Inducción de corrientes direccionales

[Itulucas]

La idea es inducir una serie de pulsos de corriente, en un sentido determinado, por un cable.

Para ello, cuento con un pequeño circuito que genera los pulsos de un determinado voltaje (el que yo quiera), y los hace pasar por una bobina de fabricación propia. Por el interior de esta bobina, se hace pasar un conductor. De esta forma, se pretende que los pulsos que atraviesan la bobina, induzcan una serie de pulsos de corriente en el conductor, con un sentido determinado.

Para poder saber si se ha realizado correctamente, pretendo detectar esos pulsos de corriente inducidos, en ambos extremos del conductor y si todo está correcto, entiendo que en un extremo deberia poder ver esos pulsos con una polaridad y en el otro, con la polaridad invertida (o no verlos).

Hasta ahora, no logro la calidad suficiente como para poder detectar estos pulsos de una forma clara, separandolos del ruido, por lo que agradeceríaa que alguien corroborara que el planteamiento es correcto.

Muchas gracias, un saludo.

 

[cosmefulanito04]

Fijate:

Solenoide:

http://es.wikipedia.org/wiki/Solenoide

Si aumentas la corriente que pasa por el solenoide => aumentas B (campo magnetico).

Pero ojo, para que generar una Fem sobre el otro conductor, no podes usar una corriente continua, sino que necesitas usar una corriente alterna para crear un flujo magnetico.

Flujo magentico:

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magnético

Fem inducida y ley de Lenz:

http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas15.htm

 

[Itulucas]

Para el inductor uso un tren de pulsos unipolar (entre +V y 0) y lo hago pasar por una bobina enrollada sobre un toroide, a continuación, paso un conductor por el centro del toroide y trato de ver en un osciloscopio la señal inducida en dicho conductor. No se si esta forma de inducir es la correcta, ni los parámetros del inductor para que en el conductor pueda ver algo medianamente legible.
Agradecería cualquier ayuda.

Muchas gracias.

 

[DOSMETROS]

Si es correcto , eso es un transformador , para tus cálculos el conductor es media espira.

Colocá un capacitor de pequeño valor entre el generador de pulsos y la bobina de manera que pasen los pulsos que supongo son de alta frecuencia , pero evitás que la corriente que circula por el conductor y genera una fem en la bobina , vaya hacia tu circuito de pulsos.

De todas maneras fijate que los picos que se están generando en el cable son de corriente , no de tensión.

Saludos !

 

[cosmefulanito04]

En principio si, deberia funcionarte, tal vez podrias usar una senoidal en vez de una señal cuadrada, ya que muchas de las expresiones se trabajan con señales de este tipo, pero me imagino que tambien debiera funcionar con señales cuadradas, estara en vos despues despejar bien las expresiones.

Por otro lado, ¿cuanta corriente circula por el toroide? en funcion de eso dependera la fem inducida en el otro conductor.

Esta seria la expresion del campo dentro del toroide:

Mientras que el flujo depende del campo y de la superficie:

En tu caso sera:

Porque el campo no dependera de la superficie, ya que esta sera constante.

Y la fem inducida de la derivada del flujo:

Esa fem inducida en el conductor es la que deberias ver con el osciloscopio.

 

[DOSMETROS]

Claro se induce una fem entre los extremos del mismo conductor . ¿Pero si él intenta medir entre ese conductor y tierra , u otro conductor también conectado a línea o a otra fase?

Saludos !

 

[cosmefulanito04]

Claro se induce una fem entre los extremos del mismo conductor . ¿Pero si él intenta medir entre ese conductor y tierra , u otro conductor también conectado a línea o a otra fase?

Saludos !

Es una buena pregunta y me haces entrar en duda.

Pero por otro lado lo veo como un trafo, si te pones analizar el trafo, del mismo conductor (secundario) sacas el positivo y el negativo, osea te aislas de la conexion anterior, y tu masa tambien cambia.

Es decir, me imagino que si el usa una señal senoidal pasaria lo siguiente:

- Su corriente tambien sera senoidal, podra estar desfasada por el efecto inductivo del toroide, pero seguira siendo senoidal.

- La fem inducida sera la derivada de esa señal senoidal, es decir otra senoidal (aca esta la magia del porque usar una senoidal y no una cuadrada, ya que la derivada de una cuadrada seran deltas).

- Si uno pusiera las puntas del osciloscopio entre los extremos del conductor, deberia ver una señal senoidal.

 

[Itulucas]

Efectivamente, lo que veo en el osciloscopio, son deltas, pero esto ya lo tenía contemplado. El motivo de usar un tren de pulsos cuadrados, era poder ver un codigo en el conductor y que este apareciese a partir del punto donde se induce, pero no por detras de el (o al menos, no con la misma polaridad).
Respecto a la corriente que pasa por el inductor, es del orden de 1 a 5 A, pero no consigo pulsos lo suficientemente grandes en el inducido.
En cuanto al inductor, no se que configuración será mas eficiente. De momento he probado pasando el conductor por el interior de varios toroides bobinados de diferentes geometrias, pero lo que mejor resultado me ha dado, es usando como inductor, el devanado rectangular de un motor, poniendo el conductor en paralelo a las espiras de este.
Sigo abierto a cualquier sugerencia.

Muchas gracias por vuestro tiempo.

 

[cosmefulanito04]

Ya estas trabajando con una corriente importante.

Fijate en cambiar los otros parametros, si podes:

Tratar de aumentar B:

- Aumentar la cantidad de vueltas en el toroide.
- Disminuir el radio del toroide.

Tratar de aumentar el flujo:

- Aumentar el area del 2do conductor

Hacer un calculo aproximado para ver si se cumple las ecuaciones mencionadas.

Ejemplo numerico:

- Toroide de 0,01m de radio y N=10 vueltas
- Corriente de entrada= 5*sen(w*t) [A]
- Area del 2do conductor, 1mm^2

uo=1,25E-6 N/A^2

B=[uo*10*5*sen(w*t)A]/[2*pi*0,01m]=0,1E-3*sen(w*t) Tesla=0,1E-3*sen(w*t) Wb/m^2

flujo=B*Area-2do-conductor=0,1E-9*sen(w*t) Wb

Fem-inducida=-d(flujo)/dt=-0,1E-9*w*cos(w*t) V [Wb x Hz= Volts]

Fijate que en este caso en principio en el 2do conductor tendrias una tension muy pequeña, pero que dependera de la frecuencia con la que trabajes, a diferencia de la señal cuadrada que al derivarla solo te quedan deltas. Modificando esa frecuencia, por ej. a 10kHz, llevarias la tension del secundario al orden del uV.

Otra alternativa seria cambiar el coeficiente de uo, en vez de trabajar con aire podrias agregar hierro, tal como se hace con los transformadores.

 

[betodj]

Para los visitantes a este interesante tema. Un video introductorio de electromagnetismo:

 

[cosmefulanito04]

Muy bueno el video, esta bueno ver asi los fenomenos magneticos.

 

[Itulucas]

Buenas,

Por lo que comentaís, entiendo que la forma mas eficiente de inducir corrientes, es haciendo pasar el cable por el interior de un toroide (perpendicular a este), en el que esta enrollado un cable por el que hago pasar los pulsos de intensidad.
En mi caso, el toroide es un nucleo sacado de una fuente de alimentación, de estos que se usan para absorber las interferencias, de aproximadamente 1,9 cm de diametro interno y 3,4 de diametro externo. Las medidas son estas, por que de todos los toroides que dispongo, era el mas pequeño en el que me entraba un cable de 1,5mm2, para poder hacer pasar una corriente elevada.
Actualmente, pasan 6A, consiguiendo inducir pulsos de hasta 10V (vistos en el osciloscopio).
¿Creeis que esta es la forma mas eficiente, o podría sacar mayor rendimiento con otros materiales/configuraciones (solenoide, cables en paralelo...)?

Muchas gracias.

 

[cosmefulanito04]

Creo que esta mas que bien, si pudiste obtener picos de 10v, usando una señal cuadrada.

Por curiosidad, proba que pasa con una señal senoidal, seguro que vas a necesitar menos corriente a la entrada para ver una señal de 10v a la salida, tene en cuenta que la frecuencia es directamente proporcional a la tension a la salida.

 

[Itulucas]

Lo de la señal senoidal, es mas complicado, pq el tren de pulsos lo hago de forma muy sencilla con un pic y además, lo que pretendo, es tener pulsos de corriente direccionales, en un unico sentido.

Respecto a la frecuencia de mi codigo pulsado es 1 Khz, pero probaré a aumentar hasta los 10 khz.

 

[Traviato]

No soy experto en electromagnetismo, pero creo que lo que tienes que hacer es mejorar el acoplamiento magnético.
Si induces un impulso magnético en un toroide, el campo generado en él, tiende a permanecer encerrado en dicho toroide. Si sale al exterior y es captado por el cable, es porque no es un toroide ideal.
Según esto, lo que creo que debes hacer es bobinar el cable (el inducido) en el toroide y no pasarlo por el centro. Cuantas más vueltas le des, mayor tensión del pulso inducido tendrás. O sea, un transformador.

Saludos.

 

[Itulucas]

Voy a tratar de aclararlo por si pensais que estoy haciendo algo mal. Lo que realmente tengo, es un cable que da vueltas sobre el toroide, que es el inductor, por el que hago pasar el tren de pulsos, de esta forma, induzco en el toroide un campo magnetico variable.

Como inducido, lo que tengo es un cable longitudinal, que hago pasar por el centro del toroide, perpendicula a este, para que le campo magnetico variable que hay en el toroide, me induzca una corriente en el cable.



Muchas gracias .

 

[DOSMETROS]

El link no se ve

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Por otro lado el nucleo que estás usando es de polvo de hierro y no de ferrita , tal vez te esté afectando eso.

Saludos !

 

[cosmefulanito04]

Respecto a la frecuencia de mi codigo pulsado es 1 Khz, pero probaré a aumentar hasta los 10 khz.

Con una señal cuadrada, la frecuencia es indistinta (o por lo menos en teoria), ya que la derivada de la corriente no depende de la frecuencia, cosa que si sucede con una señal senoidal.

Fem-inducida=-d(flujo)/dt=A*w*cos(w*t) V

Si tenes la posibilidad de usar un generador de señal, proba con la senoidal y usa un transistor en colector comun para suministrar la corriente. Fijate si aumentando la frecuencia obtenes una señal importante usando menos corriente en el primario.

Si ves que mejora bastante, despues usando una señal cuadrada (duty 50%), usas un pasa bajos y quedate con la 1er armonica, con eso generas un seno. Luego deberias adaptar la tension de la señal a la deseada y por ultimo usar un transistor para suministrar corrientes importantes. O directamente usar alguno de los osciladores senoidales que andan dando vuelta (puente de wien).

Sobre el material del nucleo del toroide, va a afectar al u, por lo que afectara a B => al flujo => a la fem inducida.

 

[Traviato]

Voy a tratar de aclararlo por si pensais que estoy haciendo algo mal. Lo que realmente tengo, es un cable que da vueltas sobre el toroide, que es el inductor, por el que hago pasar el tren de pulsos, de esta forma, induzco en el toroide un campo magnetico variable.

Como inducido, lo que tengo es un cable longitudinal, que hago pasar por el centro del toroide, perpendicula a este, para que le campo magnetico variable que hay en el toroide, me induzca una corriente en el cable.

Muchas gracias .

Así lo he entendido y por eso te digo lo que te digo: El cable inducido, en vez de entrar y salir perpendicularmente al plano del toroide, bobinalo sobre el toroide. Ha de ser el secundario del transformador.