До вашої уваги пристрій з ККД вище 100%, ви скажете що ось це фейк і все не по-справжньому, але це неправда. Зібрано пристрій на вітчизняних деталях. У конструкції трансформатора є одна особливість, трансформатор Ш-подібний із зазором по середині, але в зазорі є неодимовий магніт, який задає початковий імпульс на котушку зворотного зв'язку. Котушки знімання можна мотати в будь-який бік, але при цьому потрібна ювелірна точність у їх намотуванні, вони повинні мати однакову індуктивність. Якщо цього не дотриматися, то резонансу не буде, про це вас проінформує вольтметр, підключений паралельно до батарейки. Особливого застосування в цій конструкції я не знайшов, але можна підключити джерело світла у вигляді ламп розжарювання.
Технічні характеристики при резонансі:
ККД вище 100%; Зворотний струм 163-167 міліампер (сам не знаю як це так відбувається, але батарея заряджається); Струм споживання 141 міліампер (виходить, що 20 міліампер - це вільна енергія і йде на заряд батареї)
Схема пристрою:
Червоний дріт котушка L1
Зелений дріт котушка L2
Чорний дріт це котушки знімання
Налаштування
На своєму досвіді переконався, що котушка L1 намотана однаковим проводом, легше налаштовується на резонанс з L2, створюючи більший струм, ніж споживається. Як я зрозумів створюється феромагнітний резонанс, що живить навантаження і заряджає батарею великим струмом. Для налаштування резонансу мають бути дві однакові котушки або одна, за увімкненого пристрою вони рухаються під навантаженням лампи у вигляді розжарювання (у моєму випадку лампа 12V / 5W). Для налаштування під'єднаємо вольтметр паралельно батарейці і почнемо рухати котушки(у). У разі резонансу напруга на батарейці має почати підвищуватися. Дійшовши до певного порога, батарейка перестане заряджатися і розряджатися. На транзистор потрібно встановити великий радіатор. У випадку з двома котушками все складніше, тому що треба намотати їх так, щоб індуктивності практично не відрізнялися, з різними навантаженнями розташування правої і лівої котушок змінюватимуться. Якщо не дотриматися цих правил налаштування, то резонансу може і не статися, при цьому ми отримаємо простий підвищувальний перетворювач з високим ККД. Параметри котушок у мене такі 1:3, тобто L1 - 8 витків, L2 - 24 витки обидві з однаковим перерізом дроту. L1 мотається поверх L2. Знімні котушки без різниці яким проводом, але у мене 1.5 мм.
[#1] Готовий пристрій у безрезонансному стані (котушки підключені послідовно); [#2] Безрезонансний стан, запущено простий підвищувальний перетворювач із високим ККД; [#3] Проба самозаживлення від знімної котушки через діод. (Результат: невдача, працює 14 секунд із загасанням); [#4;5] Стан резонансу на одній котушці без самозаживлення через діод.
Дослід вдалий, з під'єднаною батарейкою перетворювач пропрацював 37 годин 40 хвилин, без втрати напруги на батарейці, на початку досліду напруга батарейки була 7.15 вольт, до кінця 7.60 вольт. Цей дослід довів, що перетворювач здатний видати ККД вище 100%. Для навантаження використовував лампу розжарювання 12 Вольт 5 Ватт.
Від спроби використовувати інші пристрої я відмовився, оскільки магнітне поле навколо пристрою дуже сильне і створює перешкоди в радіусі півтора метра, радіо перестає працювати в радіусі 10 метрів.
Дуже цікаве випробування, кожен може це перевірити особисто/
На жаль автор не надав усіх технічних характеристик. Добре, спробуємо розібрати, як працює відповідний прилад. Я зробив малюнок силового ланцюга на Е-сердечнику з вбудованим у середній стрижень постійним магнітом. Намалював силовий елемент збудження резонансний ланцюг (L[r1,2]C[r]), і вихідну колекторну котушку (L[c]).
Чому я намалював саме з таким розміщенням вихідну котушку, розберемо окремо, але спершу, розглянемо, що відбувається зі збудженням і як працює постійний магніт у цьому випадку. У магнітному ланцюзі Е-сердечника є вбудований постійний магніт, який формує два магнітні потоки [Ф], їх я також позначив на малюнку. Таким чином, щоб змусити магнітний ланцюг змінювати магнітну індукцію, ці магнітні потоки треба вимкнути і ввімкнути. Збудження індуктора резонансного LC контуру має дві фази: створення магнітного потоку в індукторі і розряд індуктора в резонансну ємність конденсатора. Що має збігатися з розмиканням магнітного потоку і відновленням його під час розряду індуктора в конденсатор ланцюга збудження. До речі, свідчення автора, що прилад має дуже сильний фон магнітного поля навколо, свідчить якраз на описаний мною алгоритм. Магнітне поле магніту при зустрічному на нього магнітному потоці, буде виходити якраз на назовні.
Під час зворотного напівперіоду роботи індуктора, він формуватиме реактивну потужність, яка і зарядить кондесатор. У цей момент ЕРС колекторної обмотки буде відповідати напрямку формування ЕРС від магнітного потоку постійного магніту. Саме з цієї причини потрібен один діод, а не діодний міст. Період збудження резонансного індуктора, колекторна обмотка має бути вимкнена. Так само замикання магнітного потоку має посилити зворотний імпульс і в резонансному ланцюжку. З цієї причини я поставив діод у ланцюг джерела для збудження резонасного контуру. Керування ключем (транзистором) можна організувати і більш розумною схемою з регулюванням шпаруватості на принципі зворотного зв'язку.
Дозвольте трохи пояснити, чому я додав діод VD2 у ланцюг колекторної котушки. На мою думку, дія генерації збудження для колекторної котушки має бути заснована на принципі зворотної дії (відповідні перетворювачі). Існує також дослідження Жана-Луї Нодена (Франція), [Solid State Generators Researches] де він проводив дослідження, колекторна котушка також має відповідну комутацію. Друге завдання унеможливити явище взаємоіндукції між резонансною і колекторною обмотками.
Під час подальшого вивчення схеми, у мене виникли питання до параметра резонансного контуру. Діюча ємність 100 нФ дуже мала для силової роботи резонансного контуру на реактивній енергії зворотного імпульсу резонансного індуктора. Не сама ємність, а розмір фактичного конденсатора, який вбудовано в ланцюг. Якщо поглянути на пристрої, де застосовуються силові резонансні ланцюги, то ми найперше звернемося до індукційного нагрівача. Найпростіший прилад для цього є ZVS драйвер.
Або автоколивальну систему:
Якщо ви увімкнете цей драйвер без навантаження, то споживана потужність від джерела буде дуже низькою, порівняно з увімкненням під навантаженням. Навантаженням у цьому випадку є короткозамкнений контур металевої деталі для нагрівання. У нашому випадку нам треба розрахувати відповідну частоту перемикань (резонансну частоту), і струм, який буде використовуватися в резонансному контурі. Він має бути достатнім, щоб розімкнути магнітні потоки - Ф1, Ф2. Для цієї мети - повного замикання магнітного потоку, повністю замкнутого осердя не повинно бути. Треба передбачити повітряний проміжок. Це розглянемо пізніше. Для малої потужності, можливо використовувати систему управління резонансним контуром на базі таймера NE555. До речі, за основу можна використовувати схему з сайту www.axtudo.com (1), або мій варіант на таймері NE555, за принціпом одновібратору та зворотньлго зв'язку транстворматору струму (2).
* До речі, якщо проаналізувати роботу резонансного LC контуру з діодом і без діода, то можемо побачити дуже різні параметри, які створюються в контурі.
* На графіку струму джерела можемо спостерігати зворотний струм, який відновлює заряд джерела (він менший за збудження). Симулятор не може враховувати додаткове поле постійного магніту, тому у випадку з приладом, який ми розглядаємо, можемо припустити, що зворотний імпульс перевищує імпульс збудження.
Як працює резонансний імпульс коливання? Ці питання дуже добре розкрити в навчальній літературі. (Посилання 1, посилання 2, Посилання 3). На малюнку далі (графіки правроруч на малюнку для кондесатору), перша чверть періоду [a], ємність заряджається від генерування реактивної потужності резонансної індуктивності . Потім далі, друга чверть періоду [b], ємність розряджається через обмотку індуктивності, де формується магнітне поле. Далі третя чверть періоду [c] котушка «розряджається» через формування реактивної потужності, яка заряджає кондесатор. Четверта чверть періоду [d] ємність розряджається через обмотку індуктивності, де в конушці формується магнітне поле тільки протилежної полярності чверть періоду [b]. На малюнку зліва, два графіки котушки і кондесатора, можете подивитись, що дія розряду і заряду мають однакові ознаки. Не має зсуву напруги і струму, є різні стани вольтамперної характеристики одномоментної роботи котушки і конденсатора. Для котушки розряд магнітного поля відбувається через явище самоіндукції, перетворення магнітного поля в електричне, яке накопичується в конденсаторі. .
Таким чином, ми підходимо до розбору планування пристрою. Збудження - формування відповідного магнітного потоку в осерді котушки. У нашому випадку це розряд кондесатора на обмотки L[r1,2]. Магнітний потік котушки буде протилежний магнітному потоку постійного магніту. Магнітні потоки [Ф1,2] в магнітному контурі сердечника будуть розімкнуті або ослаблені, залежно від щільності магнітного потоку, яку сформує струм котушок. У цей час колекторна обмотка має бути вимкнена, щоб між обмотками колекторної та збудження не виникло явища взаємної індукції. Для цього в ланцюг колекторної котушки передбачаємо діод. У момент збудження резонансної котушки діод буде замикатися, а в момент, коли в резонансній котушці виникатиме самоіндукція, діод буде відмикатися, замикаючи колекторну котушку на навантаження.
Чому я запланував котушку, яка намотана навколо середнього стрижня, з магнітом? Тому що електромагнітна індукція буде тільки у фокусі мінливого замкненого магнітного потоку, що змінюється, в сердечнику. Саме з цієї причини я прирівняв систему до зворотноходової конструкції перетворювача. Дріт, який перебуватиме поза зоною вікна сердечника, буде з'єднувальним (пасивним). Правильне інженерне рішення якраз у тому, щоб пасивного дроту було якомога менше.
Залишається тільки узгодити струми в обмотках збудження і колекторної, щоб виконувалися умови резонансу в ланцюзі збудження і генерації в колекторній обмотці.
Є відповідні невирішені питання. Для резонансу повного періоду треба інше рішення.
