Уплотнитель мощности.

Далее будет показано как в практическом плане, используя схемотехнику уплотнителя мощности в системах обогрева, возможно получить двукратную экономию денежных средств. В экспериментах используется cхема контроля заряда АКБ/Конденсаторов.

Заряд конденсатора уплотнителем мощности осуществляется через резистивную нагрузку EL1, на которой в процессе заряда конденсатора при замкнутых ключах S1/S2 и разомкнутом S3 образуется тепловая мощность.

После того как конденсатор заряжен, ток через EL1 прекращается, лампа гаснет. Далее ключи S1/S2 размыкаются, ключ S3 замыкается и тепловая мощность на нагрузке EL2 формируется исключительно энергией запасённой конденсатором.

Синий луч осциллографа в видеоролике показывает изменение напряжения на конденсаторе. Жёлтый - высокий уровень - длительность процесса заряда конденсатора, низкий - время его разряда. В первой части ролика время заряда конденсатора равно времени его разряда. Лампы EL1 и EL2 светятся одинаково. Схемотехника уплотнителя мощности устанавливает напряжение начало заряда и прекращение разряда конденсатора, а так же напряжение по достижении которого начинается разряд конденсатора. В эксперименте подстроечный резистор поднимает напряжение начала заряда конденсатора.

При просмотре видеоролика обращайте внимание что лампа, через которую происходит заряд конденсатора, гаснет, ток потребления от источника питания также уменьшается. Напротив, лампа которая работает от заряда конденсатора светит ярко. Тоесть конденсатор отдаёт энергии больше чем получает от источника питания и Вам вряд ли удастся найти научное объяснение данному факту.

Электродинамика утверждает, что затраты энергии на заряд конденсатора от постоянного источника тока, в два раза больше энергии которую способен выдать конденсатор при разряде. По данным калькулятора, потратив энергии источника питания в 6768 миллиДжоуль конденсатор приобретает в два раза меньше энергии - 3384 миллиДжоуль. Это значит что лампа накаливания работающая от энергии конденсатора должна светиться в два раза слабее.

Но реальность демонстрирует прямо противоположное. В начале ролика длительность заряда конденсатора равна длительности его разряда и равнозначные лампы накаливания 24V*5W формируют одинаковое количество энергии тепла и света, это значит энергия заряда конденсатора равна энергии образованной конденсатором при его разряде. Не находите, что нам скармливают какой-то математический суррогат, который не отражает реальной энергии в процессах заряда и разряда конденсатора? Но что много хуже, зашоренность мышления не позволяет взглянуть на столь очевидные вещи осознанно.

Наука берёт энергию заряда конденсатора W=(CU^2)/2 (джоуль) и формулу работы, которую совершает источник питания по перемещению зарядов A=Q*E (джоуль) в цепи постоянного тока. Двойка в знаменателе поставлена чтобы сообщить нам о том, что источник питания заряжает только одну пластину конденсатора. Далее формулы приравниваются.

Не находите что это какой-то абсурд. Как можно сравнивать заряд половины конденсатора с работой источника питания по заряду конденсатора, состоящего из двух пластин? И как быть с тем фактом, что заряд конденсатора хранится в диэлектрике?

Удвоение энергии источника питания это математический сюрреализм. Двойка из знаменателя энергии заряда конденсатора переносится в множитель работы источника питания. Так легко и непринуждённо математика увеличила затраты источника питания в два раза.

Почему в таком случае никто не задаёт вопрос, куда делась половина энергии источника питания? Например при работе с киловаттной нагрузкой, трудно не заметить исчезновение ещё одного киловатта. Он должен проявить себя в виде образования дополнительной тепловой мощности или ещё каким-то способом. Но по факту этого не происходит.

Убедитесь на практитке, что энергия которую образует конденсатор разряжаясь, равна энергии котоую затратил источник питания заряжая конденсатор. C этой целью был собран стенд реализующий функции уплотнителя мощности на генераторе сигналов как это описано в разделе замечания по схемотехнике уплотнителя мощности.

На фотографии показаны сигналы осциллографа управляющие транзисторными ключами заряжающими и разряжающими конденсатор на нагрузку - желтый и зелёный лучи соответственно. Сигналы управления разнесены по времени, это гарантирует что нагрев производится только энергий конденсатора. Источником питания является выпрямленное диодами сетевое напряжение 220v. Лампа накаливания EL2, через которую ранее происходил разряд конденсатора, заменена на тепловой электронагреватель TЭН. При проведении проведении эксперимента в качестве ключей S1/S2 использовались универсальные ключи с гальванической развязкой: https://energy4all.ru/dkey.html

Температуа воды до начала нагрева и после него измерялась после тщательного перемешивания. Время в течении которого происходил нагрев теплоносителя фиксировалось секудомером. Расход электроэнергии из сети учитывался электросчетчиком меркурий. По завершению нагрева на калькуляторе https://heating.mavjuz.com/voda/ было расчитано время нагрева воды для идеального ТЭН с КПД 100% по данным с электросчётчика. Это соответсвует ситуации подключению нагревателя непосредственно к электросети.

В моём случае нагревалась 1.2L воды c 12.5C до 19.3C, время нагрева - 13 минут. По электросчётчику Меркурий 206 расход энергии 0.05кВт.По калькулятору время нагрева идеального ТЭН: 11 мин 23 сек. Условия проведения экспериментов не идеальны, ёмкость с водой взаимодействует с внешней средой в результате чего происходит теплопередача в окружающую среду. Эксперименты с разной длительностью импульсов, частотой, температурными границами, дают равенство энергий для идеального ТЭН рассчитанного методом калориметрии и реальным нагревом энергией конденсатора.

Подводя итог. Работа которую совершает источник питания заряжая конденсатор, равна работе которую совершит конденсатор в процессе своего разряда. Заявление электродинамики о том, что энергия заряда конденсатора в два раза меньше энергии затраченной источником питания на его заряд - полная ерунда. Напомню, все повышающие DC/DC преобразователи работают от энергии конденсатора, но Вы не найдёте ни одного преобразователя, КПД которого ниже 50 процентов, как того требует электродинамика. КПД DC/DC преобразователей начинается от 80%.

Электрический ток, проходя через лампу накаливания формирует свет, через нагревательный элемент - тепло. Данные факты ни у кого не вызывает вопросов - всё просто, понятно, очевидно. Но факт того, что сколько энергии источника питания мы потратили заряжая конденсатор через нагрузку, столько и получили дополнительно , требует разрыва шаблона.

Но всё ли так просто? Тема "супердвоек" Первеева Георгия Павловича - заряд конденсатора через нагревательный элемент и далее разряд его на тот же нагревательный элемент многими проверялась, но заявленная автором двухкратная эффективность не находит подтверждений.

Это происходит по причине продемонстрированного ранее эффекта при котором электрический ток формирует заряд конденсатора, но при этом в проводниках и полупроводниковом ключе тепловой энергии не образуется. Данный факт предлагает более осмысленно взглянуть на базовые законы электродинамики.

Что отличает электрическую цепь с активным элементом? Ток на входе активного элемента равен току на выходе. Но если напряжение на его входе 220 вольт, на выходе напряжение отсутствует. Наличие конденсатора в цепи, после лампы накаливания, препятствует падению напряжения на лампе EL1 до нуля. Уменьшая разницу между напряжением начала заряда конденсатора и его разряда, падение напряжения на лампе EL1 так же уменьшается, лампа в итоге гаснет. Ток проходящий через цепь остаётся без изменений.

Таким образом, источником образования иных видов энергии на активных элементах является не ток, а возможность измения потенциала на нём. Электрический ток - это следствие падения напряжения на активном элементе. Ситуация патовая. Энергии проходящей через лампу накаливания EL1,через которую заряжается конденсатор в избытке, но получить тепло либо свет из этой энергии не удётся.

Что можно предложить для реабилитации супердвойки. В момент включения разряженного конденсатора в цепь, ток через него равен току короткого замыкания. И примерно до трети заряда конденсатор обеспечивает падение напряжения достаточного для работы активной нагрузки, выраженной в формировании тепла или света. Можно попытаться использовать несколько конденсаторов включенных параллельно. После того, как конденсаторы будут заряжены до четверти напряжения источника питания, выполнить их перекоммутацию, включив последовательно, затем выполнить разряд конденсаторов на нагрузку. Данный подход сделает работу уплотнителя мощности более эффективной. Эмуляция данного режима представлена в эмуляции ltspice. по ссылке.

Для справки. ltspice на один импульс заряда даёт 851.05W/2.2127J При этом разряд последовательно подключенных конденсаторов формирует мощность 4.4604KW/1.6057J на нагрузке.

Вы задумывались над работой бытового устройства защитного отключения (УЗО)? УЗО гарантирует, сколько зарядов вошло в квартиру, столько и вышло. Если в квартире возникает малейшая утечка зарядов, УЗО фиксирует разницу и отключает электрический ток через Вашу квартиру.

Подумайте, о каком "потреблении" или преобразовании электрической энергии в свет или тепло может идти речь? При том, что электрической поток зарядов в Вашу квартиру, равен току зарядов из неё? Платим же мы за транзит , буквально - электрический ток/движение. Больше транзит электрических зарядов через Ваше жилище, выше оплата. Парадокс, но никакой энергии Вы не потребляете. Свет, тепло - это энергии которые образуются в том или ином количестве в результате движения электрических зарядов и являются следствием взаимодействия зарядов со структурой материала. То же относится и к заряду конденсатора.

Для преодоления сложившихся стереотипов, что на образование света и тепла тратится энергия источника питания проведите эксперимент. Возьмите два разряженных конденсатора ёмкостью 10000мкф или более и зарядите один от источника питания 12V. Энергия заряда конденсатора (CU^2)/2 по устоявшейся в математике традиции составит 720 миллиДжоуль. Зарядите второй конденсатор не от источника питания, а от ранее заряженного конденсатора. Напряжение на каждом из конденсаторов будет шесть вольт, суммарная энергия двух конденсаторов составит 180*2=360 миллиДжоуль. В подробности куда делась половина энергии вдаваться не следует, реалистичного ответа на этот вопрос не существует, поэтому просто запомним было 720 миллиДжоуль, стало 360 миллиДжоуль.

Проделаем всё тоже самое ещё раз, но зарядим полностью разряженный конденсатор через лампу накаливания, которая в процессе заряда одного конденсатора от другого будет гореть. На двух конденсаторах в итоге будет так же по шесть вольт и суммарная энергия двух конденсаторов будет так же 360 миллиДжоуль. Но при этом лампа накаливания светилась. Если Вы хотите и далее опровергать данное выше определение, то прежде ответьте на вопрос - откуда возникла энергия на нагрев и свечение лампы если энергии в одном конденсаторе было 720 миллиДжоуль, стало, как и в первом случае, 360 миллиДжоуль?

Cовременный уровень науки электродинамики таков, что абзац ниже даст Вам наиболее полное представление об электрическом токе.

Мана — некая таинственная субстанция, питающая магию. У каждого мага есть некий запас этой маны, который расходуется на совершение заклинаний. Чем мощнее заклинание, тем больше маны оно потребляет. Кончилась мана — не можешь колдовать. Тогда ищи синюю бутылочку, чтобы восстановить ману.

Пропуская через конденсатор ток Вы создаёте условие для заряда конденсатора. Заряжаясь, конденсатор начинает препятствовать прохождению электрического тока в цепи.

Установив нагрузку - лампу накаливания, либо ТЭН на пути прохождения зарядного тока, Вы тем самым используете электрический ток прошедший транзитом через конденсатор и не сделавший ничего полезного, кроме заряда самого конденсатора.

Видеоролик демонстрирует процессы заряда и разряда электролитического конденсатора ёмкостью в 47000 мкф через нагрузку. В экспериментах используется две лампы накаливания. Через EL1 выполняется заряд конденсатора, через аналогичную по мощности лампу EL2 выполняется разряд конденсатора. Вольтметр показывает изменение напряжения на обкладках конденсатора по мере его заряда и разряда. Уменьшение ёмкости конденсатора увеличивает частоту следования циклов заряд, разряд.

Использование двух ламп позволяет визуально и через оценку тепла каждой из ламп оценить равенство энергий требуемых на заряд конденсатора от источника и энергию разряда конденсатора.

Лампы накаливания горят одинаково. Это свидетельство того, что сколько энергии прошло через EL1 заряжая конденсатор, столько энергии образовано и на обкладках конденсатора.

Был проведён эксперимент по изменению границ срабатывания компаратора. Верхняя граница срабатывания компаратора завершающая заряд конденсатора установлена максимально близко к напряжению источника питания. Нижняя граница срабатывания компаратора - прекратить разряд конденсатора, ниже верхней границы на 15-20%.

Что дала данная перенастройка? На группе фотографий показано, что ток потребления от источника питания снизился и составляет 0.08A*27V, лампа накаливания EL1 через которую происходит заряд конденсатора еле тлеет.

Таким образом, лампа накаливания EL2, которая светится только за счёт энергии заряда конденсатора, горит значительно ярче лампы накаливания EL1. Однако, это не говорит о том, что в конденсаторе образуется энергии больше той, которая проходит по электрической цепи через EL1 от источника питания пока конденсатор заряжается. Площади фигур по току на осциллограмах равны.

Если вернуться к оценкам по теплу, учитывающего фактор времени, то лампа EL1, через которую заряжается конденсатор, не нагревается, её температура соответсвует температуре окружающей среды. Лампой EL2, которая светится за счёт энергии разряда конденсатора, возможен нагрев теплоносителя.

Уплотнитель мощности можно сравнить с работой водонапорной башни, аналогом которой является конденсатор. Разрядить конденсатор на нагрузку, означает открыть кран, который расположен в нижней части башни. Опустошая ёмкость частично, Вы организуете максимальную мощность потока, который определяется высотой столба жидкости.

Разные типы конденсаторов на фотографиях и видео демонстрируют универсальность подхода. В данной схемотехнике ёмкость определяет частоту циклов заряд разряд конденсатора. Меньше ёмкость, выше частота. Это даёт непрерывное свечение и нагрев ламп накаливания.

Уплотнитель мощности в сети 220V.

Опубликовано: 20/05/20

Текущая версия уплотнителя мощности для электросети в 220 вольт работает от выпрямленного диодным мостом переменного напряжения с установленным буферным конденсатором. Следует соблюдать максимальную осторожность при работе, поскольку постоянное напряжение на конденсаторах более 300 вольт.

В видеоролике показана настройка уплотнителя мощности на эффективный режим работы в котором потребление из сети ниже, чем образуется энергии на обкладках конденсатора. Синий луч осциллографа отражает процессы заряда и разряда конденсатора.

Меньшее потребление из сети демонстрирует слабый накал лампы EL1, через которую заряжается конденсатор. По мере выполнения настроек, значительно увеличивается яркость EL2. И что более показательно, теплоотдача лампы накаливания EL2, работающей от энергии запасённой конденсатором, значительно выше чем EL1, подключенной к сети.

Полная версия видеоролика на youtube.

Добавление в электрическую цепь конденсатора или индуктивности смещает сигнатуры тока и напряжения друг относительно друга. Это смещение, в моменты смены фаз, фиксирует приборы учёта и формирует так называемую "реактивную мощность". Учёт "реактивной мощности" в электрической сети общего пользования невозможен. Счётчик не знает, кто исказил сигнатуры сигналов тока и напряжения - Вы, Ваш сосед или сосед Вашего соседа.

Учёт реактивной мощности в электросчётчиках.

Интуитивно понятно, что влияние уплотнителя на изменение сигнатур тока и напряжения должно быть минимально, тем не менее, был собран стенд и проведены необходимые измерения реактивной мощности электросчётчиком. На первой фотографии показано, что мгновенная активная мощность равна 0.05 квт, в то время как реактивная составляющая равна нулю.

Далее показаны копии экранов стандартной программы конфигурирования работы электросчётчика меркурий 206 с замерами. После серии экспериментов установлено, что уплотнитель мощности корректирует COS фи. Более плотный комплекс измерений, рекомендуется выполнить самостоятельно.

Генерация токовых импульсов уплотнителем мощности.

Опубликовано: 01/08/20

Изучение природы возникновения токовых импульсов уплотнителем мощности предоставляет дополнительные инструменты по созданию устройств высокой степени эффективности.

К сожалению, в своё время вопрос генерации токовых импульсов уплотнителем мощности был отложен. Возвращаясь к технике генерации токовых импульсов следует вспомнить:

Эффективность работы уплотнителя мощности определяется установкой границ срабатывания компаратора.
Верхняя граница заряда конденсатора находится максимально близко к напряжению источника питания.
Конденсатор, должен разряжаться частично до напряжения ниже верхней границы на пять-десять процентов.
В момент разряда источник питания должен быть отключен от конденсатора.

Для оценки максимальной эффективности работы уплотнителя мощности был проведён эксперимент по уменьшению границ срабатывания компаратора. Изменение напряжения на конденсаторе показывает синий луч осциллографа. Лампа EL2 - включена в цепь разряда конденсатора, через EL1 конденсатор заряжается от источника питания.

Результатом явилось то, что начиная с некоторого момента возникает генерация токовых импульсов значительной амплитуды. Видеоролик демонстрирует, что в момент начала генерации токовых импульсов (красный луч осциллографа), лампа через которую осуществлялся заряд полностью гаснет, лампа подключенная к конденсатору, напротив, начинает гореть постоянно.

Генерация токовых импульсов не зависит от типов используемых транзисторов, напряжения источника питания и является штатным режимом работы уплотнителя мощности основанном на разряде конденсатора. Несмотря на значительную амплитуду токовых импульсов, данный режим безопасен для транзисторов и даёт незначительный нагрев радиаторов представленных на фотографиях.

В текущем эксперименте уплотнитель мощности настроен на работу в режиме "энергосбережения" с напряжением питания 30 вольт. Лампа EL2, хотя и подключена в цепь разряда конденсатора, но светит ярче, чем EL1 через которую заряжается конденсатор. Лампы накаливания EL1 и EL2 одного номинала 12Vx5W. В экспериментах конденсаторы можно использовать любые от одного до сотни микрофарад. Работа УМ в режиме генерации токовых импульсов будет продемонстрирована на конденсаторных сборках из пяти микрофарад и одного микрофарада.

В видеоролике показан перевод уплотнителя мощности в режим генератора токовых импульсов путём сдвига нижней границы срабатывания компаратора ближе к границе завершения заряда конденсатора. После того, как уплотнитель мощности переходит в режим генерации импульсов, дальнейшая регулировка границ видимых результатов не даёт.

Как только уплотнитель мощности переходит в режим генерации импульсов, минимум в два раза падает потребление энергии от источника питания.
Лампа накаливания El2, работающая от конденсатора, даёт света больше чем EL1, которая подключена к источнику питания.
За счёт генерации токовых импульсов значительно увеличивается время разряда конденсатора.

Жёлтый луч осциллографа демонстрирует моменты перехода силовых ключей в режим разряда ёмкости на нагрузку EL2. Но как и почему возникают множественные срабатывания электронного ключа, ответственного именно за разряд конденсатора?

При открытии ключа, через который осуществляется разряд конденсатора, за счёт малой дельты, компаратор фиксирует падение потенциала ниже нормы и незамедлительно закрывает ключ. Процессы, связанные с открытием и закрытием ключа, поднимают заряд конденсатора. Компаратор определяет что напряжение на конденсаторе вновь оказалось выше нижней границы и повторно открывает электронный ключ. Так продолжается до тех пор, пока энергетика самовосстановления заряда на конденсаторе окажется недостаточна и напряжение окончательно не станет ниже меньшей границы срабатывания компаратора.

Жёлтый луч осциллографа - показывает работу транзистора через который конденсатор разряжается на нагрузку и включает в себя программируемую задержку (1мкс) открытия транзистора по переднему фронту. Синий луч - изменение напряжения на обкладках конденсатора, красный луч - данные с датчика тока расположенного на положительной обкладке конденсатора.

Классическая трактовка разряда конденсатора начинается со слов: "В начальный момент времени разрядный ток имеет максимальное значение Imax=U/R." и демонстрируется график:

Но давайте подумаем. В первый момент времени ток разряда максимален. Что это значит? Вы садитесь в автомобиль, нажимаете педаль газа и в тот же миг автомобиль помчался на скорости 100 км/ч.. Мистика скажете Вы, так не бывает! Но в случае с конденсатором, все в мистику верят и не задают науке вопрос какое-такое чудо разгоняет электрические заряды с места в карьер, до максимума.

Конденсатор заряжен, ключ разомкнут, ток в цепи отсутствует. Замыкаем ключ и далее вопрос. Каким чудом ток ежемоментно обретает своё максимальное значение?! Требуется время, чтобы электрический ток, формируемый движением зарядов, вырос от нуля, до своего гипотетического максимума.

Далее в развёрнутом виде показан момент открытия ключа, разряжающего конденсатор на нагрузку - жёлтый луч. После программируемой паузы, транзистор открылся и потенциал на обкладках конденсатора (синий луч) начинает уменьшается. Ток, красный луч, напротив, начинает расти от нуля, до некоторого максимального значения, по достижению которого звучит классическое: "В начальный момент времени разрядный ток имеет максимальное значение imax=U/R." И после начинает снижаться по экспоненте. Промежуток времени, в течении которого ток растёт и после начинает снижаться, выделен курсором осциллографа.

Максимально эффективный режим уплотнителя мощности находится в "забытом" классикой участке роста тока, который возникает в момент открытия электронного ключа разряжающего заряженный конденсатор.

Этот процесс был озвучен ранее и звучал как: "Прерывание процесса энергообразования является процессом-нарушителем границ мерностей, запускающим нелокальные процессы." В данной ситуации был прерван фундаментальный процесс энергообразования - увеличение тока от нуля до его максимума в момент начала разряда конденсатора. Как только это произошло, запускается нелокальный процесс направленный на восстановление энергии конденсатора. Нелокальные процессы являются источником дополнительной энергии нашего мира, которая в полной мере проявляет себя и используется в схемах уплотнителя мощности.

Если совсем просто, начался рост тока в цепи. Процесс прервали, образовалась нелокальная энергия. Энергия приборами не регистрируется, пытаемся понять что это и как с этим работать. Благоразумия ради не вмешивайте в описанный процесс явления самоиндукция, оэдс и прочеe - это всё если и имеет место быть, но только не здесь.

Но какими свойствами обладает энергия, полученная столь странным образом? Первое что обращает на себя внимание, иная трактовка закона ома в электрической цепи. В первой части ролика провод свернут в спираль и замыкает выводы лампы накаливания. Медный проводник длиной менее метра для токов разряда конденсатора оказался непреодолимым препятствием, лампа накаливания горит в полный накал. Во второй части ролика длина проводника уменьшена до десяти сантиметров, яркость свечения снижается, но лампа продолжает гореть.

Для токов нелокальной генерации, медный проводник является средой с большим сопротивлением, чем лампа накаливания, спираль которой изготовлена из высокоомного провода. Особенности полученного тока - "горячий" на ощупь, любит искрить на плохих контактах, оставляет неприятные ощущения, но удара током аналогичного электричеству стандартной генерации нет, эта особенность показана в видеоролике Потенциальная энергия. "Горячее" электричество.

Препятствием увеличения эффективности работы уплотнителя мощности является его переход в режим генерации токовых импульсов. Устранить данную проблему позволяет установка последовательно с лампой накаливания EL2, индуктивности. Можно убрать лампы EL1 и EL2, но по ним проще визуально оценивать энергетический баланс системы между потреблением и энергообразованием.

В качестве индуктивности используется линейный ускоритель (ЛУ). Два провода расположены рядом и намотаны на цилиндрический каркас вплотную один к другому. В видеоролике показано, что к свободным выводам линейного ускорителя подключена дополнительная контрольная лампа 24V*5W. Яркость свечения контрольной лампы, лишь немногим меньше EL2, включенной в цепь разряда конденсатора, но это никак не изменило энергопотребление системы от источника питания.

В классическом представлении "электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока." Нелокальный способ генерации формирует энергию которая иначе воспринимает данный закон.

В видеоролике первичная обмотка (чёрный провод) линейного ускорителя (ЛУ) включена в цепь, через которую разряжается конденсатор. Во вторичной обмотке (белый провод) образуется ЭДС и если замкнуть цепь через контрольную лампу 24V*5W, она начинает гореть. Но гореть она будет и в том случае, если разорвать электрическую цепь и подключить ЛН практически к любому участку схемы, насыщенного энергией электрических зарядов. Это и источник питания, его плюс либо минус и управляющие цепи, в последних кадрах показано подключение ЛН к проводу заземления, ЛН так же горит.

Вы можете видеть, что электрическая цепь не замкнута, один вывод вторичной обмотки (белый провод) ЛУ свободен. но лампа накаливания горит.

На выводе первичной обмотки (чёрный провод) ЛУ, который подключен к ключу формируется нелокальная энергия, его условно можно считать горячим. На выводе ЛУ, который подключен непосредственно к обкладкам конденсатора нелокальная энергия не образуется и его можно считать холодным. Лампа накаливания горит только если один её вывод подключить к горячему выводу ЛУ и обеспечить сток энергии. В качестве стока на данном этапе оптимально заземление, но следует определить и найти иные способы стока энергии.

Энергия нелокальной генерации, приборами не регистрируется. О её наличии можно судить косвенно, обеспечив сток данной энергии на землю. В этом случае движение электрических зарядов регистрируется токовыми приборами.

Убедиться в этом утверждении Вы можете изучив приведенную ранее осциллограмму токов и напряжений на положительной обкладке конденсатора и после объяснить, какой процесс заставляет светиться ЛН подключенную между горячим выводом линейного ускорителя и землёй по проводу заземления.

Нереально интересны процессы происходящие в линейном ускорителе (ЛУ), а именно как и какие токи индуцируются во вторичной обмотке ЛУ, если первичная подключена в цепь разряда конденсатора. Для более верного восприятия следует рассмотреть последовательности осциллограмм. Первая уже известна и разобрана ранее. Красный луч осциллографа показывает рост тока в цепи конденсатора, в момент времени когда ключ был открыт. В то же время напряжение на обкладках конденсатора падает, это синий луч.

В момент закрытия ключа ток прекращается и можно наблюдать незначительные колебательные процессы изменения напряжения, максимальная амплитуда которых не превышает 30 вольт. Это демонстрирует курсор осциллографа. Что происходит на вторичной обмотке линейного ускорителя в момент прекращения тока показывает зеленый луч осциллографа. Совершенно иная картина.

Мы видим, что в момент прекращения тока на первичной обмотке линейного ускорителя, на вторичной формируются последовательности импульсов амплитуда которых превышает сотни вольт. При равенстве числа витков в первичной и вторичной обмотке линейного ускорителя происходит трансформация тока в напряжение.

Прерывание роста тока в первичной обмотке линейного ускорителя, в момент начала разряда конденсатора, индуцирует потенциал на вторичной обмотке с амплитудой кратно превышающей его значение в первичной обмотке в тот же момент времени. Индуцируемый потенциал тем выше, чем больше был ток в момент его прерывания. Индуцированный потенциал во вторичной обмотке линейного ускорителя представлен последовательностью импульсов положительной полярности.

В завершение данного раздела, на двух слайдах будет продемонстрирован реальный баланс энергий потребляемой от источника и энергии которую образует уплотнитель мощности.

Уплотнитель мощности работает от источника питания 30V с индикацией тока потребления. Частота циклов заряда конденсатора 20кГц. Средний ток потребления на индикаторе 0.2A. Считаем мощность 0.2A * 30V = 6W. Отмечаем для себя, лампа 12Vx5W "пропускает через себя" шесть ватт на частоте 20кгц заряжая конденсатор уплотнителя мощности и практически не светится.

На второй фотографии та же лампа накаливания включена через электронный ключ, который управляется генератором импульсов. На источнике питания установлено напряжение питания 30V, генератор работает на частоте 20кгц. Изменяя длительность импульса включения транзистора подбираем ток потребления 0.2A. Считаем мощность: 0.2A * 30V = 6W. Отмечаем для себя, лампа 12Vx5W "пропускает через себя" шесть ватт на частоте 20кгц при работе ключей от генератора и горит c перенакалом.

При разработке энергосберегающих устройств следует проявлять осторожность строя свои выводы и предположения об их эффективности полагаясь только на электронные приборы. Необходимо создавать автономные системы энергообеспечения, без привязки к существующим электросетям.

Замечания по схемотехнике уплотнителя мощности.

Опубликовано: 04/08/20

Схемотехника уплотнителя мощности использует компаратор для определения моментов начала заряда и разряда конденсатора. Но воспроизвести описанный выше алгоритм работы уплотнителя мощности возможно на лабораторном двухканальном генераторе импульсов.

Установите два генератора на одну частоту, например - 1.5кГц. Длительность импульса через который заряжается конденсатор 35%. Длительность импульса когда конденсатор разряжается на нагрузку - 4% и после установите на нём сдвиг фазы 120-160 градусов.

В видеоролике на двухканальном лабораторном генераторе импульсов продемонстрированы физические принципы работы уплотнителя мощности. Через лампу EL1 идёт заряд конденсатора, через лампу EL2, конденсатор разряжается. Сравнивая яркость свечения ламп накаливания, Вы сможете понять как регулируя длительность разряда конденсатора, возможно получить энергии на конденсаторе больше чем расходует источник питания в процессе его заряда.

Аномалия токовых импульсов.

Опубликовано: 18/12/20

Красный луч - датчик тока на обкладке конденсатора. Жёлтый луч - заряд конденсатора через нагрузку EL1. Зеленый луч - разряд конденсатора через лампу накаливания EL2.

Классика учит, что в момент начала разряда конденсатора ток в цепи будет максимален и равен напряжению источника делённого на сопротивление цепи I=U/R. Тоесть ток должен всегда уменьшаться от некоторого фиксированного максимума. U - напряжение конденсатора - только уменьшается в процессе разряда, R - сопротивление цепи неизменно.

Любые изменения максимума тока момента начала разряда конденсатора в классическом представлении это аномалия. Максимум тока определяется по формуле I=U/R и должен быть неизменным.

Но посмотрите внимательно, как ведёт себя ток - красный луч осциллографа, если Вы сокращаете время разряда конденсатора и приближаетесь к участку роста тока от минимума к максимуму до начала его уменьшения по экспоненте. Максимум тока изменяется и увеличивается при сокращении времени разряда чего по классическим представлениям не может быть. Максимум тока стабилизируется в районе некоторого значения при значительном увеличении времени разряда конденсатора.

Рост тока от минимума к максимуму до начала разряда конденсатора по экспоненте является рабочим участком устройств, прерывние тока в котором образует нелокальную энергию. Полученная таким образом нелокальная энергия проявляет себя образованием электрического тока.

Чем меньше длительность импульса разряда конденсатора, тем больше нелокальной энергии образуется на конденсаторе, и тем меньше энергии требуется от источника питания для работы преобразователя. Но малая длительность разряда снижает общую энергетику устройства и не даёт получить значительную мощность на выходе. Один из вариантов поднять напряжение до шестисот и более вольт. В видеоролике использован источник питания DC/DC 12/300 вольт.

Аналоги уплотнителя мощности.

Опубликовано: 05/08/20

Максимальная эффективность работы уплотнителя зависит от корректной установки границ срабатывания компаратора определяющего напряжения начала заряда и разряда конденсатора.

Верхняя граница заряда конденсатора находится максимально близко к напряжению источника питания.
Конденсатор, должен разряжаться частично до напряжения ниже верхней границы на пять-десять процентов и обеспечить длительность разряда конденсатора менее 10 микросекунд.
В момент разряда источник питания должен быть отключен от конденсатора.

Ближайшим аналогом уплотнителя мощности является трансформатор Николы Теслы который состоит из катушки индуктивности, разрядника (прерыватель) и конденсатора. Источником питания трансформатора Николы Теслы является положительное пульсирующее высокое напряжение.

Трансформатор Николы Теслы.

При подключении источника питания начинается заряд конденсатора. По достижению напряжения пробоя возникает искра, конденсатор разряжается. В работах Никола Тесла указывал на необходимость использовать гашение искры и патентовал соответствующие принципы и устройства.

Искра малой длительности приводит не только к частичному разряду конденсатора, но и, что более важно, переводит систему в режим генерации энергии нелокальными процессами, которые описаны в разделе генерации токовых импульсов уплотнителем мощности.

Третий принцип работы уплотнителя мощности - в момент разряда конденсатора источник питания от конденсатора должен быть отключен, это возможно обеспечить использованием пульсирующего постоянного напряжения. Например подбором скорости вращения диска контакты которого размыкаются в момент напряжения пробоя.

Энергия нелокальной генерации образуется в области разрядника или электронного ключа и приборами не фиксируется. Чтобы фиксировать и использовать нелокальную энергию необходимо обеспечить движение электрических зарядов, для этого необходимо обеспечить сток энергии. Ранее показано, стоком является любой участок электрической цепи насыщенный зарядами.

Схема утилизации энергии нелокальной генерации.

Схема утилизации энергии нелокальной генерации через диод не влияет на текущее потребление энергии от основного источника питания. Нелокальная энергия отношения к ОЭДС не имеет, поскольку причиной её образования является прерывание тока в момент процессов энергообразования.