Резонансная передача энергии

Материал из Alt-Sci
Перейти к: навигация, поиск
Предыдущая глава ( Торсионное поле ) Содержание книги Следующая глава ( Освещение )

Соответствующая статья Википедии: Беспроводная передача электричества

Введение

Беспроводная передача электроэнергии происходит при помощи электромагнитных сил в трансформаторах, и подобных им системах, состоящих из первичного и вторичного контуров (обмоток). Одна из основных характеристик – это КПД, как отношение вторичной мощности к первичной.

Согласно классической теории, в случае сильного рассеяния магнитного поля, когда контуры не полностью пересекаются в пространстве и имеют большие воздушные зазоры, КПД очень низок, и определяется, главным образом, долей первичного магнитного потока попадающей во вторичный контур, зависящей от конструкции системы.

Колебательные, в частности резонансные, свойства контуров влияют на напряжение, но не на КПД. Радиосвязь на больших расстояниях, использующая резонанс, имеет ничтожную эффективность по причине небольшой площади принимающей поверхности.

Пусть трансформатор состоит из двух вложенных друг в друга соленоидов. Вторичная обмотка внутри первичной обмотки. Поскольку поток пропорционален площади сечения соленоида, а его плотность практически одна и та же по всему сечению, КПД не превышает квадрата отношения диаметров обмоток. Например, в случае различия диаметров в два раза, КПД не превысит и 25%.

Пусть трансформатор состоит из двух колец на расстоянии друг от друга. Магнитная индукция кольца радиусом \(R\) на расстоянии \(D\) вдоль оси кольца, на основании закона Био-Савара-Лапласа: \[B=\frac{\mu_0}{2}\frac{JR}{R^2+D^2}\tag{1}\] Коэффициент взаимоиндукции двух колец на расстоянии \(D\) друг от друга, пренебрегая неоднородностью магнитного поля поперек оси колец: \[M=\frac{\Phi}{J}\approx\frac{\pi R^2B}{J}=\frac{\pi\mu_0}{2}\frac{R}{1+(D/R)^2}\tag{2}\] Индуктивность кольца с радиусом провода \(r_0\): \[L=\mu_0 R\left(\ln\frac{8R}{r_0}-1,75\right)\tag{3}\] КПД трансформации, главным образом, определяется отношением коэффициента взаимоиндукции к индуктивности: \[\eta\approx\frac{M}{L}=\left(\frac{\pi}{2\ln\frac{8R}{r_0}-3,5}\right)\left(\frac{1}{1+(D/R)^2}\right)\tag{4}\] Пример: Провод диаметром 2 мм (\(r_0\) = 1 мм). Два соосных кольца радиусом \(R\) = 5 см, на расстоянии \(D\) друг от друга 5, 10 и 20 см. Величины КПД соответственно \(\eta_5\) ≈ 19%, \(\eta_{10}\) ≈ 7%, \(\eta_{20}\) ≈ 2%.

Считая кольцо из данного примера идеальной ненаправленной антенной, эффективность радиосвязи между кольцами можно оценить как отношение приблизительной приемной площади кольца к площади сферы радиусом \(D\), равное \((2\pi R\cdot 2r_0)⁄(4\pi D^2)=(Rr_0)⁄D^2\). Величины КПД соответственно \(\eta_5\) = 2%, \(\eta_{10}\) ≈ 0,5%, \(\eta_{20}\) ≈ 0,1%. Поскольку антенны не сфокусированы, учет их направленности не изменит степень малости величин КПД.

Трансформатор Тесла

Tesla 1.jpg
Tesla 2.png

Трансформатор Тесла – совершенно нелогичная, с точки зрения приведенных выше примеров, конструкция с очевидно ничтожным КПД. Однако, он повышает напряжение с коэффициентом трансформации иногда в десятки раз выше отношения числа витков в обмотках, не имея при этом даже магнитного сердечника. Высокую эффективность обычно объясняют только электрическим резонансом во вторичном последовательном LC-контуре. Также иногда меняют приведенную классическую схему подключения на более логичную схему LC-генератора, или вообще подключают внешний генератор. Резонанс объясняет высокое напряжение, но не объясняет высокий КПД, и совсем не объясняет столь оригинальную конструкцию.

Эфирная теория гораздо полнее объясняет конструкцию и принцип действия классического трансформатора Тесла. Итак, взаимоиндукцией обмоток можно пренебречь, так как между обмотками, главным образом, происходит передача эфирных вихрей, или радиантной (англ. radiant – лучистый) энергии в терминологии Теслы. Магнитный сердечник не нужен, так как он препятствует росту и движению вихрей. Вихрь инициируется кольцевыми электромагнитными лучами первичной обмотки спиральной формы, где вектор межвиткового электрического поля почти перпендикулярен вектору магнитного поля. Небольшая конусность спирали направляет вертикальную составляющую вихря.

Вихрь возникает и растет при пробое разрядника. После разряда конденсатора, дуга в разряднике пропадает и вихрь не поддерживается. Цикл повторяется снова после заряда конденсатора. Циклический процесс является автоколебательным и, соответственно, резонансным.

Вихри имеют электрический заряд, наводящий противоположный по знаку заряд на окружающих проводниках, в частности на заземленной вторичной обмотке. Максимальная концентрация заряда будет на тороидальном выходе, имеющем высокую электрическую емкость. В результате электростатического притяжения, происходит срыв вихрей с первичной обмотки и подъем вдоль длинной вторичной обмотки с постепенной отдачей энергии ей и угасанием.

На выводе вторичной обмотки образуется высокое напряжение, которое создает, из-за своей высокой частоты, особую ауру электрических разрядов. Кольцевые вихри, достигая тороидального вывода, индуцируют в нем соответствующие вихревые токи, а также в некоторых случаях от вывода отделяются подвижные плазмоиды.

Эфирные вихри, излучаемые трансформатором Тесла, повышают эффективность сборки углеродных нанотрубок в сильном электрическом поле, а также передают энергию на светодиоды, собранные из этих трубок [1].

КПД трансформатора Тесла теоретически может превысить 100%, так как эфирные вихри потребляют энергию окружающего эфира, которая может быть отдана во вторичную обмотку.

КПД резонансных и вихревых импульсных трансформаторов является отношением, потребляемой вторичной обмоткой, выходной энергии эфирного вихря к общеизвестной входной энергии вихревого магнитного поля и потенциального электрического поля, формирующих вихрь. \[\eta=\frac{W_{ВЫХ}}{W_{ВХ}}\tag{5}\] \[W_{ВХ}=\frac{1}{2}\int{\left(\frac{B^2}{\mu_0\mu}+\varepsilon_0\varepsilon E^2\right)\mathrm{d}V}\tag{6}\] Энергия эфирного вихря ("Эфирный вихрь", 2) при подстановке определения плотности ("Масса и инерция", 2) выражается так: \[W_{ВЫХ}=\int{\rho v^2\mathrm{d}V}=\varepsilon_0\int{\varepsilon B^2v^2\mathrm{d}V}\tag{7}\] Полагая определение скорости лучей проницаемостью среды, энергия вихря равна: \[W_{ВЫХ}=\int{\frac{B^2}{\mu_0\mu}\mathrm{d}V}\tag{8}\] Также полагая магнитное поле на входе и выходе одинаковым, КПД оценивается как: \[\eta=2\frac{W_{ВЫХ}}{W_{ВЫХ}+\varepsilon_0\int{\varepsilon E^2\mathrm{d}V}}\tag{9}\] Согласно этой упрощенной модели, КПД резонансных трансформаторов не может достичь и превысить 200%, так как для создания вихря им требуется энергия электрического поля.

Практический КПД зависит от реального магнитного и скоростного поля вихрей, а также от процента попадания вихрей во вторичную обмотку, и варьируется в очень широких пределах. Зависимость КПД от мощности типична.

«Магнитный резонанс»

WREL. Питание лампы на 60 Вт.
WREL. Передача звука на аудиоколонку mp3-плеера

Передача электроэнергии на основе «магнитного резонанса» – распространение потока из маломощных эфирных вихрей, или торсионных волн, называемых «неизлучающим» магнитным полем. Антенны имеют кольцевую или спиральную форму. Вихри, созданные спиральной передающей антенной с большими межвитковыми зазорами, излучаются преимущественно в одном направлении и поглощаются приемной антенной, отдающей энергию в нагрузку.

Данная технология необъяснима с точки зрения классической физики, так как обычный электрический резонанс, в данном случае, не имеет отношения к КПД трансформации. Однако она существует в опытных образцах под названием WREL (Wireless Resonant Energy Link). КПД – 75% на расстоянии около 1 метра.

Примечания

  1. Lindsey R. Bornhoeft, Aida C. Castillo, Preston R. Smalley, Carter Kittrell, Dustin K. James, Bruce E. Brinson, Thomas R. Rybolt, Bruce R. Johnson, Tonya K. Cherukuri, and Paul Cherukuri, Teslaphoresis of Carbon Nanotubes, ACS Nano, 2016, 10 (4), pp 4873–4881

Предыдущая глава ( Торсионное поле ) Содержание книги Следующая глава ( Освещение )