Dette innlegget beskriver en ekstrem kilde til forvrengning som kan finnes i drivere folk tror er svært velkonstruerte. Det finnes beskrivelser av dette der ute, men det er svært få som har gjort noe med det. Av ren nysgjerrighet ønsket jeg å dykke dypere inn i dette emnet og oppdaget noe jeg tror de aller fleste driverkonstruktører ikke en gang kjenner til; hvor stor denne effekten faktisk er!
Jeg har i det siste forsøkt å fordype meg en god del lenger inn i materien i FEMM. For dem som ikke kjenner til FEMM er dette et fantastisk verktøy for å simulere funksjonen til en magnetisk, elektromagnetisk, termisk eller elektrostatisk krets. I forbindelse med høyttalerelementer snakker vi selvsagt om elektromagnetiske kretser.
I den forbindelse har jeg testet hva metning betyr i praksis. Jeg husker en gang at en ingeniør hos en leverandør sa til meg noe sånn som "nei, det må vi ikke gjøre, da kan polstykket gå i metning". I ettertid slo det meg at det kunne da ikke være en dårlig ting. Det burde vel være nesten som når en strømforsyning kan levere mer strøm enn vi bruker?
Vel, her er svaret:
Jeg tegnet to magnetkretser. Felles for begge er at polstykket er 25mm, magnetgapet er 10mm høyt, og spolen er en 2-lags 4mm lang spole. Dette er altså en underhengt motor med DC-motstand på 9 ohm.
Den ene har en diger ferrittring på over 20cm, og en ganske kraftig neodymbrikke på polstykket. I tillegg er topplata dreid ned til 4mm, og den har bare en liten 6mm høy kant inn mot gapet som gjør at man oppnår en høyde på gapet på 10mm. Jeg har også fjernet materiale på innsiden av polstykket ved gapet. Alt for å oppnå maksimal metning i et par smale flaskehalser så nær gapet som mulig. Dette motorsystemet er dermed kraftig mettet, og både utenfor og innenfor gapet har man bortimot 2,4 Tesla (jern går i metning på ca 2,15 Tesla) så det er med andre ord skikkelig overmettet.
Den andre varianten har en veldig liten ferritt på bare ca 6cm, og en bitteliten neodymknapp på polstykket. Polstykket er massivt og hele topplata er 10mm tykk. Det er knapt noen del av kretsen som er over 1,4 Tesla. I enkeltes øyne, en vakkert designet motor med mye å gå på, og langt i fra metning i absolutt alle deler.
Jeg kjørte så 1A gjennom spolen og beregnet kraftfaktoren. Så inverterte jeg strømretningen og beregnet kraftfaktoren på nytt. Så økte jeg til 20A og beregnet kraftfaktoren i begge retninger en gang til. Jeg får et avvik i kraftfaktoren når jeg endrer strømretningen. Den ene veien jobber strømmen med magneten, den andre veien jobber den mot magneten.
Her er avvikene. Ideelt er 0%
Den mettede kretsen ga meg et avvik på 0,24% ved 1A og 4,3% ved 20A
Den umettede kretsen ga meg et avvik på 4,1% ved 1A og 135% ved 20A
Ja, du leste riktig, HUNDREOGTRETTIFEM PROSENT!!!!!
Noen har kanskje falt litt av lasset her, men dette betyr en helt hinsides kraftig forvrengningskomponent.
Man kan gjøre en beregning til på disse tingene. Man kan finne ut hvor linjær kraftfaktoren er ved ulike strømmer. I utgangspunktet skulle kraftfaktoren ved 20A være eksakt 20 ganger større enn ved 1A. Med det som utgangspunkt kan man beregne det prosentvise avviket sammenliknet med hva man burde hatt om 1A er referanseverdien. Avviket burde ideelt sett vært 0%:
Den mettede kretsen har et avvik på hhv 3,4% for positiv og 7,3% for negativ.
Den umettede kretsen har et avvik på hhv 39,4% for positiv og 37,0% for negativ.
Med andre ord, et enormt avvik. Her er det enormt å hente for konstruktører som gidder å anstrenge seg!
Jeg har i det siste forsøkt å fordype meg en god del lenger inn i materien i FEMM. For dem som ikke kjenner til FEMM er dette et fantastisk verktøy for å simulere funksjonen til en magnetisk, elektromagnetisk, termisk eller elektrostatisk krets. I forbindelse med høyttalerelementer snakker vi selvsagt om elektromagnetiske kretser.
I den forbindelse har jeg testet hva metning betyr i praksis. Jeg husker en gang at en ingeniør hos en leverandør sa til meg noe sånn som "nei, det må vi ikke gjøre, da kan polstykket gå i metning". I ettertid slo det meg at det kunne da ikke være en dårlig ting. Det burde vel være nesten som når en strømforsyning kan levere mer strøm enn vi bruker?
Vel, her er svaret:
Jeg tegnet to magnetkretser. Felles for begge er at polstykket er 25mm, magnetgapet er 10mm høyt, og spolen er en 2-lags 4mm lang spole. Dette er altså en underhengt motor med DC-motstand på 9 ohm.
Den ene har en diger ferrittring på over 20cm, og en ganske kraftig neodymbrikke på polstykket. I tillegg er topplata dreid ned til 4mm, og den har bare en liten 6mm høy kant inn mot gapet som gjør at man oppnår en høyde på gapet på 10mm. Jeg har også fjernet materiale på innsiden av polstykket ved gapet. Alt for å oppnå maksimal metning i et par smale flaskehalser så nær gapet som mulig. Dette motorsystemet er dermed kraftig mettet, og både utenfor og innenfor gapet har man bortimot 2,4 Tesla (jern går i metning på ca 2,15 Tesla) så det er med andre ord skikkelig overmettet.
Den andre varianten har en veldig liten ferritt på bare ca 6cm, og en bitteliten neodymknapp på polstykket. Polstykket er massivt og hele topplata er 10mm tykk. Det er knapt noen del av kretsen som er over 1,4 Tesla. I enkeltes øyne, en vakkert designet motor med mye å gå på, og langt i fra metning i absolutt alle deler.
Jeg kjørte så 1A gjennom spolen og beregnet kraftfaktoren. Så inverterte jeg strømretningen og beregnet kraftfaktoren på nytt. Så økte jeg til 20A og beregnet kraftfaktoren i begge retninger en gang til. Jeg får et avvik i kraftfaktoren når jeg endrer strømretningen. Den ene veien jobber strømmen med magneten, den andre veien jobber den mot magneten.
Her er avvikene. Ideelt er 0%
Den mettede kretsen ga meg et avvik på 0,24% ved 1A og 4,3% ved 20A
Den umettede kretsen ga meg et avvik på 4,1% ved 1A og 135% ved 20A
Ja, du leste riktig, HUNDREOGTRETTIFEM PROSENT!!!!!
Noen har kanskje falt litt av lasset her, men dette betyr en helt hinsides kraftig forvrengningskomponent.
Man kan gjøre en beregning til på disse tingene. Man kan finne ut hvor linjær kraftfaktoren er ved ulike strømmer. I utgangspunktet skulle kraftfaktoren ved 20A være eksakt 20 ganger større enn ved 1A. Med det som utgangspunkt kan man beregne det prosentvise avviket sammenliknet med hva man burde hatt om 1A er referanseverdien. Avviket burde ideelt sett vært 0%:
Den mettede kretsen har et avvik på hhv 3,4% for positiv og 7,3% for negativ.
Den umettede kretsen har et avvik på hhv 39,4% for positiv og 37,0% for negativ.
Med andre ord, et enormt avvik. Her er det enormt å hente for konstruktører som gidder å anstrenge seg!
Sist redigert:
