Итак, начнём. Смотрим Рис.6.
Рис.6.
Смысл доказательства сводится к следующему. Если дозарядить ёмкость с напряжения U1 до напряжения U2 на определённом участке (для отличников учёбы повторяем пятый раз — на определённом участке!) её нелинейной характеристики и специальным источником питания (опять для отличников — специальным источником питания!), то энергия разряда с U2 до U1 будет превышать энергию заряда с U1 до U2. Доказательство, а вернее объяснение того, почему катушка в первом полете взлетела выше, чем во втором будет ниже. Отметим, однако, что сначала был расчёт, а потом уже практический эксперимент. Так что такое количество ёмкостей в батарее, которые вы наблюдали в фильме, покупалось не «с дуру». Доказательство. Берём на вскидку ёмкость в 10,0 мкФ. Заряжаем её до напряжения (граничные условия нами уже рассчитаны заранее, можете проверить сами, допустим, с 1000В ничего не получится!) — 2000В.
Тогда энергия заряда будет равна
Разрядим ёмкость, допустим на первичную обмотку сетевого трансформатора, на 220В. Оставшаяся энергия в ёмкости будет:
Итого слитая энергия W2 – W1 = 20 – 15,85 = 4,15Дж. Хорошо, тогда сколько может составить энергия дозаряда? Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем мысленный такой приём. Зарядим ёмкость номиналом в 100,0мкФ до 220В и «нахлобучим» её на частично разряженную нами ёмкость номиналом в 10,0 мкФ, но уже разряженную на те же 220В. Тогда в этом случае величина напряжения восстановится до разрядной, а мы будем иметь приблизительное значение дозарядной энергии. Тут же пояснения. Вообще-то заряжать номинал, превышающий наш основной на порядок, дело не благодарное, так как туда надо вливать в 10 раз больше энергии. Но вы сейчас почувствуете «силу квадрата», легко превышающую все эти затраты. Номинал же в 10 раз нам необходим для того чтобы сильно не «завалить» нелинейную функцию ёмкости в 10,0мкФ, Рис.6. Тем самым оставляя прежние граничные условия для U1,U2, W1 и W2. Они, правда, сместятся на десятую часть, что для нашего инженерного расчёта не критично. Энергия ёмкости в 100,0 мкФ, заряженная до 220 В составит:
Таким образом, чистый прирост энергии будет: 4,15 — 2,41 = 1,74 Дж. К слову сказать, что если это действие производить с частотой «смыкания» 100 раз в секунду для формирования промышленной частоты в 50 Гц, то значение СЕ конечной мощности с применением ёмкости всего лишь на 10,0 мкФ составит: 1, 74 Дж х 100 = 174 Вт. Если допустить то, что на «самозапит» вернуть 74 Вт, что вполне достаточно, даже с лихвой, то «чистяк» составит 100Вт. Согласитесь, что неплохой халявный (тьфу ты, опять), Сверх Единичный ночник, мощностью в 100 Вт. А теперь разрешите предварительно «постучать по ручкам» будущих критиков этого расчета, дабы, как сказал Остап Бендер, «не лапали хрустальную мечту нашего детства». Речь касается последовательного включения ёмкостей в 10,0 и 100,0 мкФ. Повторяем: это мысленный эксперимент, своеобразный логический приём. Хотя такие коммутации в добычи СЕ используются, смотрим патенты М.В. Зубкова. Но опять — это не наша тема и не наша стезя. Дозаряд ёмкости должен производить источник питания с крутопадающей вольт амперной характеристикой, которому «сугубо по барабану» заряжать на 220В или на 2000В эту ёмкость. Как ни странно, характеристики таких источников соответствуют характеристикам так называемых неоновых трансформаторов, предназначенных для питания рекламных неоновых трубок. Тогда в этом случае можно предположить, что энергия дозаряда ещё может быть меньше нашего предположения почти что в те же 10 раз. На основании этого, мощность нашего СЕ ночника возрастёт (4,15 -0,241)х100 = 390 Вт. Возрастёт на 390 — 174 = 216 Вт, что, согласитесь, для конденсатора всего лишь в 10,0 мкФ довольно таки не плохо. Коэффициент преобразования первоначальной энергии будет: 390: 24,1 = 16 раз. С учётом кпд неонника в районе 60%, коэффициент преобразования первоначальной энергии составит: 390: 38,56 = 10 раз, что перебивает всякий интерес к этому способу получения СЕ энергии. Напомним, что у Т. Капанадзе в его Грин боксе коэффициент преобразования энергии составляет: 5000Вт: 40Вт = 125 раз, то есть в 12 раз больше нашего случая. Есть ли выход из сложившегося положения? Есть! Это каскадное преобразование энергии! В этом варианте при последовательном покаскадном преобразовании энергии, коэффициенты преобразования каждого каскада перемножаются.
А схема где?!
Вот она, миленькая, выдранная из патента Дональда Смита и датируемая 1994 годом.
Перед тем как рассмотреть её принцип работы, сначала предлагаем детально с ней ознакомиться, так сказать провести адаптационное восприятие. Обратите внимание. Заземлен только неонник и варистор V1, ограничивающий напряжение заряда ёмкости С1 и одновременно спасающий схему от разноса. Что касается самого конденсатора и трансформатора То, то они «взвешены в пространстве». Трансформатор То разделительный с довольно таки приличной мощностью в 28,8 кВА. Довольно таки и приличный номинал С1, равный 8000,0мкФ на 480В. Обратите внимание на то, что и варистор имеет порог срабатывания в те же 480В.
А теперь поехали. Принцип получения СЕ эффекта в этой схеме — это рассмотренный ранее принцип разности энергий дозаряда и частичного разряда ёмкости. Естественно, что значения не выбраны «от Балды», а предварительно тщательно рассчитываются с учётом наклона нелинейной энергетической функции, Рис.1. - Wc = Kc x U^2. При этом расчёте Дональд Смит был ограничен множителем как напряжение из-за предельного рабочего напряжения ёмкости. Поэтому, для того чтобы «задрать» рабочий нелинейный участок функции ему ничего не оставалось делать как пойти на увеличение первого множителя — коэффициента пропорциональности Кс, в который входит номинал конденсатора. Вот почему этот номинал достиг значения в 8000,0мкФ. Далее. Во всех патентах, будь-то «наши» или «буржуйские», есть элемент защиты.
Что-то Капанадзе до сих пор никто не повторил, опираясь только на его патенты. Так и тут. Элемент защиты преднамеренно «выпячивается». Это диод D2, о котором не сказано ни слова, потому что это не диод, а пороговый элемент, например - динистор по порогу срабатывания близким к величине 480 В. Примем для прикидочного расчёта схемы его значение порога срабатывания — 470В. И смотрим, что в итоге получается. Неонник заряжает конденсатор С1 до значения срабатывания динистора, то есть до напряжения 470В. Тогда энергия заряда ёмкости составит:
По достижении напряжения заряда ёмкости в 470 В, пробивается динистор D2. Постоянная времени индуктивности L2 и R2 выбрана в таких пределах, что величина разряда ёмкости за это время опускается только на 110 В, стандарт США по напряжению сети и рабочее напряжение первичной обмотки L2 трансформатора То. После чего срабатывает момент самоиндукции L2, которая закрывает динистор D2.
Таким образом, в первичной обмотке L2 идёт прямой и обратный щелчок, называемый Дональдом Смитом как «пульс», а значение резистора R2 должно при этом распространяться на два момента: момент разряда С1 (в элемент дополнительной настройки входит и R1), всего лишь на напряжение 110 В и момент формирования длительности в значение 1: 120 = 8,3 мсек, длительность полупериода промышленной частоты в 60 Гц.
Значение снятой энергии с ёмкости С1 составит:
Wснт = W2 – W1 = 880 – 520 = 360 Дж.
Эта энергия прогоняется через первичную обмотку трансформатора То с частотой только 60 пульсов в секунду (второй полупериод — это обратный ход самоиндукции, в которой в лучшем случае "зеркальное" отражение энергии будет соответствовать затраченной), поэтому вся мощность на выходе будет: Wснт х 60 = 360 х 60 = 21,6 кВА. Почему значение мощности 21,6кВА не совпадает с мощностью 28,8 кВА, применённой Смитом? На это есть две причины. Первая. Мы для проведения предварительного расчёта занизили порог срабатывания порогового элемента D2 на 10 Вольт. Для нелинейности в квадрате — это многовато. Второе. Очевидно, что Смит выбрал уже готовый трансформатор из "гостированного" ряда какой либо фирмы их выпускающие. Поэтому ближайшее значение к значению 21,6кВт — это 28,8кВА. Можно конечно было бы посчитать и значение энергии, выдаваемой неонником. Но для того, чтобы не засорять тему, этого делать пока не будем, скажем лишь одно, что этот вопрос детально будет рассмотрен позже.