ivl = L-. Дж

Обрзшает на себя внимание тот факт, что в отличие от конденсатора С, Ф, заряженного напряжением U, В, в котором запасенная знергия w, Дж составляет величину

н-с = С-, Дж,

и энергия сохраняется и может храниться сколь угодно долго, если нет потерь, то в катушке индуктивности энергия исчезает, как только Прекращает течь ток, и запасенная в магнитном поле энергия возвращается в цепь, создавшую магнитное поле. Но если эта энерп1я возвращается в друг\ ю обмотку, в цепь которой через диод включен конденсатор, то накопленная на нем энергия будет пропорциональна количеству импульсов, т.е.

wlNL-, Дж

Если форма импульса соответствует меандру, то есть длительность импульса и длительность паузы равны, то об[иая мощность составит:

FI. i -

Pl - -- Вт,

Если радиусы первичной обмотки ri и вторичной гг неравны,

-, Вт.

Здесь следует учесть, что отношение радиусов не должно быть большим, поскольку зависимость здесь нелинейная, и ее еще предстоит установить.

Постоянная времени цепи ключ - первичная обмотка трансформатора составляет

Tlh = L/R,

где L- индуктивность первичной обмотки, Гн, R- сопротивление ключа в открытом состоянии.

Если длительность импульса равна постоянной времени цепи ключ-первичная обмотка трансформатора, то за время длительности импульса ток в цепи вырастет до значения 0,632 полного тока, если бы цепь питалась постоянным током. Тогда общая предельная мощность, которую можно получить, составит:

0,632Л гЛ

0,1 Ri---Вт.

При отношении радиусов , / гз = 2 получим значение предельной мощности

Pl= 0,4Ri\ Вт.

При Отношении радиусов г, / г;= 3 получим: Л,- 0,9Ri\ Вт,

При напряжении питания U - 100 В и сопротивлении открытого ключа в 100 ом величина тока составит i А i\ предельная получаемам мощность в первом случае составит 40 Вт. во втором - 90 Вт. Если же будут применены ключи, способные Пропускать 10 А., то в первом случае предельная .чющносгь составит 4 кВт, во втором 9 кВт. Мощность же затрачиваемая на поддержание процесса, в обоих (.-лучаях составит 0,1 R iт. е. при токе п 1А Ю Вт, при токе в 10 А - 1 кВт. Эта мощность выделяется на клЕоче, что потребует принятия серьезных мер для eio охлаждения, в последнем сл>чае, вероятно, водяного охлаждения.

При значении индуктивности первичной обмотки в 100 мкГн постоянная времени цепи составит 10100 = 10 с, следовательно, частота переключений составиг 500 кГц, а и учеюм необходимой крутизны фронтов частотная характеристика ключа должна быть не хуже, чем 5мГц.

Если иидуктивпость первичной обмотки составляет ]00 мкТн - Гн, а частота повторения импульсов составляет 1 мГн - lO** Гц, то при токе в импульсе, равном 1 А, мощность магни]Н01о поля составит 100 Вт. При болыпих частотах она будет соответственно большей, если за врсш длительности импульса ток в первичной обмоке усиеет установиться до попного значения. При зтом длительность, как переднею. 1ак и заднего фронтов ;10Лжпа составлять не более 0.1 от длительное гн самого импульса

Из изложенного вытекает, что для повышения выходной мощности следует найти оптимальное OTHOiuenne диа.мегров первичной и вторичной обмоток, а также стремиться к повьшгению частоты переключения тока ключем, что возможно лишь при повышении его сопротивления, а значит, повышения питающего напряжения и соответственно выделяемой на клк1че моижости.

При напряжении питания ключа U - 1(100 В. R - 100 Ом и токе в II) А выделяемая на ключе мощность составит lO кВт. а 18

выдаваемая мощность с учетом потери на возвратную мощность составит R первом случае 30 кВт, во втором - 80 кВт,

Тесла в своих трансформаторах применяй частоты поря.1ка 31)0 кГц, можно предполагать, что такая частота янляется опглмальной, по крайней мере, для начальной стадии работ.

Расчет зарядной емкости, шунтирующей цепь питания электрон1юй схемы произведем, исходя из соотношения для электрического заряда

о = си= iT.

имеем

Если вся электронная схема питается от напряжения ЮО В. то при токе г = 1 А и дзштельности импульса Т- 10~* c{F ~ 0,5 мГц), получим:

С =U,01 мкФ.

О.тнако здесь ]1редполагае1СЯ молпьи ! разряд емкосш. что нсис.чесоибразно. Для того, чтобы емкость удерживала напряжение пига1тя в пределах изменений не более 1%, нужно увеличить со в )00 раз, сле,10вател1,но, для приведенного примера достаточно пreт, значение шунтирующей емкости 1 мкФ прн рабочем напрнжстши в 100 В. и частотных характеристиках до 1-2мГц.

При рабочем нанряже]пщ в 1000 В и токе импульса nld А потребуется конденсатор емкостью loii же ] мк<1> при рабочем напряжении в 1000 В н тех же частотн!.! характеристиках.

Таким образом, вырисовывается следующий принцип работы устройства для получения энергии из эфира.

В первичную обмотку трансформатора с возможно более высокой частотой повторения поступают импульсы тока с короткими фронтами. С вторичной обмотки, имеющей большее число витков, чем первичная, снимаются импульсы и через выпрямительный диод поступают на конденсатор, шунтирующий цепь питания генератора импульсов, чем осуществляется положительная обратная связь, призванная поддерживать весь процесс. Начальный запуск всей схемы осуществляется от стартера ~ отдельного источника питания генератора импульсов (сеть, батарея, аккумулятор), который после вхождения устройства в режим, отключается.

Энергия для внешнего потребителя снимается с третьей обмотки, помещаемой аналогично вторичной обмотке внутрь первичной обмотки. К этой третьей обмотке также подключается выпрямительный диод, а затем сглаживающий конденсатор. Полученное постоянное напряжение может использоваться либо непосредственно, либо через соответствующие преобразователи, преобразующие постоянный ток в вид энергии, необходимый потребителю.

6. Особенности положительной обратной

связи

Всякая положительная обратная связь неустойчива и либо ведет к затуханию процесса, либо к его неограниченному возрастанию (рис. 4), Первый случай связан с тем, что возвращаемое количество энергии недостаточно для поддержания процесса, он меньше, чем затрачено. Второй случай связан с избытком возвращаемой энергии и, если все элементы в цепи линейны, то система всегда идет в разнос, пока не находится слабое звено, которое выходит из строя. Тогда процесс

прекращается. Известно, что бывали случаи взр ва трансформаторов Тесла, которые, правда, не вызывай больших разруГений. но сам факт этот достаточно неприятен. Поэтому такую возможность нужно предотвращать.

Рис. 4. Энергетическая установка, охваченная положительной обратной связью: а) структура; о) затухающий переходной процесс; е) расходящ((Й1:я переходной процесс.

Одним из способов предотвращения неуправляемости Процесса является применение стабилизирующих элементов в любой точке схемы, например, шунтирование конденсатора питания стабилизирующим элементом, предотвращающим безудержный рост напряжения на нем. Величина порога стабилизации должна быть на несколько процентов больше рабочего напряжения, достаточного для запуска схемы. Могут применяться и иные способы.

Для стабилизации выходных параметров устройства целесообразно использовать обратную связь в виде подачи выходного напряжения в схему генератора импульсов для регулировки частоты импульсов: с увеличением напряжения иа выходе