Магнитный диод

МАГНИТНЫЙ ДИОД.

Принцип работы электромагнитных устройств заключается во взаимодействии проводника с переменным магнитным полем (1МП). При этом возникает ЭДС индукции в проводнике. До тех пор, пока цепь проводника разомкнута — все в порядке. Влияние ЭДС на магнитное поле отсутствует. НО! Как только мы замыкаем цепь, по проводнику начинает течь ток. Это вызывает появление противоЭДС и, соответственно, магнитного поля(2МП). Это 2МП направлено ПРОТИВ первичного. Для восстановления 1МП до первоначального уровня нам необходима дополнительная энергия от источника питания. С этим приходится считаться и мириться, как с неизбежным злом. «Против законов физики инженеры бессильны».
Однако, если закон нарушить невозможно, то надо попытаться уменьшить влияние 2МП на 1МП. Один из вариантов предложен Ручкиным В. А. («Новое в электромагнетизме», «Новый элемент электрических машин»). В этих работах он предлагает использовать асимметричный магнитопровод (разные площади и материалы). При таком подходе часть 2МП замыкается минуя основной (возбуждающий) магнитопровод. Он показывает, что при правильном расчете и проектировании удается существенно развязать магнитные потоки и снизить потребляемую мощность без снижения эксплуатационных характеристик устройства. Предложенный вариант имеет свои достоинства и свои недостатки.
Хочу предложить свой метод «развязывания» магнитных потоков. Для начала рассмотрим соленоид, изображенный на рисунке.

Он выполнен в виде металлического или ферритового стержня с катушкой. Особенность этого соленоида в том, что его концы, выходящие за пределы катушки выполнены заостренными. Максимальный магнитный поток этого соленоида определяется, кроме всего прочего, площадью поперечного сечения сердечника. Причем этот поток ВЕСЬ выходит за пределы соленоида во внешнее пространство через заостренные концы. На торцах происходит концентрация (фокусировка) магнитного потока без снижения его интенсивности.
Рассмотрим этот же соленоид в качестве приемника магнитного потока. Совершенно очевидно, что в условиях приема максимальный магнитный поток будет определяться площадью острия. Для примера: площадь сердечника 100 мм2, а площадь острия 1 мм2. В этом случае разница между «излучением» и «приемом» магнитного потока составит 100:1. Естественно, эту разницу можно увеличить (в разумных пределах).
Что же мы получили? Мы получили магнитный диод, реагирующий не на знак (север или юг), а на направление ПЕРЕДАЧА-ПРИЕМ.
Посмотрим что это нам дает.
Для примера рассмотрим трансформатор, изображенный на рисунке.

Это обычный трансформатор на железе или феррите, но доработанный. Первичная (возбуждающая) обмотка I намотана на центральном керне. Вторичные обмотки II и III намотаны на боковых стержнях. Центральный керн, в местах стыков с ярмом имеет конические срезы, уменьшающие поверхность контакта. Как мы рассмотрели выше, наличие срезов не влияет на величину магнитного потока передаваемого в ярмо. То есть, весь 1МП от обмотки I будет передан в ярмо и преобразован в ЭДС. В тоже время, при подключении нагрузки к обмоткам II и III противоЭДС, в значительной своей части (обратно пропорционально площади сердечника и острия), будет циркулировать в ярме. Следовательно, мы можем получить полную габаритную мощность с такого доработанного трансформатора лишь с весьма незначительным увеличением потребляемой мощности. А это сулит немалый выигрыш.
Рассмотрим теперь один из практических вариантов выполнения магнитного диода. Его рисунок приведен ниже.

Центральный керн имеет срезы под углом 10 — 20 гоадусов. Между центральным керном и ярмом имеется зазор. Этот зазор является своего рода сопротивлением (магнитным резистором МР) для магнитного потока. МР уменьшает магнитный поток в обе стороны одинаково. Но если от много убрать немножко, то останется много. А если от немного отнять немного, то останется меньше.
Теперь дело за практиками.

 

Возьмите два больших гвоздя, намотайте на них проволоку. На первую катушку подайте небольшое напряжение 50 Гц, ко второй подключите вольтметр. Попробуйте расположения "острие-острие", "острие-шляпка", "шляпка-шляпка". И убедитесь, что никаким 100:1 не пахнет.

Или лень?

 

Предложенный эксперимент некорректен. Нет замкнутого магнитопровода. В одну сторону пойдет от возбуждающего керна, а отклик замкнется через ярмо магнитопровода ПО НАИМЕНЬШЕМУ ОПРОТИВЛЕНИЮ. Обратно в керн магнитный поток не пойдет - слишком большое сопротивление. В этом соль и смысл заострений керна.

 

Ну, так намотай два трансформатора и сравни их КПД. Потратишь моток проволоки и лист жести, зато поймёшь в чём там облом. Лично я так и не понял, с чего это вдруг на острие сердечника магнитный поток будет зашкаливать. Чтобы это произошло, там необходимо сфокусировать силу, которая поворачивает спины электронов ферромагнитного материала превращая его в магнит, а никакой заумной эфирной линзы в схеме нет.

Для проверки теории беру слабенький магнит в форме почти паралепипеда (от старого дискового телефона) и, прикладывая торцом, поднимаю им железяку, которую он с трудом поднимает. После пытаюсь сделать тоже самое приложив к железяке лишь уголок магнита и никакой суперконцентрации магнитного поля на острие не обнаруживается.

Что же до до магнитного диода, то необходимо придумать схему, в которой он будет полезнее более мелкого электрического. В конце-концов, диод можно и на пневматике с клапанами соорудить, но размеры такой микрухи...

 

Вообще-то есть такая вещь как магнитное сопротивление, Rm.
От него зависит поток, Ф = F / Rm, здесь F - МДС, (аналог потенциала в электрике).
А само Rm обратно пропорционально площади сечения участка. Уменьшаем площадь, получаем большое Rm, снижается поток.

А магнитные микросхемы вроде изобрели одновременно с электронными.
Хотя точно по времени не помню, давно было ... ))

 

В технике приборов СВЧ давным-давно применяются -
так называемые "Магнитные вентили и циркуляторы" ...

 

См. "Трансформатор с рассеянием".
Так устроен сварочный трансформатор.