EnergyScience.ru - Альтернативная энергия

Введение

Зачем я это пишу. Я изучаю и собираю это устройство уже более 2-х лет и много чего о нём знаю и могу поделиться опытом. Мне обидно за свой народ и народ всего бывшего СССР, который не имеет информации на русском языке и не занимается этим устройством, несмотря на очевидные его простоту и перспективы. Зная, что "они" уже сделали, а "мы" еще нет, я считаю своим долгом поделиться опытом.

Тогда же я ушёл с русскоязычных форумов, где невыносим троллинг. Не знаю почему, но у "них" этого намного меньше. Поэтому заблаговременно приношу свои извинения, я не буду вести эту тему, не буду отвечать на вопросы, но буду следить и дополнять свои посты более детальным описанием непонятого. Моя цель - донести информацию.

Важный момент. Я не принуждаю и не уговариваю никого делать это устройство. Вы вольны в своём выборе. Я тогда был на перепутье, в НЧ что хотел перепробовал, а в ВЧ лезть не хотелось. Нашёл это, изучил и начал работу. Если у кого-то появится желание поэкспериментировать, начинайте, только если вы разобрались как это работает. Я собрал уже несколько установок с отрицательным результатом и каждый раз в процессе анализа находил ошибки и начинал снова. Все свои ошибки я опишу далее, чтобы не наступать на грабли дважды (трижды, четырежды, ...). Кажущаяся простота обманчива, если нет чёткого понимания.

Частей моего рассказа об этом устройстве будет не менее 5. Сразу у меня не хватит ни сил ни времени описать и принципы работы и ошибки и советы как лучше построить устройство. Возможно, я его быстрее доделаю, чем закончу описание.

В этой работе описывается устройство по патенту 1908 года (44267, Barcelona, the 30th of October, 1908). Предыдущие устройства по патентам 1902 года были проданы Рошильдам, см. "Часть II: СМИ об устройстве - 1902 - 1912 годы" и были менее эффективны. Формально, Фигуера обманул банкиров, продав им старый патент. Позже он запатентовал более совершенное устройство, за что и поплатился жизнью в том же году.

Вопросы и ответы

1. Почему 7 триплетов?
Количество триплетов определяется частью G+R - энергия, накапливаемая частью G+R должна быть равна энергии накапливаемыми всеми триплетами. В большинстве случаев их количество может колебаться от 3-5 до 10-12. Почему всё так см в "Часть III: Принцип работы".

2. Как соединяются первички последовательно или параллельно?
Это зависит от индуктивности и рабочего тока в первичках. Если провод тонкий, то можно намотать много витков и соединить параллельно. Если провод толстый, то можно намотать мало витков и соединить последовательно.

3. Как соединяются вторички последовательно или параллельно?
Это зависит от желания получить больше тока или напряжения. Ну тут понятно.

4. Откуда дровишки?
Устройство убивает Ленца (в переносном смысле) и не крутит диполи (домены). Более подробно см в "Часть III: Принцип работы".

5. Кто-нибудь уже это сделал?
Да, это сделало как минимум два человека, один из Испании, другой из США. Первый никогда не выходил в онлайн и не публиковался. Второй перестал публиковать отчёты после получения 440 Вт сверхединицы:



По неофициальным каналам он сейчас в процессе патентования этого устройства. У него часть G+R по единому варианту, как в патенте.

6. Как размещены полюса электромагнитов первичек по отношению друг к другу?
Встречно. Могут быть друг к другу как северными полюсами так и южными.

7. А ты сам то что-то уже сделал?
Да, у меня готова часть R+G, можно посмотреть:

Сейчас мотаю первички. Предыдущие попытки выкладывать не буду.

8. На что похоже данное устройство?
Флойд Свит VTA и колебательный контур.

9. Без мотора как-то можно обойтись?
Да, см часть Часть IV: Электронная версия устройства. Если вы не готовы коммутировать десятки ампер при сотнях вольт на индуктивную нагрузку, то начните с мотора.

10. Могу ли я обойтись без части G+R и просто подать противофазный сигнал на триплеты?
Нет, смысл работы части G+R не в формировании противофазного сигнала, хотя сигнал противофазный. Подробнее см "Часть III: Принцип работы".

11. Какая рабочая частота устройства?
Частота пременного тока, выдаваемая устройством Фигуера неизвестна. Репликаторы делают на 50 и 60 Гц, частота вращения мотора 3000 и 3600 об/мин соответственно. С повышением частоты эффективность выхода повышается, см "Часть III: Принцип работы".

Ошибки

1. Второй репликатор получил только 440 Вт выходной мощности (этого мало для установки, которая по фотографиям тянет на 3-5 кВт) по причине ошибки, допущенной при изготовлении части R+G:



Диаметр коммутатора со щёткой получился в 2 раза меньше ширины обмотки. Конфигурация сердечника не позволила обеспечить квадрат, в который бы вписался круг по которому бегает щётка. Таким образом, на сердечнике были витки, не участвующие в коммутации (как и в моей электронной версии, см "Часть IV: Электронная версия устройства"), что существенно снизило эффективность.

Diario de Tenerife, 19 de abril de 1902 / Дневник Тенерифе, 19 апреля 1902 г.

Изобретение г-на Фигуэро
Уже в прессе на наш вчерашний день мы получили следующее письмо:
Г-н Директор Диарио де Тенерифе. Очень выдающийся джентльмен и друг: Пресса этой столицы и Лас-Пальмас освобождает меня от почетного отличия от участия в изобретении моего электрического генератора, щедрых комплиментов, которые не согласуются с простотой принципа, на котором он основан, и поддерживает изобретение.
К вам, как к декану газет Санта-Крус-де-Тенерифе, я обращаюсь, умоляя вас записать в дневнике вашего правильного адреса, мою глубокую благодарность за такие незаслуженные похвалы; и в то же время, не только для личного удобства, к обязанностям правосудия, я должен заявить следующее:
1. Что изобретение генератора электричества не является исключительно моим, но было сделано, в общем, мною и молодым и просвещенным электриком доном Педро Бласбергом (Don Pedro Blasberg), с которым я связан во всем, что связано с технической частью изобретения.
2. Что ни г-н Бласберг, ни я, мы не связаны с какой-либо иностранной или национальной электроэнергетической компанией.
3. Что, хотя мы желаем воспользоваться универсальной привилегией изобретения, мы предпочитаем отложить этот процесс до короткого периода, который мы считаем необходимым представить машины в непревзойденных условиях строительства и эксплуатации. Я благодарю вас за публикацию этого письма, и я повторяю вам, мой самый ласковый друг и внимательный руководитель
q.l.b.l.m
КЛЕМЕНТЕ ФИГУЭРО
18 апреля 1902 года
(Диарио де Тенерифе 19 апреля 1902 года)

El Lábaro, 23 de abril 1902 / Лабаро, 23 апреля 1902 г.

CARTAS DE FIGUERA В ГАЗЕТАХ 1902 ГОДА (ИСПАНСКИЙ)
Резиденция г-на Фигуера в Санта-Крус, освещенная этим устройством электрическим светом, предлагает его в качестве доказательства его изобретения. Это также служит демонстрацией эффективности для мероприятия по отправке инженера из Electricity Company La Union

No se sabe, 20 de mayo de 1902 / Не известно, 20 мая 1902 г.

В конкретном письме г- н Фигерас говорит:
"Мое изобретение основано на таком простом принципе, что оно не заслуживает теплых похвал, которые вы чтите и отличаете меня, и я не могу понять, как никому другому не приходило в голову делать то, что мне посчастливилось достичь. Что действительно происходит, так это то, что последствия изобретения огромны и огромны для промышленной революции, которую он должен произвести.
Я завершаю строительство окончательных машин, чтобы показать их сам в Париже и Берлине, куда я скоро отправлюсь, чтобы создать эксплуатационный синдикат"

N.Y. Herald, June 9, 1902 / Нью-Йорк Геральд, 9 июня 1902 г.

Использует электричество без носителя
Ученый Заявляет, Что Он Может Применять Атмосферный Ток Без Движущей Силы.
Это Было Простое Открытие
Сеньор Клементе Фигерас, инженер с Канарских островов, изобретатель этого метода.
[Специальный кабель к Вестнику]
Европейское издание Вестника публикует следующее от корреспондента ОТС:

Лондон, понедельник, - самое замечательное заявление, подлинность которого пока еще невозможно проверить, было сделано сеньором Клементе Фигерасом, инженером по лесам и лесам на Канарских островах, в течение многих лет профессором физики в Колледже Святого Августина в Лас-Пальмасе, в телеграмме, опубликованной корреспондентом Dally Mail из Лас-Пальмаса.
Похоже, что в течение многих лет Ха молча работал над методом непосредственного использования атмосферного электричества - то есть без химических веществ или динамомашин - и делал его практическое применение без необходимости использования какой-либо движущей силы.
Истинное откровение может лишить его награды, и даже сейчас, когда он утверждает, что добился успеха, он молчит о точных принципах своего открытия.
Однако, он утверждает, что изобрел генератор, с помощью которого он может собирать электрическую жидкость, чтобы иметь возможность хранить ее и применять для бесконечных целей - например, в связи с магазинами, железными дорогами и промышленными предприятиями.
Он говорит, что ожидает, что его результатом будет огромная экономическая и промышленная революция. Он не дает ключа к этому изобретению, но заявляет, что единственный экстраординарный момент в нем заключается в том, что потребовалось так много времени, чтобы обнаружить простой научный факт.
Он намерен вскоре отправиться в Мадрид и Берлин, чтобы запатентовать свои изобретения.
Кроме того, "Дейли мейл" сообщает, что, согласно письмам, полученным в Лондоне от его друзей в Тенерифе, сеньор Фигерас сконструировал грубый аппарат, с помощью которого, несмотря на его небольшие размеры и дефекты, он получает ток в 550 вольт, который он использовал в своем собственном доме для освещения и приведения в движение двигателя мощностью в двадцать лошадиных сил.
Его изобретения включают в себя генератор мотор и короткий регулятор или регулятор весь аппарат настолько прост, что ребенок может работать с ним.

Diario de Tenerife, 16 de junio 1902 / Дневник Тенерифе, 16 июня 1902 г.

Мы получили сегодня от г-на Дж. Фигерас (de los Sres. Figueras) и Бласберг (Blasberg), следующее письмо, которое мы опубликовали с радостью, надеясь вскоре объяснить полный успех ваших ожиданий и подтверждение изобретения:
Господин директор газеты Тенерифе. Очень уважаемый Господь наш: с величайшим успехом и без каких-либо трудностей, кроме тех, которые присущи этому виду работ, мы проверяем окончательные доказательства машин нашего изобретения, крайняя оговорку до такой степени, что никто не знал абсолютно ничего, что касается этого изобретения, поскольку характер дела и масштабы и трансцендентность полученных результатов заставляют нас действовать таким образом.
Но, как только обстоятельства позволят нам полностью или частично обойтись без введенной нами системы бронирования, мы будем иметь честь обратиться к газетам этой столицы и Лас-Пальмаса, сообщив им о результатах испытаний и некоторых деталях, которые, по нашему мнению, могут заинтересовать общественность.

El Guadalete, Número 14539, 21 de agosto de 1902 / Гуадалете, № 14539, 21 августа 1902 г.

С Канарских островов и по пути в Бельгию в Кадис прибыл прославленный инженер Д. Клементе Фигерас ( D. Clemente Figueras), изобретение которого по использованию электричества атмосферы недавно было рассмотрено в газетах.

La Region Canaria, 24t Sep 1902, Page 4 / Ла Регион Канария, 24 сентября 1902 г., стр. 4

Изобретение г-на Фигуера

Когда появились слухи об изобретении нашего дорогого друга и мудрого инженера г-на Клементе Фигуера, мы были его убежденными верующими, потому что, зная характер Фигуеры, он не претендовал на публичное утверждение такого значения, если только не был сумасшедшим, пока не был полностью убежден, что он сделал открытие тех, кто совершает великую революцию в индустриальном мире.

Мы верили в него с самого начала, и это усиливалось, пока знаменитый инженер предоставлял нам посредством своей заметной работы, которая была опубликована в этих колонках, теории изобретения, сохраняя, как это естественно, секрет этого. Уже невозможно даже самым скептически, сомневаться в изобретении г-на Фигуера, потому что он только что продал, мы предполагаем, что за большую сумму денег - испанский патент, который был получен от нашего правительства, когда он прибыл в Мадрид. Компания, которая ее купила, до передачи оговоренного капитала между этой компанией и изобретателем будет уверена, что открытие не оставляет места для малейших сомнений. Вот телеграмма мистера Фигуера, которая вызвала такое большое удовлетворение:

Мадрид 15-13 ч.

"Я только что подписал договор о продаже первого в мире испанского патента, управляющего мировыми банкирами. Поздравляем." FIGUERA.

Многие отмечают, что такое открытие было сделано на Канарских островах, что должно беспокоить крупные компании по всему миру и даже сами правительства; Мы очень удовлетворены патриотизмом г-на Фигуера за то, что он получил патент на свое изобретение в Испании, возможно, пожертвовав его интересами, потому что каждый знает, как великие открытия совершаются в других странах.

Г-н Фигуера получает наши самые теплые поздравления от всей уважаемой семьи мудрого инвестора.

(Примечание: в другом газетном отчете написано, что сумма денег за патент составила 30 миллионов песет (около 230 000 долларов США (1902 год))

Отчёт о проверке рабочей модели (Буфорн) Madrid, July 9, 1913

Здесь хочу обратить ваше внимание, что в Испании в то время, чтобы получить патент необходимо было предоставить в патентное ведомство рабочую модель. Фигуера уже умер к тому времени и его помощник Буфорн (не Бласберг!) предоставлял рабочее устройство. Конечно же, Буфорн перепатентовал почти все патенты Фигуеры, поэтому этот документ ссылается не на патент Фигуеры, а на патент Буфорна.















ГЕРОНИМО БОЛИБАР
Инженер-Агент по промышленной собственности
Барселона

Уважаемый господин! В соответствии со статьей 100 Закона о собственности 16 мая 1902 года имею честь передать вам свидетельство, подписанное инженером Д. Хосе Ма Болибаром и Пиношем, в котором указывается, что он провел мероприятия по практической реализации патента №. 47706 выдан 6 июня 1910 года в пользу Константина Буфорна «Электрогенератором« Универсал ». Бог сохранит тебя много лет.

Барселона, 5 июня 1913 года. Подпись: Геронимо Болибар
Кому: выдающемуся лорду, главному регистратору промышленной собственности

-----------------------
Д. Хосе Ма Болибар и Пинос, промышленный инженер, по просьбе Д. Константина Буфорна, патентообладателя изобретения № 47706.

Подтверждаю: что я исследовал материал, состоящий из оригинальной памяти, соответствующей указанному фоновому патенту, выданному 6 июня 1910 года, для «ГЕНЕРАТОРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ« УНИВЕРСАЛЬНЫЙ », который состоит по существу из серии индуктивных электромагнитов в сочетании с серией электромагнитов или индукционные катушки, переключатель и включающий в себя щетку или поворотный переключатель, который последовательно соприкасается с последовательностью неподвижных контактов и получает непрерывное изменение тока, протекающего через катушки индуктивных электромагнитов, создавая таким образом ток в индуктивных катушках.

Я также подтверждаю, что предоставил необходимые отчеты, когда им нужно было узнать об условиях, при которых осуществляется эксплуатация этого патента, что Д. Константин Буфорн эксплуатировал этот патент на улице Универсидад № 110 на первом этаже, этого города, имеющего все элементы, необходимые для строительства, в пропорции обоснования его использования, генераторы электроэнергии, которые описаны и охарактеризованы в памяти этого патента.

По всем этим причинам я рассматриваю вышеуказанную реализацию патента в соответствии со статьей 98, предусмотренной в действующем Законе о промышленной собственности.

И для справки, я выдаю это в городе Барселоне 5 июня 1913 года. Подпись: Дж. М. Болибар

-----------------------
6 июня 1913 г. г-н Г. Болибар представил свидетельство от 5 июня 1913 г., подписанное промышленным инженером г-ном Дж. М. Болибаром, для обоснования реализации патента на изобретение № 47406.

НОТА

С учетом того, что указано в справке, упомянутой в приведенной выше выдержке, представленной в целях статьи 100 Закона, и поскольку заявка была подана в течение срока, установленного статьей 99 этого Закона, нижеподписавшиеся считают целесообразным объявить выполненным объект этого патента в соответствии со статьей 34 Регламента.

В.С. решены
Мадрид, 9 июля 1913 г.
подпись

Реализован
Номер 47706
9 июля 1913 г.
Заметка
подпись

Madrid científico. 1908, №585, página 21 / Научный Мадрид. 1908, № 585, стр. 21

Было решено, что инспектор Д. Клементе Фигуера и Устариз проведет исследование относительно желательности заселения рыбного промысла в реках Каталонии и создания рыбного хозяйства в этом регионе; и что пока он практикует вышеупомянутую службу, он рассылает дела Инспекции 6. в дополнение к порученным ему репопуляциям Д. Педро Авила и Зумаран.

1. Устройство как колебательный контур.

Рассмотрим работу устройства для случая идеальных элементов электротехнической цепи по переменному току. То есть забудем пока про постоянный ток совсем. Нет его. Только переменный. Часть R - катушка индуктивности с нулевым активным сопротивлением, две первички с нулевым активным сопротивлением, источник питания отсутствует (мы забыли про постоянный ток), и он у нас идеальный и для переменного тока это провод с нулевым сопротивлением. Вторички вообще выкинули, они нас сейчас не интересуют. Выкинули еще всё остальное, взаимоиндукцию, вихревые токи, индукцию рассеивания. Начнем рассмотрение с момента, когда у нас щётка находится в нижнем по схеме положении:



Учтём также, что мы рассматриваем работу не с момента включения, а с некоторого момента уже установившегося режима, т.е. не будем рассматривать переходные процессы при подаче питания. Верхняя первичка как индуктивность содержит некоторую энергию, которую мы обозначим Wo. Часть R содержит некоторую энергию Wr и нижняя первичка содержит энергию Wp. Отлично. Щётка поехала наверх к середине обмотки части R:



Что мы видим? Индуктивность верхней цепи (верхняя первичка и уже половина части R) уменьшилась. В процессе уменьшения индуктивности запасённая энергия в части R должна куда то деваться и лучшее, что ей приходит в голову - она перетекает в верхнюю первичку путём увеличения тока в верхей цепи (почему она не потечёт в нижнюю половину части R будет понятно из описания магнитных полей). В итоге, по достижении щёткой середины, половина энергии из части R перейдет в верхнюю первичку. В нижней части цепи за счёт увеличения индуктивности нижней половины части R образуется недостаток энергии, который будет восполнен из нижней первички. Отлично. Щётка поехала еще выше:



В конечном итоге, верхняя индуктивность части R стала равна нулю. Вся энергия из неё перешла в верхнюю первичку, ранее она была "пустая", как это было названо в описании к патенту, а теперь она "полная" и содержит энергию, которая ранее была в части R. Нижняя первичка, в свою очередь, стала "пустой", хотя ранее была "полной", вся энергия из неё перетекла в часть R и она теперь содержит то же количество энергии как и было в другом крайнем положении щётки. Нижняя "пустая" первичка содержит некоторое остаточное количество энергии Wo, которое не равно 0, но учитывая, что Wp >> Wo, то значением Wo можно пренебречь.

Таким образом, в идеальной системе переход энергии из первичек в часть R будет происходить постоянно и непрерывно (пока вращается щётка), этот процесс носит колебательный характер с перетеканием магнитной энергии из первичек в магнитную энергию части R и обратно и этот процесс идентичен процессу переноса энергии магнитного поля из индуктивности в энергию электрического поля ёмкости колебательного контура и этот процесс оптимален при равенстве энергий, которые способны накопить обе части системы Wp = Wr (равно как в LC контуре Wl = Wc).

Отличие от LC колебательного контура, где обе части (катушка - ёмкость) имеют разную импедансно-частотную характеристику, части данной системы (катушка - катушка) имеют одинаковую импедансно-частотную характеристику, что делает эту систему нерезонансной. Хе-хе, кто там уже устал пытыться снимать реактивку с LC контура?

При этом в системе возникают высокие реактивные токи и напряжения (равно как и в LC контуре), которые определяются добротностью системы и считаются по тем же формулам:

Q = X/R = (Xr + Xps)/(Rr + Rps), где X = Xps = Xr, R - активные (и прочие) потери в системе R = Rr + Rps, Xps - реактивное сопротивление первичeк одного набора, Xr - реактивное сопротивление части R. Для увеличения добротности необходимо снижать активные потери.

2. Электротехнический расчёт устройства

Возьмём полный ток в системе 10А. Почему 10? На слабых токах недостаточно магнитного поля в первичках. При увеличении количества витков растут потери на активное сопротивление, а это ведёт к снижению добротности. Кроме того, запасаемая энергия пропорциональна квадрату тока (это один из ключевых моментов, болтать соплями в сотню миллиампер бессмысленно) .

Индуктивность моей части R - 85 мГн. У меня был ЛАТР на S = 2 кВА, который я разобрал и сделал из него часть R, намотав 76 витков проводом 4 кв.мм в ПВХ изоляции.

Рабочая частота 50Гц.

Подсчитаем энергию запасаемую частью R :

(1)

Wr = Lr * I2 / 2 = 85 мГн * 102 / 2 = 4,25 Дж

Таким образом, за половину периода (в отличие от реактивной нагрузки при переменном токе, где за четверть периода. Тут может быть не понятно, пока просто скажу, что от части R к первичкам ток течёт всегда в одну сторону - постоянная составляющая выше двойной амплитуды переменной составляющей, см более подробно в секции "4. Магнитные поля в триплетах" этого поста) энергия части R в размере 4.25 Дж будет передана в электромагнит S (или N) за 10 миллисекунд (половина периода частоты 50 Гц).

Теперь нужно решить вопрос с первичками - электромагнитами S (или N), они все вместе должны суметь накопить в себе переданную им энергию в 4,25 Дж. Тут есть 2 варианта - последовательное соединение и параллельное. Пусть у нас будет 5 первичек S (или 5 первичек N), тогда каждой первичке нужно будет принять энергию

Wp = 4,25 Дж / 5 = 0,85 Дж

Рассмотрим оба варианта.

а) Первички соединены параллельно. Ток от части R разветвляется в 5 первичек по 5 проводам, т.е. ток в каждой первичке будет

Ip = Ir / N = 10А / 5 = 2А.

Необходимая индуктивность каждой первички определяется энергией, которую требуется накопить, следуя из (1) рассчитаем

Lp = 2W/I2 = 2 * 0.85 Дж / 2А2 = 425 мГн.

Провод обмотки должен обеспечить минимальное сопротивление и держать ток 2А.

б) Первички соединены последовательно. Ток от части R течёт через все 5 первичек по 1 проводу, т.е. ток в каждой первичке будет 10А. Необходимая индуктивность каждой первички определяется энергией, которую требуется накопить, следуя из (1) рассчитаем

Lp = 2W/I2 = 2 * 0.85 Дж / 10А2 = 17 мГн.

Провод обмотки должен обеспечить минимальное сопротивление и держать ток 10А.

Тут нужно обратить внимание, что первички (электромагниты) выполнены на открытом магнитопроводе, в отличие от части R, которая выполнена на закрытом магнитопроводе, вследствии чего намотать необходимую индуктивность будет более материало- и трудозатратно (я не рискнул мотать 425 мГн). Тут необходимо учесть сечение сердечника первичек, который должен быть не менее, чем сечение части R, поделённое на количество триплетов N. В моём случае сечение части R Sr = 29,76 кв.см., что требует сечения первичек

Sp = Sr / N = 29,76 / 5 = 5.95 кв.см + некоторый запас

на то, что вторички имеют более тонкий сердечник (об этом в разделе "4. Магнитные поля в триплетах" этого поста). У меня сейчас 10 кв.см. первички, я делаю с некоторым запасом на тесты. Так же нужно учесть форму обмотки электромагнита, она должна быть похожа на соленоид, а не на катушку ниток от швейной машинки:



потому как нам нужно, чтобы магнитное поле первички было сконцентрировано и распространялось максимально далеко по открытому магнитопроводу через зазор во вторичку.

Реактивное сопротивление части R:

Xr = 2πFLr = 2 * π * 50 Гц * 85 мГн = 26,7 Ом

Активное сопротивление части R в моём случае Rr = 0,15 Ом. Импеданс считать сейчас не буду, он будет тоже 26,7 Ом до третьего знака.

Реактивное сопротивление одной первички Xp (здесь и далее только для последовательного соединения, остальное будет в калькуляторе):

Xp = 2πFLp = 2 * π * 50 Гц * 17 мГн = 5,34 Ом

Активное сопротивление моих первичек Rp = 0,45 Ом (и это при 17 мГн!).

Импеданс одной первички Xp:

Zp = корень из ( Rp2 + Xp2 ) = корень из ( 0,452 + 5,342 ) = 5,36 Ом

Импеданс всех первичек в одном наборе при последовательном их соединении есть сумма их импедансов. Поскольку они у нас одинаковые, то это импеданс одной, умноженной на количество триплетов:

Zps = Zp * N = 5,36 Ом * 5 триплетов = 26,80 Ом

Полное напряжение в системе есть импеданс системы на полный ток:

U = (Zr + Zps) * I = (26,7 Ом + 26,80 Ом) * 10 А = 535 В.

Полная мощность в системе:

S = U * I = 535 В * 10 А = 5350 ВА.

Активная мощность, требуемая для компенсации активных потерь в системе, от источника постоянного тока:

P = (Rr + Rp*N) * I2 = (0,15 Ом + 0,45 Ом * 5) * 10 А2 = 240 Вт.

Добротность:
а) Через мощность:

Q = S / P = 5350 ВА / 240 Вт = 22,3

б) Через реактивное и активное сопротивление (для проверки):

Q = 2X / R = (Xr + Xps) / (Rr + Rps) = (Xr + Xp * N) / (Rr + Rp * N) = (26,7 + 5.34 * 5) / (0.15 + 0.45 * 5) = 22,3

3. Магнитные поля в части R

Скоро

4. Магнитные поля в триплетах

Смоделированная в программе FEMM 4.2 анимация магнитного поля в триплете:



Параметры модели:
- Сердечник первички
-- Длинна 100 мм;
-- Ширина 25 мм;
-- Толщина 40 мм;
- Сердечник вторички:
-- Длинна 50 мм;
-- Ширина 15 мм;
-- Толщина 40 мм (что не совсем корректно но модель планарная, в реале должно быть 20 мм;
- Материал сердечников Сталь М-45;
- Зазор между сердечниками 0,25 мм;
- Обмотка первичек проводом 13 AWG (1,8 мм);
- Число витков 271;
- Минимальный ток в катушке 5 А;
- Максимальный ток в катушке 10А;
- Частота 50 Гц;
- Точность 1e-008;

В данном устройстве ток в первичках всегда течёт в одну сторону, меняется только интенсивность тока в катушках противофазно по синусоидальному закону. Магнитные линии никогда не разворачиваются, меняется только интенсивность магнитного поля. Как следствие, нет разворота доменов. Поэтому сердечники первичек могут быть цельно металлическими, тогда как сердечники вторичек только ламинированными.

(Это пока черновик) Ток в первичках никогда не должен уменьшается менее значения, при котором составляющая вектора магнитного поля соосная оси триплета (поток связывания) от первички с большим током начинает заходить в сердечник первички с малым током! (см. анимацию). На анимации видно, что магнитные линии от одной первички заходят в другую первичку! ЭТОГО НЕЛЬЗЯ ДОПУСКАТЬ! Это приводит к развороту доменов. Это еще однин ключевой момент.

(Это пока черновик) Длина сердечников вторичек должна быть короче сердечников первичек не менее чем в 2 раза, в противном случае их большую часть займёт составляющая магнитного поля соосная оси триплета, которая мешает компесации поля из закона Ленца (идея та же, что и в предыдущем предложении, переформулирую по возможности). Кроме того магнитное поле ослабевает на расстоянии.

5. Генерация тока во вторичках

Поместим обмотку вторички на сердечник между первичками. Для упрощения понимания на анимационной модели FEMM изображено только три витка вторички:


Пара напоминалок: График ниже показывает изменение тока в первичках - переменная составляющая тока противофазна, при этом постоянная составляющая не позволяет опуститься току ниже нуля, т.е. ток всегда положителен. Оранжевая синусоида - ток в верхней первичке (по картинке с анимацией), синяя - в нижней.



Как известно скорость изменения синусоидальной кривой (производная по времени) максимальна в точках перегиба и минимальна в экстремумах - в минимуме и максимуме.

Разберём три момента, обозначенные на графике тремя вертикальными линиями - красной, зелёной и синей.

1) Красная линия:

Красная линия пересекает экстремумы токов в первичках, в этой точке скорость изменения тока в первичках минимальна (строго говоря равна 0). В верхей первичке ток минимален, в нижней максимален. Соответственно магнитное поле в верхней первичке минимально, в нижней максимально и это соответсвует вот этому фрагменту анимации:



Здесь мы видим:

а) От нижней первички поток связывания (вертикальные магнитные линии) заполнил почти весь сердечник вторички, но его скорость изменения в этой точке минимальна (строго говоря равна 0) и он (поток связывания) не принимает участия в генерации ЭДС во вторичке.

б) От нижней первички поток резки (горизонтальные магнитные линии) пересекает проводник, образованный витками вторички, но его скорость движения в этой точке минимальна (строго говоря равна 0) и он (поток резки) не принимает участия в генерации ЭДС в контурах, образованных витками вторички.

Исходя из а) и б) ток во вторичке (серая синусоида на графике выше) в этой точке равен 0.

2) Зелёная линия

Зелёная линия пересекает точки перегиба токов в первичках, в этой точке скорость изменения тока в первичках максимальна. В обоих первичках ток одинаковый, соответственно магнитные поля также одинаковые и это соответствует вот этому фрагменту анимации:



Здесь мы видим:

а) От обоих первичек потоки связывания (вертикальные магнитные линии) незначительно заполняют сердечник вторички и, несмотря на максимальную скорость изменения этих потоков, они направлены навстречу друг другу и по правилу суперпозиции полей их суммарный поток связывания равен нулю и он (поток связывания) не принимает участия в генерации ЭДС в контурах, образованных витками вторички. (Формально, оба потока генерируют ток, но в обмотке он направлен встречно.)

б) От обоих первичек потоки резки (горизонтаьные магнитные линии) пересекают проводник, образованный витками вторички, его скорость движения в этой точке максимальна и он (поток резки) принимает самое активное участие в генерации ЭДС в проводнике, образованном витками вторички.

Исходя из а) и б) ток во вторичке (серая синусоида на графике выше) в этой точке максимален. Направление тока определяется по правилу правой руки (раскрытой ладони) и его направление изображено на рисунке крестиками - от нас, кружками - к нам (поле движется вниз). Такое направление тока будет для случая, когда первички расположены северными полюсами друг к другу и, соответственно, магнитные линии поля резки направлены наружу. Размер крестиков и кружков на анимации пропорционален величине тока.

Продолжение следует.

*Двугорбость
*Квадрат энергий

6. Компенсация закона Ленца

Скоро

7. Обратная связь и зачем две щётки

Скоро

8. Реактивная нагрузка в цепи обратной связи

Скоро

Вопросы и ответы

1. Как увеличивать добротность?
Снижать активные потери, т.е. увеличивать сечение проводов. Я намотал часть R проводом 4 квадрата. Теперь кусаю локти, у меня был провод 10 квадратов... Можно всё засунуть в жидкий азот :) Увеличивать реактивное сопротивление первичек нельзя - будет снижаться рабочий ток, а он нужен для накопления энергии. (Рост реактивного сопротивления достигается увеличением индуктивности, но запасаемая энергия прямо пропорциональна индуктивности, тогда как току она пропорциональна в квадрате!). Можно увеличивать частоту :). Причем, это наиболее эффективный метод (см. раздел "5. Генерация тока во вторичках"), но трудно достижимый технически.

2. Блин, да как всё это подсчитать нахрен!?!?!?
Будет калькулятор. Да, будет!

Ошибки на этом этапе

1. Обмотка части G+R должна быть намотана более толстым проводом, не менее 4 квадратов. Токи в системе не менее 10 ампер, см Часть III: Принцип работы.
2. Индуктивность должна быть существенно меньше. ЛАТР на 2 кВт имеет 3 Генри, что при 50 Гц даёт 940 реактивных Ом (активных 3 Ома), т.е. реактивные токи в 10 А могут быть достижимы только при реактивном напряжении 10 кВ, а ведь есть ещё и сопротивление первичек!
3. Количество витков, соответственно ниже. Сейчас в моей установке 76 витков (индуктивность 85 мГн), поэтому сейчас я бы сделал 36 ключей (отвод каждые 2 витка).
4. До установки радиаторов дело не дошло, но их надо ставить. При этом длинные провода нежелательны.
Обо всём этом я тогда не подумал, в надежде, что это же эксперимент! Хоть что-то я должен получить на выходе, просто для оценки! Я не получил ничего. Не, ну лампочки же мигают :)
5. Конечно, ключи должны быть на всю обмотку, а не на часть. Это от нетерпения исследовать то, что получилось и от нехватки средств.

Вопросы и ответы

Будут позже