От теории к практике получения СЭ


      Papalashvili Dimitri        Georgia, Tbilisi,      2459226   E-mail: d170347@gmail.com

Физик "Сибирский Серёжа" представляет:

Эксперимент №1 Продольные волны.

Были изготовлены четыре прямоугольных катушки из изоляционного материала.
Все катушки намотаны по периметру одинаковым проводом в шёлковой изоляции по 60 витков каждая.
Катушки соединены таким образом, что, при подаче на них тока, они формируют магнитные полюса так, как они указаны сверху по середине в виде литер N и S.
Таким образом, каждая пара катушек образует магнитный диполь.


1. На фото ниже, друг против друга, парами установлены катушки.
Одну пару будем называть передающей, а другую приёмной катушками.
На передающую катушку подан синус 200 кГц, к приёмной катушке подключён двухканальный осциллограф,
у которого первый канал синхронизирован с генератором.



Ниже показаны две осциллограммы.
Нижняя – сигнал с генератора, поданный на передающую катушку, а верхняя осциллограмма – сигнал с приёмной катушки.


2. На следующем фото катушки установлены парами не в одной плоскости как на первом эксперименте,
а под углом около 230 друг к другу.


Ниже на фото представлены осциллограммы. Как видно, на приёмной катушке сигнал равен нулю!?



3) Далее катушки были установлены под углом 90 градусов парами, как показано на фото ниже.



Ниже видны две осциллограммы.
Нижняя осциллограмма – по-прежнему представляет сигнал на горизонтальной передающей катушке, подаваемый с генератора.
На верхней осциллограмме показан сигнал, снятый с приёмной катушки.
Как видно, на ней сигнал сдвинут по фазе на 1800 относительно сигнала генератора.


Возникает закономерный вопрос.
Откуда возник сигнал, сдвинутый на 1800.
Единственное происхождение такого сигнала – противо -ЭДС.
Именно она всегда появляется незвано, как фантом, от неё невозможно избавиться.
На графике ниже для иллюстрации сказанного приведены хорошо известные всем из учебников ТОЭ графики тока, ЭДС и противо -ЭДС.


Но ближе к делу.
Если проанализировать, как возникают связи между парами катушек, то объяснить связь между катушками в третьем эксперименте можно только продольными волнами.
Именно они сдвинуты на 1800.
Чтобы проверить это, был выполнен заключительный – четвёртый эксперимент.

4) Была собрана из этих катушек конструкция, представленная на фото ниже.
Я назвал её трансформатор продольных волн.
Надо отметить, как только он был подключен к генератору, уровень сигнала на приёмной катушке сразу возрос десятки раз!


Сдвиг сигнала на передающей и приёмной катушках остался в пределах 1800.
Продолжение работы с противо -ЭДС в следующей работе.








Эксперимент №2

Цель эксперимента – проверка цитаты из учебника «Электротехника с основами электроники» авторов Зороховича и Калинина.
Вот сама цитата из учебника на стр. 121, в параграфе «Активная и реактивная мощности»:
«…только активная мощность может обеспечить в приёмнике преобразование электрической энергии в другие вида энергии».
«…Реактивная мощность никакой полезной работы не создаёт, так как её среднее значение в течение одного периода равно нулю…».

Вступление

В сети с частотой 50 Гц совершаются гармонические и синфазные (!) колебания тока и напряжения.
Но, подключив к сети первичную обмотку сетевого трансформатора, а параллельно вторичной обмотке трансформатора подключим конденсатор,
то с помощью осциллографа мы можем обнаружить, что в цепи вторичной обмотки ток опережает напряжение на 900 (четверть периода).


Подключением реактивного элемента (конденсатора) мы сдвинули по фазе на 900 напряжение и ток.
Но стоит только подключить к вторичной обмотке этого же трансформатора вместо конденсатора небольшую активную нагрузку (например, лампочку накаливания), напряжение и ток снова стремятся стать синфазными.
Пропорционально величине тока в нагрузке сердечник трансформатора намагничивается и даже может перейти в насыщение, что соответственно вызывает возрастание тока в первичной обмотке трансформатора и, как следствие, мощности потребления от сети.

Но подключаемые реактивные элементы (катушки и конденсаторы) настроенные в резонанс, такого эффекта не вызывают, хотя во вторичной цепи двигаются значительные реактивные токи.
Возникает закономерный вопрос: «что, если сначала заряжать любой из этих реактивных элементов,
а затем отключать его от питания и разряжать на активную нагрузку, не влияя тем самым на работу трансформатора?».

Схема эксперимента

Идея была взята с сайта tarielkapanadze.ru/science-cond.htm, на котором теоретически была проверена и обоснована концепция Тома Бердена.

Для практической проверки этой идеи была собрана установка, показанная на фото ниже.



Общий вид установки




Использовалось напряжение вторичной обмотки трансформатора 12.6 В.
Задачей всей установки является выделение первой четверти каждого периода колебаний сетевого напряжения.
Для выделения управляющего сигнала ключом S1 на ТТЛ -логике была собрана электронная схема.
В течение первой четверти через диод D1 через силовой ключ S1 к вторичной обмотке силового трансформатора ТР1 для зарядки в качестве реактивного элемента подключается конденсатор С1.
Для наблюдения был использован двухканальный осциллограф.
Один канал его подключен непосредственно к вторичной обмотке напряжения трансформатора для наблюдения за формой сигнала напряжения сети.

Синхронизация осциллографа осуществлялась по этому же сигналу.
Второй канал подключался по мере необходимости то к базе силового ключа S1, то к нагрузке ЛН1.
В начале первого периода (максимум тока заряда и минимум напряжения) конденсатор подключается к цепи заряда из вторичной обмотки Тр1 и диода D1, а ключ S2 в это время разомкнут.
Как только заканчивается первая четверть периода (минимум тока заряда и максимум напряжения), заряженный конденсатор через ключ S1 отключается от вторичной обмотки трансформатора Тр1, а ключом S2 (в схеме его функцию выполняет тиристор) конденсатор подключается к активной нагрузке в виде лампы накаливания, на которую он и разряжается.
Таким образом, активная нагрузка остаётся всё время отключенной от трансформатора.


Два триггера Шмидта, логика два и–не и осциллограмма их работы.
На ней видно, что эта схема выделяет первую четверть периода синусоиды, и формирует импульс обратной полярности.
На осциллограмме хорошо видно, что полка у одного импульса находится ниже средней линии синусоиды.
Именно ним осуществляется управление силовым ключом.


На фото S1 – собранный по схеме Дарлингтона р-п-р силовой ключ, и осциллограмма его работы.
Осциллограф подключен к его базе.
Виден сдвиг по фазе тока и напряжения в цепи транзистора, так как он подключён непосредственно к вторичной обмотке трансформатора через конденсатор.



4-х канальный блок выделения вершины синусоиды, для управления ключом S2,
функцию которого выполняет тиристор.




Тиристор, управляющий электрод которого подключён к блоку управления (см. выше), и осциллограмма его работы

На фото хорошо видно, что как только заканчивается первая четверть периода, завершается заряд конденсатора С1,
силовой ключ S1 закрывается и конденсатор С1 оказывается отключённым от цепи заряда.
В это же время к конденсатору через тиристор (ключ S2) подключается нагрузка в виде лампочки накаливания ЛН1, на которой он разряжается (кривая на осциллограмме).
В работе схемы есть недостаток: небольшое несоответствие подключаемой к нему нагрузки к величине заряда конденсатора.
Это выражается в том, что экспонента разряда конденсатора к концу второй четверти не успевает достичь нуля, что означает неполный разряд конденсатора, несколько ухудшая экономические показатели работы всей схемы.




На фото два встречно включённых электролитических конденсатора ёмкостью 1000 мкФ каждый
(вся силовая часть схемы питается непосредственно переменным током).

Ниже на фото показана величина тока потребления трансформатором от сети в режиме холостого хода, то есть с отключённым от трансформатора ключом S1.



Ток потребления холостого хода трансформатора (80 мА)





На фото показан ток потребления трансформатора под нагрузкой (нагрузкой трансформатора является лампа накаливания: напряжение на лампе - 4,8 В, ток потребления - 0,9 А, потребляемая мощность лампой - 4,32 Вт)

На последнем фото хорошо видно, что ток потребления трансформатора с подключённой схемой зарядки и нагрузкой не только не возрос, но даже несколько снизился (по причине настроенного в резонанс контура, состоящего из С1 и вторичной обмотки трансформатора)!

Вывод: данным методом реактивную энергию можно аккумулировать и успешно использовать для своих нужд, совершенно не потребляя мощность от сети.

У нас остались неиспользованные здесь резервы в виде точной подгонки всех номиналов используемых реактивных элементов и оптимизации их совместной работы, а также в использовании энергетических возможностей третьей и четвёртой четверти каждого периода колебания сети.
Другими словами величина резерва мощности равна мощности резерва одного полупериода, то есть может быть увеличена в два раза.
Также можно одновременно заряжать необходимое число конденсаторов, и разряжать их в нагрузку, предварительно коммутируя их последовательно или параллельно.
(Лучше последовательно - примечание редактора) .

Продолжение следует



Яндекс.Метрика