в 3 слоя, зашкуривая каждый слой после высыхания.После окончательного ошкуривания катушку окрашиваем.

Катушка получилась 250 миллимеров в диаметре,450 грам весом,и совсем не реагирует на постукивания,что важно при поиске в траве,кустах и т.д.

В целом, вам решать какой тип катушки использовать. Схемы и информация по изготовлению катушки были взяты с сайта redram.com.ua.

Данную схему собрал и использует наш постоянный читатель . Его сборка и практическая реализация данной схемы представлена ниже.

Вид корпуса и готовой платы металлоискателя:

Рис. 1 — Передняя панель блока управления металлоискателя

Рис. 2 — вид сверху на блок управления металлоискателя

Рис. 3 — Общий вид блока управления металлоискателя

Рис.4 — Собранная рабочая схема металлоискателя

Рис. 5 — вид на плату с другой стороны

Процесс изготовления поисковой катушки был описан выше, мой вариант реализации:

Я использовал провод ПЭВ 0,35мм.Количество витков на каждой катушке-80. Размеры катушки аналогичны тем,что на картинке,которая прилагается в архиве. Размеры 1:1.

Я делал так:

Взял дощечку,положил на нее распечатанный чертеж катушки и по линии вбивал не большие гвоздики без шляпок(на изображении видны отверстия). Затем на гвоздики одевал резиновые трубочки,чтобы в последствии не повредить лак на проводе.Перед намоткой,для удобства,на концы провода одел цветные кембрики для того, чтобы не спутать начало и конец намотки. После того,как катуша намотана. Затем обматывал катушку капроновой ниткой,чтобы она не расползалась. После этого покрыл мебельным лаком. После высыхания,можно аккуратно снимать катушку с «шаблона». Далее обмотка катушек фум лентой. Катушку RX необходимо обмотать фольгой, TX необязательно. Посередине верхней части катушки RX при обмотке фольгой необходимо оставить небольшой разрыв (1 см). Далее,начиная от места разрыва фольги, обматываем катушку луженым проводом с двух сторон до начального провода катушки и там скручиваем их вместе. Этот провод вместе с начальным является земляным. Затем катушка обматывается изолентой конечный этап изготовления катушки).

В качестве заготовки для корпуса я использовал пенополистирол (мелкопористый пенопласт) . Примерно свел катушки и вырезал под них канал в пенопласте,затем аккуратно уложил, как показано на рисунке с последующим окончательным их сведением(после сведения катушек рекомендую катушки чем-нибудь зафиксировать -спичками, кусочками пенопласта…для того, чтобы во время заливки не уплыла настройка). После чего все это можно заливать эпоксидной смолой.

Clone PI-W и, вот, дело дошло до изготовления поисковой моно-катушки. А так как в настоящее время я испытываю некоторые финансовые затруднения, то передо мной стояла непростая задача – сделать катушку самому из максимально дешевых материалов.

Забегая вперед, сразу скажу, что с задачей я справился. В итоге у меня получился вот такой датчик:

Кстати говоря, получившаяся катушка-кольцо отлично подойдет не только для Clone, но и практически для любого другого импульсника (Кощей, Tracker, Пират).

Рассказывать буду очень подробно, так как дъявол зачастую кроется в деталях. Тем более, что коротких историй изготовления катушек в инете пруд пруди (типо, берем вот это, тут отрезаем, обматываем, склеиваем и готово!) А начинаешь делать сам и оказывается, что о самом важном упомянули вскользь, а кое о чем вообще забыли сказать… И получается, что все сложнее, чем казалось в самом начале.

Здесь такого не будет. Готовы? Поехали!

Задумка

Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной ~4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).

Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.

Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:

Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.

Выбор материала

В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.

Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.

И тогда мой взор обратился к стеклоткани…

Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.

Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.

Изготовление отдельных частей

Блины №1 и №2

Расчеты показали, что для получения листа толщиной 5.5 мм нужно взять 18 слоев стеклоткани. Чтобы снизить расход эпоксидки, стеклоткань лучше заранее нарезать кружочками требуемого диаметра.

Для диска диаметром 21 см как раз хватило 100 мл эпоксидной смолы.

Каждый слой нужно тщательно промазать, а затем всю стопку положить под пресс. Чем больше будет давление, тем лучше – лишняя смола выдавится, масса конечного изделия станет чуточку меньше, а прочность чуточку больше. Я нагрузил сверху примерно сотню килограмм и оставил до утра. На следующий день получился вот такой блинчик:

Это самая массивная часть будущей катушки. Весит он – будь здоров!

Потом расскажу, как за счет этой запчасти можно будет ощутимо снизить массу готового датчика.

Точно таким же образом был сделан диск диаметром 23 см и толщиной 1.5 мм. Его масса – 89 г.

Блин №3

Третий диск клеить не пришлось. В моем распоряжении оказался лист стеклотекстолита подходящего размера и толщины. Это была печатная плата от какого-то древнего устройства:

К великому сожалению, плата была с металлизированными отверстиями, поэтому пришлось потратить какое-то время на их высверливание.

Я решил, что это будет верхний диск, поэтому проделал в нем отверстие под ввод кабеля.

Уши для штанги

Остатков текстолита как раз хватило на уши для крепления корпуса датчика к штанге. Выпилил по два кусочка на каждое ухо (чтобы было прочно!)

В ушах надо сразу же просверлить отверстия под пластиковый болт, так как потом будет очень неудобно этим заниматься.

Кстати, это крепежный болт для стульчака унитаза.

Итак, все составляющие нашей катушки готовы. Осталось все это склеить в один большой бутерброд. И не забыть завести внутрь кабель.

Сборка в одно целое

Сначала верхний диск из дырявого стеклотекстолита склеил со средним блинчиком из 18 слоев стеклоткани. На это ушло буквально несколько миллилитров эпоксидки – этого хватило, чтобы промазать обе склеиваемые поверхности по всей площади.


Монтаж ушей

С помощью лобзика пропилил пазы. В одном месте, естественно, слегка перестарался:

Чтобы ухи хорошо легли, сделал небольшой скос на краях пропилов:

Теперь надо было решить, какой вариант лучше? Уши-то можно поставить по-разному…

Катушки промышленного производства чаще сделаны по правому варианту, мне же больше нравится левый. Я вообще частенько принимаю левые решения…

По идее, правый способ лучше сбалансирован, т.к. крепление штанги оказывается ближе к центру тяжести. Но далеко не факт, что после облегчения катушки, ее центр тяжести не сместится в ту или иную сторону.

Левый способ крепления чисто визуально выглядит приятнее (ИМХО), к тому же в этом случае общая длина металлоискателя в сложенном виде будет на пару сантиметров меньше. Для того, кто планирует возить прибор в рюкзаке, это может оказаться важным.

В общем, я свой выбор сделал и приступил к вклеиванию. Обильно намазал бокситкой, надежно зафиксировал в нужном положении и оставил застывать:

После застывания, все торчащее с обратной стороны сошкурил наждачкой:

Ввод кабеля

Затем с помощью круглого надфиля подготовил канавки для проводников, завел соединительный кабель через отверстие и вклеил его намертво:

Для предотвращения сильных перегибов, кабель в месте ввода нужно было как-то усилить. Для этих целей я заюзал, невесть откуда взявшуюся у меня, вот такую резиновую фигнюшку:

Короче, настругал немного стеклоткани:

и круто замешал ее с бокситкой с добавлением пасты от шариковой ручки. Получилась вязкая субстанция, похожая на мокрые волосы. Таким составом можно замазывать любые щели без проблем:

Кусочки стекловолокна придают шпатлевке необходимую вязкость, а после застывания обеспечивают повышенную прочность клеевого шва.

Чтобы смесь как следует уплотнилась, а смола пропитала витки провода, обмотал все это изолентой в натяг:

Изолента должна быть обязательно зеленой или, на худой конец, синей.

После того, как все хорошенько застыло, мне стало интересно, насколько прочной получилась конструкция. Оказалось, что катушка спокойно выдерживает мой вес (около 80 кг).

На самом деле такая сверхпрочная катушка нам не нужна, гораздо важнее ее вес. Слишком большая масса датчика обязательно даст о себе знать болью в плече, особенно, если вы планируете вести длительный поиск.

Облегчайзинг

Чтобы уменьшить вес катушки, было решено выпилить некоторые участки конструкции:

Данная манипуляция позволила скинуть 168 грамм лишнего веса. При этом прочность датчика практически не уменьшилась, в чем можно убедиться благодаря данному видео:

Теперь задним умом понимаю, как можно было изготовить катушку еще немного легче. Для этого надо было заранее наделать больших отверстий в среднем блинчике (перед тем, как все склеивать). Что-то типа такого:

Пустоты внутри конструкции почти не сказались бы на прочности, но зато снизили бы общую массу еще грамм на 20-30. Сейчас, конечно, уже поздняк метаться, но на будущее учту.

Еще один путь облегчения конструкции датчика – уменьшить ширину наружного кольца (где уложены витки провода) миллиметров на 6-7. Конечно, это можно сделать и сейчас, но пока нет такой необходимости.

Финишная окраска

Нашел отличную краску для стеклотекстолита и изделий из стекловолокна – эпоксидная смола с добавлением красителя нужного цвета. Так как вся конструкция моего датчика изготовлена на основе бокситки, то краска на основе смолы будет иметь отличную адгезию, и ляжет как родная.

В качестве красителя черного цвета применил алкидную эмаль ПФ-115, добавляя ее до получения нужной укрывистости.

Как показала практика, слой такой краски держится очень прочно, а выглядит так, будто изделие обмакнули в жидкий пластик:

При этом цвет может быть любым в зависимости от используемой эмали.

Итоговая масса поисковой катушки вместе с кабелем после покраски – 407 г

Кабель отдельно весит ~80 грамм.

Проверка

После того, как наша самодельная катушка для металлоискателя была полностью готова, надо было проверить ее на отсутствие внутреннего обрыва. Самый простой способ проверки – тестером измерить сопротивление обмотки, которое в норме должно быть очень низким (максимум 2.5 Ома).

В моем случае сопротивление катушки вместе с двумя метрами соединительного кабеля оказалось в районе 0.9 Ом.

К сожалению, таким простым способом не получится выявить межвитковое замыкание, поэтому приходится рассчитывать на свою аккуратность при намотке. Замыкание, если оно есть, сразу же проявит себя после запуска схемы – металлоискатель будет потреблять повышенный ток и иметь крайне низкую чувствительность.

Заключение

Итак, считаю, что поставленная задача была выполнена успешно: мне удалось сделать очень прочную, водостойкую и не слишком тяжелую катушку из самых бросовых материалов. Список расходов:

  • Лист стеклотекстолита 27 х 25 см – бесплатно;
  • Лист стеклоткани, 2 х 0.7 м – бесплатно;
  • Эпоксидная смола, 200 г – 120 руб;
  • Эмаль ПФ-115, черная, 0.4 кг – 72 руб;
  • Намоточный провод ПЭТВ-2 0.71 мм, 100 г – 250 руб;
  • Соединительный кабель ПВС 2х1.5 (2 метра) – 46 руб;
  • Кабельный ввод – бесплатно.

Теперь передо мной стоит задача изготовления точно такой же нищебродской штанги. Но это уже .


Металлоискатель или металлодетектор предназначен для обнаружения предметов, по своим электрическим и/или магнитным свойствам отличающихся от среды, в которой они находятся. Попросту говоря, он позволяет находить металл в земле. Но не только металл, и не только в грунте. Металлодетекторами пользуются службы досмотра, криминалисты, военные, геологи, строители для поиска профилей под обшивкой, арматуры, сверки планов-схем подземных коммуникаций, и люди многих других специальностей.

Металлоискатели своими руками чаще всего делают любители: кладоискатели, краеведы, члены военно-исторических объединений. Им, начинающим, и предназначена в первую очередь данная статья; описанные в ней устройства позволяют найти монету с советский пятак на глубине до 20-30 см или железяку с канализационный люк примерно в 1-1,5 м под поверхностью. Однако этот самодельный приборчик может пригодиться и на хозяйстве при ремонте или на стройке. Наконец, обнаружив в земле центнер-другой брошенной трубы или металлоконструкций и сдав находку в металлолом, можно выручить приличную сумму. А подобных сокровищ в земле российской точно больше, чем пиратских сундуков с дублонами или боярско-разбойничьих кубышек с ефимками.

Примечание: если вы не сведущи в электротехнике с радиоэлектроникой, не пугайтесь схем, формул и специальной терминологии в тексте. Самая суть излагается попросту, и в конце будет описание прибора, который можно сделать за 5 мин на столе, не умея не то что паять, а проводки скрутить. Но он позволит «пощупать» особенности поиска металлов, а возникнет интерес – придут и знания с навыками.

Немного больше внимания по сравнению с остальными будет уделено металлоискателю «Пират», см. рис. Этот прибор достаточно прост для повторения начинающими, но по своим качественным показателям не уступает многим фирменным моделям ценой до $300-400. А главное – он показал отличную повторяемость, т.е. полную работоспособность при изготовлении по описаниям и спецификациям. Схемотехника и принцип действия «Пирата» вполне современны; по его настройке и методике использования имеется достаточно руководств.

Принцип действия

Металлоискатель действует по принципу электромагнитной индукции. В общем схема металлоискателя состоит из передатчика электромагнитных колебаний, передающей катушки, приемной катушки, приемника, схемы выделения полезного сигнала (дискриминатора) и устройства индикации. Отдельные функциональные узлы часто объединяют схемотехнически и конструктивно, напр., приемник и передатчик могут работать на одну катушку, приемная часть сразу выделяет полезный сигнал и т.п.

Катушка создает в среде электромагнитное поле (ЭМП) определенной структуры. Если в зоне его действия оказывается электропроводящий предмет, поз. А на рис., в нем наводятся вихревые токи или токи Фуко, которые создают его собственное ЭМП. В результате структура поля катушки искажается, поз. Б. Если же предмет не электропроводящий, но обладает ферромагнитными свойствами, то он искажает исходное поле за счет экранирования. В том и другом случае приемник улавливает отличие ЭМП от исходного и преобразует его в акустический и/или оптический сигнал.

Примечание: в принципе для металлоискателя не обязательно, чтобы предмет был электропроводящим, грунт – нет. Главное, чтобы их электрические и/или магнитные свойства отличались.

Детектор или сканер?

В коммерческих источниках дорогие высокочувствительные металлодетекторы, напр. Терра-Н, нередко называют геосканерами. Это неверно. Геосканеры действуют по принципу измерения электропроводности грунта по разным направлениям на разной глубине, эта процедура называется боковым каротажем. По данным каротажа компьютер строит на дисплее картинку всего, что в земле, включая различные по свойствам геологические слои.

Разновидности

Общие параметры

Принцип действия металлодетектора возможно воплотить технически разными способами соответственно назначению прибора. Металлоискатели для пляжного золотоискательства и строительно-ремонтного поиска внешне могут быть похожи, но существенно отличаться по схеме и техническим данным. Чтобы правильно сделать металлоискатель, нужно четко представлять себе, каким требованиям он должен удовлетворять для данного рода работы. Исходя из этого, можно выделить следующие параметры поисковых детекторов металла:

  1. Проницание, или проникающая способность – максимальная глубина, на которую распространяется ЭМП катушки в грунте. Глубже прибор ничего не обнаружит при любом размере и свойствах объекта.
  2. Величина и размеры зоны поиска – воображаемая область в земле, в которой объект будет обнаружен.
  3. Чувствительность – способность обнаруживать более или менее мелкие предметы.
  4. Избирательность – способность сильнее реагировать на желательные находки. Сладкая мечта пляжных старателей – детектор, который пищит только на драгоценные металлы.
  5. Помехоустойчивость – способность не реагировать на ЭМП посторонних источников: радиостанций, грозовых разрядов, ЛЭП, электротранспорта и др. источников помех.
  6. Мобильность и оперативность определяются энергопотреблением (на сколько батареек хватит), массогабаритами прибора и размерами зоны поиска (сколько можно «прощупать» за 1 проход).
  7. Дискриминация, или разрешающая способность – дает оператору или управляющему микроконтроллеру возможность по реакции прибора судить о характере найденного объекта.

Дискриминация, в свою очередь, параметр составной, т.к. на выходе металлоискателя наличествует 1, максимум 2 сигнала, а величин, определяющих свойства и расположение находки, больше. Тем не менее, с учетом изменения реакции прибора во время приближения к объекту, в нем выделяются 3 составляющих:

  • Пространственная – свидетельствует о расположении объекта в зоне поиска и глубине его залегания.
  • Геометрическая – дает возможность судить о форме и размерах объекта.
  • Качественная – позволяет строить предположения о свойствах материала объекта.

Рабочая частота

Все параметры металлоискателя связаны сложным образом и многие взаимосвязи взаимоисключающие. Так, напр., понижение частоты генератора позволяет добиться большего проницания и зоны поиска, но ценой увеличения энергопотребления, и ухудшает чувствительность и мобильность вследствие возрастания размеров катушки. В целом же каждый параметр и их комплексы так или иначе привязаны к частоте генератора. Поэтому первоначальная классификация металлоискателей строится по диапазону рабочих частот:
  1. Сверхнизкочастотные (СНЧ) – до первых сотен Гц. Абсолютно не любительские приборы: энергопотребление от десятков Вт, без компьютерной обработки по сигналу ни о чем судить нельзя, для перемещения нужен автотранспорт.
  2. Низкочастотные (НЧ) – от сотен Гц до нескольких кГц. Просты схемотехнически и конструктивно, помехоустойчивы, но мало чувствительны, дискриминация плохая. Проницание – до 4-5 м при энергопотреблении от 10 Вт (т. наз. глубинные металлодетекторы) или до 1-1,5 м при питании от батареек. Реагируют острее всего на ферромагнитные материалы (черный металл) или большие массы диамагнитных (бетонные и каменные строительные конструкции), поэтому иногда называются магнитодетекторами. К свойствам грунта мало чувствительны.
  3. Повышенной частоты (ПЧ) – до нескольких десятков кГц. Сложнее НЧ, но требования к катушке невысоки. Проницание – до 1-1,5 м, помехоустойчивость на троечку, хорошая чувствительность, удовлетворительная дискриминация. Могут быть универсальными при использовании в импульсном режиме, см. ниже. На обводненных или минерализованных грунтах (с обломками или частицами скальных пород, экранирующих ЭМП) работают плохо или вовсе ничего не чуют.
  4. Высокой, или радиочастоты (ВЧ или РЧ) – типичные металлоискатели «на золото»: отличная дискриминация на глубину до 50-80 см в сухих непроводящих и немагнитных грунтах (пляжный песок и т.п.) Энергопотребление – как в пред. п. Остальное – на грани «неуда». Эффективность прибора во многом зависит от конструкции и качества исполнения катушки (катушек).

Примечание: мобильность металлоискателей по пп. 2-4 хорошая: от одного комплекта солевых элементов («батареек») АА и без переутомления оператора можно работать до 12 час.

Особняком стоят импульсные металлоискатели. У них первичный ток в катушку поступает импульсами. Задав частоту следования импульсов в пределах НЧ, а их длительность, которая определяет спектральный состав сигнала, соответствующей диапазонам ПЧ-ВЧ, можно получить металлодетектор, совмещающий в себе положительные свойства НЧ, ПЧ и ВЧ или перестраиваемый.

Метод поиска

Насчитывается не менее 10 методов поиска предметов с помощью ЭМП. Но такие, как, скажем, метод непосредственной оцифровки ответного сигнала с компьютерной обработкой – удел профессионального применения.

Самодельный металлоискатель схемотехнически строят более всего следующими способами:

  • Параметрическим.
  • Приемо-передающим.
  • С накоплением фазы.
  • На биениях.
Без приемника

Параметрические металлоискатели в некотором роде выпадают из определения принципа действия: в них нет ни приемника, ни приемной катушки. Для детекции используется непосредственно влияние объекта на параметры катушки генератора – индуктивность и добротность, а структура ЭМП значения не имеет. Изменение параметров катушки ведет к изменению частоты и амплитуды вырабатываемых колебаний, что фиксируется разными способами: измерением частоты и амплитуды, по изменению тока потребления генератора, измерением напряжения в петле ФАПЧ (системы фазовой автоподстройки частоты, «подтягивающей» ее к заданному значению) и др.

Параметрические металлоискатели просты, дешевы и помехоустойчивы, но пользование ими требует определенных навыков, т.к. частота «плывет» под влиянием внешних условий. Чувствительность у них слабая; более всего используются как магнитодетекторы.

С приемником и передатчиком

Устройство приемопередающего металлоискателя показано на рис. в начале, к пояснению принципа действия; там же описан и принцип работы. Такие приборы позволяют добиться наилучшей эффективности в своем диапазоне частот, но сложны схемотехнически, требуют особо качественной системы катушек. Приемопередающие металлоискатели с одной катушкой называются индукционными. Их повторяемость лучше, т.к. проблема правильного расположения катушек относительно друг друга отпадает, но схемотехника сложнее – нужно выделить слабый вторичный сигнал на фоне сильного первичного.

Примечание: в импульсных приемопередающих металлоискателях от проблемы выделения также удается избавиться. Объясняется это тем, что в качестве вторичного сигнала «ловят» т. наз. «хвост» переизлученного объектом импульса. Первичный импульс вследствие дисперсии при переизлучении расплывается, и часть вторичного импульса оказывается в промежутке между первичными, откуда ее несложно выделить.

До щелчка

Металлоискатели с накоплением фазы, или фазочувствительные, бывают либо однокатушечными импульсными, либо с 2-мя генераторами, работающими каждый на свою катушку. В первом случае используется тот факт, что импульсы при переизлучении не только расплываются, но и задерживаются. Во времени сдвиг фаз нарастает; когда он достигает определенной величины, дискриминатор срабатывает и в наушниках раздается щелчок. По мере приближения к объекту щелчки становятся чаще и сливаются в звук все более высокого тона. Именно на этом принципе построен «Пират».

Во втором случае техника поиска та же, но работают 2 строго симметричных электрически и геометрически генератора, каждый на свою катушку. При этом вследствие взаимодействия их ЭМП происходит взаимная синхронизация: генераторы работают в такт. При искажении общего ЭМП начинаются срывы синхронизации, слышимые как те же щелчки, а затем тон. Двухкатушечные металлоискатели со срывом синхронизации проще импульсных, но менее чувствительны: проницание их в 1,5-2 раза меньше. Дискриминация в обоих случаях близка к отличной.


Фазочувствительные металлодетекторы – любимые инструменты курортных старателей. Асы поиска настраивают свои приборы так, что точно над объектом звук снова пропадает: частота следования щелчков переходит в ультразвуковую область. Таким способом на ракушечном пляже удается находить золотые серьги размером с ноготь на глубине до 40 см. Однако на грунте с мелкими неоднородностями, обводненном и минерализованном, металлоискатели с накоплением фазы уступают прочим, кроме параметрических.
По писку

Биения 2-х электросигналов – сигнал с частотой, равной сумме или разности основных частот исходных сигналов или кратных им – гармоник. Так, напр., если на входы специального устройства – смесителя – подать сигналы с частотами 1 МГц и 1 000 500 Гц или 1,0005 МГц, а к выходу смесителя подключить наушники или динамик, то услышим чистый тон 500 Гц. А если 2-й сигнал будет 200 100 Гц или 200,1 кГц, случится то же самое, т.к. 200 100 х 5 = 1 000 500; мы «поймали» 5-ю гармонику.

В металлоискателе на биениях действуют 2 генератора: опорный и рабочий. Катушка колебательного контура опорного маленькая, защищенная от посторонних влияний, или его частота стабилизирована кварцевым резонатором (попросту – кварцем). Контурная катушка рабочего (поискового) генератора – поисковая, и его частота зависит от наличия предметов в зоне поиска. Перед поиском рабочий генератор настраивают на нулевые биения, т.е. до совпадения частот. Полного нуля звука как правило не добиваются, а настраивают до очень низкого тона или хрипа, так удобнее искать. По изменению тона биений судят о наличии, величине, свойствах и расположении объекта.

Примечание: чаще всего частоту поискового генератора берут в несколько раз ниже опорной и работают на гармониках. Это позволяет, во-первых, избежать вредного в данном случае взаимного влияния генераторов; во-вторых, точнее настроить прибор, в-третьих, вести поиск на оптимальной в данном случае частоте.

Металлоискатели на гармониках в общем сложнее импульсных, однако работают на любом грунте. Правильно изготовленные и настроенные, они не уступают импульсным. Об этом можно судить хотя бы по тому, что золотоискатели-пляжники никак не сойдутся во мнениях, что же лучше: импульсник или на биениях?

Катушка и прочее

Самое распространенное заблуждение начинающих радиолюбителей – абсолютизация схемотехники. Мол, если схема «крутая», то все будет тип-топ. Относительно металлоискателей это вдвойне неверно, т.к. их эксплуатационные достоинства сильнейшим образом зависят от конструкции и качества изготовления поисковой катушки. Как выразился некий курортный старатель: «Находимость детектора должна тянуть карман, а не ноги».

При разработке прибора его схему и параметры катушки подгоняют друг к другу до получения оптимума. Определенная схема с «чужой» катушкой если и заработает, то до заявленных параметров не дотянет. Поэтому, выбирая прототип для повторения, смотрите прежде всего описание катушки. Если оно неполное или неточное – лучше строить другой прибор.

О размерах катушки

Большая (широкая) катушка эффективнее излучает ЭМП и глубже «просветит» грунт. Ее зона поиска шире, что позволяет уменьшить «находимость ногами». Однако, если в зоне поиска окажется крупный ненужный предмет, его сигнал «забьет» слабый от искомой мелочи. Поэтому желательно брать или делать металлодетектор, рассчитанный на работу с катушками разного размера.

Примечание: типичные диаметры катушек 20-90 мм для поиска арматуры и профилей, 130-150 мм «на пляжное золото» и 200-600 мм «на большое железо».

Монопетля

Традиционный тип катушки детектора металла т. наз. тонкая катушка или Mono Loop (одинарная петля): кольцо из многих витков эмалированного медного провода шириной и толщиной раз в 15-20 меньше среднего диаметра кольца. Достоинства катушки-монопетли – слабая зависимость параметров от типа грунта, сужающаяся книзу зона поиска, что позволяет, двигая детектор, точнее определять глубину и расположение находки, и конструктивная простота. Недостатки – малая добротность, отчего в процессе поиска «плывет» настройка, подверженность помехам и расплывчатая реакция на объект: работа с монопетлей требует значительного опыта пользования данным конкретным экземпляром прибора. Самодельные металлоискатели начинающим рекомендуется делать с монопетлей, чтобы без особых проблем получить работоспособную конструкцию и приобрести с ней поисковый опыт.

Индуктивность

При выборе схемы, чтобы убедиться в достоверности обещаний автора, и тем более при самостоятельном конструировании или доработке, нужно знать индуктивность катушки и уметь ее рассчитывать. Даже если вы делаете металлоискатель из покупного набора, индуктивность все равно нужно проверить измерениями или расчетом, чтобы не ломать потом голову: почему, все вот вроде исправно, а не пищит.

Калькуляторы для расчета индуктивности катушек имеются в интернете, но компьютерная программа все случаи практики предусмотреть не может. Поэтому на рис. дана старая, десятилетиями проверенная номограмма для расчета многослойных катушек; тонкая катушка – частный случай многослойной.

Для расчета поисковой монопетли номограммой пользуются следующим образом:

  • Берем величину индуктивности L из описания прибора и размеры петли D, l и t оттуда же или по своему выбору; типичные значения: L = 10 мГн, D = 20 см, l = t = 1 см.
  • По номограмме определяем количество витков w.
  • Задаемся коэффициентом укладки k = 0,5, по размерам l (высота катушки) и t (ширина ее) определяем площадь сечения петли и находим площадь чистой меди в ней как S = klt.
  • Поделив S на w, получим сечение обмоточного провода, а по нему – диаметр провода d.
  • Если получилось d = (0,5…0,8) мм, все ОК. В противном случае увеличиваем l и t при d>0,8 мм или уменьшаем при d
Помехоустойчивость

Монопетля хорошо «ловит» помехи, т.к. устроена точно так же, как рамочная антенна. Увеличить ее помехоустойчивость можно, во-первых, поместив обмотку в т. наз. экран Фарадея (Faraday shield): металлическую трубку, оплетку или обмотку из фольги с разрывом, чтобы не образовался короткозамкнутый виток, который «съест» все ЭМП катушки, см. рис. справа. Если на исходной схеме возле обозначения поисковой катушки есть пунктирная линия (см. схемы далее), то это значит, что катушка данного прибора обязательно должна быть помещена в экран Фарадея.

Также обязательно экран соединяется с общим проводом схемы. Тут таится подвох для новичков: заземляющий проводник нужно подключать к экрану строго симметрично разрезу (см. тот же рис.) и подводить его к схеме также симметрично относительно сигнальных проводов, иначе помехи все-таки «пролезут» в катушку.

Экран поглощает и некоторую долю поискового ЭМП, что снижает чувствительность прибора. Особенно этот эффект заметен в импульсных металлоискателях; их катушки вообще нельзя экранировать. В таком случае увеличения помехозащищенности можно добиться, симметрируя обмотку. Суть в том, что для удаленного источника ЭМП катушка – точечный объект, и э.д.с. помех в ее половинах подавят друг друга. Симметричная катушка может понадобиться и схемно, если генератор двухтактный или индуктивная трехточка.

Однако симметрировать катушку привычным радиолюбителям бифиллярным способом (см. рис.) в данном случае нельзя: при нахождении в поле бифиллярной катушки проводящих и/или ферромагнитных предметов ее симметрия нарушается. Т.е., помехоустойчивость металлоискателя пропадет как раз тогда, когда она больше всего нужна. Поэтому симметрировать катушку-монопетлю нужно перекрестной намоткой, см. тот же рис. Ее симметрия не нарушается ни при каких обстоятельствах, но мотать тонкую катушку с большим количеством витков перекрестным способом – адский труд, и тогда лучше сделать корзиночную катушку.

Корзинка

Корзиночные катушки имеют все достоинства монопетель в еще большей степени. Вдобавок, катушки-корзинки стабильнее, их добротность выше, а то, что катушка плоская – двойной плюс: чувствительность и дискриминация возрастут. К помехам корзиночные катушки менее восприимчивы: вредные э.д.с. в перекрещивающихся проводах гасят друг друга. Единственный минус – для катушек-корзинок нужна точно сделанная жесткая и прочная оправка: общая сила натяжения многих витков достигает больших величин.

Корзиночные катушки конструктивно бывают плоскими и объемными, но электрически объемная «корзинка» эквивалентна плоской, т.е. создает такое же ЭМП. Объемная корзиночная катушка еще менее чувствительна к помехам и, что важно для импульсных металлоискателей, дисперсия импульса в ней минимальна, т.е. легче поймать дисперсию, вызванную объектом. Преимущества оригинального металлоискателя «Пират» во многом обусловлены тем, что его «родная» катушка – объемная корзинка (см. рис.), однако ее намотка сложна и трудоемка.

Новичку самостоятельно лучше мотать плоскую корзинку, см. рис. ниже. Для металлоискателей «на золото» или, скажем, для описанных далее металлоискателя-«бабочки» и простого приемопередающего 2-катушечного хорошей оправкой будут негодные компьютерные диски. Их металлизация не повредит: она очень тонкая и никелевая. Непременное условие: нечетное, и никак иначе, число прорезей. Номограмма для расчета плоской корзинки не требуется; расчет ведут таким образом:

  • Задаются диаметром D2, равным внешнему диаметру оправки минус 2-3 мм, и берут D1 = 0,5D2, это оптимальное соотношение для поисковых катушек.
  • По формуле (2) на рис. вычисляют количество витков.
  • По разности D2 – D1 с учетом коэффициента плоской укладки 0,85 вычисляют диаметр провода в изоляции.

Как не надо и надо мотать корзинки

Некоторые любители берутся самостоятельно мотать объемные корзинки способом, показанным на рис. ниже: делают оправку из изолированных гвоздей (поз. 1) или саморезов, мотают по схеме, поз. 2 (в данном случае, поз. 3, для количества витков, кратного 8; через каждые 8 витков «узор» повторяется), затем запенивают, поз. 4, оправку вытаскивают, а лишнюю пену обрезают. Но вскоре оказывается, что натянутые витки порезали пену и вся работа пошла всмятку. Т.е., чтобы намотать надежно, нужно отрезки прочного пластика вклеить в отверстия основы, и только тогда мотать. И помните: самостоятельный расчет объемной корзиночной катушки без соответствующих компьютерных программ невозможен; методика для плоской корзинки в данном случае неприменима.

ДД катушки

ДД в данном случае значит не дальнодействие, а двойной или дифферециальный детектор; в оригинале – DD (Double Detector). Это катушка из 2-х одинаковых половин (плеч), сложенных с некоторым пересечением. При точном электрическом и геометрическом балансе плеч ДД поисковое ЭМП стягивается в зону пересечения, справа на рис; слева – катушка-монопетля и ее поле. Малейшая неоднородность пространства в зоне поиска вызывает разбаланс, и появляется резкий сильный сигнал. ДД-катушка позволяет неопытному искателю обнаружить мелкий глубокий хорошо проводящий предмет, когда рядом с ним и выше залегла ржавая банка.

Катушки ДД четко ориентированы «на золото»; все металлоискатели с маркировкой GOLD комплектуются ими. Однако на мелко-неоднородных и/или проводящих грунтах они или вовсе отказывают, или часто дают ложные сигналы. Чувствительность ДД катушки очень высока, но дискриминация близка к нулевой: сигнал или предельный, или его вовсе нет. Поэтому металлодетекторы с ДД катушками предпочитают искатели, которых интересует только «находимость на карман».

Примечание: подробнее о ДД катушках можно будет узнать далее в описании соответствующего металлоискателя. Мотают плечи ДД или внавал, как монопетлю, на специальной оправке, см. далее, или корзинками.

Как крепить катушку

Готовые каркасы и оправки для поисковых катушек продаются в широком ассортименте, но с накрутками продавцы не стесняются. Поэтому многие любители делают основу катушки из фанеры, слева на рис.:

Несколько конструкций

Параметрические

Самый простой металлоискатель для поиска арматуры, проводки, профилей и коммуникаций в стенах и перекрытиях можно собрать по рис. Древний транзистор МП40 безо всякого меняется на КТ361 или его аналоги; чтобы применить транзисторы pnp, нужно поменять полярность батарейки.

Этот металлоискатель – магнитодетектор параметрического типа, работающий на НЧ. Тон звука в наушниках можно менять, подбирая емкость С1. Под влиянием объекта тон понижается, в отличие от всех прочих типов, поэтому изначально нужно добиваться «комариного писка», а не хрипа или ворчания. Прибор отличает проводку под током от «пустой», на тон накладывается гул 50 Гц.

Схема – импульсный генератор с индуктивной обратной связью и стабилизацией частоты LC-контуром. Контурная катушка – выходной трансформатор от старого транзисторного приемника или маломощный «базарно-китайский» низковольтный силовой. Очень хорошо подходит трансформатор от негодного источника питания польской антенны, в его же корпусе, срезав сетевую вилку, можно собрать и все устройство, тогда запитать его лучше от литиевой батарейки-таблетки на 3 В. Обмотка II на рис. – первичная или сетевая; I – вторичная или понижающая на 12 В. Именно так, генератор работает с насыщением транзистора, что обеспечивает ничтожное энергопотребление и широкий спектр импульсов, облегчающий поиск.

Чтобы превратить трансформатор в датчик, его магнитопровод нужно разомкнуть: снять каркас с обмотками, убрать прямые перемычки сердечника – ярма – а Ш-образные пластины сложить в одну сторону, как справа на рис., затем надеть обмотки обратно. При исправных деталях прибор начинает работать сразу; если нет – нужно поменять местами концы любой из обмоток.

Параметрическая схема посложнее – на рис. справа. L с конденсаторами С4, С5 и С6 настраивается на 5, 12,5 и 50 кГц, а кварц пропускает на измеритель амплитуды 10-ю, 4-ю гармоники и основной тон соответственно. Схемка более на любителя попаять на столе: возни с настройкой много, а «чутье», как говорят, никакое. Приводится только для примера.

Приемопередающий

Гораздо чувствительнее приемопередающий металлоискатель с ДД катушкой, который можно без особого труда сделать в домашних условиях, см. рис. Слева – передатчик; справа – приемник. Там же описаны свойства разных типов ДД.

Этот металлоискатель – НЧ; поисковая частота около 2 кГц. Глубина обнаружения: советский пятак – 9 см, консервная жестянка – 25 см, канализационный люк – 0,6 м. Параметры «троечные», но можно освоить методику работы с ДД, прежде чем переходить к более сложным конструкциям.

Катушки содержат по 80 витков провода ПЭ 0,6-0,8 мм, намотанных внавал на оправку толщиной 12 мм, чертеж которой показан на рис. слева. Вообще прибор к параметрам катушек не критичен, были бы точно одинаковы и расположены строго симметрично. В целом, хороший и дешевый тренажер для тех, кто хочет освоить любую технику поиска, в т.ч. «на золото». Хотя чувствительность этого металлоискателя и невысока, но дискриминация очень хорошая несмотря на использование ДД.

Для налаживания прибора сначала вместо L1 передатчика включают наушники и по тону в них убеждаются, что генератор работает. Затем закорачивают L1 приемника и подбором R1 и R3 устанавливают на коллекторах VT1 и VT2 соответственно напряжение, равное примерно половине напряжения питания. Далее R5 выставляют ток коллектора VT3 в пределах 5..8 мА, размыкают L1 приемника и все, можно искать.

С накоплением фазы

Конструкции в этом разделе показывают все преимущества метода накопления фазы. Первый металлоискатель преимущественно строительного назначения обойдется очень недорого, т.к. его самые трудоемкие части сделаны… из картона, см. рис.:

Наладки прибор не требует; интегральный таймер 555 – аналог отечественной ИМС (интегральной микросхемы) К1006ВИ1. Все преобразования сигнала происходят в ней; способ поиска – импульсный. Единственное условие – динамик нужен пьезоэлектрический (кристаллический), обычный динамик или наушники перегрузят ИМС и она скоро выйдет из строя.

Индуктивность катушки – около 10 мГн; рабочая частота – в пределах 100-200 кГц. При толщине оправки в 4 мм (1 слой картона) катушка диаметром 90 мм содержит 250 витков провода ПЭ 0,25, а 70-мм – 290 витков.

Металлоискатель «Бабочка», см. рис. справа, по своим параметрам уже близок к профессиональным приборам: советский пятак находит на глубине 15-22 см в зависимости от грунта; канализационный люк – на глубине до 1 м. Действует на срывах синхронизации; схема, плата и вид монтажа – на рис. ниже. Учтите, здесь 2 отдельные катушки диаметром 120-150 мм, а не ДД! Пересекаться они не должны! Оба динамика – пьезоэлектрические, как и в пред. случае. Конденсаторы – термостабильные, слюдяные или высокочастотные керамические.

Свойства «Бабочки» улучшатся, а настроить ее будет проще, если, во-первых, намотать катушки плоскими корзинками; индуктивность определяется по заданной рабочей частоте (до 200 кГц) и емкостям контурных конденсаторов (по 10 000 пФ на схеме). Диаметр провода – от 0,1 до 1 мм, чем больше, тем лучше. Отвод в каждой катушке делается от трети витков считая от холодного (нижнего по схеме) конца. Во-вторых, если отдельные транзисторы заменить 2-х транзисторной сборкой для схем дифусилителей К159НТ1 или ее аналогами; выращенная на одном кристалле пара транзисторов имеет совершенно одинаковые параметры, что важно для схем со срывом синхронизации.

Для налаживания «Бабочки» нужно точно подогнать индуктивности катушек. Автор конструкции рекомендует раздвигать-сдвигать витки или подстраивать катушки ферритом, но с точки зрения электромагнитной и геометрической симметрии лучше будет подключить параллельно емкостям по 10 000 пФ подстроечные конденсаторы на 100-150 пФ и крутить их при настройке в разные стороны.

Собственно налаживание несложно: только что собранный прибор пищит. Поочередно подносим к катушкам алюминиевую кастрюльку или пивную банку. К одной – писк становится выше и громче; к другой – ниже и тише или вовсе замолкает. Здесь чуть-чуть добавляем емкости подстроечника, а в противоположном плече убираем. За 3-4 цикла можно добиться полной тишины в динамиках – прибор готов к поиску.

Еще о «Пирате»

Вернемся к прославленному «Пирату»; он импульсный приемопередающий с накоплением фазы. Схема (см. рис.) очень прозрачна и может считаться классикой для данного случая.

Передатчик состоит из задающего генератора (ЗГ) на том же 555-м таймере и мощного ключа на Т1 и Т2. Слева – вариант ЗГ без ИМС; в нем придется выставить по осциллографу частоту следования импульсов 120-150 Гц R1 и длительность импульса 130-150 мкс R2. Катушка L – общая. Ограничитель на диодах D1 и D2 на ток от 0,5 А спасает усилитель приемника QP1 от перегрузки. На QP2 собран дискриминатор; вместе они составляют сдвоенный операционный усилитель К157УД2. Собственно «хвостики» переизлученных импульсов накапливаются в емкости С5; когда «резервуар переполняется», на выходе QP2 проскакивает импульс, который усиливается Т3 и дает щелчок в динамике. Резистором R13 регулируется скорость заполнения «резервуара» и, следовательно, чувствительность прибора. Еще о «Пирате» можно узнать из видео:

Видео: металлоискатель “Пират”

а об особенностях его настройки – из следующего ролика:

Видео: настройка порога металлоискателя “Пират”

На биениях

Желающие ощутить все прелести процесса поиска на биениях со сменными катушками могут собрать металлоискатель по схеме на рис. Его особенность, во-первых, экономичность: вся схема собрана на КМОП-логике и в отсутствие объекта потребляет очень маленький ток. Второе – прибор работает на гармониках. Опорный генератор на DD2.1-DD2.3 стабилизирован кварцем ZQ1 на 1 МГц, а поисковый на DD1.1-DD1.3 работает на частоте около 200 кГц. При настройке прибора перед поиском нужную гармонику «ловят» варикапом VD1. Смешение рабочего и опорного сигналов происходит в DD1.4. Третье – этот металлоискатель пригоден для работы со сменными катушками.

ИМС 176-й серии лучше заменить на такие же 561-й, ток потребления уменьшится, а чувствительность прибора возрастет. Заменять старые советские высокоомные наушники ТОН-1 (лучше ТОН-2) на низкоомные от плеера просто так нельзя: они перегрузят DD1.4. Нужно либо поставить усилитель вроде «пиратского» (C7, R16, R17, T3 и динамик на схеме «Пирата»), либо использовать пьезодинамик.

Настройки после сборки этот металлоискатель не требует. Катушки – монопетли. Их данные на оправке толщиной 10 мм:

  • Диаметр 25 мм – 150 витков ПЭВ-1 0,1 мм.
  • Диаметр 75 мм – 80 витков ПЭВ-1 0,2 мм.
  • Диаметр 200 мм – 50 витков ПЭВ-1 0,3 мм.

Проще не бывает

Теперь выполним данное вначале обещание: расскажем, как сделать, ничегошеньки не смысля в радиотехнике, металлодетектор, который ищет. Металлоискатель «проще простого» собирается из радиоприемника, калькулятора, картонной или пластиковой коробки с откидной крышкой и отрезков двухстороннего скотча.

Металлоискатель «из радио» импульсный, однако для обнаружения объектов используется не дисперсия и не запаздывание с накоплением фазы, а поворот магнитного вектора ЭМП при переизлучении. На форумах об этом устройстве пишут разное, от «супер» до «отстой», «разводка» и слов, которые на письме употреблять не принято. Так вот, чтобы получилось если не «супер», но хотя бы вполне работоспособное устройство, его составные части – приемник и калькулятор – должны удовлетворять определенным требованиям.

Калькулятор нужен самый раздрянной и дешевый, «альтернативный». Делают такие в оффшорных подвальчиках. О нормах на электромагнитную совместимость бытовой техники там понятия не имеют, а если о чем-то таком и слыхали, то чхать хотели от души и свысока. Поэтому тамошние изделия являются довольно мощными источниками импульсных радиопомех; их дает тактовый генератор калькулятора. В данном случае его строб-импульсы в эфире используются для зондирования пространства.

Приемник нужен тоже дешевый, от подобных производителей, без всяких средств повышения помехоустойчивости. В нем должен быть АМ диапазон и, что абсолютно необходимо, магнитная антенна. Поскольку приемники с приемом коротких волн (КВ, SW) на магнитную антенну редко продаются и стоят дорого, придется ограничиться средними волнами (СВ, MW), но зато это облегчит настройку.

  1. Разворачиваем коробку с крышкой в книжку.
  2. На тыльные стороны калькулятора и радио наклеиваем полоски скотча и закрепляем оба устройства в коробке, см. рис. справа. Приемник – желательно в крышке, чтобы был доступ к органам управления.
  3. Включаем приемник, ищем настройкой на максимальной громкости вверху АМ диапазона (диапазонов) участок, свободный от радиостанций и как можно более чистый от эфирных шумов. Для СВ это будет в районе 200 м или 1500 кГц (1,5 МГц).
  4. Включаем калькулятор: приемник должен загудеть, захрипеть, зарычать; в общем, дать тон. Громкость не убираем!
  5. Если тона нет, осторожно и плавно подстраиваемся, пока не появится; это мы поймали какую-то из гармоник строб-генератора калькулятора.
  6. Потихоньку складываем «книжку», пока тон не ослабеет, не станет более музыкальным или вовсе не пропадет. Скорее всего это случится при развороте крышки около 90 градусов. Таким образом мы нашли положение, в котором магнитный вектор первичных импульсов ориентирован перпендикулярно оси ферритового стержня магнитной антенны и она их не принимает.
  7. Фиксируем крышку в найденном положении пенопластовым вкладышем и резинкой или подпорками.

Примечание: в зависимости от конструкции приемника возможен обратный вариант – для настройки на гармонику приемник кладут на включенный калькулятор, а затем, раскладывая «книжечку», добиваются смягчения или пропадания тона. В таком случае приемник будет ловить отраженные от объекта импульсы.

А что же дальше? Если вблизи раскрыва «книжки» окажется электропроводящий или ферромагнитный предмет, он станет переизлучать зондирующие импульсы, но их магнитный вектор повернется. Магнитная антенна их «почует», приемник опять даст тон. Т.е., мы уже что-то нашли.

Нечто странное напоследок

Есть сообщения еще об одном металлоискателе «для полных чайников» с калькулятором, только вместо радио нужны якобы 2 компьютерных диска, CD и DVD. Еще – пьезонаушники (именно пьезо, по уверениям авторов) и батарейка «Крона». Откровенно говоря, выглядит данное творение техномифом, вроде приснопамятной ртутной антенны. Но – чем черт не шутит. Вот вам видео:

попробуйте, если желаете, авось что-то там и отыщется, и в предметном и в научно-техническом смысле. Удачи!

В качестве приложения

Схем и конструкций металлоискателей насчитываются сотни, если не тысячи. Поэтому в приложение к материалу даем еще список моделей, кроме упомянутых в тесте, имеющих, как говорится, хождение в РФ, не чрезмерно дорогих и доступных для повторения или самосборки:

  • Клон.
  • 11 оценок, среднее: 4,91 из 5)

Эмалированный провод (ПЭТВ, ПЭТВ-2, ПЭТ-155)

Обмоточные, эмалированные провода от компании “СтройТрэйд”


Расшифровка провода ПЭТВ-2
  • П — провод
  • Э — эмалированный
  • Т — теплостойкий (нагревостойкий),
  • В — изоляция
Конструкция провода ПЭТВ
  • Жила: медная проволока, диаметр: 0,063 — 2,500 мм
  • Изоляция: эмалевая на основе полиэфиров с толщиной изоляции 

Область применения и разновидности обмоточных проводов

Компания «СтройТрэйд» продаёт обмоточные эмалированные провода. Они применяются в широком спектре на производстве. Обмоточные провода – это провода, применяемые для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. Значительное количество обмоточных проводов используется также в производстве приборов, в различных радиотехнических устройствах, в телевизорах, в авиационной и космической технике и т. д.

Классификация обмоточных проводов: 

— По применяемым проводниковым материалам: медные, алюминиевые и из сплавов сопротивления. Незначительная часть проводов выпускается с проводниками из биметаллов, драгоценных металлов и из специальных сплавов, в частности сверхпроводящих; 

— По видам изоляции: обмоточные провода с эмалевой изоляцией, или эмалированные провода; обмоточные провода с волокнистой или комбинированной эмалево – волокнистой изоляцией, в том числе со стекловолокнистой и бумажной; обмоточные провода с пластмассовой изоляцией, включая пленочную. Кроме того, ограниченном количестве выпускаются обмоточные провода со сплошной стеклянной и стеклоэмалевой изоляцией;

— По величине рабочей температуры (классу нагревостойкости). Наиболее распространенной группой обмоточных проводов являются эмалированные провода, обладающие существенными преимуществами: более тонкая изоляция позволяет увеличить коэффициент заполнения паза в электрических машинах и аппаратах, повысить их мощность либо снизить габаритные размеры электротехнических устройств при сохранении существующих параметров. 

Техничекие и эксплуатационные характеристики

Ещё с точки зрения условий изготовления эмалированные провода менее трудоёмки по сравнению с проводами, изоляция которых накладывается на проволоку, к примеру, способом обмотки. Поэтому при переходе к выпуску эмалированных проводов производительность труда на кабельных заводах повышается. Важной тенденцией в производстве эмалированных проводов стал преимущественный рост выпуска тончайших проводов, предопределённый рвением к микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники. Одновременно расширяется изготовление эмалированных проводов специального назначения, в частности проводов с дополнительным клеящим слоем, используемых для намотки катушек отклоняющих систем телевизоров, а также в производстве обмоток электродвигателей без применения растворителей.

 Важным моментом является также переход на использование эмаль лаков с менее токсичными растворителями и внедрение технологии эмалирования из расплава смолы без применения растворителей. Нынешнее производство обмоточных проводов требует от специалистов кабельных заводов достаточно глубоких знаний в области оборудования и технологии, методов испытаний, применяемых проводниковых и электроизоляционных материалов. Работоспособность обмоточных проводов в составе изделий во многом ориентируется правильностью их выбора с точки зрения критерий и режимов эксплуатации, конструкции изделия, а также зависит от технологии производства самого изделия. Срок службы одного и того же провода в составе различных изделий может различаться в несколько раз, даже если температуры эксплуатации близки. 

Где применяется медный обмоточный провод

Основным проводниковым материалом, применяемым для производства обмоточных проводов, является медь. По электрической видимости медь превосходит остальные материалы, за исключением серебра, что позволяет обеспечивать минимальные габаритные размеры обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. В соответствии с ГОСТ 859–78 медь по химическому составу раз делается на несколько марок. В кабельной промышленности используется только медь повышенной чистоты марок не ниже M 1, М00к, М0к, М0ку, М0об, М0б, М1к, М1б, М1у. Не применяется медь марки М1ф с повышенным содержанием фосфора (0,012…0,06 %), снижающим электрическую проводимость. Кроме того, в производстве обмоточных проводов не может быть использована медь марки М1р, раскисленная фосфором и содержащая его в количестве 0,002…0,012 %, хотя такая медь может использоваться для некоторых других типов кабельной продукции, например, лент. Содержание меди вместе с серебром в этих марках меди составляет 99,9…99,99 %.

Индексы и обозначения гравировки медных обмоточных проводов:
  • к, ку – катодная медь,
  • б – бескислородная,
  • у – катодная переплавленная,
  • р и ф – раскисленная.

Цифры 00,0 и 1 определяют содержание меди, причем наибольшее содержание меди имеют марки М00к и M006. Примеси оказывают неблагоприятное влияние на механические и 
электрические свойства меди, поэтому медь с содержанием примесей выше 0,1 % в кабельном производстве вообще не используется. Лучшими параметрами с точки зрения применения в производстве обмоточных проводов, и в первую очередь эмалированных, обладает бескислородная медь, почти свободная от содержания кислорода. Она превосходит обычную по пластичности и гарантирует изготовление проволоки с лучшим качеством поверхности.

Следующие буквосочетания и буквы используют для маркировки вида изоляции обмоточных проводов: 
  • ЭВ – эмаль высокопрочная на поливинилацетатной основе;
  • ЭЛ – эмаль на масляной основе;
  • ЭМ – эмаль высокопрочная на поливинилформалевой основе;
  • ЭЛР – эмаль высокопрочная на полиамиднорезольной основе;
  • Ш – натуральный шелк;
  • Л – лавсан;
  • С – стекловолокно;
  • О – один слой обмотки;
  • Б – хлопчатобумажная пряжа;
  • Д – два слоя обмотки;
  • ШК – капрон.

В имеющемся обозначении второй буквой П, маркируется изоляция пленочная, например, ППФ – провод, изолированный пленкой из фторопласта. 

При указании на то, что марки проводов изготовлены из комбинированной изоляции, буквы определяются в порядке следования слоев изоляции от внутреннего слоя к внешнему, например, ПЭЛШО – медный провод, с изоляцией из эмали на масляной основе и одним слоем обмотки из натурального шелка.

Провод ПЭТВ-2

Расшифровка маркировки кабеля ПЭТВ-2:

  • П – провод.
  • Э – эмалированный.
  • Т – термостойкий лакостойкий.
  • В – высокопрочный.
  • 2 – количество слоёв лака на проводе.

Область применения и технические характеристики

Провод ПЭТВ-2 применяется для изготовления обмоток температурного класса “В”: измерительных и регистрирующих приборов, телефонных капсюлей, двигателей малой мощности, электромагнитов и сухих трансформаторов. Провод обладает отличными механическими свойствами, эти свойства позволяют использовать провод для механизированной намотки.

  • Ресурс работы провода ПЭТВ-2 – 20000 часов.
  • Гарантийный срок хранения провода ПЭТВ-2 – 12 месяцев.
  • Провод ПЭТВ-2 устойчив к растворителям 60% уайт-спирита, 30% ксилола, 10% бутанола и к кипящей воде.

Конструкция кабеля ПЭТВ-2

  • Медная проволока диаметром от 0,080 до 5,000 мм.
  • Изоляция из полиэфирного лака (тип 2).
  • Характеристики кабеля ПЭТВ-2
  • Температура окружающей среды, нижний предел, °60
  • Температурный индекс, °130 (B)
  • Термопластичный поток, °200

Провод ПЭТ-155

Конструкция провода:

  • Токопроводящая жила – круглая медная проволока по ОСТ 16 0.505.008-73.
  • Изоляция – полиэфиримидный лак марки ПЭ-955 по нормативнотехнической документации (допускается применение других лаков соответствующей нагревостойкости).

Область применения и условия эксплуатации провода ПЭТ-155

Медный круглый эмалированный провод с температурным индексом 155. Провода применяютсядля изготовления обмоток температурного класса “F” силовых двигателей широкого применения, двигателей для домашних электроприборов и электроинструментов, генераторов, сухих трансформаторов, измерительных приборов, катушек и реле. Провод устойчив к растворителям.

Технические характеристики провода ПЭТ-155

  • Температурный индекс: +155°С
  • Минимальная температура окружающей среды: -60°С
  • Изоляция провода устойчива:
  • к продавливанию при температуре: 240°С
  • к воздействию теплового удара при температуре: 200°С
  • к воздействию толуола при температуре: 60°С
  • Изоляция провода механически прочна
  • Число ходов иглы для провода диаметром до 0,25 мм не нормируется
Среднее число возвратно-поступательных ходов иглы:
  • среднее: не менее 40
  • минимальное: не менее 20

Онлайн заявка

  • Эмалиованный провод ПЭТВ таблица

     

Диаметр проводника, мм

Максимальный диаметр провода, мм

Масса провода, кг/км

ПЭТВ-1

0,063

0,078

0,029

0,071

0,088

0,0366

0,08

0,098

0,0464

0,09

0,11

0,0584

0,1

0,121

0,073

0,112

0,134

0,091

0,12

0,143

0,1037

0,125

0,149

0,1089

0,13

0,155

0,1178

0,14

0,166

0,1413

0,15

0,176

0,1616

0,16

0,187

0,1839

0,17

0,198

0,2072

0,18

0,209

0,2315

0,19

0,22

0,2578

0,2

0,23

0,2872

0,21

0,243

0,3166

0,224

0,256

0,3592

0,236

0,269

0,3986

0,25

0,284

0,4462

0,265

0,3

0,5008

0,28

0,315

0,5644

0,3

0,337

0,6465

0,315

0,352

0,7114

0,335

0,374

0,8036

0,355

0,395

0,9008

0,38

0,421

1,0332

0,4

0,442

1,1444

0,425

0,469

1,2859

0,45

0,495

1,4469

0,475

0,521

1,6088

0,5

0,548

1,7808

0,53

0,579

2,0032

0,56

0,611

2,2355

0,6

0,653

2,5587

0,63

0,684

2,821

0,67

0,726

3,1842

0,69

0,747

3,3757

0,71

0,767

3,5921

0,75

0,809

3,996

0,77

0,83

4,218

0,8

0,861

4,2609

0,83

0,892

4,8939

0,85

0,913

5,1258

0,9

0,965

5,6408

0,93

0,996

6,1237

0,95

1,017

6,3957

1

1,068

7,081

1,06

1,13

7,968

1,08

1,151

8,271

1,12

1,192

8,885

1,18

1,254

9,862

1,25

1,325

11,051

1,32

1,397

12,259

1,4

1,479

13,868

1,45

1,53

14,874

1,5

1,581

15,88

1,56

1,642

17,187

1,60

1,683

17,992

СХЕМЫ ОБМОТОК – – Справочник ремонт электродвигателей

РЕМОНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [41]

Устройство, характеристики и ремонт электродвигателей. Стандарты и правила.

НЕИСПРАВНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [17]

Причины неисправностей электродвигателей, методы определения и устранения.

ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ [19]

Электроизоляционные материалы для ремонта электродвигателя.

ПРОПИТКА ОБМОТОК [8]

Типы и технические характеристики лаков для пропитки обмоток.

ОБМОТОЧНЫЙ ПРОВОД [3]

Характеристики обмоточных проводов для ремонта электродвигателей.

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ [11]

Подшипники и подшипниковые узлы электродвигателей.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [82]

Технологический процесс капитального ремонта электродвигателей.

ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [22]

Измерение параметров и методы испытания электродвигателя.

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ [8]

Внутренняя и внешняя защита электродвигателя. Терморезисторы и датчики.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [6]

Необходимое оборудование и инструменты для ремонта электродвигателя.

СХЕМЫ ОБМОТОК [39]

Основные схемы обмоток электродвигателя. Способы соединения обмоток звездой и треугольником.

ОБМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ [48]

Таблицы обмоточных данных электродвигателей.

НИЗКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ [84]
НОВОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ [74]

ЭДС для генератора постоянного тока для калькулятора волновой обмотки

ЭДС для генератора постоянного тока для формулы волновой обмотки

electromotive_force = Поток на число полюсов * Число полюсов * Скорость двигателя * Число проводников / 120
ε = F * P * N * Z / 120

Какое уравнение ЭДС для генератора постоянного тока?

Уравнение ЭДС генератора постоянного тока.При вращении якоря в его катушках генерируется напряжение. В случае генератора ЭДС вращения называется генерируемой ЭДС или ЭДС якоря и обозначается как Er = Eg. В случае двигателя ЭДС вращения известна как обратная ЭДС или противодействующая ЭДС и представлена ​​как Er = Eb.

Как рассчитать ЭДС генератора постоянного тока для волновой обмотки?

ЭДС для генератора постоянного тока для волновой обмотки калькулятор использует electromotive_force = поток на количество полюсов * количество полюсов * скорость двигателя * количество проводников / 120 для расчета электродвижущей силы, ЭДС для генератора постоянного тока для волновой обмотки индуцируется, когда проводник вращается в магнитном поле.ЭДС, наводимая в проводнике, зависит от скорости вращения проводника и потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Приведем уравнение ЭДС, индуцированной в генераторе постоянного тока. Электродвижущая сила и обозначается символом ε .

Как рассчитать ЭДС генератора постоянного тока для волновой обмотки с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для ЭДС для генератора постоянного тока для волновой обмотки, введите поток на полюс (F) , количество полюсов (P) , скорость двигателя (N) и количество проводников (Z) и нажмите кнопку “Рассчитать”.Вот как можно объяснить расчет ЭДС для генератора постоянного тока для волновой обмотки с заданными входными значениями -> 3500 = 10 * 6 * 1000 * 7/120 .

Emetor – Счетчик обмоток электродвигателя

Предупреждение! Emetor лучше всего работает с включенным JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript в настройках вашего браузера, затем попробуйте еще раз.

Калькулятор обмоток позволяет быстро и удобно найти оптимальную схему обмотки для вашего электродвигателя.Вы можете исследовать трехфазные обмотки с целочисленными пазами, дробными пазами и концентрированными обмотками, как с одинарным, так и с двойным слоем обмотки, где это необходимо. Вы можете сравнить максимальный основной коэффициент обмотки для различных комбинаций количества полюсов и количества пазов, отобразить схему обмотки для разных пролетов катушки или оценить гармонический спектр коэффициента обмотки.

Emetor прямо отказывается от каких-либо гарантий, включая, помимо прочего, подразумеваемые гарантии товарной пригодности, точности или пригодности для какой-либо конкретной цели.Ни при каких обстоятельствах Emetor не несет ответственности перед какой-либо стороной за любой ущерб, возникший в результате использования информации из этого калькулятора обмотки.

Определить количество слотов и количество полюсов

Для начала выберите приблизительный диапазон количества полюсов и количества слотов, которые вас интересуют. После обновления таблицы раскрывающийся список ниже позволяет вам выбрать, следует ли отображать количество слотов на полюс на фазу, максимально возможный основной коэффициент обмотки, количество симметрий обмотки или наименьшее общее кратное между количеством полюсов и количеством пазов в таблице.

2 4 6 8 10 12 14
3
6
9
12
15
18
21

Изучение и редактирование конкретных схем обмотки

Щелкните ячейку в приведенной выше таблице, чтобы выяснить, какие схемы обмотки возможны для данного количества полюсов и количества слотов.

Щелкните строку таблицы ниже, чтобы отобразить и отредактировать схему обмотки. Теперь также можно загрузить выбранные детали обмотки.

# Поляки Слоты слоев Пролет витка Шаг полюсов Периодичность Коэффициент намотки

Отображение и сравнение гармоник обмоток

Доступны три различных типа диаграмм, которые можно выбрать ниже.

Вы можете скрыть гармоники обмотки определенной схемы обмотки, щелкнув соответствующую метку, расположенную справа от диаграммы. Используйте колесо мыши, чтобы увеличить диаграмму.

Электрогенератор

| инструмент | Британника

электрический генератор , также называемый динамо , любая машина, которая преобразует механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередачи бытовым, коммерческим и промышленным потребителям.Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый за счет тепла сгорания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели.Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное изменение направления в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Особой формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1.Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены, и в результате они имеют одинаковую форму. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор элементарного генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже.Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Структура ротора генератора на рисунке 2 имеет два полюса, один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту.Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °. Напряжение, индуцированное в катушке статора, которая охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 Гц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов.Возможные значения скорости ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f – частота, а p – количество полюсов.

Калькулятор размеров трехфазного генератора, калькулятор кВА, генератор какого размера

Как преобразовать кВА в кВт для генераторов

Самое важное, что следует учитывать при выборе генератора, – это высокие пусковые токи, связанные с запуском электродвигателей и трансформаторов, которые обычно в шесть раз превышают ток полной нагрузки.

Однако пусковые токи для типа двигателей с высоким КПД, которые указываются сегодня, могут быть почти вдвое больше.

В результате стало обычной практикой принимать требования кВА для запуска двигателя и трансформатора в качестве критерия для определения размера генератора.

Этот подход часто приводит к тому, что размеры генераторов превышают допустимые для рабочей нагрузки двигателя и не учитывают фактические потребности приложения. Более того, он игнорирует другие ключевые факторы, которые играют ключевую роль при выборе размеров генераторов.Например, гармоники, вызванные частотно-регулируемыми приводами и последовательным запуском двигателей.

При запуске двигателей или трансформаторов большие провалы напряжения и частоты также могут возникать, если генераторная установка выбрана неправильно. Кроме того, другие нагрузки, подключенные к выходу генератора, могут быть более чувствительны к провалам напряжения и частоты, чем двигатель или пускатель двигателя, что может вызвать проблемы.

К счастью, помощь уже под рукой. Многие генераторы теперь могут быть оснащены решениями для устранения дополнительных систем возбуждения, необходимых в генераторе переменного тока.

Обычно предлагается два варианта: постоянный магнит или вспомогательная обмотка. Оба обеспечивают генератор током, в три раза превышающим номинальный, чтобы покрыть броски тока от электродвигателя в течение минимум десяти секунд с помощью остаточного тока возбуждения.

В некоторых случаях доступны даже более расширенные параметры. Например, некоторые генераторы оснащены цифровым автоматическим регулятором напряжения (D-AVR), который специально разработан для обработки высоких пусковых токов, связанных с пуском двигателей и трансформаторов.В определенных приложениях этот тип регулятора напряжения позволяет операторам уменьшить требования к генератору, поскольку лучше управлять переходным режимом мощности.

Другим вариантом может быть использование системы «Закрытие перед возбуждением», которая замыкает выключатель сразу после запуска двигателя. Это позволяет возбуждению постепенно увеличиваться по мере увеличения скорости двигателя, обеспечивая очень мягкий запуск нагрузок, подключенных к генератору.

Это особенно полезно для намагничивания повышающих трансформаторов в установках, где требуется среднее напряжение.

В результате больше нет необходимости покупать генераторы большего размера, чем необходимо, только для того, чтобы справиться с первоначальным скачком напряжения при запуске. Более того, интеллектуальное управление напряжением генератора позволяет снизить расход топлива, снизить затраты на техническое обслуживание и увеличить срок службы.

Расчет провода обмотки двигателя

Такая схема намотки не работает с очень распространенным двигателем 12Н14П. В следующих шагах я покажу вам, как анализировать обмотку двигателя, разбирать двигатель, снимать подшипники, рассчитывать новую обмотку, перематывать двигатель, собирать его с новыми подшипниками и тестировать двигатель.Воспользуйтесь нашим расчетом емкости… Сопротивление обмотки, сопротивление отрезка медных проводов или шин от одного конца до другого, является мерой постоянного напряжения и тока и применения закона Ома следующим образом:. . Размер выключателя, как правило, должен составлять 125% от полезной нагрузки двигателя. Расчеты двигателей. Часть 1: Двигатели и проводники ответвлений. У меня есть проект по девятифазному самовозбуждающемуся индукционному генератору, и мне нужно использовать трехфазный двигатель переменного тока мощностью 1,5 кВт, который должен быть преобразован в 9-фазный, должен использовать целочисленную обмотку.обмотка. Сегодня мы предлагаем еще один комплексный калькулятор сечения медных и алюминиевых проводов. Мы подробно обсуждали тему «Как рассчитать правильный размер провода для электропроводки». Калькулятор преобразования размера провода (AWG) Калькулятор преобразования размера провода (SWG) Расчет оптимального натяжения провода Расчет поправочного коэффициента для сопротивления катушки (номинал 25 градусов) Расчет поправочного коэффициента для сопротивления катушки (номинал 20 градусов) Расчет КПД, почасовые ставки, месячные ставки и годовой Расценки Калькулятор Намотки Тороида Электронная почта О нас.Большинство онлайн-калькуляторов позволяют найти индуктивность катушки, зная размеры ее намотки и количество витков. Наша эмалированная медная проволока соответствует требованиям следующих спецификаций производителя: 200 градусов Цельсия – размеры: от 0,112 мм до 3,00 мм – IEC 60317-13 / NEMA MW 35/36 Например, стиральная машина имеет свою собственную, где четко виден справочник. указывает размеры проволоки, используемый материал, № Поэтому, прежде чем начать наматывать, посчитайте свои магниты и полюса статора и определите схему намотки из списка ниже.Обмотка трехфазного двигателя Значения сопротивления обмотки трехфазного двигателя, Таблица сопротивления обмотки трехфазного двигателя, Таблица сопротивления обмотки трехфазного двигателя pdf, формула обмотки трехфазного двигателя, Схема обмотки трехфазного двигателя Pdf Установка размера обмотки фирмы Firma size, Полная информация по двигателю Данные обмотки катушки. ← Улучшение самочувствия с помощью городской природы – вечерняя презентация. NS = количество витков вторичной обмотки. Книга данных обмотки двигателя. В этой статье я сделаю шаг вперед. 4.1 из 5 звезд 4. Калькулятор общих схем.2 \). Обмотка трансформатора строится по уравнению. Нанесение канавок на основу намотки поддерживает послойное положение проволоки в процессе намотки. НС / НП = ВС / ВП. V (C) = Vp √ (1 + n 2) n равно отношению между витками основной / вспомогательной обмотки. Защита двигателя и защита цепи двигателя требуют разных расчетов. какой провод нужно использовать; Конструкцию обмотки вы должны выбрать опытным путем по следующим общим советам. В этом посте мы показали, как настроить размер катушки 3-фазного двигателя мощностью 1 л.с.Расчет трехфазной обмотки переменного тока 1. 6 слоев однофазного двигателя однофазного двигателя 0.55-3KW формы для замотки спирального провода Бежевая пластмасса электрической машины. Прямоугольный изолированный магнитный провод в катушке электродвигателя Катушка намотки проволоки Катушки создают магнитное поле двигателей, трансформаторов и генераторов и используются в производстве громкоговорителей и микрофонов. Системы изоляции двигателей значительно различаются у разных производителей двигателей, но в следующих параграфах дается общее описание различных компонентов, составляющих типичную систему изоляции.Проще говоря, когда мы подаем электрический ток на электродвигатель, в нем создается магнит, и с помощью того же магнита вращается ротор двигателя. Это становится возможным с помощью обмотки двигателя. И следующий вопрос: что такое Обмотка двигателя.В этом посте мы также описываем все типы обмоток электродвигателей и различные типы обмоток двигателя. Схемы намотки; Моторные константы; ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ; Больше информации; Генераторы; Контакт; Калькулятор общих схем. Следовательно, схема намотки – ABCABCABC (каждая проволока наматывается через каждый третий зубец).Javascript должен быть активным! Калькулятор физических свойств катушки. В частности, изгибы проволоки, которые возникают из-за прогибов проволоки, вызванных, например, шкивами, проушинами для проволоки или даже самим направляющим соплом для проволоки в механизме подачи проволоки намоточного устройства, могут привести к деформациям, которые остаются на обмотке катушки. n равно отношению витков основной / вспомогательной обмотки. Выберите звезду в качестве обмотки. Мощность двигателя: напряжение: электрические параметры цепи; Размер провода двигателя: 14 AWG: Ток двигателя: 4.4 А: Размер прерывателя: 20 А: Размер стартера: 0: Ампер нагревателя: 5,06 А: Размер кабелепровода: ¾ дюймов: Примечание: Всегда обращайтесь к NEC при определении размеров кабелепровода. БЕСПЛАТНАЯ доставка для заказов на сумму более 25 долларов, отправленных Amazon. Ток двигателя: 26,5 A Примечания: Калькулятор тока полной нагрузки двигателя рассчитывает ток полной нагрузки двигателя по следующим параметрам: Напряжение (В). ; Подключение обмотки двигателя. Размещено 21 февраля 2021 г. по 21 февраля,… При оформлении заказа применяется купон 9% Сэкономьте 9% с купоном. Предполагаемые или измеренные рычаги двигателя Сначала мы рассчитываем сопротивление обмотки при измеренном или предполагаемом среднеквадратичном токе от привода к двигателю.Проволока любого размера на каждый вес катушки: катушки 250 г / катушки 500 г / катушки 750 г / катушки 1000 г / катушки 4 кг / катушки 10 кг. Осталось всего 4 штуки – скоро закажу. Программное обеспечение для моделирования KV, Io и Rm. обмоток, детали изоляции и всю другую дополнительную информацию о проводе. где R – сопротивление в Ом, V – приложенное напряжение в вольтах, а I – результирующий ток в амперах. . 2 ответа. Этот калькулятор поможет вам оценить количество оборотов однослойного R.F. Сопротивление обмотки.Чтобы двигатель не перегорел, необходимо предусмотреть средства защиты от перегрузки по току (перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю). Константы двигателя. Вышеприведенная формула используется для определения приблизительного напряжения на конденсаторе. И индукторы, и электромагниты состоят из проводов, намотанных на бобину или сердечник. 01 сентября 2008 г. Автор:. Расчет трехфазной обмотки переменного тока (односкоростные обмотки) Виды диаграмм Эта программа расчета включает все необходимые данные для перемотки трехфазных двигателей: тип обмоток, количество слоев, параллельные цепи, диапазон и количество витков на катушку, количество и сечение витка в пазу, а также схема намотки.Как мы можем рассчитать число витков обмотки в конструкции бесщеточного двигателя постоянного тока с учетом всех электрических и магнитных соображений? Каждый мотор-намоточный станок имеет свой технический паспорт. Междуфазное напряжение для трехфазного источника питания или межфазное напряжение для однофазного источника питания. Если вы ищете перемотку однофазного двигателя, вы можете найти ее здесь. 21 февраля 2021 г. NP = количество витков в первичной обмотке. . Поставщики на Alibaba выставили на продажу 1 613 продуктов для расчета проводов обмотки двигателя.com. Вам доступен широкий выбор вариантов расчета проводов обмотки двигателя. На Alibaba.com 17 поставщиков продают расчет проводов обмотки двигателя, в основном, в Азии. Общий. Уравнение для этого: Rhot = R 25C * (0,

+ 0,00393T w) Уравнение 1 Это даст значение для R hot в терминах неизвестного значения, T w – желаемый член. Моторные расчеты. Далее необходимо рассчитать потери из-за вращения вала. Майк Холт. Лучшим методом обеспечения максимальной токовой защиты для большинства цепей является использование автоматического выключателя, сочетающего защиту от сверхтока с защитой от короткого замыкания и замыкания на землю.1 л.с. = 746 Вт. Автор сообщения: Сообщение опубликовано: 14 февраля, 2021 Категория сообщения: Без категории Комментариев к записи: 0 Комментарии 0 Комментарии Введите мощность и напряжение двигателя. Это двигатель 9Н6П (9 полюсов статора, 6 магнитов). По сравнению с аналогичным программным обеспечением для проектирования / модернизации двигателей в цехах перемотки наша программа является гораздо более комплексной, поскольку она предоставляет все необходимое для ремонта двигателей. В этой статье я просто расскажу о том, как рассчитать обмотку трансформатора и какой размер медного провода нам нужно выбрать при намотке трансформатора.Схемы намотки. Будь то трехфазное или однофазное напряжение питания. электрические моталки катушек. Автор этого калькулятора – Феликс Ниссен. Он не ограничивается только двухслойной стандартной намоткой внахлест, но дает все расчеты для одинарного / двойного / смешанного слоя, даже несбалансированного, чередующегося, вкрапленного, намоточного и т. Д., Концентрического или внахлесточного. Обмотка трансформатора строится по уравнению. Калькулятор схемы обмотки. Расчет витков катушки обмотки трансформатора. Он основан на версии 1.0 доктора Мальте (DrM) Clear.Это редко будет точно соответствовать коммерческому поперечному сечению. как рассчитать сечение провода обмотки двигателя. Калькулятор размера провода двигателя. электрические устройства для намотки катушек Контактная информация Телефон 941-962-8119 Факс 941-745-5602 Местоположение предприятия Bradenton, FL 34209 Калькулятор сечения проводов поможет вам очень просто и быстро решить проблему расчета сечения проводов и кабелей для насосов. в полях для гольфа, ландшафтных проектах и ​​сельском хозяйстве. Как рассчитать новые параметры двигателя постоянного тока с модифицированной обмоткой Пользователи серводвигателя постоянного тока иногда оказываются с правильной огибающей двигателя, но с неправильными характеристиками обмотки для выполняемой работы.Расчет сопротивления обмотки трехфазного асинхронного двигателя. Форма и размер провода, используемого в обмотке катушки, предназначены для выполнения определенных задач. $ 22,89 $ 22. При проектировании и изготовлении катушки необходимо оценить площадь поперечного сечения и сопротивление катушки. Вопрос . Фактор намотки для указанной контактной информации Телефон 941-962-8119 Факс 941-745-5602 Место работы Брадентон, Флорида 34209 Электронная почта Для предложений или общей информации: Steve @ production-solution.com. Фаза. Рейтинг (P). 89. Расчет витков обмотки двигателя. Однако обычно это не лучший выбор для двигателей. Получите его в среду, 24 февраля. Двухпроводная и четырехпроводная измерительная обмотка катушки намотки масла. Всегда необходимо соблюдать требования Национального электротехнического кодекса (NEC) и местных норм. 1-125 л.с. 1,8% 126-500 л.с. 1,5% 501-2499 л.с. 1,2%. Магнитный провод изолирован тонким слоем лака, специально разработанного в качестве электроизоляционного материала.

Buzz Around XL Gb147, Уппена на свидании Netflix, Mixamp против Gamedac, Minecraft Null Seed, Скорость перезарядки ударной смолы Genshin, Тест на наркотики волосяного фолликула, Курящий иногда, Ошибка Nike 98d2586b, Паром из Сейбы в Кулебру, Шатровая крыша с разными уклонами, Полицейская промокашка Alton Telegraph Ноябрь 2020,

Влияние статического эксцентриситета ротора на силы торцевых обмоток и вибрационный износ изучаются в данной статье.Электромагнитная сила, напряжение и деформация на торцевой обмотке турбогенератора QFSN-600-2YHG рассчитываются методом конечных элементов (МКЭ) через электромагнитно-структурную связь. Радиальные колебательные характеристики обмотки подтверждены экспериментально. Это показывает, что вибрационный износ в одном и том же слое более серьезен, чем между двумя соседними слоями. Для разных слоев межфазные катушки подвержены большему риску износа, чем внутренние фазовые катушки. Внутри той же фазы последняя катушка в направлении вращения имеет наибольший риск износа изоляции.Возникновение статического эксцентриситета ротора значительно увеличивает электромагнитные силы и амплитуды колебаний на некоторых катушках. Катушка конечной фазы, которая находится рядом с точкой минимального воздушного зазора, является наиболее опасной из-за продолжительных перенапряжений и усиленных деформаций.

1. Введение

Обмотки статора являются ключевыми компонентами, реализующими преобразование энергии. По мере увеличения емкости обмотки статора в генераторах, особенно в больших турбогенераторах, будут воспринимать более высокие электромагнитные силы.Такие электромагнитные силы заставят обмотку вибрировать [1] и выдерживать нагрузки [2, 3].

Ученые уделили много внимания электромагнитным силам / напряжениям на концевых обмотках. Chow et al. использовал метод интегрального уравнения для определения магнитного поля и электромагнитных сил на проводниках [4]. Хан и др. настроить модель анализа силы на основе анализа тока изображения [5]. Ключевым моментом этих двух методов является использование закона Био-Савара для расчета магнитного поля в концевой области на основе интегральной характеристики.Albanese et al. в дальнейшем подтвердили эффективность такого метода [6]. Преимущество такого метода состоит в том, что он позволяет получить плотность магнитного потока в произвольной точке. Впоследствии метод конечных элементов (МКЭ) получил быстрое развитие, и все больше и больше исследователей использовали МКЭ для изучения электромагнитных сил. Например, Kim et al. проанализировали распределение электромагнитной силы на концевых обмотках на основе закона Био-Савара и 3D МКЭ [7], в то время как Fang et al. выполнить расчет распределения напряжений на концевых обмотках большого погружного электродвигателя, заполняющего воду, как в установившемся, так и в переходном режиме [8, 9].Также Salon et al. представили изменение силы намотки при переходной работе в больших турбогенераторах [10]. Помимо условий работы (установившийся режим и переходный случай), также обнаружено, что некоторые другие факторы, такие как скорость, коэффициент мощности, насыщение зубцов статора, распределение магнитного поля, соединение обмотки и форма выступающие полюса также будут влиять на величину силы [11, 12]. Впоследствии, чтобы уменьшить колебания возникающих электромагнитных сил, Liang et al.разработана новая структура обмоток статора по характеристикам электромагнитной силы [13]. Кроме того, анализируя электромагнитную силу различных стержней в разные моменты времени, Бао и др. Установлено, что мутация электромагнитной силы часто возникает в переходной части эвольвенты [14]. Охтагуро и др. изучили механическую деформацию концевых обмоток высоковольтных вращающихся машин и использовали тензодатчики для проверочного испытания [15], обнаружив, что деформации концевых обмоток статора из-за электромагнитных сил будут больше при запуске машины.Авторы также выполнили 3D-расчет конечных сил намотки на конце обмотки, а также механический отклик турбогенераторов мощностью 600 МВт, установив, что носовая часть, корень и средняя часть являются наиболее опасными местами для повреждения [ 1].

Помимо электромагнитных сил, напряжений и деформаций, есть еще один ключевой параметр – колебания обмотки. Электромагнитные силы и колебания в синхронных машинах с осевым потоком с постоянными магнитами (PMSM) с тремя различными типами обмоток были рассчитаны Лу и др.на основе мультифизического анализа [16]. Патель и Батлер использовали повторитель оптического смещения для проверки колебаний концевой обмотки в большом двухполюсном генераторе [17]. Установлено, что номинальная амплитуда колебаний составляет примерно 76-102 мкм м, тогда как при модели с опережающим коэффициентом мощности вибрация будет увеличиваться до 185 мкм м. Фактически, все больше и больше крупных генераторов устанавливают датчики оптико-электрического преобразовательного типа, такие как оптоволоконные акселерометры, для контроля радиальной вибрации концевых обмоток.Поскольку электромагнитная сила на концевых обмотках имеет наиболее заметную вторую гармонику, для больших генераторов требуется, чтобы собственная частота концевых обмоток была как можно дальше от частоты 2-й гармоники [1]. Чтобы получить более полный результат, Мори и Исикава прояснили взаимосвязь между радиальной электромагнитной силой, собственными частотами и скоростями колебаний [18], в то время как Ян и Чен представили общее выражение частоты и соответствующего номера моды гармоники радиальной силы для синхронной машины с постоянными магнитами (PMSM), которая имела трехфазные симметричные двухслойные обмотки [19].Кроме того, Ishibashi et al. рассчитал собственные частоты стального сердечника и обмоток, обнаружив, что по мере усложнения конфигурации кольца количество собственных частот будет увеличиваться, а точные значения собственных частот будут уменьшаться [20].

Безусловно, большинство исследований концевых обмоток сосредоточено на нормальных условиях / номинальных режимах работы, в то время как неисправным случаям уделяется гораздо меньше внимания. Обнаружено, что электромагнитная сила на концевых обмотках будет значительно увеличиваться в условиях трехфазного короткого замыкания [21].Между тем Ли и др. также обнаружили, что магнитное поле в конечной области будет сильно изменяться, когда происходит синхронизация в противофазе, и большой импульсный ток может повредить изоляцию обмотки [22]. Кроме того, также указывается, что степень короткого замыкания или положение короткого замыкания будут влиять на электромагнитные силы, а также на характеристики вибрации концевых обмоток синхронных генераторов [23]. Авторы также провели некоторые предварительные исследования и обнаружили, что нечетные гармоники электромагнитной силы будут увеличиваться, а четные гармоники будут уменьшаться при возникновении межвиткового замыкания обмотки ротора [24].Кроме того, проводятся исследования вибрации ротора [25], плотности магнитного потока [26], фазового тока [27], электромагнитного момента [28], вибрационных свойств ротора [29] и напряжения на валу [27, 30]. ] при статическом эксцентриситете воздушного зазора. Однако вопрос о том, как изменится сила намотки на конце обмотки и как изменится реакция вибрации в случаях статического эксцентриситета ротора, до сих пор не изучен.

По мере возникновения эксцентриситета ротора электромагнитные силы, а также колебания некоторых обмоток усиливаются, и последующий износ изоляции может произойти после длительной эксплуатации.Поскольку эксцентриситет ротора довольно распространен и присутствует почти в каждом генераторе, важно изучить свойства силы намотки, а также реакции на вибрацию. В этой статье мы изучаем свойства электромагнитной силы, а также последующие механические реакции концевых обмоток турбогенератора мощностью 600 МВт. Остальная часть статьи построена следующим образом. Качественные формулы электромагнитной силы на концевых обмотках при статическом эксцентриситете ротора выводятся в разделе 2, а анализ методом конечных элементов и экспериментальное исследование проводятся в разделах 3 и 4 соответственно.Основываясь на теоретических расчетах, МКЭ и экспериментальном исследовании, основные выводы, наконец, сделаны в Разделе 5.

2. Анализ электромагнитной силы

Распределение обмоток ротора и взаимосвязь соединений показаны на рисунках 1 (а) и 1 (б). Магнитодвижущая сила обмотки (МДС) может быть получена на основе принципа суперпозиции. MMF, генерируемый th катушкой, показан на рисунке 1 (c), а MMF в произвольной точке, окружной позиционный угол которой (как показано на рисунке 1 (d)) может быть записан как с участием

где и – ток и количество витков соответственно, а – отношение шага обмотки ротора к шагу полюсов.МДС обмотки ротора и ее ряд Фурье можно записать как куда

Коэффициенты и имеют одинаковые значения для -й и (17 ) -й катушек, а ротор вращается с угловой частотой. МДС обмотки ротора можно уменьшить как

Форма сигнала MMF и спектр показаны на рисунках 1 (e) и 1 (f), соответственно. Показано, что ММП представляет собой ступенчатую волну, содержащую в основном нечетные гармонические составляющие.

Магнитная проницаемость на единицу площади (здесь и далее для краткости записывается как единичная проницаемость) в воздушном зазоре обратно пропорциональна длине радиального воздушного зазора, которая может быть увеличена с помощью ряда степеней и записана как где – нормальная единица проницаемости, – коэффициент эксцентриситета и – значение эксцентриситета, как показано на рисунке 1 (d).

Плотность магнитного потока (MFD) воздушного зазора может быть получена путем умножения MMF на единицу проницаемости, то есть

Таким образом, ток обмотки статора можно записать как

где – индуцированная электродвижущая сила, – эффективная осевая длина обмотки, – скорость, с которой стержень катушки разрезает линии магнитного потока, – реактивное сопротивление обмотки, – количество пазов на фазу, – количество витков на катушка, – внутренний угол мощности генератора, – коэффициент намотки th гармоники.Коэффициент намотки можно описать как где – угол между двумя соседними пазами, – шаг обмотки статора и – шаг полюсов статора. Гармоники коэффициента намотки показаны на рисунке 1 (g).

MMF обмотки статора также может быть получен по принципу суперпозиции. И это можно записать как

Согласно уравнениям (8) и (10) и рисункам 1 (f) и 1 (g), ток обмотки статора содержит только нечетные гармоники, причем первая гармоника является первичной.Следовательно, МДС, создаваемая обмотками статора, также должна содержать только нечетные гармоники, а первая гармоника должна быть заметной. Статический эксцентриситет ротора обычно влияет на проницаемость, но мало влияет на магнитодвижущую силу (МДС) [14]. Для удобства анализа мы игнорируем высшие гармоники, и MMF в произвольной точке, имеющей окружной позиционный угол, может быть записан как где и – 1-я гармоника статора и MMF ротора, соответственно, – составная MMF основной частоты, а – угол между и, как показано на рисунке 1 (h).

Ради наглядности круговой угол верхнего слоя обмотки статора определен как. Например, положение 34-й катушки определяется как. Поскольку на торцевой части каждой катушки имеется много точек, мы определяем положение по окружности th по окружности, как показано на рисунке 2 (а). Учитывая, что магнитное поле в конечной области обычно является полем утечки, которое имеет значительно меньшую магнитную величину, мы устанавливаем коэффициент для модификации.Тогда, игнорируя высшие гармоники МДС, электромагнитная сила концевой обмотки может быть получена через где – угол между плотностью магнитного потока и током статора в точке.

Кроме того, радиальная, тангенциальная и осевая компоненты электромагнитной силы катушки могут быть получены через где – векторный угол точки в координате цилиндра, а – кривая витка концевой обмотки.

Согласно (12) электромагнитная сила на торцевой обмотке имеет постоянную составляющую и вторую гармонику.Если принять во внимание высшие гармоники MMF, должны быть еще другие четные гармоники, такие как 4-я, 6-я и 8-я. Возникновение статического эксцентриситета ротора повлияет на амплитуды этих гармоник, но не вызовет новых гармоник. Изменение амплитуды зависит от коэффициента эксцентриситета и положения катушки. В этой статье, когда, что приводит к. Следовательно, электромагнитная сила будет увеличиваться по мере возникновения статического эксцентриситета ротора.

3. Анализ методом конечных элементов
3.1. Настройка модели

В этой статье мы берем турбогенератор типа QFSN-600-2YHG в качестве объекта исследования, а переходный тип решения 3D используется для FEA. В процессе расчета мы устанавливаем ту же физическую модель и внешнюю схему связи, что и в [5]. [1]. Статический эксцентриситет ротора устанавливается вдоль оси, а коэффициент эксцентриситета составляет 0,03.

Основные параметры генератора перечислены в таблице 1. Осевая длина сердечника статора составляет 6300 мм, что требует больших вычислительных ресурсов в 3D-расчетах.Для баланса точности расчета и ресурса одна десятая часть статора, а именно 630 мм, предназначена для конечно-элементного анализа [1]. Сердечник статора имеет 42 паза, подробное распределение пазов показано на Рисунке 2 (а). Каждый слот имеет два слоя катушек, и каждая катушка имеет верхнюю линию и нижнюю линию внутри этих прорезей. Например, 34-я катушка имеет верхнюю линию в прорези 34 и нижнюю линию в прорези 9. Обмотки имеют двойное Y-соединение, а распределение обмоток фазы A показано на рисунке 2 (b).

напряжение

Параметр Значение Параметр Значение

Номинальная мощность 667 МВА Номинальный ток возбуждения 4128A
20000 В Количество обмоток статора последовательно на фазу 7
Номинальная частота вращения 3000 об / мин Количество оборотов на паз ротора 8 (6 для паза 1 и паза 16)
Количество пар полюсов 1 Длина ротора 6250 мм
Способ подключения обмотки статора 2Y Длина стека 6300 мм
Шаг 17 Внутренний диаметр статора 1316 мм
Коэффициент мощности 0.9 Наружный диаметр статора 2674 мм
Рабочая температура 75 ° C Внутренний диаметр ротора 500 мм
Индексные пазы ротора 50 Наружный диаметр ротора 1130 мм
Реальные пазы ротора 32 Длина воздушного зазора 93 мм
Количество пазов статора 42 Коэффициент штабелирования 0.95
Размеры паза ротора Размеры паза статора

3.2. Электромагнитная сила

Изменение радиальной плотности магнитного потока показано на Рисунке 3 (а). Это показывает, что кривые плотности магнитного потока отображаются как функция косинуса. По мере возникновения эксцентриситета значение MFD около 0 градусов (оси) будет увеличиваться, а около 180 градусов MFD будет уменьшаться.Такой результат хорошо согласуется с уравнением (7).

Распределение MFD в осевом направлении показано на рисунке 3 (b), где начало координат установлено в центральной точке сердечника статора. Так как половина длины статора составляет 315 мм, MFD получит большие значения в [0, 315], а за пределами сердечника статора амплитуда MFD будет уменьшена. Возникновение статического эксцентриситета ротора обычно увеличивает MFD внутри сердечника статора, а именно в области 0–315 мм.

Для лучшего анализа свойств электромагнитной силы сила линейной части и сила на концевой части рассчитываются индивидуально. Сначала рассчитывается плотность силы. Затем с помощью вычислителя поля выполняется дальнейшая интегральная операция для получения радиальной, тангенциальной и осевой составляющих силы соответственно. Положительные направления для радиальной силы и осевой силы устанавливаются вдоль радиальной и осевой оси, соответственно, как изнутри, так и снаружи.Для тангенциальной силы положительное направление задается по направлению прямого вращения. Согласно вышеупомянутому теоретическому результату, электромагнитная сила катушки в пределах (-90 °, -55,7 °) будет увеличена. В частности, мы устанавливаем 34-ю катушку (положение -72,9 °) как конкретный объект анализа.

Электромагнитные силы на концевых обмотках показаны на рис. 4. Обычно две катушки с окружным расстоянием 180 градусов обычно имеют одинаковую электромагнитную силу.Например, 13-я катушка и 34-я катушка, показанные на рисунках 4 (a) –4 (d), имеют одинаковые амплитуды силы. Это соответствует уравнению (12). Однако возникновение статического эксцентриситета ротора приведет к неравномерному распределению магнитного потока, что приведет к увеличению силы катушек вблизи стороны малого воздушного зазора. Например, у 34 витка явное приращение силы. В качестве проверки мы вводим подробное значение угла в уравнение (12) и находим его, что означает положительное увеличение силы.

Для наглядности спектры сил 34-й катушки до и после статического эксцентриситета ротора показаны на рисунке 5. Как показано на рисунке 5, независимо от нормального или статического эксцентриситета ротора, электромагнитные силы включают очевидный постоянный ток. составляющая и 2-я гармоника. Кроме того, есть еще другие четные гармоники, такие как 4-я и 6-я, но с гораздо меньшими амплитудами. Поскольку составляющая постоянной силы не будет создавать вибрации (периодические движения / деформации), а четные гармоники более высокого порядка крошечные, сила 2-й гармоники является основным фактором для вибрации катушки.

Амплитуды второй гармоники силы каждой катушки показаны на рисунке 6. Показано, что радиальная составляющая силы имеет большие амплитуды силы, чем тангенциальная и осевая составляющие. Следовательно, катушки будут иметь более интенсивную вибрацию в радиальном направлении. Вот почему стяжки применяются для ограничения радиальной вибрации катушки. Поскольку концевые обмотки расположены в два слоя и имеют форму корзины, тангенциальная и осевая вибрация вызовут износ изоляции между двумя соседними слоями.Внутри одного и того же слоя радиальные и осевые колебания также вызывают износ изоляции. Поскольку радиальные силы имеют большую амплитуду, износ изоляции в одном и том же слое будет более серьезным, чем в разных слоях.

На рисунке 6 (d) показано, что катушки на конце фазы (последняя катушка в направлении вращения фазы, например, 7-я, 14-я, 21-я, 28-я и 42-я катушки) имеют максимальные электромагнитные силы. и, следовательно, более серьезная вибрация и износ изоляции.Более того, межфазные катушки (катушка, соседняя с другой фазой, например, 7-я и 8-я катушки) имеют максимальную тангенциальную силу, как показано на рисунке 6 (c). Следовательно, при износе разных слоев межфазная катушка подвергается большему риску износа, чем внутренние фазные катушки.

По мере возникновения статического эксцентриситета ротора электромагнитные силы некоторых катушек, а также износ изоляции, вызванный вибрацией, будут увеличиваться. В частности, компоненты радиальной и осевой силы 27-й-41-й катушек будут иметь тенденцию к увеличению, в то время как повышенные тангенциальные силы появятся на 4-23-й катушках, которые находятся примерно на 180 градусов позади катушек, которые имеют увеличивающиеся радиальные / осевые силы. .В общем, 29-я-42-я (включая упомянутые выше 32-я-36-я катушки в области (-90 °, -55,7 °)) катушки будут иметь увеличенные равнодействующие силы. Такое явление хорошо согласуется с предыдущим теоретическим анализом (см. Уравнение (12)).

3.3. Механический отклик

Из-за действия электромагнитных сил катушки будут выдерживать изменяющиеся во времени напряжения и деформации, которые могут вызвать усталость материала и износ изоляции через длительный период времени.Значительным способом защиты от износа является улучшение технологии изготовления, например нанесение износостойкого покрытия на поверхность змеевика опасной зоны. Ключевой момент – выяснить точный опасный регион. В этой статье мы выполняем расчет многополевой связи для получения механических откликов, таких как деформация и эквивалентное напряжение. Электромагнитные силы переносятся из модуля Maxwell 3D в переходный структурный модуль. Подробные результаты показаны на рисунке 7.Это показывает, что 35-я катушка, которая находится в конце фазы C, имеет максимальное напряжение и деформацию, так как она находится рядом с точкой минимального воздушного зазора.

Чтобы лучше проиллюстрировать более подробную информацию об отклике катушки, 34-я катушка выбрана в качестве объекта исследования и разделена на 16 сегментов, как показано на рисунке 8 (а). Удельные максимальные напряжения и деформации для каждого сегмента показаны на рисунках 8 (c) и 8 (d) соответственно. Показано, что максимальное напряжение возникает на сегментах O и P, которые фактически являются корневой частью (точкой соединения между линейной частью и конечной частью) концевой обмотки.Кроме того, сегменты G и H, которые являются средней частью концевой обмотки, имеют вторые по величине напряжения. По деформации наибольшие значения имеет средняя часть торцевой обмотки (сегмент G). Кроме того, сегмент от A до F также имеет усиленную деформацию. Поскольку перенапряжение или чрезмерная деформация могут привести к потенциальному повреждению катушки, корневая часть и верхняя половина возле носа являются наиболее опасными участками в целом. Эти позиции нуждаются в особом подкреплении.

Чтобы объяснить форму волны максимального напряжения и деформации, мы упрощаем верхнюю эвольвенту как балку, а анализ силовой нагрузки показан на рисунке 8 (b), где – плотность электромагнитной силы, более подробную информацию о которой можно найти в Ref. .[1]. это опорная сила, обеспечиваемая сердечником статора, это тяговое усилие, создаваемое нижней эвольвентой, и они могут быть получены через где – изгибающий момент носовой части, – длина балки в направлении.

Поскольку напряжение связано с изгибающим моментом, мы построим схематические диаграммы сдвига и изгибающих моментов, как показано на рисунках 8 (e) и 8 (f). Указывается, что средние части имеют максимальные изгибающие моменты. Следовательно, наибольшее напряжение будет испытывать средняя часть.Это также можно объяснить уравнением напряжения изгиба (15). Однако, поскольку корневая часть является позицией изменения формы, она должна сталкиваться с концентрацией напряжений. Следовательно, максимальное напряжение действительно появляется на корневой части, как показано на рисунке 8 (c). где – изгибающий момент, – коэффициент изгибного сечения.

Под действием изгибающего момента будут возникать прогибы. Дифференциальное уравнение прогиба балки можно записать в виде где – модуль упругости, – момент инерции.

Тенденцию к прогибу можно получить за счет двойного интегрирования изгибающего момента, как показано на Рисунке 8 (g). Для положений от P до G отклонение обычно увеличивается. Такой результат аналогичен моделируемой деформации, показанной на рисунке 8 (d). Но деформации от G до A на рисунке 8 (g) несколько отличаются от рисунка 8 (d). Это вызвано различием между прогибом (деформация в радиальном направлении, т.е. частичная деформация) и деформацией (составная включает не только радиальную составляющую, но и другие).

В технике сложно проверить напряжение катушки из-за ограниченного пространства и сложности передачи данных в условиях сильного электромагнитного поля. Однако можно проверить вибрацию (амплитуда вибрации на самом деле является деформацией) с помощью оптоволоконных датчиков ускорения. В этой статье мы проводим экспериментальное исследование, закрепляя два датчика ускорения на двух разных катушках для выборки и проверки сигнала вибрации; более подробную информацию можно найти в следующем разделе.

4. Экспериментальное исследование
4.1. Метод

Эксперименты проводятся на прототипе генератора MJF-30-6 в Государственной ключевой лаборатории альтернативных электроэнергетических систем с возобновляемыми источниками энергии, Китай, как показано на Рисунке 9 (а). Основные параметры генератора перечислены в таблице 2. Воздушный зазор проверяется группой высокоточных датчиков, и испытание показывает, что минимальная точка воздушного зазора (статическое положение эксцентриситета ротора) составляет 120 °, как показано. на рисунке 10 (а).Два акселерометра прикреплены к концевой обмотке и помечены буквами A и B, как показано на рисунке 9 (b). Датчик A находится рядом с точкой минимального воздушного зазора, а датчик B находится на катушке в соседней фазе. Для большей ясности, секционная диаграмма генератора показана на Рисунке 10 (а). В частности, вышеупомянутый расчет методом конечных элементов имеет такое же положение зонда, что и эксперимент, как показано на рисунке 10 (b). Датчик A находится на 34-й катушке, а датчик B – на 41-й катушке. Центр 34-й катушки находится в положении минимального воздушного зазора (см. Рисунки 1 (d) и 2 (a)), а 41-я катушка находится в соседней фазе.


Параметры Номинальная мощность Номинальное вращение Номинальный ток возбуждения Номинальный коэффициент мощности Пары полюсов Сердечник

Значения 30 кВА 1000 об / мин 1,8A 0,8 3 8

4.2. Результаты

Результат вибрации (сигнал ускорения) показан на рисунках 11 (a) –11 (d). Очевидно, что вторая гармоника является наиболее заметной составляющей, демонстрируя хорошее соответствие предыдущему теоретическому результату (см. Уравнение (12)). Более того, амплитуда вибрации датчика A, который находится ближе к минимальному положению воздушного зазора, больше, чем у датчика B. Данные моделирования датчиков A (на катушке 34) и B (на катушке 41) показывают аналогичный результат. Такой результат также хорошо соответствует рисунку 6 (b) и, следовательно, является хорошей проверкой моделирования.

5. Заключение

В этой статье исследуются электромагнитная сила и последующий механический отклик торцевых обмоток статора в турбогенераторах до и после статического эксцентриситета ротора. Основные выводы, основанные на теоретическом анализе, расчете МКЭ и экспериментальном исследовании, можно сделать следующим образом. (1) Электромагнитная сила содержит постоянную составляющую и четные гармоники. Возникновение статического эксцентриситета ротора вызовет изменение силы.Достаточным условием увеличения силы катушки является то, что катушка попадает в область действия (2). Радиальная составляющая силы больше, чем осевая и тангенциальная составляющие, что приводит к более интенсивным колебаниям в радиальном направлении. По мере возникновения статического эксцентриситета ротора катушки рядом с точкой минимального воздушного зазора будут увеличиваться (3) Износ изоляции катушек внутри одного и того же слоя более серьезен, чем износ изоляции между двумя соседними слоями. При износе разных слоев межфазная катушка подвергается большему риску износа, чем внутренние фазовые катушки.В нормальных условиях вибрация на оконечных катушках (7-я, 14-я, 21-я, 28-я, 35-я и 42-я катушки) имеет наибольшую амплитуду. Однако в случае статического эксцентриситета ротора усиленная вибрация в первую очередь проявляется в катушках 29–42 (4). Либо перенапряжение, либо чрезмерная деформация приведут к повреждению изоляции катушки. Катушка на конце фазы, которая находится рядом с точкой минимального воздушного зазора, является наиболее опасной. Корневая часть и средняя часть спирали испытывают наибольшее напряжение, а верхняя половина около носа имеет наибольшую деформацию.Эти две области требуют особого внимания и особого усиления во время производства.

На следующем этапе в качестве дополнения к этой статье будет проведено исследование электромагнитных сил на обмотках ротора. Мы проведем такие же анализы для обмоток ротора в нормальных условиях и в случае эксцентриситета ротора соответственно.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (51777074), Фондом естественных наук провинции Хэбэй (E2020502032), Программой поддержки лучших молодых талантов провинции Хэбэй ([2018] -27) и Фонды фундаментальных исследований для центральных университетов (2017MS146 и 2018YQ03).

(PDF) Расчет и анализ теплового статического поля ротора для межвиткового короткого замыкания обмотки возбуждения большого гидрогенератора

Энергии 2019, 12, 1252 19 из 19

5.Li, W .; Li, Y .; Вс, Ы .; Wang, P .; Лю В. Исследование температурного поля основной изоляции статора турбогенератора

с воздушным охлаждением после обстрела основной изоляции. Энергия 2018, 11, 1101.

6. Li, D .; Wen, Y .; Li, W .; Feng, B .; Цао, Дж. Расчет и анализ трехмерного температурного поля синхронного двигателя с постоянными магнитами

с осевыми и радиальными магнитными потоками. Энергия 2018, 11, 1208.

7. Li, W .; Han, J .; Huo, F .; Чжоу, X .; Zhang, Y .; Ли Ю. Влияние изменения концевой конструкции вентиляции на распределение температуры

в концевой области большого турбогенератора с водородно-водородным охлаждением.

IEEE Trans. Energy Convers. 2013, 28, 278–288.

8. Lu, Y .; Li, W .; Максимум.; Джин, Х. Численное моделирование температурного поля в роторе большого турбогенератора

с воздушным теплоносителем. Proc. CSEE; 2007; Том 27, стр. 7–13.

9. Qiu, H .; Yi, R .; Li, W .; Джин, Н. Влияние выпрямителей на высокоскоростной генератор с постоянными магнитами

электромагнитных и температурных полей в системах распределенной энергетики. IEEE Trans.Энергетика

Конверс. 2015, 30, 655–662.

10. Li, W .; Guan, C .; Чен, Ю. Влияние вращения на жидкость ротора и распределение температуры в большом гидрогенераторе с воздушным охлаждением. IEEE Trans. Energy Convers. 2013, 28, 117–124.

11. Wang, L .; Chen, W .; Тао, Д., Ли, В., Ге, Б. Исследование влияния свойств экрана на вихревой ток и поток

в концевой области большого турбогенератора с воздушным охлаждением. IEEE Trans. Energy Convers 2016, 31, 218-227.

12. Li, W .; Zhang, Y .; Чен Ю. Расчет и анализ коэффициентов теплоотдачи и температурных полей

обмоток возбуждения ротора большого гидрогенератора с воздушным охлаждением. IEEE Trans. Energy Convers. 2011, 26, 946–952.

13. Li, W .; Li, D .; Ли, Дж. Влияние количества радиальных вентиляционных каналов ротора на распределение температуры обмотки возбуждения ротора

и состояние потока жидкости между двумя полюсами гидрогенератора с полностью воздушным охлаждением. IEEE Trans.

Ind.Электрон. 2017, 64, 3767–3775.

14. Ma, M .; Li, Y .; Wu, Y .; Донг К. Многополевой расчет и анализ межвиткового замыкания обмотки возбуждения

в турбогенераторе. Энергия 2018, 10, 2626.

15. Carlos, C .; Yinan, L .; Лизон, М. Анализ тепловых сигнатур 8/6 реактивного реактивного двигателя при коротком замыкании между

витками. В материалах Международной конференции IEEE по промышленным технологиям

(ICIT), Лион, Франция, 20–22 февраля 2018 г .; стр.1859–1864 гг.

16. Da Costa Bortoni, E .; Siniscalchi, R.T .; Джардини, Дж. Определение КПД гидрогенератора с помощью инфракрасных тепловизоров

. IEEE Trans. Energy Convers. 2011, 26, 1134–1139.

17. Ashtiani, C.N .; Лоутер, Д.А. Моделирование переходного и субпереходного реактивного сопротивления большого гидрогенератора

с помощью конечных элементов. IEEE Trans. Power App. Syst. 1984, ПАС-103, 1788–1794.

18. Натенсон, Р.D .; Черепко, Дж .; Патель, М.Р. Анализ термических напряжений и конструкция статора сверхпроводящего генератора мощностью 300 МВА

. IEEE Trans. Energy Convers. 1986, ИС-1, 141–147.

19. Istad, M .; Runde, M .; Нисвин, А. Обзор результатов термоциклических испытаний обмоток статора

гидрогенератора. IEEE Trans. Energy Convers.2011, 26, 890–903.

20. Sharifi, E .; Jayaram, S.H .; Черный, Е.А. Анализ термических напряжений в обмотках двигателей среднего напряжения при

повторяющихся быстрых импульсных и высокочастотных напряжениях.IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul. 2010, 17, 1378–1384.

21. Xie, Y .; Guo, J .; Chen, P .; Ли, З. Сопряженный жидкостно-термический анализ для асинхронных двигателей с поврежденными стержнями

, работающих при номинальной нагрузке. Энергия 2018, 11, 2024.

22. Wu, Y .; Ma, M .; Ли Ю. Новая катушка обнаружения, способная выполнять онлайн-диагностику короткого замыкания обмотки возбуждения

паротурбинных генераторов. IEEE Trans. Energy Convers. 2018, 33, 106–115.

23.Wu, Y .; Ли Ю. Диагностика короткого замыкания в обмотке возбуждения турбогенератора по методу ожидаемой электродвижущей силы

. IEEE Trans. Energy Convers. 2016, 31, 706–713.

24. Kim, J.K .; Kwak, S.Y .; Cho, S.M .; Jung, H.K .; Chung, T.K .; Юнг, С. Оптимизация многослойной синхронной машины с заглубленным магнитом

в сочетании с анализом напряжений и термическим анализом. IEEE Trans. Magn. 2006, 42, 1023–

1026.

25. Chen, X.Электромагнитный анализ и расчет гидрогенератора; China Water Conservancy и

Hydropower Press: Пекин, Китай, 2011 г.

26. Bi, C .; Hu, L .; Хан, Б. Система онлайн-мониторинга температуры ротора на трех ущелье гидрогенератора.

Большой электр. Мах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *