УМ - Уплотнитель мощности.


Опубликовано: 19/05/20

Уплотнитель мощности.

Электронный уплотнитель мощности продолжает серию устройств основанных на иных физических принципах. За основу взята cхема контроля заряда АКБ/Конденсаторов. Применяя уплотнитель в резестивных системах обогрева, возможно получить двукратную финансовую экономию.

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

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

Первое с чем следует определиться - установка резистивной нагрузки EL1 через которую происходит заряд конденсатора не требует дополнительной энергии источника и определяет только время заряда конденсатора. Работа источника питания по заряду конденсатора остаётся неизменной и не зависит от наличия резистора в цепи. Провести расчёты можно самостоятельно используя калькулятор.

Просмотреть математику расчётов.

По данным калькулятора, потратив энергии источника питания в 6768 миллиДжоуль конденсатор приобретает в два раза меньше энергии - 3384 миллиДжоуль. Наука берёт энергию заряда конденсатора W=CU^2/2 (джоуль) и формулу работы, которую совершает источник питания по перемещению зарядов A=Q*E (джоуль). Далее, не моргнув глазом, формулы приравниваются.

...

На бытовой лампе накаливания указана мощность 100 Ватт. Но никому в голову не приходит утверждать что лампа образует 100 Ватт света. Конденсатору со здравым смыслом у формулописцев повезло меньше.

Если в процессе заряда Вы подключите вольтметр к конденсатору, то увидите, что напряжение на нём изменяется по экспоненте от нуля до напряжения источника питания. Это значит, что формулу A=Q*E для определения работы совершаемой источником использовать непростительно и глупо. E - величина переменная, не константа, и изменяется от нуля до максимума по экспоненте. Бесспорно и то, что по мере заряда конденсатора электрический ток в цепи уменьшается, значит и количество зарядов Q, переносимых источником питания также не является константой.


Согласитесь, чтобы зарядить конденсатор нет необходимости в источнике с постоянной ЭДС, используйте источник питания у которого напряжение меняться по экспоненте, отражающей кривую заряда конденсатора. Этот подход исправляет "математические коллизии" и Вы получите модель которая показывает, что конденсатор является источником дополнительной энергии.


Вы размышляли 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.


В современной парадигме представлений об электрическом токе движение электрических зарядов является причиной образования иных видов энергии и определяются свойствами материалов подверженных воздействию электрического тока. Выше электрический ток, больше воздействие, больше энергии тепла либо света формируется структурой материала.


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 заполняете автомобиль грузом, чтобы не гнать его поражняком и не платить энергетикам деньги за ток прошедший транзитом через конденсатор и не сделавшего ничего полезного для Вас.

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. 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.



Свечение лампы накаливания EL2, подключенной к электронному ключу S3 (зеленый цвет), происходит от заряженной ёмкости. Вольтметр показывает изменение напряжения на обкладках конденсатора по мере его заряда и разряда. После разряда конденсатора от двадцати четырёх до двенадцати вольт, лампа EL2 отключается, и запускается процесс заряда конденсатора через нагрузку EL1. По мере заряда конденсатора ток в цепи постепенно прекращается, лампа EL1 гаснет и по достижению 24 вольт, происходит отключение источника питания. Далее цикл повторяется. Уменьшение ёмкости конденсатора увеличивает частоту следования циклов заряд, разряд. Лампы накаливания горят одинаково.

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. В то время как лампа EL2 - демонстрирует как по теплу, так и по яркости свечения, что конденсатор обладает большей энергией, чем та энергия, которую потратил источник питания в процессе заряда конденсатора.



Таким образом, лампа накаливания EL2, которая светится только за счёт энергии заряда конденсатора, горит кратно ярче лампы накаливания EL1. Это наглядная демонстрация факта, что в конденсаторе образуется энергии много больше той, которая проходит по электрическрой цепи от источника питания пока конденсатор заряжается.

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

Уплотнитель мощности можно сравнить с работой водонапорной башни, аналогом которой является конденсатор, в роли источника питания выступает насос. Разрядить конденсатор на нагрузку, означает открыть кран, который расположен в нижней части башни. Образуется мощный ток воды который определяется высотой столба жидкости. Опустошая ёмкость частично, Вы получаете максимальную мощность потока.


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 осторожность при работе, поскольку постоянное напряжение составляет более 300 вольт. На осциллограмме в видеоролике показано, что как только нижняя граница разряда конденсатора приближается к максимуму выпрямленного постоянного напряжения, система переходит в область нелинейной зависимости изменения тока и напряжения относительно друг-друга. Это приводит к снижению потребления из сети, что демонстрирует слабый накал лампы EL1. В то же время значительно увеличивается яркость и что более убедительно, теплоотдача лампы накаливания EL2, работающей от энергии запасённой конденсатором. Синий луч осциллографа, по ранеее привёденной схеме, отражает процессы заряда и разряда конденсатора.



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 замероми. После серии экспериментов установлено, что уплотнитель мощности корректирует COS фи. Более плотный комплекс измерений, рекомендуется выполнить самостоятельно.



Генерация токовых импульслов уплотнителем мощности.

Опубликовано: 01/08/20

К сожалению, в своё время вопрос генерации токовых импульсов уплотнителем мощности был отложен, хотя следовало уделить его рассмотрению большее внимание. Изучение природы возникновения токовых импульсов предоставляет дополнительные инструменты по созданию устройств высокой степени эффективности.

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, 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. 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 открытем 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 (1ьлс) 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." Но давайте подумаем. Конденсатор заряжен, ключ разомкнут, ток в цепи отсутствует. Замыкаем ключ и далее вопрос. Каким чудом ток, следуя классической прихоти, ежемоментно обретает своё максимальное значение?! В цепи между ключём и конденсатором индуктивность, значит и явление самоиндукции проявит себя в замедлении процессов установления тока. Требуется время, чтобы ток 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 Сенсеем 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 в уплотнителе 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.

Вывод очевиден. Не следует пытаться получить экономические выгоды от уплотнитель мощности ориентируясь на приборы учёта предоставляемые энергетиками. 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 если говорить об использовании уплотнителя мощности только в эффективном режиме, возможна его более простая реализация на логических микросхемах.

Первым элементом является генератор импульсов. Импульс задающего генератора включает транзистор через который заряжается конденсатор. Длительность данного импульса определит максимум напряжения до которого будет заряжен конденсатор.

По спаду импульса задающего генератора генерируется импульс на кратковременное включение транзистора в пределах 10 микросекунд. Регулировка длительности данного импульса определяет энергетический ответ нелокальных процессов.

Если есть необходимость перевести уплотнитель мощности в режим генерации токовых импульсов, вместо единичного импульса следует генерировать пачки импульсов.

Существует вероятность, что отработать описанный выше алгоритм можно на лабораторном двухканальном генераторе импульсов.

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 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 текущие потребление энергии от основного источника питания. Нелокальная энергия оотношения к ОЭДС не имеет, причиной её образования является прерывание тока в момент процессов энергообразования.