У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Какой кпд у катушки тесла
В качестве предисловия к дальнейшему повествованию, как нельзя лучше подойдёт выдержка из ответа Николы Тесла в разговоре со своим адвокатом.
Преимущество этого прибора было в подаче энергии в короткие промежутки времени, поэтому и могла возрастать мощность, и с этой схемой я выполнил все те замечательные эксперименты, которые перепечатываются время от времени в технических статьях. Я должен был убирать энергию из цепи при показателях в сотни или тысячи л.с.. В Колорадо, я достиг мощности в 18 миллионов л.с. и всегда — этим устройством: энергия накапливалась в конденсаторе и разряжалась в кратчайший интервал времени. Вы не смогли бы сделать это с незатухающей волной. Задемпфированная волна выгодна тем, что она дает Вам, с генератором в 1 киловатт, мошность в 2, 3, 4, или 5 киловатт; поскольку, если Вы имеете непрерывную или незатухающую волну, 1 киловатт дает Вам возможность получить волну на уровне 1 киловатта и не более. Это и является причиной того, что схема с искрогасящим разрядником стала популярной.
В этой работе мы рассмотрим некоторые свойства трансформатора Тесла (ТТ), построим математическую модель одного из способов его возбуждения и сделаем выводы об эффективности съёма энергии с его вторичной обмотки на первой гармонике. Для этого будем рассматривать классическую схему возбуждения трансформатора с помощью пачек импульсов, посылаемые генератором GI в первичную обмотку — L1.
Длительность одного импульса генератора равна \(T_\), длительность всей пачки — \(T_
\), периода пачек — \(T\), а скважность будем находить в виде: \(Q = \frac >\). В этой работе, для упрощения нашей модели, будем применять относительные величины, поэтому величина амплитуды импульсов Vi и длительность периода пачек будут равны единице.
Фактически имеем генератор с основной частотой \(f_ = 1 / T_\) , которая промодулирована более низкой частотой \(f = 1 / T\) со скважностью \(Q\). Это важное условие необходимо для съёма мощности в нагрузку без вмешательства в волновые процессы во вторичной обмотке ТТ — L2. Будем делать это на низкочастотной гармонике, а для удобства съёма, в качестве таковой, выберем частоту модуляции \(f\). Амплитуду этой гармоники обозначим \(H_\), а её значение ищем с помощью Фурье-анализа колебаний из L2. На нём здесь мы останавливаться не будем, т.к. это целый раздел в математике; его можно изучить нашим читателям отдельно, посмотреть спектр сигнала в онлайн калькуляторе или проверить всё в MathCAD-е.
Зная \(H_<1>\), мы можем найти эффективное (среднеквадратичное) значение амплитуды первой гармоники за период \(T\): \[ A_ <1>= H_ <1>\sqrt <\int^1_0 \sin (2\pi \cdot f \cdot t)^2 \, dt>\]
Эффективное значение амплитуды задающей частоты, которую вырабатывает генератор GI, находим так: \[ A_
Их отношение — так: \[ K_A = \frac
Условия высокого КПД
Рассмотрим в специальном онлайн-калькуляторе пример, в котором задающая частота \(f_i\) равна 10, скважность \(Q\) равна 2, а постоянная времени вторичной обмотки L/R, которая находится как отношение её индуктивности к активному сопротивлению, равна 0.07 — пример №1.
Не забываем, что все значения у нас относительные: поскольку \(T = 1\), значит и \(f = 1\), а поэтому \(f_\) — это фактически отношение частот \(f_ / f\)
Как видим из примера, амплитуда первой гармоники очень маленькая, поэтому эффективность съёма на ней также будет невысокой. Исключение составит метод съёма, при котором он производится с токового конца ТТ с помощью магнитного сердечника. В этом случае результирующие данные нужно умножить на коэффициент увеличения КПД полученный от перераспределения зарядов.
Попробуем изменить начальные параметры: уменьшим \(f_i\) до единицы — пример №2. Как видим, первая гармоника существенна возросла, а значит увеличился и главный результирующий параметр — отношение эффективных значений, квадрат которого — это прирост требуемого нам КПД. Но пока он всё же меньше единицы.
Для качественного перехода через единицу нам потребуется увеличение скважности и подгонка L/R. Попробуем поставить скважность порядка 30-ти и чуть увеличим L/R — пример №3. Видим, что хоть абсолютное значение амплитуды первой гармоники и уменьшилось, но выросло относительно эффективного значения задающей частоты. А \(K_A\) стало равным единице!
Обратите внимание на изменение формы импульса во вторичной обмотке ТТ — он стал почти однополярным! Если представить себе задающий импульс от генератора, то он будет ещё более коротким. В этом и заключается главная проблема, которую мы осветим дальше. Попробуем ещё увеличить скважность, до 200 — пример №4. Получили прирост в 2.2 раза! Казалось бы, увеличивай скважность и получай высокую прибавку. Но! Обратите внимание на длительность задающего импульса: при скважности 2000 и рабочей частоте вторички ТТ в 420 кГц, длина этого импульса должна быть всего 1.2 нс — пример №5. Такой генератор наносекундных импульсов не каждому под силу сделать и даже разрядники далеко не всегда могут себе такое позволить. Поэтому знаменитый Тесла использовал в разрядниках магнитные прерыватели искры.
Очень интересно поведение нулевой гармоники: при таких одиночных однополярных импульсах она становится по амплитуде примерно такой же, как и первая. А ведь это не что иное, как постоянное напряжение. Другими словами, если в реальной схеме импульсы генератора достаточно мощные, то вокруг ТТ образуется такое же мощное электростатическое поле.
Обратим своё внимание на другой важный параметр — постоянную времени вторички ТТ. Попробуем его подобрать оптимальным образом: если его сделать слишком маленьким или слишком большим, то эффективность ТТ только упадёт; нужно найти оптимум — пример №6. В реальной схеме для этого в первичной обмотке подбирают активное сопротивление, которое ставится к ней последовательно или параллельно.
В заключение хотелось бы отметить, что для получения высокого КПД при таком способе возбуждения, самым важным параметром является скважность. При достаточно быстрых генераторах наносекундных импульсов можно получать хорошие КПД в реальных устройствах. Например, если такой генератор может выдать импульсы длительностью в 2 нс, то тогда, при частоте вторички ТТ в 420 кГц, можно будет увеличить скважность до 1200. А это означает, что КПД по мощности может достигать порядка 40-ка — пример №7.
В этой работе мы не учитываем дополнительный вклад в КПД, который может дать перераспределение зарядов по вторичной обмотке ТТ.
Ограничением же общего роста КПД является не только сложность в получении наносекундных задающих импульсов, но и максимальная мощность, при которой энергия всех электронов будет преобразовываться из реактивной в активную.
Более совершенный расчёт импульсной технологии предложен здесь.
- Полное интервью Н. Тесла своему адвокату
- Фурье-анализ
- Эффективное или среднеквадратичное значение
- Схемотехника генераторов наносекундной длительности
- Программа для MathCAD с детальными формулами
© Перепечатка материалов сайта возможна с условием установки ссылки на него и соблюдением авторских прав
| 2009-2024 © Vyacheslav Gorchilin |