Studiul unui mod de rezonanță fără fir a transmisiei de energie electrică cu un generator SSTC.
În timpul experimentelor au fost stabilite următoarele obiective:
- determinarea distanței maxime de transmisie;
- determinarea puterii maxime de transmisie;
- determină eficiența transmisiei.
În experimente, s-au folosit generatorul și receptorul RF SSTC, descrierea și schemele acestora pot fi găsite în acest articol. De câțiva ani s-au schimbat puțin. Unele părți din generator au fost scoase, carcasa a scăzut, sa adăugat posibilitatea conectării întrerupătoarelor cu fir și optice. Transformatorul de rezonanță rămâne același. Receptorul a fost de asemenea ușor îmbunătățit. În el, condensatorii s-au schimbat. Ei au devenit o capacitate diferită și o tensiune de 4kV. Vederea generală a sistemului este prezentată în figura 1
Figura 1 - Sistemul de transmisie experimentală a energiei electrice fără fire
Este bine ca SSTC să fie un autogenerator și în majoritatea cazurilor era necesar să se adapteze numai transformatorul pas cu pas al receptorului.
Figura 2 - Schema experimentală pentru transmiterea fără fir a energiei electrice
În timpul primelor lansări, firul din receptor a fost ars de două ori, conectat la o contragreutate capacitivă volumetrică (toroidul inferior). În același timp, el era în dublu izolație de înaltă tensiune. A trebuit să fac o distanță considerabilă între bobină și fir.
Figura 3 - Sârmă arsă
În timpul experimentului sa stabilit:
Distanta de transmisie este de 1m.
Tensiunea de alimentare a emițătorului este de 220V.
Tensiunea din receptor este de 220V.
Curentul de alimentare al emițătorului este de 0,35 A
Curentul din sarcină este de 0,2A.
Consumul de energie din rețea - 77W
Puterea transmisă în sarcină este de 44W.
Eficiența transmisiei este η = P2 \ P1 ∙ 100% = 44 \ 77 ∙ 100% = 57%.
În sarcina receptorului, diferite lămpi incandescente au fost utilizate 15, 25, 40, 60, 75, 100 W. Lampa de 75 W luminează încă luminos, iar o lampă de 100 W la putere maximă nu mai luminează. La un receptor se transmite aproximativ 70-80W. La două receptoare situate din diferitele părți ale emițătorului s-au transmis aproximativ 50W. Și, tensiunea în receptor este de 250V sau mai mult, dar nu a mers pentru a crește curentul. Conform instrumentului, există un curent în sarcină, iar lămpile sunt slab luminate. Creșterea lățimii impulsului de operare al emițătorului după o anumită valoare nu afectează în mod semnificativ strălucirea luminii lămpilor. Numai tensiunea din receptor crește. A fost posibil să se obțină succesul în aprinderea unui bec de 100 wați în experimentul nr. 4.
Numărul experimentului 3 - distanța maximă de transmisie.
Căutarea unor modalități de creștere a intervalului de transmisie a început cu testarea diverselor opțiuni pentru ridicarea toroidelor emițătorului și receptorului deasupra bobinelor. Acest lucru a condus la o schimbare a frecvenței de operare, ca rezultat al reconfigurării receptorului. Toate acestea sunt lungi și plictisitoare. Căutați rezonanța prin rotire, reglați capacitatea, adăugați / scădeți toroidele, mergeți acolo, opriți generatorul etc. Distanțele de transmisie nu s-au adăugat.
Apoi, capacitatea a fost mărită la terminalul superior al bobinei de transmisie. Codul PIN este redus la o dimensiune minimă. În mod neașteptat, evacuările din SSTC au crescut la 35-36 cm. Am un DRSSTC semi-pod mic care creează astfel de biți.
Acest subiect este interesant pentru cei care încearcă să obțină lungimea maximă a descărcărilor de la bobinele Tesla. Se știe că este necesar să se construiască bobine cu o rezonanță la un sfert de undă la margini și, în același timp, să se mărească maxim capacitatea superioară, fără a se încălca această rezonanță foarte mare. Și acest fenomen sa manifestat în SSTC, unde nu este necesară ajustarea circuitului primar. Deși această bobină nu a fost calculată specific, dar sa dovedit a fi un accident norocos, prin tăierea unei bobine mai lungi la jumătate.
Figura 4 - Distribuția curentului și a tensiunii în bobina de înaltă tensiune a emițătorului
Odată ce am rănit bobina fără calcule, pentru noroc și nu am ghicit. Ca urmare, nu a funcționat corect. La start-up-uri cu putere redusă, s-au auzit cum au apărut descărcări în interiorul bobinei și au fost defecțiuni la înfășurarea primară. Se poate presupune că imaginea de tensiune și curent în bobină arăta ca în figura 4B. Cu toate acestea, creșterea substanțială a lățimii impulsului de lucru și reducerea perioadei de funcționare, puterea este crescută, și se pare că datorită schimbărilor în frecvența de rezonanță sau prin inerție, sau chiar datorită oricăror taxe forte aflat într-un loc favorabil unic, și anume la axul de descărcare . Bobina a început să funcționeze, în timp ce generatorul a consumat până la 700 W din rețeaua de 220V. În acest caz, cele mai bune rezultate obținute cu consumul rețelei este de numai 1.5A x 220 = 330Vt. Tipul distribuției de tensiune în bobină ca în figura 4A.
Lungimea descărcărilor de înaltă tensiune este semnificativ afectată de coeficientul de cuplare al înfășurărilor primare și secundare. Cu cât este mai mare, cu atât este mai mare curentul în bobina primară, mai multă putere este transferată la înfășurarea secundară, dar nu întotdeauna atât de bună. Coeficientul de cuplare prea mare încalcă frecvența rezonantă a înfășurării secundare și provoacă, de asemenea, defecțiuni la înfășurarea primară. La mine acest factor nu a fost calculat și a fost preluat în mod experimental. Bobina primară se termină și captează aproximativ un centimetru din înfășurarea secundară.
Măsurarea curentului în bobina primară utilizând un transformator de curent și un osciloscop a arătat 97,2 A. Prin faptul că tranzistoarele IRGB20B60PD1 stau în conformitate cu documentația de doar 80A în impuls. Gândul a venit că ar fi frumos să facem un limitator de curent pentru acest generator.
Figura 5 - Măsurarea curentului L1
Nu a fost observat că tranzistorii au fost foarte calzi după un minut de lucru, și ei erau foarte calzi. Este posibil ca acestea să explodeze în 3-5 minute. În plus, de la SSTC a fost scos ventilatorul într-un design diferit și, prin urmare, nu am verificat timpul de supraîncălzire. În modul de transmisie generatorul a funcționat foarte mult timp, tranzistoarele au fost încălzite ușor. Lățimea impulsului de lucru este de 200-230 microsecunde, perioada fiind de 3,5 ms. Acestea sunt valorile limită din întrerupător.
Figura 6 - Forma de undă panoramică curentă în bobina primară SSTC
Oscilograma din figura 6 arată că curentul în bobină crește treptat în timpul impulsului de lucru. În comparație cu DRSSTC, atunci crește cu mult mai lent. Prin urmare, o astfel de lățime de impuls mare a întrerupătorului este necesară mai mult de 200 de microsecunde pentru a obține descărcări semnificative de înaltă tensiune cu L2. Un curent mai lent crește deoarece nu există condensator de buclă. Dacă este setat, curentul va crește foarte (200-400A sau mai mult) și necesită o schemă complicată de comutare tranzistori pentru a le proteja cu feedback-ul din circuitul primar rezultat. Va exista o dependență a frecvențelor circuitelor primare și secundare. Întregul dispozitiv este mult mai complicat, pe care îl observăm în DRSSTC.
După mai multe porniri, tranzistorii au fost înlocuiți de IRGB50B60PD1 și un alt întrerupător cu limite mai largi a fost conectat. Un toroid mare este instalat pe bobina emițătorului de la receptor. Dar chiar și mai mult creșterea impulsului de lucru, numai consumul a crescut la 1.75A 220V. Lungimea evacuărilor a rămas aproape aceeași, deversările devenind ușor mai slabe. Ca o variantă de creștere a lungimii evacuărilor, a fost posibil să se mărească factorul de cuplare. Ridicarea L1 mai mare la L2 există defalcări permanente între aceste înfășurări.
Un alt punct important de îmbunătățire a performanței SSTC este bobina de înaltă Q. Nu a fost testat pe acest generator și pentru aceasta este scris în articolul despre DRSSTC3
Figura 6a - Descărcări de înaltă tensiune într-un SSTC cu un toroid mare.
Toroidul din Figura 6a are diametrul de 40 cm. Aproximativ aceeași lungime a unei descărcări de înaltă tensiune.
S-au măsurat semnalele din ambele bobine ale receptorului.
