MEG jako blokující m ni s permanentním magnetem II.

Transkript

1 1 MEG jako blokující m ni s permanentním magnetem II. (c) Ing. Ladislav Kopecký, b ezen 2016 V tomto pokra ování lánku se zam íme na magnetické vlastnosti magneticky m kkých materiál, které ipadají v úvahu pro použití pro magnetický obvod MEGu, provedeme energetickou bilanci MEGu na základ simulací a výpo a p edstavíme jeho další možné konstrukce. Uvádí se, že magneticky m kký ferit lze používat do sycení 0,3 až 0,4T. Nikde jsem se však nedo etl, jak velká je p i tomto sycení relativní permeabilita µ r. Prodejci feritových materiál tyto charakteristiky zpravidla neuvád jí (nap. Semic Trade), proto jsem byl nucen použít data ze simula ního programu Femm 4.2 a µ r pomocí tabulky hodnot B-H vypo ítat. V databázi magnetických materiál je uvedeno, že se jedná o ferit se složením Fe-Ni-Zn-V. Jiný ferit v databázi programu není, takže jej budeme považovat za reprezentativní vzorek. B [T] H [A/m] µ r [-] 0,000 0, ,00 0,069 44, ,50 0,079 47, ,63 0,097 54, ,55 0,104 57, ,46 0,118 63, ,43 0,123 66, ,93 0,151 83, ,69 0, , ,19 0, , ,71 0, , ,60 0, , ,74 0, , ,45 0, , ,55 0, , ,12 0, , ,08 0, , ,21 0, , ,58 0, , ,95 0, , ,94 0, , ,89 0, , ,45 0, , ,17 0, , ,36 0, , ,69 0, , ,05 0, , ,04 Tabulka 1: magnetizace feritu Fe-Ni-Zn-V

2 mí er ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Obr. 1: Graf závislosti µ r na magnetické indukci B [T] - ferit Tabulka 1 ukazuje, že maximální hodnota µ r = 1482,93 je p i B = 0,123T. P i sycení B = 0,296T je µ r = 271 a i B = 0,377 T je relativní permeabilita pouze 35,45. Dalším vhodným materiálem pro stavbu MEGu, pomineme-li drahý amorfní materiál Metglass, jsou železo-prachová jádra. V databázi programu Femm 4.2 jsem našel také pouze jednoho zástupce této t ídy materiál. B [T] H [A/m] µ r [-] 0,000 0,00 0,00 0, ,46 933,92 0, , ,64 0, , ,74 0, , ,25 0, , ,22 0, , ,67 0, , ,97 0, , ,31 0, , ,52 0, , ,14 0, , ,03 0, , ,34 1, , ,74 1, , ,26

3 3 1, ,66 953,40 1, ,97 777,84 1, ,23 508,89 1, ,88 408,87 1, ,26 350,87 1, ,99 216,55 1, ,74 169,85 1, ,78 84,46 1, ,78 81,51 1, ,67 52,65 1, ,78 21,74 1, ,11 15,80 1, ,22 15,66 1, ,44 7,56 2, ,00 5,04 Tabulka 2: magnetizace železo-prachového jádra mí er ,5 1 1,5 2 2,5 Obr. 2: Graf závislosti µ r na magnetické indukci B [T] železo-prachové jádro Tento materiál se pro MEG hodí více, protože se dá použít v kombinaci s magnety na bázi vzácných zemin, nap. Nd-Fe-B, které mají remanentní indukci Br 1,1T. Pro srovnání ješt uvedeme tabulku B-H a graf B-µ r pro transformátorové plechy Fe s p ím sí 3% k emíku.

4 4 B [T] H [A/m] µ r [-] 0,000 0,00 0,00 0,052 4, ,54 0,055 5, ,22 0,058 5, ,47 0,075 5, ,58 0,076 5, ,93 0,080 5, ,85 0,109 6, ,67 0,114 7, ,27 0,241 8, ,07 0,485 10, ,61 0,992 16, ,10 1,102 19, ,02 1,143 21, ,45 1,174 22, ,99 1,193 23, ,92 1,434 50, ,82 1,547 84, ,35 1, , ,17 1, , ,91 1, , ,06 1, , ,43 1, ,68 984,30 1, ,81 540,33 1, ,20 235,44 1, ,80 202,56 1, ,20 167,30 1, ,22 114,03 1, ,00 84,10 2, ,00 47,67 2, ,59 18,87 2, ,52 17,62 2, ,00 5,83 Tabulka 3: magnetizace transformátorových plech Fe + 3% Si

5 mí er ,5 1 1,5 2 2,5 Obr. 3: Graf závislosti µ r na magnetické indukci B [T] plechy Fe + 3% Si Pro nízké kmito ty mají transformátorové plechy vynikající magnetické vlastnosti. Bohužel se pro stavbu MEGu p íliš nehodí. Daly by se však použít pro levné ov ení principu. V první ásti lánku jsme odhadovali výkon m ni e bez magnetu i s magnetem na základ energie uložené ve vzduchové meze e. Nyní si pomocí simulace a výpo tu ukážeme, že to má smysl. Máme cívku s otev eným feritovým jádrem s 200 závity, kterou protéká stejnosm rný proud 2,5A. Obr. 4: Simulace cívky se otev eným feritovým jádrem

6 Ve zkopírovaném okn z programu Femm (obr. 5) máme mj. vypo etnou induk nost 0, H p i proudu 2,5A. Na základ tohoto údaje vypo ítáme energii cívky. 6 Obr. 5: Vypo tené parametry cívky programem Femm W = 1/2.L.I 2 = 0,5. 0, ,5 2 = 0, Joul (1) Obr. 6: Výsledek výpo tu energie magnetického pole programem Femm Vidíme (obr. 6), že vypo tená hodnota energie cívky na základ její induk nosti a proudu, který jí prochází, se p ibližn rovná energii magnetického pole, vypo tené programem Femm. Pokud chceme ur it vliv magnetu na výkon MEGu, sta í ur it energie magnetického pole p i: 1) pr chodu proudu cívkou s magnetem 2) nulovém proudu cívkou s magnetem 3) pr chodu proudu cívkou bez magnetu 4) nulovém proudu cívkou bez magnetu Je z ejmé, že poslední bod provád t nemusíme, protože teoreticky bude energie magnetického pole rovna nule. Nyní se vrátíme k magnetiza ní k ivce feritu. Z tabulky 1 vyplývá, že maximální permeabilita je p i magnetické indukci B = 0,123T. Feritové magnety však mívají remanentní indukci Br 0,37T. Pro správnou funkci MEGu je t eba, aby cívka vyvinula sycení B minimáln 0,3T, ale p i tomto sycení je relativní permeabilita pouze kolem 270. Vrátíme se proto k MEGu z první lánku a provedeme energetickou bilanci

7 i vyjmutém magnetu pro r zn velkou vzduchovou mezeru. Na obr. 7 máme simulaci p i proudu 3A a vzduchové meze e 1,5mm. 7 Obr. 7: Simulace MEGu bez magnetu Simula ní program spo ítal induk nost L = 0, H, takže p i proudu 3A je energie cívky: L = 1/2.L.I 2 = 0,5. 0, = 0, J Obr. 8: Parametry cívky MEGu vypo ítané programem Femm Tuto vypo ítanou hodnotu energie cívky porovnáme s celkovou energií magnetického pole: Obr. 9: Energie magnetického pole cívky z obr. 7 vypo ítaná programem Femm

8 Vidíme, že energie magnetického pole vypo ítaná programem Femm je oproti vypo ítané hodnot na základ proudu a induk nosti zhruba polovi ní. Tento rozpor je z ejm zp soben tím, že feritové jádro je esycené. Bude zajímavé sledovat, jak se bude tento pom r m nit v závislosti na ší ce vzduchové mezery. 8 mezera [mm] I [A] B.n [T] L [H] E [J] W [J] E/W [%] 0 3 0,358 0, , , , ,351 0, , , , ,344 0, , , , ,335 0, , , , ,327 0, , , , ,317 0, , , , ,307 0, , , , ,296 0, , , , ,285 0, , , , ,273 0, , , , ,262 0, , , , ,251 0, , , , ,241 0, , , , ,231 0, , , , ,223 0, , , , ,215 0, , , , ,207 0, , , , ,201 0, , , , ,195 0, , , , ,189 0, , , , ,184 0, , , ,86 Tabulka 4: Závislost parametr mag. obvodu na velikosti vzduchové mezery - ferit 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 E [J] W [J] 0,015 0,01 0, Obr. 10: Závislost energie cívky a mag. pole na ší ce vzduchové mezery ferit

9 E/W [%] Obr. 11: Závislost pom ru E/W na velikosti vzduchové mezery ferit V tabulce 4 jsou uvedeny hodnoty r zných parametr na velikosti vzduchové mezery. Parametr E je energie magnetického pole, W je vypo tená energie cívky. Žlut zvýrazn ný ádek ozna uje bod, kdy je nejv tší energie magnetického pole. Z výše uvedené tabulky a graf je z ejmé, že ferit se pro MEG moc nehodí. Pro srovnání vytvo íme podobnou tabulku pro transformátorové plechy (viz tabulka 3, obr. 3). mezera [mm] I [A] B.n [T] L [H] E [J] W [J] E/W [%] 0 7 1,882 0, , , , ,849 0, , , , ,785 0, , , , ,578 0, , , , ,276 0, , , , ,993 0, , , ,04 Tabulka 4: Závislost parametr mag. obvodu na velikosti vzduchové mezery Fe-Si 3% Tabulka 4 je podstatn kratší, protože již p i ší ce mezery 5mm jsme u pom ru E/W dosáhli 100%. 0,6 0,5 0,4 0,3 E [J] W [J] 0,2 0, Obr. 12: Závislost energie cívky (W) a mag. pole (E) na ší ce vzduchové mezery - Fe-Si 3%

10 E/W [%] Obr. 13: Závislost pom ru E/W na velikosti vzduchové mezery Fe-Si 3% Nyní do mag. obvodu (obr. 7) vložíme neodymový magnet a nastavíme vzduchovou mezeru 2mm: a zm íme energii magnetického pole: Obr. 14: MEG složený z Fe-Si plech s neodymovým magnetem Obr. 15: Energie magnetického pole MEGu z obr. 14: I = 7A, = 2mm.

11 11 Abychom tento zdánlivý rozpor mezi energií cívky W a energií magnetického pole E vy ešili, musíme si íci, jak vzorec pro energii cívky vlastn vzniknul. Energie cívky Obr. 16: RL obvod Na obr. 16 máme jednoduchý obvod se vstupními svorkami, k nimž je p ipojen zdroj nap tí U1, spína S1, odpor R1 a cívka L1. Když sepneme spína S1, cívkou L1 za ne protékat proud. Nár st proudu však nebude skokový, ale bude r st podle exponenciální k ivky, jak jsme si ukázali v první ásti tohoto lánku. Obr. 17: Pr h proudu protékajícího cívkou L1 po sepnutí S1 Na obr. 17 máme zobrazen pr h proudu protékajícího cívkou L1 (zelená) a pr h nap tí (modrá) na této cívce po sepnutí spína e S1. Pro p ekonání reaktance cívky pot ebujeme v ase t po sepnutí S1 výkon V ase T byla vykonána práce P(t) = u L (t).i(t) = L.di/dt.i(t) (2) T A = P(t).dt 0 (3a)

12 12 Po dosazení (2) do (3) dostaneme: T T i(t) A = u L (t).i(t).dt = L di/dt.i(t).dt = L i(t).di = 1/2.L.i 2 (T) (3b) což je vlastn vztah (1). Tento vzorec platí pouze v p ípad, že L= konst. Pokud cívka obsahuje feromagnetické jádro, vztah (1) neplatí, jak jsme se p esv ili výše. Statická definice induk nosti L je L = N. /I (4) kde N je po et závit cívky, je magnetický tok a I je proud procházející cívkou. Dynamická definice induk nosti je podle literatury dána vztahem u L (t) = L.di/dt (5) Vztah (5), který uvádí velikost indukovaného nap tí p i zm proudu v cívce, se pro induk nost L = f(i), která je funkcí proudu, píše ve tvaru Pokud induk nost budeme definovat jako po dosazení L podle (7) do (5) dostaneme což je vztah (6). Nyní do vztahu (3b) dosadíme za L podle (7): u L (t) = N.d /dt (6) L = N.d /di (7) u L (t) = L.di/dt = N.d /di.di/dt = N.d /dt T T i(t) i(t) A = u L (t).i(t).dt = L di/dt.i(t).dt = L i(t).di = N d /di.i(t).di Takže dostaneme výsledný vztah pro energii W cívky na základ = f(i) jako funkce proudu: W = N i( ).d (8) 0 Ve skute nosti by funkce i( ) m la být spíš napsána ve form (i), ale to je detail. Podstatné je, že proud i a magnetický tok jsou svázány funk ním vztahem na základ magnetiza ní k ivky. Bylo by jist možné magnetiza ní k ivku, tj. funk ní vztah (i), resp. i( ), vyjád it pomocí n jaké analytické funkce a integrál vypo ítat. To by však nebylo p íliš praktické. Pro nás z toho plyne to, že p i ov ování vlivu magnetu na energetickou bilanci MEGu se budeme pohybovat v oblasti kolem nejvyšší permeability. Proto i následující simulaci MEGu pro magnetický obvod použijeme transformátorové plechy s 3% k emíku a neodymový magnet (obr. 18). Nyní provedeme energetickou bilanci tohoto MEGu. Protože je zde osazen parmanentní magnet, není možné p i výpo tech použít staticky definovanou induk nost, ale musíme použít induk nost definovanou vztahem (7). U MEGu na obr. 18 jsme proudem cívky o hodnot 7A dosáhli magnetické indukce kolem 1T, což je pro energetickou bilanci ideální stav. Abychom mohli zjistit dynamickou induk nost, musíme zjistit hodnoty sdruženého magnetického toku N. ve dvou bodech

13 13 magnetiza ní k ivky. Na základ dynamické induk nosti a proudu procházejícího cívkou potom vypo ítáme množství energie, které jsme vložili do cívky. Tuto energii potom porovnáme s energií magnetického pole. Obr. 18: simulace MEGu s jádrem z plech Fe-Si a neodymovým magnetem I [A] N. [Wb] Sdružený tok N. /I [H] Stat. induk nost E [J] Energie mag. pole B.n [T] Cívka Magnet 7 0, , , , , , , , , ,08457 Tabulka 5: Parametry magnetického obvodu pro ur ení dynamické induk nosti pro B 1T Pro ur ení p ibližné hodnoty dynamické induk nosti vztah (7) upravíme následovn : V našem p ípad : L N. / i = N.( 2-1 )/(I 2 I 1 ) (9) L ( N. 2 N. 1 )/(I 2 I 1 ) = (0, , )/(8-7) = 0, H Energii cívky vypo ítáme podle (1), kde za L dosadíme dynamickou induk nost. V následující tabulce najdete vypo ítanou energii cívky pro proudy 7 a 8A a porovnání s energií magnetického pole, kterou vypo ítal simula ní program Femm. I [A] W [J] E[J] E/W [%] 7 0, , ,23 8 1, , ,91 Tabulka 6: Vypo ítaná eneregie cívky a energie mag. pole Tabulka 6 ukazuje, že energie vypo ítaná na základ dynamické induk nosti je v tší než energie magnetického pole. Co to znamená? Neznamená to, že jsme investovali do cívky více energie než je energie pole? To rozhodn ne. To znamená pouze to, že dynamická induk nost v bod 7,5A je vyšší než je pr rná

14 14 induk nost od po átku magnetiza ní k ivky, tj. od proudu 0A. Prove me nyní stejné výpo ty pro proudy 0 a 1A. I [A] N. [Wb] Sdružený tok N. /I [H] Stat. induk nost E [J] Energie mag. pole B.n [T] Cívka Magnet 0-0, , , , , , , , ,15029 Tabulka 7: Parametry magnetického obvodu pro ur ení dynamické induk nosti pro malé proudy Dynamická induk nost pro malé proudy: L ( N. 2 N. 1 )/(I 2 I 1 ) = (-0, , )/(1-0) = 0, H I [A] W [J] E[J] E/W [%] 0 0 0, , , ,63 Tabulka 8: Vypo ítaná eneregie cívky a energie mag. pole pro malé proudy Z tabulky 8 je vid t, že na za átku magnetiza ní k ivky je pom r E/W v tší než 1. Op t to neznamená, že jsme n jakou energii ušet ili a pro vytvo ení magnetického pole jsme spot ebovali mén energie než kolik jí je uloženo v tomto poli. Znamená to pouze to, že jsme podhodnotili velikost dynamické induk nosti a že ve skute nosti je pr rná induk nost v rozmezí proudu 0 1A v tší. Z výše uvedeného m žeme u init následující záv r: Vložením permanentního magnetu do mag. obvodu jsme p i stejném proudu sice získali tší energii magnetického pole, avšak zaplatili jsme za to vyšší dynamickou induk ností, takže pro vybuzení tohoto pole spot ebujeme v ideálním p ípad stejné množství energie jako je jí obsaženo v magnetickém poli. Znamená to tedy, že z MEGu nelze erpat více energie než je vloženo do cívky? Odpov zní lze i nelze. Pokud v magnetickém obvodu na obr. 18 na levý sloupek umístíme budicí cívku a na prost edním sloupku bude cívka, z níž budeme erpat energii, tak dostaneme klasický blokující m ni s ú inností pod 100%. Magnetické pole magnetu se však p i zániku proudu v levé cívce pouze p emis uje z prost edního sloupku na levý. Toto magnetické pole magnetu indukuje v cívce na levém sloupku nap tí, které se projeví namáháním spínacího tranzistoru a m že dojít k jeho zni ení. Pokud však tuto energii vhodným zp sobem odvedeme, nejen že zachráníme tranzistor, ale získáme energii navíc. Tím vhodným zp sobem m že být další sekundární cívka s vhodn polarizovanou rychlou usm ovací diodou a odporovou zát ží. Tím se již dostáváme ke kapitole o jiných konstrukcích MEGu. Jiné konstrukce MEGu Nyní se budeme v novat novým konstrukcím MEGu. Jak bylo uvedeno výše, pot ebujeme mít krom sekundární cívky na jiném sloupku ješt jednu cívku pro sb r energie, která bude na stejném sloupku jako budicí cívka a která bude využívat energii magnetu, jehož magnetický tok byl po zániku proudu v budicí cívce p esm rován na sloupek, kde se nachází budicí cívka. Jedno z možných uspo ádání je na obr. 19, kde na levém sloupku jsou dv cívky, uprost ed je permanentní magnet a na sloupku vpravo se vzduchovou mezerou je t etí cívka. Cívka L1 je budicí a cívky L2 a L3 jsou sb rné. MEG funguje jako blokující m ni, to znamená, že sekundární cívky mají prohozené za átky a konce cívek. Cívky spolu s diodami D1 a D2 jsou zapojeny tak, aby diody vedly po vypnutí spína e S1. Jak tento MEG funguje si ukážeme pomocí simulace.

15 15 Obr. 19: MEG s magnetem uprost ed I = 2A I = 0A Obr. 20: Funkce MEGu podle obr. 19 Na obr. 20 vlevo máme situaci, kdy cívkou te e proud. Magnetický tok vybuzený cívkou L1 zp sobí, že magnetický tok permanentního magnetu je p esm rován na pravý sloupek se vzduchovou mezerou. Pravým sloupkem tedy te e tok magnetu a budicí cívky L1. Diody D1 a D2 (viz obr. 19) jsou spolu s cívkami L2 a L3 polarizovány tak, aby ve fázi, kdy cívkou L1 te e proud, byly zav ené. Jakmile dojde k vypnutí spína e S1, cívkou L1 p estane téct proud a magnetické pole vyvolané cívkou L1 za ne rychle zanikat a magnetický tok magnetu se p esm ruje na levý sloupek. V cívkách L2 a L3 se za indukovat nap tí opa né polarity a diody D1 a D2 se otev ou. Sekundární magnetické pole cívek L2 a L3 p sobí proti zm magnetického pole, jež sekundární proud vyvolalo. To znamená, že když bude odb r proudu nap íklad z cívky L3 p íliš velký, zpomalí se nár st magnetického toku v levém sloupku opa ným sm rem, takže se v cívce L2 bude indukovat menší nap tí. Opa (v p ípad velkého odb ru proud z L2) to p sobí obdobn. To znamená, že innost MEGu bude záviset na velikosti odb ru proudu z obou cívek. P i ur ité hodnot zat žovacích odpor R1 a R2 bude ú innost maximální a domnívám se, že m že být vyšší než 100%. Stejn jako u MEGu

16 16 bez vzduchové mezery vyšší ú innosti dosáhneme p i nelineární zát ži. Tento názor je podpo en zkušenostmi dalších výzkumník na poli MEGu, jako je nap íklad bulharský badatel Valeri Ivanov. Nap íklad m žeme MEG použít pro nabíjení baterií. Z principu však bychom m li z MEGu se vzduchovou mezerou získat víc energie, než kolik jí vložíme do cívky, i v p ípad, že použijeme ist odporovou zát ž. MEG na obr. 21 má budicí cívku navinutou na prost edním sloupku, vedle n jž jsou dva permanentní magnety o polovi ní ší ce. Na krajích jsou další dva sloupky vyrobené z magneticky m kkého materiálu, jež jsou odd leny mezerami. Pro simulaci jsme použili hranoly složené z plech Fe-Si o rozm rech 20 x 20 x 80 mm a dva neodymové magnety o rozm rech 10 x 20 x 40 mm. Vzduchové mezery jsou nastaveny na 1mm. Na st edním sloupku je navinuta jak primární, tak sekundární cívka. Na sloupky za vzduchovými mezerami lze umístit další dv sb rné cívky. Obr. 21: MEG se dv ma magnety proud cívkou I = 7.5A P i proudu 7,5A cívkou na st edním sloupku je magnetická indukce jak v magnetech, tak v železe kolem 1,1 Tesla. Pokud proud do cívky bude nulový, v tšina magnetického toku z magnet se bude uzavírat p es st ední sloupek, jak ukazuje následující obrázek 22. Na obr. 23 najdete simulaci p i proudu 7,5A primární cívkou bez magnet. Použití plech Fe-Si je pouze ilustra ní a nemá velký praktický význam, protože je nelze použít pro vysoké kmito ty. Pokud bychm cht li, aby výstupní výkon byl v ádu stovek watt, museli bychom použít bu amorfní nebo nanokrystalický materiál. Jádra z tohoto materiálu jsou však dost drahá. Tato konfigurace by však mohla sloužit k ov ení principu p i napájení sí ovým nap tím. V tom p ípad bychom cívku na st edním sloupku napájeli ze sít p es usm ovací diodu. Výstupní výkon by v tom p ípad byl v ádu desítek watt. Také bychom museli použít cívku s více závity a do cívky poušt t menší proud. Pro zajímavost spo ítáme, jak velký proud by cívkou tekl a kolik by cívka m la závit. i proudu 7,5A a 200 závity primární cívky je energie magnetického pole E = 0, Joul. Pokud cívku budeme napájet pulzujícím stejnosm rným nap tím ze sít, bude p íkon cívky za p edpokladu ú innosti 100% - P = E.f = 0, = 34W. P i sí ovém nap tí 230VAC bude cívkou protékat proud I = P/U = 34/230 = 148mA AC. Hodnota proudu je efektivní, proto pro záskání maximální hodnoty musíme výsledný proud vynásobit druhou odmocninou ze dvou: I max = I ef 2 = = 209,4mA. Protože ze sít odebíráme

17 17 každou druhou p lvlnu, musíme proud vynásobit ješt dv ma, takže maximální proud bude 209,4.2 = 418,8mA. Magnetomotorické nap tí Fm = I.N = 7,5A.200z = 1500Az. Pro získání stejn velkého Fm budeme pot ebovat N = Fm/I = 1500/0,4188 = 3582 závit. Ješt provedeme kontrolu velikosti induk nosti cívky. Impedance cívky je Z = U/I = 230/(2.0,148) = 777. Pokud zanedbáme inný odpor cívky, požadovanou induk nost cívky vypo ítáme z induktivní reaktance Z XL =.L = 2.f.L, takže L Z/2.f = 777/(100. ) = 2,47H Nyní v simula ním modelu nastavíme 3582 závit, proud 0,4188A a zjistíme statickou induk nost bez magnet : Statická induk nost je uvedena v ádku Flux/Current a má hodnotu 6,49H, což je víc než pot ebujeme. Proto induk nost upravíme zv tšením vzduchových mezer. P i zv tšení mezer na 5mm klesla statická induk nost bez magnet na cca 2,3H. P esnou hodnotu proudu bychom doladili m ením proudu za sou asné zm ny vzduchových mezer. Další možností by bylo navinout mén závit a mít v tší proud. V tom p ípad bychom však pot ebovali ješt autotransformátor, pomocí n hož bychom nastavili požadované nap tí, abychom dosáhli požadovaného p íkonu MEGu. Poznámka: Ve skute nosti bychom m li zjistit induk nost dynamickou s magnety, která by byla o n co tší, ale pro orientaci sta í zjistit statickou induk nost.

18 18 Obr. 22: MEG se dv ma magnety proud cívkou I = 0A Obr. 11: MEG bez magnet proud cívkou I = 7,5A Záv r: V lánku se poda ilo prokázat, že p i spln ní ur itých podmínek a p i ur ité konfuguraci magnetického obvodu, složeného z magneticky m kkého materiálu, permanentních magnet a cívek, lze erpat energii permanentních magnet a tím zvýšit ú innost blokujícího m ni e. Zvýšení ú innosti p esn spo ítat nebo nasimulovat nelze, ale je nutné ji zjistit experimentáln, protože v magnetickém obvodu dochází ke složitým interakcím, jež jsou závislé mj. na velikosti zát že. Bylo zjišt no, že vložením permanentního magnetu, který p sobí proti magnetickému poli primární cívky se zvýší dynamická induk nost, což na jedné stran zv tší nároky na energii pot ebnou pro vybuzení cívky. Na druhé stran však se zvýší celková energie magnetického pole. M žeme tedy íci, že se potvrdila platnost zákona zachování energie. Pokud uvažujeme konfiguraci podle obr. 19 a 20, kde na levémm sloupku je budicí cívka, uprost ed je permanentní magnet a na pravém sloupku se vzduchovou mezerou je sb rná (sekundární) cívka, tak pouze s t mito prvky zvýšení ú innosti nad 100% docílit nelze, protože zvýšení magnetického toku a tím i zvýšení energie magnetického pole bylo vykoupeno zvýšením dynamické induk nosti primární cívky. Je zde však ve h e ješt jeden moment, a to ten, že p i zániku magnetického pole primární cívky se magnetický tok permanentního magnetu z pravého sloupku se vzduchovou mezerou esm ruje do levého sloupku s primární cívkou. Tato zm na magnetického toku je schopna konat další práci. Pokud tomuto toku postavíme do cesty další cívku (cívka L2 na obr. 19), získáme další energii zdarma. Je to energie magnetu, jejíž p vod je z ejm v éteru, který sou asná v da neuznává.