Нихромовая проволока на ВЧ, почему нелинейность? Опции

[Anton75]

Нагружаю передатчик (частота 576,5 кГц) на эквивалент из нихромовой спирали. Кручу антенно-согласующее устройство, КСВН подгоняю к единичке. Ну, думаю, годный эквивалент, раз удается АСУшкой скомпенсировать его паразитную индуктивность. Смотрю напряжение на эквиваленте осциллографом, а оно пилообразное. Проверил на безындуктивном резисторе с таким же активным сопротивлением, как у нихрома - вижу чистый синус. Видимо, думаю, дело в паразитной индуктивности, как-то она влияет. Померил индуктивность нихрома (8 мкГн), намотал медную катушку такой индуктивности. Включаю последовательно безындуктивный резистор и катушку - снова чистый синус.

Выходит, нихром на таких частотах нельзя рассматривать как R+L, он нелинеен. Сюрприз для того, кто захочет сделать эквивалент по-быстрому из подручных материалов. Но какова физика явления? Проволока есть проволока, это не полупроводник, не позистор?

[Tanya]

Включаю последовательно безындуктивный резистор и катушку - снова чистый синус.

Очень странно. Ваш безындуктивный резистор ведь тоже из нихрома (или чего-то близкого) сделан.
А просто взять нормальный генератор и поставить эти оба резистора как делитель?

[felix2]

Выходит, нихром на таких частотах нельзя рассматривать как R+L, он нелинеен. Сюрприз для того, кто захочет сделать эквивалент по-быстрому из подручных материалов. Но какова физика явления? Проволока есть проволока, это не полупроводник, не позистор?

Нелинейным он не является, а вот сопротивление нихрома зависит от температуры. Возможно ваша "пила" вылезает именно при нагреве.

[Tanya]

Нелинейным он не является, а вот сопротивление нихрома зависит от температуры. Возможно ваша "пила" вылезает именно при нагреве.

Зависит очень слабо. Но если бы даже... какая будет амплитуда колебаний температуры при такой частоте? Частоту я знаю - в два раза больше...

[octobus]

Может взять материал нихром и в CST или аналогичной программе посмотреть его частотные параметры. Если программа покажет синус, значит "чудеса" исключительно в некорректной постановке эксперимента. Может там не нихром а какой нибудь интересный сплав, или что более вероятно "наука о контактах" подвела...

[EUrry]

А может дело не в нелинейности нихрома, чего быть в принципе вряд ли может. А в том, что согласование у Вас мнимое - в частотной точке получаете минимум КСВ, но не согласованием, а отражением. Причем индуктивной нагрузкой, а активная составляющая при этом у Вас вследствие скин-эффекта значительно завышена. И нелинейность обусловлена в данном случае перегрузкой выходного каскада усилителя.

P. S. Высокочастотные нагрузки делают пленочные, с толщиной резистивной пленки во много раз меньше толщины скин-слоя, чтобы нивелировать влияние скин-эффекта.

[felix2]

Сейчас вспоминаю (сразу найти материалы не смог), нихром вроде бы разный бывает. Бывает, что магнитится, тогда возможны фокусы с нелинейностью. С другой стороны, из нихрома с бифилярной намоткой делались эквиваленты для мощных СВ-ДВ передатчиков до 1000 кВт, и там, естественно, никаких нелинейных эффектов не наблюдалось.
Советую магнитом попробовать ваш материал. К слову, у фехрали, например (по памяти), магнитная постоянная порядка 80.

[EUrry]

Сейчас вспоминаю (сразу найти материалы не смог), нихром вроде бы разный бывает. Бывает, что магнитится...

В ГОСТ про магнитные свойства не указывается, из-за того, по-видимому, что попросту не для этого предназначены сплавы. А вот на этом сайте пишут, что все нихромы немагнитны. Но, доверять ли им? Я в сомнении. Лучше, конечно, магнитик - неодимовый!!!
Кстати, у ТС надо спросить - а ток в его катушке достаточный, чтобы создать такую индукцию, что нелинейность возникает в ферромагнетике, если эту версию развивать?

[Anton75]

А в том, что согласование у Вас мнимое - в частотной точке получаете минимум КСВ, но не согласованием, а отражением. Причем индуктивной нагрузкой, а активная составляющая при этом у Вас вследствие скин-эффекта значительно завышена.

Передатчик, с которым я работаю, рассчитан на укороченные антенны, обладающие емкостным импедансом. Для согласования выхода с антенной применяется вариометр. Эквивалент антенны, промимо нихрома, содержит последовательно включенную емкость, чтобы имитировать "укороченность". Паразитная индуктивность нихрома значительно меньше, чем требуется для компенсации этой емкости. Немного повернув вариометр в сторону уменьшения индуктивности, я компенсирую индуктивность, внесенную нихромом.

Советую магнитом попробовать ваш материал.

Он действительно магнитный! Ток в цепи до 12 А. Причем, чем больше ток, тем более напряжение на нихроме превращается из синуса в пилу.
Провел еще один эксперимент: в разрыв антенной цепи включил низкоомный шунт и посмотрел, что за напряжение на нем. Оно синусоидальное! Т.е. при пилообразном напряжении на нихроме общий ток в цепи - синусоидальный.

[stells]

Нелинейным он не является...

http://ru.wikipedia.org/wiki/HP200A

[Tanya]

http://ru.wikipedia.org/wiki/HP200A

Это не из той оперы. Там, в лампе, - вольфрам с относительно большой зависимостью сопротивления от температуры. И температура может быть высокой - т.е. меняется сильно. Но она не успевает сильно меняться за полупериод, а реагирует на средний ток. Вот ведь у обычных ламп накаливания мерцание на 100 герцах небольшое. А это и хорошо...
А уж на мегагерце и нихроме...

Он действительно магнитный!

Может быть это никель? Можно легко проверить, измеряя сопротивление при комнате и в кипятке.

[Anton75]

Сопротивление удивительно стабильно при изменении температуры. Скорее всего, это константан.

[Tanya]

Сопротивление удивительно стабильно при изменении температуры. Скорее всего, это константан.

Или нихром, как Вы и думали. Но как Вы узнали, что он магнитный?

[felix2]

Это не из той оперы. Там, в лампе, - вольфрам с относительно большой зависимостью сопротивления от температуры. И температура может быть высокой - т.е. меняется сильно. Но она не успевает сильно меняться за полупериод, а реагирует на средний ток. Вот ведь у обычных ламп накаливания мерцание на 100 герцах небольшое. А это и хорошо...
А уж на мегагерце и нихроме...

Небольшая ремарка.
Когда я писал про температурную зависимость, естественно, я не имел в виду изменения сопотивления за полупериод. Я имел в виду возможное изменение сопротивления в установившемся режиме. Вдруг этот девайс суперчувствителен к нагрузке. Увы, специалистом по активному радиожелезу не являюсь.

[Tanya]

я не имел в виду изменения сопотивления за полупериод. Я имел в виду возможное изменение сопротивления в установившемся режиме.

А автор наблюдает быстрые эффекты.

[Anton75]

Но как Вы узнали, что он магнитный?

Взял магнитик от динамика и прислонил к испытуемой проволоке. Притягивается.

А автор наблюдает быстрые эффекты

Без сомнения. Они не могут быть вызваны медленным изменением сопротивления при нагревании - оно столь мало, что его не удается обнаружить.
Измерение активного сопротивления на постоянном токе дает 27 Ом, на частоте 500 кГц - 33,5 Ом, т.е. скин-эффект тоже невелик. Менял сопротивление нагрузки передатчика и в более широких пределах, никаких искажений формы сигнала не было.

[Tanya]

Взял магнитик от динамика и прислонил к испытуемой проволоке. Притягивается.

Это странно. Осталось только взять нормальную нагрузку и последовательно к ней подсоединить короткий кусочек проволоки для изучения этой таинственности в чистом виде.

[Anton75]

взять нормальную нагрузку и последовательно к ней подсоединить короткий кусочек проволоки для изучения этой таинственности в чистом виде

Отличная идея! Сделано. На кусочке проволоки - пила, на нормальной нагрузке - синус. Если дать максимальную мощность, проволчка раскаляется, и напряжение на ней становится синусоидальным. Очевидно, вследствие потери ферромагнитных свойств при сильном нагреве. Если дуть на раскаленную проволочку, опять появляется пила. Можно считать доказанным, что нелинейность обусловлена ферромагнитными свойствами материала.

[Tanya]

Если дуть на раскаленную проволочку, опять появляется пила. Можно считать доказанным, что нелинейность обусловлена ферромагнитными свойствами материала.

Все страньше и страньше...
Выше Вы писали, что эффект увеличивается при увеличении тока...
Вот если бы у Вас была никелевая проволока...
А вот графики Вы можете построить?
Можно еще сделать мост для детальных наблюдений - к проволочке добавить шунт. Параллельно этой цепочке делитель из "нормальных" резисторов.

[fider]

Нихром это или никель, но раз магнитится, то в проволоке есть что-то из этого - железо, кобальт или никель.
Они проявляют магнитные свойства, если есть в материале.

Нагрев - да - слишком инерционный процесс.
Влияние магнитных свойств как-то влияет (насыщение магнитное???) - с трудом верится.

Может, как предлагали выше, все-таки дело в контактах?

[Anton75]

Ничего странного, по моему, как раз все стало на свои места. Эффект сначала увеличивается при увеличении тока, потому что растет насыщение ферромагнетика. При дальнейшем росте тока увеличивается температура, и в какой-то момент достигает точки Кюри. Материал перестает быть ферромагнитным, и эффект исчезает.
Когда я экспериментировал не с отрезком проволоки, а с полной спиралью, она была намотана не теплоотводящую основу, потому и не разогревалась до точки Кюри.

[Herz]

Нихром это или никель, но раз магнитится, то в проволоке есть что-то из этого - железо, кобальт или никель.

Естесственно, есть. Ведь нихром, это ни что иное, как сплав никеля с хромом, плюс небольшие добавки.
Не пойму, с чего бы нихрому не магнититься, если в нём только никеля может быть до 78%.

[felix2]

Естесственно, есть. Ведь нихром, это ни что иное, как сплав никеля с хромом, плюс небольшие добавки.
Не пойму, с чего бы нихрому не магнититься, если в нём только никеля может быть до 78%.

Не обязательно. Некоторые марки нержавейки тоже не магнитятся.

[Tanya]

Ничего странного, по моему, как раз все стало на свои места. Эффект сначала увеличивается при увеличении тока, потому что растет насыщение ферромагнетика. При дальнейшем росте тока увеличивается температура, и в какой-то момент достигает точки Кюри. Материал перестает быть ферромагнитным, и эффект исчезает.
Когда я экспериментировал не с отрезком проволоки, а с полной спиралью, она была намотана не теплоотводящую основу, потому и не разогревалась до точки Кюри.

Нет. Это мне непонятно. Поле там у вас слабое. Что там может насыщаться? А если бы насыщалось, то Вы бы видели излом - переход от пилы к синусоиде. И как вообще такое слабое магнитное взаимодействие может менять эффективную проводимость... Тем более, что там только небольшие магнитные включения.

[serega_sh____]

ТС: Покажите Вашу схему. Покажите ход эксперимента и результаты эксперимента. Лучше всего графики тока и напряжений. Покажите откуда брали методику эксперимента и почему именно такой вариант выбран.