Новый закон формирования электрической мощности

Размещено на http://www.allbest.ru/

НОВЫЙ ЗАКОН ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

Канарёв Ф.М.

Анонс. Все биологические объекты Природы потребляют электрическую энергию, питающую, например, сердце, импульсами. Это самый экономный процесс её потребления. Все источники электрической энергии, изобретённые человеком, производят её непрерывно. Абсолютное большинство этой энергии также потребляется непрерывно и все приборы, учитывающие её расход, настроены на непрерывное напряжение, генерируемое первичными источниками энергии: генераторами электростанций, аккумуляторами и батареями. В результате такие приборы искажают импульсный расход электроэнергии. Устранение этого искажения базируется на новом законе формирования электрической мощности [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8].

В системе СИ энергия выражается в Джоулях (Дж) [6]. Количество электрической энергии зависит от напряжения , тока и времени их действия и определяется зависимостью [5]

.

Чтобы иметь представление о величине энергии, генерируемой в одну секунду, введено понятие мощность. Она определяется по формуле (рис. 1) [6]

.

Когда напряжение и ток непрерывны (рис. 1), то средняя мощность рассчитывается по формуле

,

Рис. 1. Осциллограмма напряжения и тока на клеммах аккумулятора и лампочки

Если же напряжение и ток потребляются импульсами с длительностью (например, рис. 2) значительно меньшей длительности секунды, то мощность, определённая произведением амплитуд импульсов напряжения и тока, уже не соответствует системе СИ, которая требует их непрерывного действия в интервале длительности всей секунды [4]. Чтобы результат перемножения импульсных значений напряжения и тока соответствовал системе СИ, надо действие напряжения и тока растянуть до длительности одной секунды (рис. 2) [6]. Для реализации этой операции, давно введено понятие «скважность импульсов». Если импульсы напряжения и тока прямоугольные (рис. 2), то их скважность равна отношению периода следования импульсов к длительности импульса (рис. 2) [4].

.

Рис. 2. Осциллограмма импульсной разрядки аккумулятора

Если импульсы имеют сложную форму, то их скважность определяется отношением площади осциллограммы, ограниченной по горизонтали длительностью периода (рис. 1), а по вертикали - амплитудой импульсов напряжения или тока к площади, занимаемой этими импульсами в указанных границах. При этом скважность импульсов напряжения может отличаться от скважности импульсов тока . Тогда средние величины напряжения и тока , соответствующие понятию Ватт, определяются по формулам:

;

.

Из этого следует, что средняя импульсная мощность , соответствующая понятию Ватт, определится по формуле [1], [2], [3], [4], [5]

.

Проверяем физическое соответствие этой формулы системе СИ [6]. Наличие скважности импульсов тока , подтверждает то, что величина амплитуды тока растянута до значения, соответствующего непрерывному её действию в течение всего периода . Далее, появление импульсов тока (рис. 2) с амплитудами автоматически формирует импульсы напряжения с амплитудами и длительностью , соответствующей длительности импульсов тока (рис. 2). Чтобы указанные импульсы напряжения также соответствовали системе СИ, их тоже надо растянуть до длительности периода , то есть разделить амплитудные значения напряжения на скважность их импульсов . Описанное чётко отражено в формуле (7). Значит, она точно отражает физический смысл, заложенный системой СИ в понятие Ватт (5, 6)[6].

Однако, в учебниках по электротехнике и электродинамике уже более 100 лет написано, что средняя импульсная мощность рассчитывается по формуле (8), содержащей лишь скважность импульсов тока и никто не удосужился проверить соответствие физического содержания этой формулы системе СИ.

.

Проверка соответствия её системе СИ обусловлена необходимостью получения достоверной информации о правильном переводе электрической энергии в другие виды энергии, например, в тепловую [6]. Однако, никто этого не делает, свято веря математикам, разрабатывающим электронные программы для электроизмерительных приборов, на основе этой формулы (8). Чтобы проверка была наглядной, привяжем её к осциллограмме, снятой с клемм аккумулятора, к которому подключена лампочка, потребляющая энергию импульсами тока с амплитудами , и импульсами напряжения с амплитудами (рис. 2). Когда импульс тока исчезает, то напряжение на клеммах аккумулятора восстанавливается до прежней величины и оно не участвует в формировании мощности, отбираемой у аккумулятора, до появления следующего импульса тока.

Наличие в формуле (8) скважности импульсов тока означает, что его амплитудное значение растянуто до длительности периода , что полностью соответствует понятию Ватт. Отсутствие скважности импульсов напряжения в формуле (8) автоматически означает, что величина осталась не растянутой до длительности всего периода и участвует в формировании мощности всей своей величиной в течение всего периода, что искажает конечный результат в количество раз, равное скважности импульсов напряжения. Это и есть фундаментальная физическая ошибка математиков, которая оставалась незамеченной более 100 лет. импульсный электрический мощность аккумулятор

Вновь обращаемся к рис. 2 и видим, что величина напряжения участвовала в формировании мощности только в интервале длительности импульса и не участвовала в интервале , поэтому мы обязаны растянуть амплитуду () её действия на весь интервал . Делается это путём деления величины на скважность импульсов. Отсутствие этой операции в математической модели (8) автоматически делает величину средней мощности не соответствующей системе СИ в количество раз равное скважности импульсов напряжения .

Так что существующий процесс учета электроэнергии, основанный на математической модели (8) - произволен и противоречит понятию Ватт, заложенному в систему СИ. Он даёт не Ватты, а винегрет из электрических величин. Все электросчётчики вообще игнорируют передачу потребителю импульсов напряжения, так как в основу их действия заложена ошибочная математическая модель (8), не учитывающая скважность импульсов напряжения и поэтому не определяющая их среднюю величину .

В качестве доказательства достоверности нового закона формирования электрической мощности (7) проанализируем баланс мощности мотора - генератора МГ-2, который потребляет энергию из аккумулятора импульсами напрямую, без каких либо промежуточных электронных устройств (рис. 3). Роль мотора у него выполняет ротор, а роль генератора - статор.

Рис. 3. Мотор-генератор МГ-2 и мотоциклетный аккумулятор для его питания

В качестве нагрузки возьмём ячейку электролизёра (рис. 4), проследим за процессом разрядки мотоциклетного аккумулятора 6МТС-9, питающего мотор - генератор, и сравним с процессом разрядки такого же аккумулятора, питающего совокупность лампочек с общей мощностью, равной мощности, отбираемой у аккумулятора мотором - генератором на его холостой ход и на электролиз воды.

Вполне естественно, что мощность на холостой ход МГ-2 мы можем рассчитать. Масса ротора электромотора - генератора , радиус инерции . Связь между кинетической энергией равномерно вращающегося тела и его мощностью следует из работы, совершаемой им при равномерном вращении за одну секунду [3]

Рис. 4. Фото МГ-2 + 2 аккумулятора 6МТС-9 + ячейка электролизёра

Таким образом, численная величина кинетической энергии, равномерно вращающегося ротора, равна механической мощности на его валу. Физическую суть, выполненных нами математических преобразований (9), можно описать кратко так. Поскольку ротор вращается равномерно, то для определения механической мощности , скрытой в его вращении, надо его кинетическую энергию разделить на время . В каждую секунду вращательное движение ротора совершает работу, выражаемую в Джоулях (Дж). Это значит, что его механическая мощность численно равна величине кинетической энергии , делённой на секунду Дж/с=Вт. Она все время присутствует на валу ротора в процессе его вращения с постоянной скоростью. Это присутствие реализуется величиной инерциального момента .

Из первого закона Ньютона следует, что при равномерном вращении тела на него не действуют никакие силы или моменты сил. Это эквивалентно отрицанию инерциального момента на валу ротора при его равномерном вращении [3]. Чтобы убедиться в ошибочности этого отрицания, определим величину инерциального момента на валу ротора МГ-1. При этом надо учесть, что величина энергии, расходуемой на преодоление инерциального момента в момент пуска ротора, равна кинетической энергии его равномерного вращения. Для определения этой энергии необходимо знать массу ротора, момент его инерции и обороты . Тогда кинетическая (механическая) энергия (мощность) ротора, равномерно вращающегося с n=1800 об/мин, равна [3]

Таким образом, электромотор - генератор отбирает у аккумулятора мощность 28,30 Ватта на холостой ход. Осциллограмма, снятая с клемм ротора Мг-2 и аккумулятора на холостом ходу, представлена на рис. 5.

Рис. 5. Осциллограмма холостого хода ротора: и - старая и новая величины среднего напряжения; и старая и новая величины средней импульсной мощности.

Холостой ход МГ-2.

Показания осциллографа

на клеммах ротора МГ-2:

;

;

;

.

Результаты расчёта:

; ;

МГ-2 работал в режиме поочерёдной разрядки и зарядки аккумуляторов, как автономный источник энергии. Осциллограммы на 100 - й минуте опыта, длившегося 3 часа 10 мин. Частота - 1800об/мин.

Осциллограммы электромотора-генератора МГ-2 на 100 - й минуте эксперимента

Итак, электронная программа осциллографа (рис. 5 и 6), определяющая средние значения напряжения и тока, базируется на математической модели (8). Справа осциллограмм (рис. 5 и 6) представлены старые средние значения напряжения и тока , определённые этой программой автоматически. Средняя мощность, следующая из этих значений, названа старой мощностью и обозначена . Для расчёта новой мощности, которая обозначена , величина среднего напряжения определялась с учётом скважности его импульсов (рис. 6). Результаты расчётов, следующие из осциллограмм (рис. 5 и 6) представляем в таблице 1.

Таблица 1. Старые и новые средние импульсные мощности на клеммах ротора и статора МГ-2

Общее время эксперимента: 3 ч 10 мин. Получено 8,57 литров .

Таблица 2. Падение напряжения на клеммах аккумуляторов за 3 часа 10 минут

Теперь главное - доказательство ошибочности старого математического закона (8) формирования импульсной электрической мощности и достоверность нового закона (7). Согласно старому закону (8) формирования средней величины импульсной электрической мощности на клеммах ротора МГ-2, подключённого к аккумулятору, старая средняя импульсная мощность равна (рис. 6, первая осциллограмма). Каждая из двух пар 6-ти вольтовых аккумуляторов, соединённых последовательно при импульсной подаче электроэнергии в обмотку возбуждения ротора в течение 3 часов 10 минут снижала напряжения на своих клеммах (табл. 2) в среднем на 0,10В/час.

Рис. 7. Разрядка аккумулятора лампочками

Начальное напряжение на клеммах аккумулятора, к которому были подключены лампочки общей мощностью (21+5+5+5)=36,00 Вт , равнялось 12,78В (рис. 7). После 1-го часа и 40 минут оно опустилось до 4,86В или на 7,92В. Это в 7,92/0,3=26,00 раз больше скорости падения напряжения на клеммах аккумулятора, питавшего МГ-2, без учета разного времени их работы. Этого вполне достаточно, чтобы сделать однозначный вывод о полной ошибочности старого закона (8) формирования импульсной электрической мощности. Конечно, мы не учли 8,57 л смеси водорода и кислорода, полученной путём электролиза воды электрической энергией, вырабатываемой МГ-2. Это, как говорят, дополнительная энергия. Из осциллограммы на рис. 6 следует, что прямые затраты электроэнергии на получение одного литра смеси водорода и кислорода составили 0,60Ватта.

Специалисты понимают, что новый закон формирования электрической мощности доказывает ошибочность многих теоретических положений электротехники и электродинамики. Впереди большая работа по их исправлению. Новый закон формирования импульсной электрической мощности открывает неограниченные возможности для разработки экономных генераторов и потребителей электрической энергии.

Уважаемые математики! Сколько лет скрывалась от нас Ваша фундаментальная физическая ошибка? Мы с почтением относимся к Вашему труду по разработке компьютерных программ, для которых не требуются глубокие физические знания, но мы теперь не можем доверять Вашим результатам, описывающим физические процессы и явления. Для Вас пришла пора перестраиваться. Не мы виновники этой необходимости. Она следует из естественного процесса развития науки.

Заключение

Новый закон формирования электрической мощности (7), открывает неограниченные возможности в сокращении расхода электроэнергии путём замены непрерывных потребителей электроэнергии импульсными, при условии замены существующих счётчиков электроэнергии, искажающих учёт её импульсного расхода, новыми, правильно учитывающими величину импульсной электроэнергии. Изготовленные и испытанные электромоторы - генераторы МГ-1 и МГ-2, вырабатывающие и потребляющие электроэнергию импульсами, убедительно доказали достоверность нового закона формирования импульсной электрической мощности (7) и полную ошибочность старого (8) [3], [4], [5], [7], [8].

Литература

1. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц (СИ). М. 1977. Издательство стандартов. 232 с.

Размещено на Allbest.ru