Загадка дросселя, намотанного фольгой

[Alex9797]

Однажды понадобилось мне намотать дроссель, для понижающего стабилизатора. Выходной ток нужен был довольно большой. По расчетам определил сечение провода. Диаметр получался такой, его фиг согнешь. А если и согнешь, то на изгибах весь лак потрескается. Решил мотать в несколько жил, с таким же суммарным сечением. Заодно и поверхностный эффект ослабится. Тоже не понравилось, обмотка получалась корявая, очень неплотная, поэтому даже не все витки помещались.

И тут мне пришла мысль: - а что, если мотать не проводом, а медной фольгой? Был у меня лист медной фольги, толщиной примерно 0,3мм. Умножил ее толщину на ширину каркаса - получилось даже больше, чем расчетное сечение! Посчитал, сколько витков поместится, с учетом изоляции. Тоже все классно, даже запас остается. А что касается крепления выводов от этой обмотки, так вообще песня! К концам фольги припаивается кусок провода, перпендикулярно ленте, и он просто торчит из каркаса, и никакого особого крепления не требует.

В общем, отрезал я полоску фольги нужной ширины и длины. Потом отрезал полоску бумаги, которой изолируют обмотки в трансформаторах. Сложил эти полоски вместе, и аккуратно намотал обмотку. При этом я получил массу удовольствия и от самого процесса, и от полученного результата. Фольга ровная, поэтому обмотка получилась аккуратной и красивой. Я был очень горд своей находчивостью. Рано радовался...

Ничего не предвещало беды, как пишут в страшных рассказах. Собрал сердечник дросселя, впаял в схему. Измерителя индуктивности у меня тогда не было, а то бы сразу обнаружил неладное. В общем, при первом же включении силовой транзистор взорвался. Я заменил его, и включил последовательно лампочку, а напряжение подал пониженное, через ЛАТР. Судя по картинке на осциллографе, индуктивность моего чудесного дросселя была равна нулю.

Я сделал вывод, что слишком пожадничал, погнался за максимальным сечением, и ширину фольги взял слишком большую. Поэтому где-то в глубине обмотки края фольги вылезли за края бумаги, и замкнулись между собой. В общем, решил уменьшить ширину фольги. Так и сделал. Оставил по два миллиметра расстояние до торцов каркаса. А чтобы изолирующая бумага гарантированно препятствовала замыканиям, перед намоткой я зафиксировал ее капельками клея, к фольге. Да, и еще я тщательно загладил заусенцы на краях фольги, чтобы они не могли прорезать бумагу.

В этот раз я мотал обмотку с особой тщательностью. Как говорится, лучше перебдеть, чем недобдеть. Но все равно это не помогло. Все равно, дроссель в схеме вел себя точно так же, как обычный кусок проволоки. Сопротивление - ноль, индуктивность - ноль... Грешить на сердечник я не мог, потому что на нем же делал эксперименты с намоткой проволокой, и все было нормально, совпадало с расчетами. Все говорило о том, что причина в самой фольге.

Короче, в конце концов я пришел к выводу, что из-за того, что фольга занимает всю ширину каркаса, токи в ней могут протекать не только вдоль витков, но и в любом другом направлении. То есть, запросто могут возникать токи Фуко, в плоскости каждого витка. И это будет равносильно наличию короткозамкнутых витков. Что и убьет все признаки индуктивности.

Дроссель я снова перемотал обычным проводом, в несколько жил. Все нормально заработало, и внешний вид дросселя никого не волновал.

А теперь - вопрос.
Как Вы считаете, какова действительная причина, почему обмотка из фольги приводила к такому печальному результату? Может, у кого-то есть пример, когда все получилось более удачно?

[akegor]

Может, у кого-то есть пример, когда все получилось более удачно?

Блоки питания ЕС ЭВМ на сотни ампер не пришлось разбирать? Там дроссели и трансформаторы были с применением фольги в обмотках (не экраны).

[Alex9797]

Нет, это разбирали без меня те, кто на этих ЭВМ работал. Мне достались только некоторые платы, и кусочек ферритовой памяти.
Но позже, несколько лет после той неудачи с фольгой, мне попадались большие то ли дроссели, то ли трансформаторы, у которых было похоже, что обмотки из фольги. Я употребил так много неопределенных формулировок, потому что разбирать все это и не было возможности (все было капитально залито лаком), и не было вообще никакой необходимости. Так что это могла быть и фольга, а могла быть просто плоская шина. Ведь снаружи был виден только торец.

Кстати, к сведению: тот несчастный дроссель из фольги включался на частоте 20 килогерц. Небольшая частота.

[akegor]

Я пытался добывать сердечники. Получалось плохо, потому плюнул. Но обмотки, в том числе, срезал ножовкой. Фольга. Частоту не скажу точно, примерно 50 кГц - не слишком ВЧ тогда была комплектуха, хоть и не ширпотреб.

[niXto]

Фольгой мотать можно, но только перпендикулярно каркасу

[katzin]

Думаю у вас фольга неправильная вы её по вдоль мотали а надо было поперек да и наверно совсем тонкая....раньше бывало на шину сварочника глянешь какая там медь и сколько аж дух захватывает....намек.

[genao]

Разматывал и мотал при ремонте трансформаторы БП СМ ЭВМ (за моточные данные в Северодонецке отдал книгу Мопассана). Ленточная фольга в обмотках.
Что касается дросселя намотанного фольгой. Дело в том, что при намотке фольгой, в отличие от провода, вытеснение потока при насышении сердечника из обмотки слабое из-за лучшего потокосцепления с магнитопроводом. А если магнитопровод замкнутый с воздушным зазором, а зазор внутри обмотки, то выпучивание из зазора потока тоже ослаблено.
При обмотке проводом поток при насыщении вытесняется через межвитковый зазор из эмали и зазора неплотности намотки.
Другими словами - у Вас возможно имело место насыщения сердечника и при намотке фольгой потоку было деваться некуда он ограничивался насыщением, а при намотке проводом - он вытеснялся в воздух через зазоры.
ПС. Кстати в нашем самодельном прогрузочном трансформаторе на большие токи первичку из провода помещаем между двумя сплошными медными шинами вторички на всю высоту стержня Ш железа. Рассеивание и эффект близости минимизируется. Без этой меры не получить ток прогрузки до 14кА. Только до 4-5кА.

[Kabron]

фольги, толщиной примерно 0,3мм.

да и наверно совсем тонкая

Вот от таких... сдержался, ротозеев все беды в отечестве.

[Alex9797]

Фольгой мотать можно, но только перпендикулярно каркасу

Напоминает "Семь перпендикулярных красных линий"
Перпендикулярно каркасу - это куда?
В общем, для ясности: я мотал в том же направлении, в каком обычно мотают обычным проводом. А куда надо было?

genao
Красивая гипотеза. Но...
Да, дроссель был с зазором. Сердечник Ш-образный, без зазора. Пилить ничего не стал, а просто подложил прокладки между половинками сердечника. Поэтому зазоры были на всех трех стыках - и на внутреннем, и на наружных. Прокладки были изготовлены из тонкого стеклотекстолита. И во всех экспериментах, с разными обмотками, прокладки были одни и те же. Поэтому толщина зазора была одинаковая и при намотке фольгой, и при намотке обычным проводом.

По поводу насыщения.
Дело в том, что на насыщение я мог грешить только после первого включения, когда взорвался транзистор. (кстати, взорвался он при полностью отключенной нагрузке, что для меня оказалось вначале большой неожиданностью. А потом, когда оказалось, что индуктивностью в дросселе и не пахло, стало ясно, что транзистор убился при тщетной попытке первым же импульсом зарядить большой электролит, который после дросселя)

Так вот, когда после замены транзистора я принял все меры безопасности, и осциллографом исследовал форму тока дросселя, то при этом и ток дросселя был значительно ограничен, и напряжение на входе было снижено в несколько раз. Поэтому о насыщении можно было и не мечтать. Кстати, когда я мотал обмотку проводом, то количество витков было точно такое же, как и при намотке фольгой.

В общем, что я только не делал с тем дросселем, пытаясь обнаружить в нем хоть какую-нибудь индуктивность! Делал и такое: вынимал из каркаса обе половинки сердечника, и включал питание. Осциллограф сажал и параллельно обмотке, и на токовый шунт. При включенном питании вставлял половинки сердечника в каркас, чтобы хоть так увидеть какое-то изменение. И зазор пробовал убирать полностью. Ничего.

Пробовал смоделировать поведение дросселя, если у него межвитковое замыкание. Для этого, когда уже дроссель был перемотан проводом, и вел себя в схеме нормально, я поверх его обмотки делал короткозамкнутый виток из толстого медного провода. Конечно, индуктивность резко падала. Резко, но далеко не до нуля! И понятно, ведь магнитное сцепление потоков всей обмотки с потоком одного короткозамкнутого витка было далеко не 100%, и индуктивность рассеяния давала о себе знать.

В общем, пока это писал, в голову лезли разные мысли и идеи. Конечно, неплохо бы сейчас, с этим уровнем опыта, и с этими возможностями, снова вернуться к тем экспериментам. Но на данный момент у меня основная гипотеза - это особенности намотки фольгой. Особенности формы проводника.
Например, если мы на плате разводим аналоговые цепи, с малыми сигналами, то огромное значение имеет топология разводки земли. Для непосвященного в упор непонятно, почему через всю плату идут параллельно две отдельные дорожки, которые все равно начинаются из одной точки, да и заканчиваться могут совсем рядом друг с другом. А почему бы их не объединить, и провести одну, широкую? А то и вообще, пустить эти цепи по сплошной металлизации? Но, если так сделать, то вся точность полетит к чертям, потому что направление токов будет непредсказуемое, и по пути они нахватаются наводок, превышающих полезный сигнал на порядок.

Так вот, я допускаю, что и по широкой фольге могут протекать токи в каких-то нехороших направлениях. А что еще остается думать?

Кроме того, возникает такой вопрос (чисто теоретический): а что будет происходить с индуктивностью, да и с остальными параметрами дросселя, при увеличении ширины фольги? То есть, представим некий сердечник, у которого длина каркаса большая. Например, для круглого счета, она равна метру. А диаметр каркаса остается небольшим, обычным. Например, диаметр равен 10мм. И на такой сердечник мы наматываем обмотку из фольги, количество витков каждый раз одинаковое. Например, 20 витков. Но ширина фольги каждый раз берется шире предыдущей.

Другими словами, как поведет себя обмотка из фольги, когда она в конце концов выродится в подобие длинной трубы, когда ширина обмотки станет намного большей, чем ее диаметр? Ведь путей для токов будет множество. Будто едешь на джипе по ровной степи, и тебе глубоко чихать не только на двойную сплошную, но и на все разметки в целом.
И как в такой воображаемой трубе-обмотке будет протекать ток, в случае, когда выводы припаяны к фольге к углам одного края обмотки, или по диагонали, к противоположным углам?

[Kabron]

Мне кажется, результат будет разный в случае намотки фольги виток на виток(концентрической спиралькой) или виток к витку(цилиндрической пружинкой). При ширине фольги › диаметра.
В принципе проверить легко, дело в наличии фольги, а у меня ее нет.