Ещё раз о мощности электрических импульсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ещё раз о мощности электрических импульсов

Канарёв Ф.М.

Есть читатели результатов наших экспериментов по использованию электрических импульсов для нагревания или электролиза воды, которые до сих пор не понимают логику анализа их мощности, поэтому для них публикуем подробный анализ процесса формирования импульсной мощности в различных участках электрической цепи.

Сложившаяся ситуация в понимании экспериментов по анализу мощности электрических импульсов требует дополнительных пояснений и мы попытаемся сделать это. Главным стимулом наших поисков в анализе поведения обитателей микромира были противоречия в их описании с помощью существующих теорий. Поиск путей устранения этих противоречий - главное направление наших исследований. Этот же принцип был использован и при анализе мощности электрических импульсов. Прежде всего, обратим внимание на противоречия в показаниях приборов, измеряющих напряжение, ток и мощность в разных сечениях электрической схемы.

Схема эксперимента показана на рис. 1. Емкость 1 с электролитическим раствором установлена на электронных весах 3. Температура раствора в ёмкости измеряется с помощью термометра 2. Раствор из этой ёмкости подаётся в электролитическую ячейку 7 и нагревается в ней электрическими импульсами. Температура раствора на выходе измеряется с помощью термометра 8. Не будем описывать методику определения энергии нагретого раствора. Она хорошо известна и описана многократно.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - ёмкость для раствора; 2 - термометр; 3 - электронные весы; 4 - канал подачи раствора; 5 - ротаметр; 6 - регулятор подачи раствора; 7 - ячейка водоэлектрического генератора тепла; 8 - термометр; 9 - слив нагретого раствора; 10 - ёмкость

На рис. 2 представлены осциллограммы импульсов напряжения и тока. Особо отметим, что у них нет сдвига по фазе, поэтому нет нужды привлекать косинус фи для анализа результатов описываемого эксперимента.

Импульсы напряжения Импульсы тока

Рис. 2. Осциллограммы импульсов напряжения и тока

На рис. 3 показана электрическая схема со структурой импульсов напряжения и тока, генерируемых электронным генератором импульсов. Электронный ваттметр не показан, так как он подключался периодически в различных участках электрической схемы.

Средние значения импульсов напряжения (3 вольта) и тока (0,5А), показанные на схеме, соответствуют показаниям вольтметра и амперметра . Они почти полностью совпадали с результатами обработки осциллограмм. Поскольку скважность импульсов составляла 100, то при обработке осциллограмм использовались известные формулы для определения средних значений напряжения и тока .

Рис. 3. Структурная схема измерения электрических величин: 1 - ячейка; 2-электронный осциллограф PCS500А; 3- электронный генератор импульсов

мощность электрический импульс

(1)

. (2)

Вполне естественно, что средняя мощность определится по формуле

. (3)

Далее подключался электронный ваттметр для измерения мощности на клеммах ячейки 1 (рис. 3). Его показания дублировали показания вольтметра, амперметра и осциллографа с погрешностью около 3%.

Таким образом, показания всех приборов давали один и тот же результат, указывающий, что мощность на клеммах ячейки 1 (рис. 2) равна 1,5 Ватта.

Одновременно измерялась мощность на входе. Поскольку электронный генератор импульсов - дополнительная небольшая нагрузка, то амперметр показывал среднюю величину тока большую, чем первый амперметр. Вольтметр , вполне естественно, показывал напряжение сети . В результате мощность на входе в систему была, примерно, такой

(4)

Счетчик электроэнергии и электронный ваттметр, не представленные на схеме, показывали результаты близкие к результатам, приведённым в формуле (4).

Итак, показания приборов, установленных у клемм ячейки 1 (рис. 3), отличаются от показаний аналогичных приборов, установленных на входе в систему, почти в 100 раз, то есть кратность разницы показаний близка к скважности импульсов.

Подобные измерения проводили и проводят десятки тысяч инженеров и исследователей и все мирятся с описанными противоречиями и считают их нормальными. Поскольку главным принципом наших исследований являлось выявление противоречий, и поиск их причин, то мы не могли пройти мимо отмеченных противоречий в показаниях приборов.

Не будучи специалистом в области электротехники, мы пытались найти ответы на возникшие вопросы у специалистов. Но они уверяли нас, что это - естественные результаты и они не видят здесь никаких противоречий. Однако мы не могли с этим смириться. В результате поиск причин описанных противоречий в показаниях приборов занял у нас около года. В процессе поиска появилась схема, представленная на рис. 4.

Рис. 4. Схема времени действия максимальных (300 В, 50 А) и средних (3,0 В, 0,5 А) значений напряжения и тока

Большинство наших экспериментов длилось 5 минут или 300 сек. Когда мы делим амплитуду импульсов 300V на скважность импульсов, равную 100 (1), то это значит, что вольтметр показывает среднее напряжение 3 Вольта в течение всего эксперимента длительностью 300с. Это же означают и показания амперметра. Его средние показания в течение 300с равнялись 0,5А. Из этого следует, что средние значения напряжения и тока получаются путём деления их на скважность импульсов, равную 100. Вполне естественно, что формула для вычисления мощности на клеммах ячейки обязывает нас разделить произведение амплитуд импульсов напряжения и тока на скважность импульсов дважды, как это и представлено в формуле (3).

И тут все специалисты по электротехнике и электронной технике начинают решительно возражать и доказывать, что произведение амплитудных значений напряжения и тока надо делить на скважность импульсов один раз и формулу (3) надо записать так

(5)

Тогда результаты расчёта по этой формуле будут совпадать с результатами расчёта по формуле (4) и все противоречия, как они говорят, исчезают. Но мы возвращаем их к рис. 4 и показываем, что описанные действия не снимают противоречия, так как однократное деление на скважность произведений импульсов напряжения и тока (5) означает, что один из приборов, подключенных к клеммам ячейки 1 (рис. 3), согласно диаграммы, представленной на рис. 4, должен показывать импульсное значение в течение 3 минут. Если это будет напряжение, то все приборы, в том числе и осциллограф, должны зафиксировать 300 вольт в течение 300с. Посмотрите, пожалуйста, на осциллограммы напряжения и тока на клеммах ячейки (рис. 2) и ответьте нам на вопрос: разве непонятно, что однократное деление произведения импульсных значений напряжения и тока (рис. 2 и формула 5) на скважность эквивалентно непрерывным показаниям в течение 300с 300 Вольт вольтметром или 50 А амперметром (рис. 3)

Уважаемые электротехники и электронщики, мы специально поставили большое количество вопросительных знаков, чтобы привлечь Ваше внимание к тому, что ученые не имеют научного права игнорировать эти противоречия. Сколько знаков вопроса надо поставить, чтобы ВЫ поняли достоверность противоречий в показаниях приборов в этом эксперименте. Разве можно с ними мириться.

Устранение этих противоречий автоматически приводит к закону формирования мощности в электрической цепи: мощность в любом сечении электрической цепи равна произведению средних величин напряжения и тока в этом сечении.

Из этого закона следует правильность показаний всех приборов, которые мы проанализировали в этом эксперименте и мы обязаны знать причины правильности противоречивых показаний приборов. Вот они.

При любом увеличении скважности импульсов на клеммах ячейки для уменьшения средних значений напряжения и тока, и при любой экономичности электронного генератора импульсов величина мощности на входе в систему будет всегда равна средней величине тока, умноженной на величину входного напряжения, которое почти всегда многократно больше среднего напряжения на клеммах импульсного потребителя и оно (напряжение на входе в систему) не нуждается в делении на скважность при определении его среднего значения, так как уже является таковым. Это главная причина однократного деления произведений напряжения и тока на скважность импульсов, представленного в формуле (5). Правильность этих действий очевидна и она затрудняет понимание того факта, что никакой электронный генератор импульсов не позволит получить на входе в систему (на клеммах первичного источника питания) ту же величину мощности, которую фиксируют приборы, подключённые к клеммам ячейки.

Итак, энергетическая эффективность на лицо, но электронный генератор импульсов лишает нас возможности реализовать этот эффект. Где выход? Энергетический эффект реализуется только тогда, когда самый первичный источник питания (рис. 5) будет генерировать точно такие импульсы, какие нужны потребителю (рис. 2). Главное требование к такому источнику питания - равенство скважностей импульсов на его клеммах (рис. 5) скважности импульсов на клеммах потребителя (рис. 3, ячейка 1). Тогда средние значения тока и напряжения на клеммах первичного источника питания (рис. 5) и на клеммах потребителя (рис. 1, позиция 7) будут вычисляться по одним и тем же формулам (1) и (2), а мощность - по формуле (3). Разве не ясно, что только в этом случае показания приборов, подключённых к клеммам электромеханического генератора импульсов (рис. 5) и к клеммам потребителя 1 (рис. 3) будут одинаковые?

Конечно, в этом случае на валу электромеханического генератора импульсов (рис. 5) добавятся затраты на механические и электрические потери, которые не превышают 10%. И их доля в общем балансе мощности тем меньше, чем больше скважность импульсов.

Рис. 5. Схема электромеханического генератора импульсов напряжения и тока:

1- магнит; 2 - ротор; 3 - магнитопровод; 4 - статор

Недавно нашу лабораторию посетили ведущие специалисты московской фирмы ЭНЭЛЭКО, президентом которой является космонавт Волков Игорь Петрович. Они приехали со своими приборами и сами измеряли энергетическую эффективность нашей экспериментальной отопительной батареи (рис. 6), с тремя тепловыми ещё не запатентованными ячейками. Результат: экспериментальная батарея, имея площадь нагрева около 1,5 , потребляла 30 Ватт, нагреваясь до 70 градусов. Точно такая же батарея, снабжённая обычным нагревательным прибором (теном), потребляла 880 Ватт. Специалисты фирмы поблагодарили нас за предоставленную возможность самим проверить опубликованные нами результаты, полностью согласились с ними и высказали твёрдое намерение финансировать процесс коммерциализации наших энергетических разработок.

Рис. 6. Фото экспериментальной батареи отопления

Вполне естественно, что мы тоже довольны тем, что увеличилось количество ведущих российских специалистов, некогда работавших в оборонной промышленности, и понимающих методику измерения импульсной мощности, разработанную нами.

Уважаемые читатели! Опыт показал, что многие из Вас имеют желание разместить свои комментарии на нашем сайте. Таких комментариев оказалось так много, что у меня нет времени отвечать на них.

Я готов отвечать на любые Ваши вопросы, касающиеся существа моих публикаций, каждому, кто пожелает их задать. Для этого надо воспользоваться моим электронным адресом kanphil@mail.ru, который представлен на первой странице сайта.

Размещено на Allbest.ru