Тэг: бтг

Работа асинхронного электродвигателя в генераторном режиме

В статье рассказано о том, как построить трёхфазный (однофазный) генератор 220/380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока.
Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретённый в конце 19-го века русским учёным-электротехником М.О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности, и в сельском хозяйстве, а также в быту. Асинхронные электродвигатели–самые простые и надёжные в эксплуатации. Поэтому во всех случаях, когда это допустимо по условиям электропривода и нет необходимости в компенсации реактивной мощности, следует применять асинхронные электродвигатели переменного тока.

Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазнымротором. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель состоит из неподвижной части — статора и подвижной части — ротора, вращающегося в подшипниках, укреплённых в двух щитах двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора укладывают стержневую обмотку или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки накоротко замыкают обмотку ротора по концам (отсюда и название — короткозамкнутый). В отличие от короткозамкнутого ротора, в пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укреплённым на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором являются более дорогостоящими устройствами, требуют квалифицированного обслуживания, менее надёжны, а потому применяются только в тех отраслях производства, в которых без них обойтись нельзя. По этой причине они мало распространены, и мы их в дальнейшем рассматривать не будем.

По обмотке статора, включенной в трехфазную цепь, протекает ток, создающий вращающее магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием этой ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающим магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора. Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Этот показатель характеризуется скольжением S и находиться для большинства двигателей в пределах от 2 до 10%.

В промышленных установках наиболее часто используются трёхфазные асинхронные электродвигатели, которые выпускают в виде унифицированных серий. К ним относится единая серия 4А с диапазоном номинальной мощности от 0,06 до 400 кВт, машины которой отличаются большой надёжностью, хорошими эксплуатационными качествами и соответствуют уровню мировых стандартов.

Автономные асинхронные генераторы — трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность. Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторов С, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим. Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.
В таблице 1 приведены емкости конденсаторов для возбуждения асинхронных генераторов (U=380 В, 750….1500 об/мин). Здесь реактивная мощность Q определена по формуле:

Q = 0,314·U2·C·10-6,

где С — ёмкость конденсаторов, мкФ.

Таблица1

Как видно из приведённых данных, индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.
Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте. Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом. Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя. В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя — генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:
· бытовые сварочные трансформаторы;
· электропилы, электрофуганки, зернодробилки (мощность 0,3…3 кВт);
· электропечи типа "Россиянка", "Мечта" мощностью до 2 кВт;
· электроутюги (мощность 850…1000 Вт).
Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов. Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии. Если бытовой сварочный трансформатор рассчитан на работу с электродами диаметром 2…3 мм, то его полная мощность составляет примерно 4…6 кВт, мощность асинхронного генератора для его питания должна быть в пределах 5…7 кВт. Если бытовой сварочный трансформатор допускает работу с электродами диаметром 4 мм, то в самом тяжелом режиме — "резки" металла, потребляемая им полная мощность может достигать 10…12 кВт, соответственно мощность асинхронного генератора должна находиться в пределах 11…13 кВт.
В качестве трёхфазной батареи конденсаторов хорошо использовать так называемые ком-пенсаторы реактивной мощности, предназначенные для улучшения соsφ в промышленных осветительных сетях. Их типовое обозначение: КМ1-0,22-4,5-3У3 или КМ2-0,22-9-3У3, которое расшифровывается следующим образом. КМ — косинусные конденсаторы с пропиткой минеральным маслом, первая цифра-габарит (1 или 2), затем напряжение (0,22 кВ), мощность (4,5 или 9 квар), затем цифра 3 или 2 означает трёхфазное или однофазное исполнение, У3 (умеренный климат третьей категории).
В случае самостоятельного изготовления батареи, следует использовать конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Электролитические конденсаторы применять нельзя.
Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

Двухфазный режим асинхронного генератора.

Рис.2 Двухфазный режим асинхронного генератора.

Такую схему следует использовать тогда, когда нет необходимости в получении трёхфазного напряжения. Этот вариант включения уменьшает рабочую ёмкость конденсаторов, снижает нагрузку на первичный механический двигатель в режиме холостого хода и т.о. экономит "драгоценное" топливо.
В качестве маломощных генераторов, вырабатывающих переменное однофазное напряжение 220 В, можно использовать однофазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели бытового назначения: от стиральных машин типа "Ока", "Волга", поливальных насосов "Агидель", "БЦН" и пр. У них конденсаторная батарея может подключаться параллельно рабочей обмотке, либо использовать уже имеющийся фазосдвигающий конденсатор, подключенный к пусковой обмотке. Емкость этого конденсатора, возможно, следует несколько увеличить. Его величина будет определяться характером нагрузки, подключаемой к генератору: для активной нагрузки (электропечи, лампочки освещения, электропаяльники) требуется небольшая емкость, индуктивной (электродвигатели, телевизоры, холодильники) — больше.

Рис.3 Маломощный генератор из однофазного асинхронного двигателя.

Теперь несколько слов о первичном механическом двигателе, который будет приводить во вращение генератор. Как известно, любое преобразование энергии связано с её неизбежными потерями. Их величина определяется КПД устройства. Поэтому мощность механического двигателя должна превышать мощность асинхронного генератора на 50…100%. Например, при мощности асинхронного генератора 5 кВт, мощность механического двигателя должна быть 7,5…10 кВт. С помощью передаточного механизма добиваются согласования оборотов механического двигателя и генератора так, чтобы рабочий режим генератора устанавливался на средних оборотах механического двигателя. При необходимости, можно кратковременно увеличить мощность генератора, повышая обороты механического двигателя.
Каждая автономная электростанция должна содержать необходимый минимум навесного оборудования: вольтметр переменного тока (со шкалой до 500 В), частотомер (желательно) и три выключателя. Один выключатель подключает нагрузку к генератору, два других — коммутируют цепь возбуждения. Наличие выключателей в цепи возбуждения облегчает запуск механического двигателя, а также позволяет быстро снизить температуру обмоток генератора, после окончания работы – ротор невозбужденного генератора еще некоторое время вращают от механического двигателя. Эта процедура продлевает активный срок службы обмоток генератора.
Если с помощью генератора предполагается запитывать оборудование, которое в обычном режиме подключается к сети переменного тока (например, освещение жилого дома, бытовые электроприборы), то необходимо предусмотреть двухфазный рубильник, который в период работы генератора будет отключать данное оборудование от промышленной сети. Отключать надо оба провода: "фазу" и "ноль".
В заключение несколько общих советов.

1. Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

2. По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

3. Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он "не любит" холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

4. Не ошибитесь с мощностью электрического тока, вырабатываемого генератором. Если при работе трёхфазного генератора используется одна фаза, то её мощность будет составлять 1/3 общей мощности генератора, если две фазы — 2/3 общей мощности генератора.

5. Частоту переменного тока, вырабатываемого генератором, можно косвенно контролировать по выходному напряжению, которое в режиме "холостого хода" должно на 4…6 % превышать промышленное значение 220/380 В.

Прибор, который наиболее соответствует ожидаемому эффекту можно найти в патенте Тесла "Прибор для Утилизации Лучистой Энергии" № 685,957, что был заявлен и удовлетворен 21 марта 1901. Концепция на более старом техническом языке выглядит просто. Изолированная металлическая пластина поднимается в воздух на столько высоко, на сколько это возможно. Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод протягивается от металлической пластины к одной стороне конденсатора и второй провод идет от земли на другой конец конденсатора.

Солнце, также как и другие источники лучистой энергии, сбрасывает мелкие частицы положительно заряженной материи, которые, ударяясь о верхнюю пластину, сообщают ей непрерывный электрический заряд. Размещенный на противоположной стороне терминал конденсатора, присоединяется к земле, которая может быть рассмотрена, как громадный резервуар отрицательного электричества, ничтожный ток течет непрерывно в конденсатор и так как частицы являются. .. заряженными до очень высокого потенциала, это заряжание конденсатора может продолжаться почти неограниченно, до самой точки пробивания диэлектрика.

Это на вид очень простой конструкции устройство кажется должно удовлетворять его заявлению о создании бестопливного генератора, питаемого космическими лучами, но в 1900 г. Тесла написал, что он считает наиболее важной своей статьей ту, в которой он описывает самоактивирующуюся машину, которая могла бы извлекать мощность из окружающего пространства; это бестопливный генератор, который отличается от его Устройства Лучистой Энергии.

Тесла заявил, что он сперва начал думать об идее, когда прочитал заявление Лорда Кельвина, который сказал, что невозможно самоохлаждающееся устройство поддерживающее свою работу за счет тепла поступающего извне. В качестве мысленного эксперимента Тесла представил очень длинную связку металлических проводов протянутых от земли во внешний космос. Так как земля теплее, чем окружающий космос, вместе с теплом, которое будет подниматься вверх, по проводам потечет ток. Потом, все, что нужно будет сделать, взять длинный энергетический шнур, чтобы присоединить два конца металлических решеток к мотору. Мотор будет продолжать работать до тех пор, пока земля не охладится до температуры окружающего пространства. "Это была бы неподвижная машина, которая, к всей очевидности, должна охлаждать часть среды ниже температуры окружения, и действовать получаемым теплом, это то, что производит энергию прямо из окружающей среды без "потребления какого бы то ни было материала".

Тесла быстро пришел к выводу, что обычная электрическая машина, как его генератор, не сможет напрямую извлекать энергию из космоса, что развернуло его усилия в сторону, которую он назвал конструкцией "турбины".

Наиболее известная турбина - водяной насос. Уникальная особенность этого водяного насоса в том, что вместо использования определенной формы лопастных колес внутри корпуса для движения воды, большее количество воды в нем движется быстрее с помощью набора плоских металлических дисков. Турбина сама по себе обворожительна и может послужить подтверждением другого важного незамеченного изобретения, но что касается электрического дизайна, общая форма турбины - металлические диски вращающиеся внутри поддерживающей коробки.

Та же самая форма появляется в другом патенте на этот раз он называется "Динамоэлектрическая Машина". Динамо состоящее из металлических дисков вращалось между магнитами производя электрический ток.

В сравнении с его генератором переменного тока эта "динамомашина" представляет некую любопытную аналогию ко дням ранних экспериментов Фарадея с медным диском и магнитом. Тесла делает некое усовершенствование установки Фарадея используя магниты, которые целиком покрывают вращающиеся металлические диски и он, также, добавляет кромку к наружной части дисков, так что ток может сниматься более легко - все это делает его генератор более совершенным, чем у Фарадея.

Прежде, чем перейти к подробностям этого изобретения, было бы целесообразно иметь представление о том, как любой генератор, даже теоретически, мог бы быть способен к произведению самоподдерживающегося тока. Рассмотрим Землю как динамо, подходящее для объяснения вращения металлического диска вокруг магнитного бруска расположенного на краю диска в генераторе Фарадея. Магнит бруска мог бы быть заменен электромагнитом, который мог бы получать мощность от вращающегося диска с помощью прикрепления одного конца провода электромагнита к наружной части диска и другого конца провода к металлическому стержню проходящему через центр диска. Обычный дисковый генератор не "мог бы поддержать ток очень долго, из-за того, что ток наведенный в диске на столько слаб, что будет вскоре рассеян сопротивлением проводника [диска]." Эта обычная компоновка не была бы ответом, "как токи могут быть подняты и сохранены для поддержания магнитного поля Земли".

Тесла не имел материалов в тысячу раз более проводящих, чем медь, также у него не было возможности вращать диск на сверхвысоких скоростях, необходимых для производства достаточных токов, также он не планировал отливать брусок металла для последующего его вращения диаметром в несколько миль. Что он действительно сделал, так это использовал ту энергию, которая обычно теряется в генераторах и превратил эту энергию в источник мощности.

Конструкция Тесла отличается от конструкции Фарадея двумя основными моментами. Во-первых, он использовал магнит, который был больше в диаметре, чем диск, так, что магнит полностью покрывал диск. Во-вторых, он разделили диск на секции со спиральными кривыми исходящими от центра ко внешнему краю.

В униполярном генераторе Фарадея "ток", как отмечал Тесла, "установлен таким образом, что он не пересекает целиком внешнее кольцо… и… значительно большая часть произведенного тока не будет проявляться снаружи…" Имея магнит полностью покрывающий диск, Тесла использовал всю поверхность диска для производства тока, вместо маленькой секции непосредственно прикрепленной к бруску магнита, как это было в устройстве Фарадея. Это не только увеличивало количество произведенного тока, но, понуждая ток перемещаться от центра к краям, делало весь ток доступным для внешнего контура.

Еще более важно, что эти модификации конструкции Фарадея ликвидировали одну из наибольших проблем в любой физической системе - противодействие каждому действию. Это противодействие стремится аннулировать любое усилие являющееся причиной первоначального действия. В электрической системе есть два витка проволочной обмотки один рядом с другим и ток посланный через провод проходя через первую петлю запускает магнитное поле, которое работает против тока проходящего через вторую петлю.

Спиральные секции в диске заставляют ток проходить полный радиус диска или, как в его альтернативной версии генератора - совершать полное прохождение вокруг наружного края диска. Из-за того, что ток протекает в большом круге в ободке диска, магнитное поле, создаваемое током, не только не работает против полевого магнита над круглой пластиной, как в серийных генераторах, но вместо этого действительно усиливает магнит. Так, как диск пересекает магнитные линии, чтобы произвести ток, ток прибывающий от диска усиливает магнит, позволяя ему произвести даже больше тока.

Подобно серийным генераторам постоянного тока, униполярное динамо также работает как мотор если ток подается на диск в то время как под магнитом, и это кажется должно быть последним элементом который сделал бы устройство самоподдерживающимся., так чтобы оно было способно производить ток после отсоединения от внешнего источника движения, такого как падающая вода или пар.

Вращение начинается, например, с запитки мотора текущим током. Как генератор так и электродвижущийся диск оказываются установленными в магнитной оболочке. Поскольку диск набирает скорость, ток, который производится при вращении усиливает магниты, которые становятся причиной для производства еще большего тока. Это ток, вероятно, сперва направляется к диску двигателя, который увеличивает скорость системы. В определенной точке скорость двух дисков становится достаточно большой, чтобы магнитное поле, созданное током, набрало силу чтобы держать динамо-мотор работающим самостоятельно.

Что за процесс мог бы поддерживать униполярное динамо работающим после увеличения мощности только предположение в данный момент, тем не менее две черты генератора существенны. Первое, когда нагрузка сопротивления, как например лампочка, добавляется в цепь, она понижает вольтаж в центре диска. Этот более низкий вольтаж в центре означает, что существует большее различие в напряжении между центром и наружной стороной диска, чем до того, как лампочка была добавлена. Поскольку различие между центром и внешней стороной увеличивается, динамо работает интенсивнее, производя больше тока. Второе, еще более важное, динамо берет очень мало или вообще не берет энергии для поддержания своей работы, поскольку ток приходящий с генератора производит двойную работу. Ток заставляет лампочку светиться, но на этом пути от генератора до свечения лампы, он проходит путь который добавляет момент к динамо и, поэтому, потребляет энергию на очень низком уровне. Процесс продолжается, как могло бы казаться, пока потери тепла в нити накала равны вращательной энергии колеса генератора.

В терминах подхода Elsasser's для самоподдерживающегося генератора, униполярное динамо Тесла подходит ближе всего к удовлетворению условия лучшего электрического проводника. Но не благодаря тому, что используется новый материал, но благодаря новой геометрии, примененной так, что ток не создает сам себе противодействующей силы. Это похоже, но не есть эквивалент, наличию лучшего проводника.

Таки или иначе, динамо является фактически "бестопливным" генератором и представляется изобретательским подвигом, который использует один из основных принципов природы - противодействие для каждого действия, - и превращает его, используя новую геометрию цепи, в реакцию, которая дополнительна по отношению к начальному действию. Вместо обратного противодействия, тормозящего систему, реакция среды наоборот, добавляет энергию в систему.

Тесла, однако, не был удовлетворен его механическим самоподдерживающимся генератором. Динамо могло обеспечить энергию для работы единственной машины, но его желанием было освещать города и в 1900 г. в статье в журнале Century magazine он детально излагает теорию такого устройства.

Представьте себе, он предложил, закрытый цилиндр с небольшим отверстием в нем возле дна. Давайте допустим что этот цилиндр содержит очень мало энергии, но он помещен в окружение, которое имеет много энергии. В этом случае энергия могла бы течь из внешнего окружения, более высокого источника энергии, через маленькое отверстие на дне цилиндра во внутрь цилиндра, где меньше энергии. Также предположим, что энергия проходя в цилиндр преобразуется в другую форму энергии, как, например, тепло конвертируется в механическую энергию в паровом двигателе. Если бы это было возможно искусственно произвести такой "сток" для энергии окружающего пространства, то тогда "это позволило бы нам снабжать любую точку на глобусе бесперебойной энергией днем и ночью".

Тесла продолжает, детализируя свой энергетический насос, но изменяя слегка его образ. На поверхности Земли мы имеем высший энергетический уровень и можем представить себя на дне озера, с водой окружающей нас подобно энергии окружающего пространства. Если "сток" для энергии будет создан в цилиндре, то необходимо заменить воду, которая могла бы поступать в бак, чем-нибудь, что легче, чем вода. Это могло бы быть сделано путем откачивания воды из цилиндра, но когда вода поступала бы обратно, мы были бы способны произвести лишь то же количество работы с входящей водой, которое мы потратили для ее откачивания. "В результате мы ничего не выигрываем в этой двойной операции: сперва откачивая воду, а затем позволяя ей возвращаться обратно".

Энергия, однако, может быть превращена в различные формы, во время ее прохождения от высшего состояния к низшему. Тесла говорит: "предположим, что вода во время своего прохождения в бак, превращается в нечто иное, что может быть получено без какого либо использования мощности или с очень с незначительным ее использованием". Например, если энергию окружающей среды представить в виде воды, кислород и водород, составляющие воду будут другими формами энергии, в которые она превращается попадая в цилиндр.

В соответствии с этим идеальным случаем, вся вода попадающая в бак будет разложена на кислород и водород… и результат будет такой, что вода будет постоянно поступать и бак будет оставаться пустым, так как образующиеся газы будут улетучиваться. Таким образом нам потребуется произвести небольшое количество работы изначально для создания стока для воды и затем мы будем получать любое количество энергии без дальнейших усилий.

Тесла признает, что система преобразования энергии может не быть совершенной, какое-то количество воды всегда будет попадать в бак, но "нужно будет откачивать меньше воды, чем поступает, или другими словами нужно будет меньше энергии для поддержания начального условия, которое создается (поступающей водой), чтобы сказать, что некоторое количество энергии будет извлечено из среды " .

Он нашел, что это откачивание могло быть произведено поршнем "не связанным с чем-нибудь еще, но совершенно свободным вибрировать c огромной скоростью". Это он мог сделать с его "механическим генератором", паровым двигателем, используемым для создания высоко частотных токов. Чем быстрее бы насос работал, тем более эффективным было бы извлечение энергии из космоса. Исследование в этом направлении в итоге завершилось генератором, демонстрируемым в Чикаго на Всемирной Ярмарке в 1893. Только намного позже, в статье 1900 г., Тесла приоткрыл завесу: "На том случае я продемонстрировал принципы механического осциллятора, но первоначальная цель этой машины объясняется здесь впервые".

Также интересно, что в 1893 Тесла подал заявку на патент электрической катушки, которая является наиболее вероятным кандидатом на немеханический преемник его экстрактора энергии. Это его "Катушка для электромагнитов" патент № 512,340. Это еще одна любопытная конструкция, потому что в отличие от обычной катушки с проводом намотанным на трубчатую форму, в это катушке использовалось два провода положенных один рядом с другим на каркас, но конец первого провода присоединялся к началу второго провода.

В патенте Тесла объясняет, эта двойная катушка способна сохранить на много больше энергии чем обычная катушка. Предварительные измерения двух спиралей одинакового размера и с одинаковым количеством витков - одна единичной, другая двойной (бифилярной) намотки, показали различия в полученном вольтаже. На рисунке 6, верхняя кривая получена от конструкции Тесла, нижняя же, произведена катушкой с одинарной намоткой. Тем не менее патент не содержит подсказки, что он может иметь более необычное предназначение.

Что связывает работу Linde с электромагнитной катушкой Тесла, это то, что обе они использовали двойной путь для материала, с которым они работали. Linde использовал компрессор, чтобы накачать воздух до высокого давления, позволяя давлению падать во время его прохождения через трубу и затем использовал этот охлажденный воздух для уменьшения температуры входящего воздуха давая ему перемещаться обратно вверх в первую трубу через вторую трубу закрывая первую. Уже охлажденный воздух добавлялся в процесс охлаждения машины и быстро конденсировал газы в жидкость.

Намерением Тесла было конденсировать энергию, захваченную между землей и ее верхней атмосферой и превратить ее в электрический ток. Он изобразил солнце как громадный электрический мяч, положительно заряженный с потенциалом около 200 миллиардов вольт. Земля, с другой стороны, заряжена отрицательно. Потрясающая электрическая сила между этими двумя телами составляет, по крайней мере, часть того, что Тесла называл космической энергией. Она изменяется от ночи ко дню и от сезона к сезону, но всегда присутствует.

Положительные частицы тормозятся в ионосфере и между ней и отрицательными зарядами в земле; на расстоянии 60 миль, есть большая разница напряжения - что-то порядка 360,000 вольт. С газами атмосферы, служащей изолятором между этими двумя противоположными запасами электрических зарядов, область между землей и краем космоса захватывает огромное количество энергии. Вопреки большому размеру планеты, для электричества она подобна конденсатору, который удерживает положительный и отрицательный заряды порознь используя непроводящий материал как изолятор.

Земля имеет заряд 90,000 кулонов. С потенциалом в 360,000 вольт Земля образует конденсатор 0,25 фарад (фарад=кулоны/вольты). Если формула для вычисления энергии, сохраняемой в конденсаторе (E = 1/2CV2) применена к земле, это означает, что окружающая среда содержит 1.6 x 1011 джоулей или 4.5 мегаватт-часов электрической энергии.

Для того, чтобы вынуть пробку из этого запаса энергии Тесле было необходимо сделать две вещи - создать "холодную сточную трубу" для окружающей энергии и придумать путь для самоподдержания "сточной трубы". Объяснение того, как этот процесс мог бы работать снова требует размышления.

Такой "сточной трубе" необходимо быть в низшем состоянии энергии, чем окружающая среда; для постоянного поддержания поступления энергии в нее (сточную трубу) сток должен поддерживать более низкое состояние энергии, и одновременно соответствовать требованиям мощности нагрузки прикрепленной к нему. Электрическая энергия, ватты-секунды, это результат вольт х амперы х секунды. Поскольку период колебаний не изменяется как вольтаж так и ток должны быть переменными в энергетическом уравнении катушки.

Так как катушка двойной обмотки увеличивает разницу напряжения между ее витками, возможно что ток минимизируется производя низкое состояние энергии в катушке. Для того чтобы катушка была изначально "пустой" и на низкой энергии она могла бы работать при высоком напряжении с небольшим количеством заряда.

Катушка затем должна быть установлена в колебания с резонирующей частотой внешним источником энергии. В течение части этого цикла катушка войдет в электрическое поле Земли как одна пластина конденсатора. Поскольку напряжение через катушку возрастает, количество заряда которое она может "спускать" от высшей энергии Земного поля будет увеличиваться.

Энергия, захватывается в катушку - через "малое отверстие", которым представляется атомная структура проводника соответственно физике времени Тесла, затем "сгущается" в положительные и отрицательные компоненты тока - образуя более низкое состояние энергии относительно ее источника.

Ток сравним с водой превращенной в газы в описании самодвижущейся машины Тесла. Ток может "выскальзывать" из "стока" в какую бы то ни было нагрузку, которая была бы присоединена к этой цепи. Движение тока в нагрузку производило бы сильное магнитное поле (цель, показанная в патенте) которое, при ослабевании, могло снова произвести высокий потенциал, низко зарядный "сток" чтобы совокупиться с электрическим полем Земли.

Из-за того, что впадающая энергия выполняет двойную функцию, подобную униполярному генератору, снабжая током нагрузку и помогая функции откачки, расход энергии системы при движении зарядов низкий, позволяя системе извлекать больше энергии из среды, чем ее тратится в ходе работы. Катушка не нуждается в дополнительной энергии из внешнего источника чтобы качать энергию, которую она извлекает.

Энергия могла бы приходить непосредственно от Солнца. Более современное видение такого прибора могло бы описать его работу с точки зрения само-колебательной емкостной системы. Как только прибор настроен на определенные колебания, очень мало мощности расходуется для поддержания нагрузки. Поскольку мы имеем электростатическую колебательную систему, лишь небольшое количество зарядов проходит через нагрузку за один цикл (это кулоны в секунду=амперы которые будут низкими). Если заряд используется при низком уровне, энергия накапливаемая в емкостной системе, будет превращена в тепло незначительно, позволяя колебаниям продолжаться долгий период времени.

Прибор, который наиболее соответствует ожидаемому эффекту можно найти в патенте Тесла "Прибор для Утилизации Лучистой Энергии" № 685,957, что был заявлен и удовлетворен 21 марта 1901. Концепция на более старом техническом языке выглядит просто. Изолированная металлическая пластина поднимается в воздух на столько высоко, на сколько это возможно. Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод протягивается от металлической пластины к одной стороне конденсатора и второй провод идет от земли на другой конец конденсатора.

Солнце, также как и другие источники лучистой энергии, сбрасывает мелкие частицы положительно заряженной материи, которые, ударяясь о верхнюю пластину, сообщают ей непрерывный электрический заряд. Размещенный на противоположной стороне терминал конденсатора, присоединяется к земле, которая может быть рассмотрена, как громадный резервуар отрицательного электричества, ничтожный ток течет непрерывно в конденсатор и так как частицы являются. .. заряженными до очень высокого потенциала, это заряжание конденсатора может продолжаться почти неограниченно, до самой точки пробивания диэлектрика.

Это на вид очень простой конструкции устройство кажется должно удовлетворять его заявлению о создании бестопливного генератора, питаемого космическими лучами, но в 1900 г. Тесла написал, что он считает наиболее важной своей статьей ту, в которой он описывает самоактивирующуюся машину, которая могла бы извлекать мощность из окружающего пространства; это бестопливный генератор, который отличается от его Устройства Лучистой Энергии.

Тесла заявил, что он сперва начал думать об идее, когда прочитал заявление Лорда Кельвина, который сказал, что невозможно самоохлаждающееся устройство поддерживающее свою работу за счет тепла поступающего извне. В качестве мысленного эксперимента Тесла представил очень длинную связку металлических проводов протянутых от земли во внешний космос. Так как земля теплее, чем окружающий космос, вместе с теплом, которое будет подниматься вверх, по проводам потечет ток. Потом, все, что нужно будет сделать, взять длинный энергетический шнур, чтобы присоединить два конца металлических решеток к мотору. Мотор будет продолжать работать до тех пор, пока земля не охладится до температуры окружающего пространства. "Это была бы неподвижная машина, которая, к всей очевидности, должна охлаждать часть среды ниже температуры окружения, и действовать получаемым теплом, это то, что производит энергию прямо из окружающей среды без "потребления какого бы то ни было материала".

Тесла быстро пришел к выводу, что обычная электрическая машина, как его генератор, не сможет напрямую извлекать энергию из космоса, что развернуло его усилия в сторону, которую он назвал конструкцией "турбины".

Наиболее известная турбина - водяной насос. Уникальная особенность этого водяного насоса в том, что вместо использования определенной формы лопастных колес внутри корпуса для движения воды, большее количество воды в нем движется быстрее с помощью набора плоских металлических дисков. Турбина сама по себе обворожительна и может послужить подтверждением другого важного незамеченного изобретения, но что касается электрического дизайна, общая форма турбины - металлические диски вращающиеся внутри поддерживающей коробки.

Та же самая форма появляется в другом патенте на этот раз он называется "Динамоэлектрическая Машина". Динамо состоящее из металлических дисков вращалось между магнитами производя электрический ток.

В сравнении с его генератором переменного тока эта "динамомашина" представляет некую любопытную аналогию ко дням ранних экспериментов Фарадея с медным диском и магнитом. Тесла делает некое усовершенствование установки Фарадея используя магниты, которые целиком покрывают вращающиеся металлические диски и он, также, добавляет кромку к наружной части дисков, так что ток может сниматься более легко - все это делает его генератор более совершенным, чем у Фарадея.

Прежде, чем перейти к подробностям этого изобретения, было бы целесообразно иметь представление о том, как любой генератор, даже теоретически, мог бы быть способен к произведению самоподдерживающегося тока. Рассмотрим Землю как динамо, подходящее для объяснения вращения металлического диска вокруг магнитного бруска расположенного на краю диска в генераторе Фарадея. Магнит бруска мог бы быть заменен электромагнитом, который мог бы получать мощность от вращающегося диска с помощью прикрепления одного конца провода электромагнита к наружной части диска и другого конца провода к металлическому стержню проходящему через центр диска. Обычный дисковый генератор не "мог бы поддержать ток очень долго, из-за того, что ток наведенный в диске на столько слаб, что будет вскоре рассеян сопротивлением проводника [диска]." Эта обычная компоновка не была бы ответом, "как токи могут быть подняты и сохранены для поддержания магнитного поля Земли".

Тесла не имел материалов в тысячу раз более проводящих, чем медь, также у него не было возможности вращать диск на сверхвысоких скоростях, необходимых для производства достаточных токов, также он не планировал отливать брусок металла для последующего его вращения диаметром в несколько миль. Что он действительно сделал, так это использовал ту энергию, которая обычно теряется в генераторах и превратил эту энергию в источник мощности.

Конструкция Тесла отличается от конструкции Фарадея двумя основными моментами. Во-первых, он использовал магнит, который был больше в диаметре, чем диск, так, что магнит полностью покрывал диск. Во-вторых, он разделили диск на секции со спиральными кривыми исходящими от центра ко внешнему краю.

В униполярном генераторе Фарадея "ток", как отмечал Тесла, "установлен таким образом, что он не пересекает целиком внешнее кольцо… и… значительно большая часть произведенного тока не будет проявляться снаружи…" Имея магнит полностью покрывающий диск, Тесла использовал всю поверхность диска для производства тока, вместо маленькой секции непосредственно прикрепленной к бруску магнита, как это было в устройстве Фарадея. Это не только увеличивало количество произведенного тока, но, понуждая ток перемещаться от центра к краям, делало весь ток доступным для внешнего контура.

Еще более важно, что эти модификации конструкции Фарадея ликвидировали одну из наибольших проблем в любой физической системе - противодействие каждому действию. Это противодействие стремится аннулировать любое усилие являющееся причиной первоначального действия. В электрической системе есть два витка проволочной обмотки один рядом с другим и ток посланный через провод проходя через первую петлю запускает магнитное поле, которое работает против тока проходящего через вторую петлю.

Спиральные секции в диске заставляют ток проходить полный радиус диска или, как в его альтернативной версии генератора - совершать полное прохождение вокруг наружного края диска. Из-за того, что ток протекает в большом круге в ободке диска, магнитное поле, создаваемое током, не только не работает против полевого магнита над круглой пластиной, как в серийных генераторах, но вместо этого действительно усиливает магнит. Так, как диск пересекает магнитные линии, чтобы произвести ток, ток прибывающий от диска усиливает магнит, позволяя ему произвести даже больше тока.

Подобно серийным генераторам постоянного тока, униполярное динамо также работает как мотор если ток подается на диск в то время как под магнитом, и это кажется должно быть последним элементом который сделал бы устройство самоподдерживающимся., так чтобы оно было способно производить ток после отсоединения от внешнего источника движения, такого как падающая вода или пар.

Вращение начинается, например, с запитки мотора текущим током. Как генератор так и электродвижущийся диск оказываются установленными в магнитной оболочке. Поскольку диск набирает скорость, ток, который производится при вращении усиливает магниты, которые становятся причиной для производства еще большего тока. Это ток, вероятно, сперва направляется к диску двигателя, который увеличивает скорость системы. В определенной точке скорость двух дисков становится достаточно большой, чтобы магнитное поле, созданное током, набрало силу чтобы держать динамо-мотор работающим самостоятельно.

Что за процесс мог бы поддерживать униполярное динамо работающим после увеличения мощности только предположение в данный момент, тем не менее две черты генератора существенны. Первое, когда нагрузка сопротивления, как например лампочка, добавляется в цепь, она понижает вольтаж в центре диска. Этот более низкий вольтаж в центре означает, что существует большее различие в напряжении между центром и наружной стороной диска, чем до того, как лампочка была добавлена. Поскольку различие между центром и внешней стороной увеличивается, динамо работает интенсивнее, производя больше тока. Второе, еще более важное, динамо берет очень мало или вообще не берет энергии для поддержания своей работы, поскольку ток приходящий с генератора производит двойную работу. Ток заставляет лампочку светиться, но на этом пути от генератора до свечения лампы, он проходит путь который добавляет момент к динамо и, поэтому, потребляет энергию на очень низком уровне. Процесс продолжается, как могло бы казаться, пока потери тепла в нити накала равны вращательной энергии колеса генератора.

В терминах подхода Elsasser's для самоподдерживающегося генератора, униполярное динамо Тесла подходит ближе всего к удовлетворению условия лучшего электрического проводника. Но не благодаря тому, что используется новый материал, но благодаря новой геометрии, примененной так, что ток не создает сам себе противодействующей силы. Это похоже, но не есть эквивалент, наличию лучшего проводника.

Таки или иначе, динамо является фактически "бестопливным" генератором и представляется изобретательским подвигом, который использует один из основных принципов природы - противодействие для каждого действия, - и превращает его, используя новую геометрию цепи, в реакцию, которая дополнительна по отношению к начальному действию. Вместо обратного противодействия, тормозящего систему, реакция среды наоборот, добавляет энергию в систему.

Тесла, однако, не был удовлетворен его механическим самоподдерживающимся генератором. Динамо могло обеспечить энергию для работы единственной машины, но его желанием было освещать города и в 1900 г. в статье в журнале Century magazine он детально излагает теорию такого устройства.

Представьте себе, он предложил, закрытый цилиндр с небольшим отверстием в нем возле дна. Давайте допустим что этот цилиндр содержит очень мало энергии, но он помещен в окружение, которое имеет много энергии. В этом случае энергия могла бы течь из внешнего окружения, более высокого источника энергии, через маленькое отверстие на дне цилиндра во внутрь цилиндра, где меньше энергии. Также предположим, что энергия проходя в цилиндр преобразуется в другую форму энергии, как, например, тепло конвертируется в механическую энергию в паровом двигателе. Если бы это было возможно искусственно произвести такой "сток" для энергии окружающего пространства, то тогда "это позволило бы нам снабжать любую точку на глобусе бесперебойной энергией днем и ночью".

Тесла продолжает, детализируя свой энергетический насос, но изменяя слегка его образ. На поверхности Земли мы имеем высший энергетический уровень и можем представить себя на дне озера, с водой окружающей нас подобно энергии окружающего пространства. Если "сток" для энергии будет создан в цилиндре, то необходимо заменить воду, которая могла бы поступать в бак, чем-нибудь, что легче, чем вода. Это могло бы быть сделано путем откачивания воды из цилиндра, но когда вода поступала бы обратно, мы были бы способны произвести лишь то же количество работы с входящей водой, которое мы потратили для ее откачивания. "В результате мы ничего не выигрываем в этой двойной операции: сперва откачивая воду, а затем позволяя ей возвращаться обратно".

Энергия, однако, может быть превращена в различные формы, во время ее прохождения от высшего состояния к низшему. Тесла говорит: "предположим, что вода во время своего прохождения в бак, превращается в нечто иное, что может быть получено без какого либо использования мощности или с очень с незначительным ее использованием". Например, если энергию окружающей среды представить в виде воды, кислород и водород, составляющие воду будут другими формами энергии, в которые она превращается попадая в цилиндр.

В соответствии с этим идеальным случаем, вся вода попадающая в бак будет разложена на кислород и водород… и результат будет такой, что вода будет постоянно поступать и бак будет оставаться пустым, так как образующиеся газы будут улетучиваться. Таким образом нам потребуется произвести небольшое количество работы изначально для создания стока для воды и затем мы будем получать любое количество энергии без дальнейших усилий.

Тесла признает, что система преобразования энергии может не быть совершенной, какое-то количество воды всегда будет попадать в бак, но "нужно будет откачивать меньше воды, чем поступает, или другими словами нужно будет меньше энергии для поддержания начального условия, которое создается (поступающей водой), чтобы сказать, что некоторое количество энергии будет извлечено из среды " .

Он нашел, что это откачивание могло быть произведено поршнем "не связанным с чем-нибудь еще, но совершенно свободным вибрировать c огромной скоростью". Это он мог сделать с его "механическим генератором", паровым двигателем, используемым для создания высоко частотных токов. Чем быстрее бы насос работал, тем более эффективным было бы извлечение энергии из космоса. Исследование в этом направлении в итоге завершилось генератором, демонстрируемым в Чикаго на Всемирной Ярмарке в 1893. Только намного позже, в статье 1900 г., Тесла приоткрыл завесу: "На том случае я продемонстрировал принципы механического осциллятора, но первоначальная цель этой машины объясняется здесь впервые".

Также интересно, что в 1893 Тесла подал заявку на патент электрической катушки, которая является наиболее вероятным кандидатом на немеханический преемник его экстрактора энергии. Это его "Катушка для электромагнитов" патент № 512,340. Это еще одна любопытная конструкция, потому что в отличие от обычной катушки с проводом намотанным на трубчатую форму, в это катушке использовалось два провода положенных один рядом с другим на каркас, но конец первого провода присоединялся к началу второго провода.

В патенте Тесла объясняет, эта двойная катушка способна сохранить на много больше энергии чем обычная катушка. Предварительные измерения двух спиралей одинакового размера и с одинаковым количеством витков - одна единичной, другая двойной (бифилярной) намотки, показали различия в полученном вольтаже. На рисунке 6, верхняя кривая получена от конструкции Тесла, нижняя же, произведена катушкой с одинарной намоткой. Тем не менее патент не содержит подсказки, что он может иметь более необычное предназначение.

Что связывает работу Linde с электромагнитной катушкой Тесла, это то, что обе они использовали двойной путь для материала, с которым они работали. Linde использовал компрессор, чтобы накачать воздух до высокого давления, позволяя давлению падать во время его прохождения через трубу и затем использовал этот охлажденный воздух для уменьшения температуры входящего воздуха давая ему перемещаться обратно вверх в первую трубу через вторую трубу закрывая первую. Уже охлажденный воздух добавлялся в процесс охлаждения машины и быстро конденсировал газы в жидкость.

Намерением Тесла было конденсировать энергию, захваченную между землей и ее верхней атмосферой и превратить ее в электрический ток. Он изобразил солнце как громадный электрический мяч, положительно заряженный с потенциалом около 200 миллиардов вольт. Земля, с другой стороны, заряжена отрицательно. Потрясающая электрическая сила между этими двумя телами составляет, по крайней мере, часть того, что Тесла называл космической энергией. Она изменяется от ночи ко дню и от сезона к сезону, но всегда присутствует.

Положительные частицы тормозятся в ионосфере и между ней и отрицательными зарядами в земле; на расстоянии 60 миль, есть большая разница напряжения - что-то порядка 360,000 вольт. С газами атмосферы, служащей изолятором между этими двумя противоположными запасами электрических зарядов, область между землей и краем космоса захватывает огромное количество энергии. Вопреки большому размеру планеты, для электричества она подобна конденсатору, который удерживает положительный и отрицательный заряды порознь используя непроводящий материал как изолятор.

Земля имеет заряд 90,000 кулонов. С потенциалом в 360,000 вольт Земля образует конденсатор 0,25 фарад (фарад=кулоны/вольты). Если формула для вычисления энергии, сохраняемой в конденсаторе (E = 1/2CV2) применена к земле, это означает, что окружающая среда содержит 1.6 x 1011 джоулей или 4.5 мегаватт-часов электрической энергии.

Для того, чтобы вынуть пробку из этого запаса энергии Тесле было необходимо сделать две вещи - создать "холодную сточную трубу" для окружающей энергии и придумать путь для самоподдержания "сточной трубы". Объяснение того, как этот процесс мог бы работать снова требует размышления.

Такой "сточной трубе" необходимо быть в низшем состоянии энергии, чем окружающая среда; для постоянного поддержания поступления энергии в нее (сточную трубу) сток должен поддерживать более низкое состояние энергии, и одновременно соответствовать требованиям мощности нагрузки прикрепленной к нему. Электрическая энергия, ватты-секунды, это результат вольт х амперы х секунды. Поскольку период колебаний не изменяется как вольтаж так и ток должны быть переменными в энергетическом уравнении катушки.

Так как катушка двойной обмотки увеличивает разницу напряжения между ее витками, возможно что ток минимизируется производя низкое состояние энергии в катушке. Для того чтобы катушка была изначально "пустой" и на низкой энергии она могла бы работать при высоком напряжении с небольшим количеством заряда.

Катушка затем должна быть установлена в колебания с резонирующей частотой внешним источником энергии. В течение части этого цикла катушка войдет в электрическое поле Земли как одна пластина конденсатора. Поскольку напряжение через катушку возрастает, количество заряда которое она может "спускать" от высшей энергии Земного поля будет увеличиваться.

Энергия, захватывается в катушку - через "малое отверстие", которым представляется атомная структура проводника соответственно физике времени Тесла, затем "сгущается" в положительные и отрицательные компоненты тока - образуя более низкое состояние энергии относительно ее источника.

Ток сравним с водой превращенной в газы в описании самодвижущейся машины Тесла. Ток может "выскальзывать" из "стока" в какую бы то ни было нагрузку, которая была бы присоединена к этой цепи. Движение тока в нагрузку производило бы сильное магнитное поле (цель, показанная в патенте) которое, при ослабевании, могло снова произвести высокий потенциал, низко зарядный "сток" чтобы совокупиться с электрическим полем Земли.

Из-за того, что впадающая энергия выполняет двойную функцию, подобную униполярному генератору, снабжая током нагрузку и помогая функции откачки, расход энергии системы при движении зарядов низкий, позволяя системе извлекать больше энергии из среды, чем ее тратится в ходе работы. Катушка не нуждается в дополнительной энергии из внешнего источника чтобы качать энергию, которую она извлекает.

Энергия могла бы приходить непосредственно от Солнца. Более современное видение такого прибора могло бы описать его работу с точки зрения само-колебательной емкостной системы. Как только прибор настроен на определенные колебания, очень мало мощности расходуется для поддержания нагрузки. Поскольку мы имеем электростатическую колебательную систему, лишь небольшое количество зарядов проходит через нагрузку за один цикл (это кулоны в секунду=амперы которые будут низкими). Если заряд используется при низком уровне, энергия накапливаемая в емкостной системе, будет превращена в тепло незначительно, позволяя колебаниям продолжаться долгий период времени.

Установка Смита чрезвычайно похожа на генератор Капанадзе, поэтому я не смог пройти мимо и выкладываю объяснение Валерианова касательно принципа работы устройства. Я не могу на 100% согласиться, что это правильный подход, но общие моменты и полезности можно отсюда любезно позаимствовать...



Надо делать устройство, которое периодически (в нашем случае с частотой повторения 35 КГц)импульсами длительностью менее 1 мкс подзаряжает конденсатор С1, которой потом в течение нескольких периодов поддерживает свободно затухаемые колебания контура L1C1.Подстройка контура L1C1 под частоту повторения ударных импульсов сводится лишь к устранению фазовых искажений между частотой свободных колебаний контура и частотой накачки. Слабая связь между катушками L1 и L2 и L3 является вынужденной и обусловлена тем, что при нагрузке на катушках L2 и L3 начинает неизбежно уходить частота свободных колебаний контура L1C1, что приведет к расстройке синхронизации с накачивающими импульсами. Как только мы заведем обратную связь от частоты контура L1C1 к генератору накачки, так сразу получим устройство, мощность которого не зависит от нагрузки. (kapgen - собственно наличием такой системы управления отличает генератор Капанадзе от других безуспешных попыток его повторения)
Отвечу только, что пока топчусь на рубеже КПД около 600%. Обусловлено это прежде всего требованиями с C1. У него должна быть очень маленькая собственная индуктивность. Ну и, естественно, он должен выдерживать очень большой импульсный ток накачки. Отсюда понятны и требования к высоковольтному источнику накачки. Сразу не обязательно работать с источником в 3 КВ. Достаточно 500 - 600 вольт. Но КПД при этом не получается более 150 %. Почему - не знаю. Сам делаю очень просто - модулирую генератором с перестраиваемой частотой выходную часть стабилизированного источника постоянного тока с регулируемым выходным напряжением 200 - 3000 В и защитой от перегрузки по току в районе 20 мА. Схемотехника абсолютна не важна. Важно только правильно организовать ударное возбуждение контура L1C1.

При правильной запитке оно просто начинает давать КПД явно намного больше 100 процентов. Все тупо. Настраиваете сначала контур L1C1 под частоту накачки. Частота контура в несколько раз выше частоты накачки. В моем случае - 7 раз. Потом начинаете нагружать выходные катушки L2L3. в какой-то момент почувствуете, что контур L1C1 начал расстраиваться. Вот тут и стоит по частоте подстроить генератор накачки. Аномально высокий КПД у меня начинает получаться при длительности импульса накачки менее 1 мкс. Чем меньше длительность импульса, тем выше КПД. Тем больший по амплитуде импульс накачки вы можете подать. Защитой от перенапряжения на С1 у вас, естественно, будет L1. Повышаем плавно напряжение накачки вплоть до максимального рабочего напряжения С1.
Я все эксперименты провожу сугубо от источника в виде автомобильного аккумулятора. Надоело попадать под сетевое напряжение. Аккумулятор по мере необходимости подзаряжаю. Выходная мощность, естественно, измеряется на чисто резистивной нагрузке после выпрямления напряжения. Потому КПД определяется легко. По соотношению постоянных токов и напряжений на входе и выходе устройства. Видеоматериалам не доверяю. Достаточно посмотреть по ТНТ братьев Сафроновых. Особого смысла в самозапитке не вижу. Автор прав. При определенных условиях можно навести зарядный ток прямо на аккумулятор. Не спрашивайте, как. Это не есть самоцель. Но это уже сделано. Последняя подсказка. Конденсаторы на выходной катушке предназначены только для того, чтобы от резонанса холостого хода на одной половине катушки при присоединении нагрузки срабатывал резонанс второй половины катушки. Посему никакой особой роли эти конденсаторы не играют. И их можно смело убирать, если вы подстраиваете частоту генератора накачки.

Я не использую трансформаторы на выходе генератора накачки. По той простой причине, что не смог сделать короткие импульсы для зарядки С1. Использую источник постоянного тока. Модулирую выходное напряжение высоковольтным транзистором.. Сам импульс должен быть меньше 1 мксек. А вот частота контура L1C1 должна быть кратной периоду колебаний генератора накачки. Так, например, если вы сделали устройство накачки с периодом колебаний, соответствующим 30 КГц, то очень удобной частотой резонанса контура L1C1 будет 210 КГц (7-ая гармоника). Для импульсов 35 КГц соответственно 245 КГц.Все предельно просто. воздействие на параллельный контур L1C1 осуществляется через конденсатор, подключенный последовательно к импульсному источнику высокого напряжения. напряжение известно. время воздействия известно. высчитываем емкость. никакого КЗ в принципе быть не может.

Вопрос. Как сравнительно "медленным" генератором осуществить накачку высокочастотного контура. Ответ - разрядником. Он даст при разряде очень крутой импульс. И этот процесс будет происходить сравнительно редко (один раз на 5-7 периодов колебаний контура L1C1). Что еще должен обеспечить разрядник? Он должен "просадить" выходную часть неоника. Все вместе дает весьма примитивный и относительно ненадежный с точки зрения запуска системы аналоговый способ решения следующей задачи, которая, кстати, хорошо описана у автора в части его рассуждений относительно качелей. Итак требования к узлу накачки контура. Узел должен синфазно "подталкивать" контур в его колебаниях Это делается один раз за несколько периодов свободных колебаний контура L1C1. В моем случае это делается один раз за 7 периодов. У автора вроде как за 5. Я себе могу позволить более редкую накачку только по той простой причине, что мой способ намного точней. И по этой причине потери в генераторе накачки намного меньше. Теперь о величине длительности накачки. Предположим, что частота собственных колебаний контура L1C1 250 КГц. Это я предположил только для того, чтобы период колебаний составил 4 мксек. Очевидно, что потенциал верхнего вывода контура L1C1 по отношению к нижнему изменяется по синусоидальному затухающему закону, то есть принимает положительные и отрицательные значения в диапазоне от - до + от максимального значения потенциала накачки. Чтобы не заморачиваться мостовыми схемами будем воздействовать на контур только в тот момент, когда потенциал верхнего вывода контура растет от 0 до + максимального значения. Очевидно, что это время будет равно 1 мксек. Итак, генератор накачки должен один раз в 30 мксек выдавать синфазный импульс накачки контура длительностью 1 мксек. Смогут ли приведенные Вами схемы сделать это? Очевидно, что нет. Что делать? Либо создавать цифровой генератор накачки с периодом 30 мксек (35 КГц) и длительностью импульса накачки 1 мксек? Возможно ли это технически на сегодняшний день? Более чем. Второй путь - возиться со схемами аналогового неоника и разрядника. И мучиться с их тонкими настройками. Лично у меня путь создания цифрового генератора занял времени раз в 10 меньше, чем возня с неониками.

и еще. для любителей самозапитки. упаси вас бог организовывать цепи обратной связи по питанию в системах без насыщения силовых элементов.

еще раз повторюсь. пропуски в периодах накачки обусловлены не малой мощностью генератора накачки, а тем обстоятельством, что именно в момент свободных колебаний на катушках подобного типа появляется аномальная энергия. по моим наблюдениям это не сильно связано с мощностью генератора накачки, а с амплитудой накачки.
про игольчатые импульсы читать вообще странно. какие уж тут игольчатые импульсы, когда раз в 7 периодов колебаний контура L1C1 в течение четверти периода колебаний на участок синусоиды длительностью 1 мксек накладывается прямоугольный импульс длительностью 1 мксек. по поводу рабочих напряжений. я пока все больше работаю с напряжениями около 1500 вольт. так реже транзисторы выгорают. полезная мощность на выходе около 60 вт. средняя потребляемая мощность 10 Вт. что касается фронтов управляющих импульсов. нет проблем сделать фронты импульсов 10 или даже 5 нсек. только для наших целей особого смысла в этом нет. и паразитные гармоники мешают.