115_B_2_p

115_B_2_p_115

Вернуться к оглавлению книги

Глава 115. Супердвойка.

ФОРСАЖ от ПСИ.

20 января 2013 г.

Раздел 1. От автора.

На днях получил очень информативное письмо от Сергея Ивановича П. (ПСИ).

Цит. Здравствуйте, Георгий Павлович!

Поздравляю с прошедшими (и нынешним) праздниками и уже с "Супер-Шестёркой"!

И это от 12 вольт и на биполярных транзисторах! Я вчера Вам писал "глупости" о зарядке конденсаторов по экспоненте, но эта глупость натолкнула меня на одно интересное наблюдение и вывод. Но об этом потом.

Я долго не мог понять - в чём моя ошибка, если у Вас - расчёты верны, но у меня не сходятся ни цифры, ни расчёты, и никакой СЕ - в упор не вижу! Кажется в Библии есть такое выражение: будете смотреть - и не видеть, слушать - и не слышать ...

Так это про таких как - я написано, воспитанных на СИОНских догмах и стереотипах.

Решил я ещё раз перечитать Ваши записи - и УВИДЕЛ наконец то, что я искал. Вот эти строки:

"Все приборы – УСРЕДНЯЮЩИЕ, и пляшущие от МОЩНОСТИ, работающие по ТУПЫМ алгоритмам «от синусоиды». А мощность – это НЕ ЭНЕРГИЯ. Энергией (точнее – выполненной работой) она становится, лишь будучи приложенной к нагрузке ВО ВРЕМЕНИ! Поэтому все эти показания – сплошная ТУФТА, справедливая только для НЕ импульсных схем. Если сдуру перемножить ток и напряжение через батарею, потом ток и напряжение через нагрузку, и затем СРАВНИТЬ произведения, то получится примерное РАВЕНСТВО потребленной энергии и энергии, выделенной на нагрузке. Т.е. вырисуется КПД не больше ЕДИНИЦЫ.

Но ведь это НЕ ТАК!"

Вот тут до меня и "дошло - где собака порылась"! Собрал вечером по-быстрому усилитель на 5 транзисторах "на коленках" - подал сигнал до ограничения амплитуды, чтобы был "меандр" - подключил две лампочки по 6Вх0.3А, одну в нагрузку, другую в разрыв питания. И - обалдел, эффект лучше чем у Г.Касьянова . На выходе усилителя горит во всю мощь, а в цепи питания - еле тлеет.

Нет, думаю, эксперимент - не чистый, разные сопротивления у ламп при такой работе. Подключил вместо них - резисторы по 5 Ом и мощностью 7,5 Ватта. Начал проверять авометром и осциллографом - так и есть, в цепи нагрузки мощность почти в 4 раза больше. А как подключил ещё один конденсатор для питания цепей усилителя, то мощность возросла во вторичном контуре - в 6 раз больше, чем в первичном! А если применить мощные ключи-полевики, вместо биполярных?

Но самый наглядный эффект - это то, что два равных и одинаковых резистора, включенных последовательно в одну цепь - греются с большой разницей. Тот, что в цепи питания - еле тёплый, а до второго не дотронешься - горячий! Это ли не доказательство - разных мощностей в разных контурах?!

А теперь об "экспоненте". Меня заинтересовал вопрос: какая энергия удерживает напряжение столь долго на плоской вершине меандра, почти пол-периода? Ведь по-идее, конденсатор должен разрядиться почти мгновенно, если успевает так быстро зарядиться и сопротивление нагрузки ему не помеха?! Думаю, что это какое-то проявление реактивной энергии - электрического поля конденсатора, подобно току самоиндукции у индуктивности (при обрыве цепи).

Не эта ли энергия и является, тем проявлением, что мы называем - "сверхединичностью"? Хотелось бы, чтобы Вы осветили этот вопрос.

Кстати, на более высоком питающем напряжении - можно подключить и устройство Г.Касьянова с мощными индуктивностями и суммировать эффект от конденсаторной "СУПЕР-ВОСЬМЁРКИ" (а может и больше ?) на полевых транзисторах .

Есть ещё идеи, но об этом - потом ...

Схемку прилагаю, может прогоните её на симуляторе изменив номиналы и напр. питания, но добавив конденсатор ? Надо выжать из этой схемы "все соки". У неё, как мне кажется, потенциал намного больше... С уважением, П.С.И.

Кон.цит.

Приложение к письму от ПСИ.

Мой ответ.

Цит. Здравствуйте, Сергей Иванович!

Спасибо за ответ, и за схему.

Это ВАША схема. Так что за авторство не беспокойтесь.

Я, конечно же, прогоню её через "Мультисим".

Но у меня пока недорешенная проблема с компом. Недели две назад видеокарта стала рассыпать картинку на мониторе. А на днях вообще заклинила. В общем, как я понял, вирус поработал. Пришлось полностью сносить Винду и ставить новую. Пока восстановил только основные программы. До "Мультисима" еще не добрался. Но сделаю это на днях.

Летом 12-го года я собственными ручками, на практике, в железе проверял принцип (только принцип) работы супердвойки. Была возможность. И, так же как и вы убедился, что в цепи питания идет мощность меньше чем циркулирует в контуре нагрузки. Только вместо резисторов у меня были маломощные лампочки накаливания. По их свечению сразу видно, какая мощность действует в цепи.

Поводом для этих экспериментов было как раз СОМНЕНИЕ. Математика - математикой, а практика - критерий истинности.

Всю осень занимался симуляционными экпериментами на "Мультисиме" с вариантами супердвойки. Всё хотел "оторвать" её от работы только на чисто активную (резисторы) нагрузку.

Но "Мультисим" ПЛОХО работает с трансформаторными схемами (или я просто не умею им пользоваться). Поэтому все мои попытки "складировать" заряд для рекуперации, не закончились успехом.

А сейчас, уже пару месяцев, меня не отпускают общевселенские дела, их теория. И я пока с супердвойкой остановился.

Ваше письмо и схема, похоже, разрешают мне снова взяться за неё.

Строго говоря, действенность работы супердвойки на активные сопротивления уже можно считать доказанной.

В первых практических экспериментах она у меня работала и на трансформаторы, и на маломощные электродвигатели. Но дальше я не стал экспериментировать - стало негде это делать.

Все отчеты по экспериментам - в предыдущих главах книги 2.

А вообще, смысл работы супердвойки простейший: половину периода работы она напрямую прокачивает энергию батареи (посредством конденсатора) на нагрузку, а вторую половину периода, конденсатор, уже без участия батареи, качает нагрузку сам.

И поначалу я тоже зацикливался на экспоненте. Но потом понял, что конденсатор во время работы приобретает свой заряд, который дополнительно ограничивает потребление тока. Т.е. на конденсаторе во время работы всегда есть СВОЙ заряд - он никогда не разряжается полностью, а разряжается только ровно до ПОЛОВИНЫ напряжения батареи. В итоге, должна получаться суперчетверка.

Но что-то у меня в расчетах это не склеилось. Т.е. кпд в районе 200 % я вижу, а больше - никак.

Насчет схемы Г.Касьянова я тоже подумываю. Но что мне не нравится - присутствие индуктивности. На малых мощностях это оправданно. Но на больших - кранты. Габариты и вес индуктивности станут неподъемными.

Я рад, что еще одним энтузиастом супердвойки добавилось.

С уважением, Первеев Г.П.

13 января 2013 г.

А это МОЙ ответ по непроверенным данным, полученным ПСИ.

Здравствуйте, Сергей Иванович!

Вынужден вас огорчить... Вы неверно свели баланс мощностей. Отсюда и СЕ=6. На самом деле КПД=80%.

Подробности в приложении.

С уважением, Первеев Г.П.

16 января 2013 г.

Далее идет моё ОГРОМНОЕ письмо, собранное из нескольких, отправленных в разное время.

Читайте, кому интересно. Результаты-то почти что СЕНСАЦИОННЫЕ!

Цит. Здравствуйте, Сергей Иванович!

Ваша схема навела меня на интересную мысль. Появилась идея просчитать на «Мультисиме» зависимость КПД от соотношения номиналов резистора нагрузки и резистора, стоящего в контуре СЕ, чтобы выявить КРИТЕРИЙ, при котором схема СД становится ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ.

Я ведь точно такую же схему, как ваша (только без сглаживающего конденсатора первого - батарейного контура), собирал и оценивал летом 2012 г. Отчет об этом в Главе 100. Смотрите Рис 16 и Рис. 17.

Рис. 1 (16). Слева – восемь последовательно соединенных лампочек 2,5Вх0,15А (Rобщ=134,0 Ом). Эти лампочки находятся в контуре БАТАРЕИ. Справа – аналогичная группа лампочек (параметры те же) в контуре СЕ. Четко видно, что лампочки справа (в контуре СЕ) горят намного ЯРЧЕ левых.

Это означает, что в правом контуре действуют напряжения и токи, явно БоЛЬШИЕ, чем в левом (см. схемопостроение на следующем рисунке)

Рис. 2 (17). Схема экспериментальной СД. Я графически скомпоновал её так, чтобы сразу было ВИДНО, что все лампочки включены в единую линию – в ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНУЮ цепь. Только половина из них (ЛН1-ЛН8) находятся в контуре БАТАРЕИ, а другая половина (ЛН9-ЛН16) – в контуре схемы СД. Получается, что электроника схемы СД ПОДПАРАЛЛЕЛЕНА к лампочкам своего контура.

Контур батареи – это последовательная цепь (ЛН1-ЛН8) – С1 – Д2.

Контур СД – это цепь (ЛН9-ЛН16) – С1, плюс все остальные элементы.

Мой расчет КПД по вашим измерениям натолкнул меня на мысль, что обязательно надо сделать просчет по КПД, при разных количествах лампочек в контуре батареи, ибо их присутствие вроде бы (?) СЖИРАЕТ общий КПД системы, и очень сильно (если исходить из ваших измерений).

Заранее, с позиции уже проведенных экспериментов на «Мультисиме», скажу: Зависимость эта гораздо сложнее, но не такая фатальная, как мне показалось.

Придется снова заняться экспериментами, только теперь уже на симуляторе «Мультисим». В данной ситуации он НЕ должен соврать, т.к. всё предельно просто.

Раздел 2. Эксперименты, расчеты, расчеты.

Первый этап:

Рис. 3. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать. Эта схема – полный эквивалент вашей (но с моими номиналами элементов, и без сглаживающего конденсатора в контуре батареи). Здесь легко можно изменять и контролировать все, интересующие нас, параметры. R1 и R2 – это активные сопротивления лампочек (ЛН1-ЛН8) и (ЛН9-ЛН16) соответственно. И их номиналы – по 134 Ом (Сопротивление ОДНОЙ лампочки R=Uламп./Iламп.=2,5/0,15=16,7 Ом).

Конфигурация этой схемы для данной темы УНИВЕРСАЛЬНА. Она – БАЗОВАЯ. Во всех последующих экспериментах я буду использовать именно ЭТУ схему. Для измерений будут использоваться ТОЛЬКО (!) осциллографы XSC2 и XSC1. Все остальные приборы навешаны на всякий случай.

Рис. 4. Верхние импульсы – это напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Эти импульсы чисто контрольные.

Рис. 5. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Эти импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Уже из этих рисунков видно, что вся схема работает как динамический ДЕЛИТЕЛЬ напряжения 1:3 (1+2). На резисторе контура батареи R2 напряжение, согласно осциллограмме Рис. 4, составляет 13,228 Вольт. Это 1:3 от питающего напряжения 40 Вольт.

Соответственно, резистору R1 контура СЕ достается остаток от 40 Вольт, т.е. 40-13=27 Вольт. «Мультисим» осциллограммой Рис. 5 показал 26,636 Вольт. Что практически совпадает с 27 Вольтами.

Таким образом, получается, что на основной нагрузке R1 действует напряжение в ДВА раза больше, чем на буферной нагрузке R2.

Отсюда получается и баланс мощностей между ними 4:1. Квадратичная зависимость мощностей на одинаковых резистивных нагрузках от величины присутствующего напряжения.

Обе эти мощности – ПОЛЕЗНЫЕ. И в общей сложности они дают тепла 1+4=5 ед.

Вместе с тем существуют и ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей). Они рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 40 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2. Имеем номинал резистора R2=134 Ом. Напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=13,228 Вольт (См. осциллограмму Рис. 4).

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=13,228/134=0,099 А, практически 0,1 Ампера.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=40х0,1=4,0 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=134 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=26х26/134=5,0 Ватт.

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=134 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=13х13/134=1,27 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Учитывая то, что все эти мощности просчитаны только в моменты действия прямоугольных импульсов скважностью Q=2,0 нужно ВСЕ (!) рассчитанные величины УМЕНЬШИТЬ в два раза. Тогда мы получим РЕАЛЬНЫЕ (действующие) тепловые мощности.

Т.е.

Рзатр.действ.=Рзатр./Q =Uбат.хIбат./2=40х0,1/2=2,0 Ватт.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=(26х26/134)/2=5,0/2=2,5 Ватт.

Р(R2)действ.=(U(R2)хU(R2)/R2)/Q=(13х13/134)/2=1,27/2=0,635 Ватт.

Вот сейчас можно вычислить реальный (тепловой) КПД!

Его можно вычислять как через ЭНЕРГИИ, так и через МОЩНОСТИ. Конечно, если мощности неизменны в течение длительного времени.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(2,5+0,635)/2=3,135/2=1,57 (157%).

Поразительно! Получился КПД=157%!

А я, грешным делом, опираясь на ваши измерения и расчеты, думал, что получу КПД в районе 80%, т.е. НИЖЕ единицы…

Получается, что номинал БУФЕРНОЙ нагрузки R2 практически не влияет (точнее, НЕ СВАЛИВАЕТ ниже 100%) на КПД всей системы! Впрочем, нужно досконально проверить зависимость КПД от номинала R2…

Но тогда получается, что у вас измерения не верны, однако расчеты на их базе примерно верны…, т.е. в итоге вывод - просто врут приборы.

Ну, или, наконец, возможно это я где-то в расчетах облажался…

На всякий случай перепроверю, например величину мощности на ОСНОВНОЙ нагрузке R1 – посчитаю по другим формулам.

Итак, имеем напряжение на R1 равное 26 Вольт. Номинал его сопротивления 134 Ома.

Значит, через этот резистор течет ток равный 26/134=0,194 А.

Следовательно, мощность на резисторе будет равна произведению напряжения на нем, на величину тока, т.е. 26х0,194=5,04 Ватт. Это мощность отдельного ИМПУЛЬСА в последовательности со скважностью Q=2,0.

Соответственно РЕАЛЬНАЯ (тепловая) мощность в Q раз меньше, т.е. 2,5 Ватт. Р(R1)действ=2,5 Ватт.

Проверка показала, что мощности просчитаны верно.

Суперчетверкой (типа КПД=4) здесь, конечно же, не пахнет. Но соотношение мощностей на резисторах R2 и R1 равно 0,635/2,5=0,254 (примерно 0,25 т.е. 1:4, или, по другому – 4:1).

Так распределяются мощности между буферным и нагрузочным резисторами.

Я продолжу свои эксперименты на «Мультисиме» и расчеты. Если нарою что-то интересное, то сообщу.

С уважением, Первеев Г.П.

18 января 2013 г.

Второй этап (Продолжение):

А сейчас я подставлю в схему ВАШИ номиналы. Конденсатор 2200,0 мкф пока ставить не буду. А то он смазывает картину.

Рис. 6. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать дальше. В схеме установлены ВАШИ номиналы (См. R1, R2, C1, напряжение батареи и частота переключений). На резистор R3=0,001 Ом, можно не обращать внимания, его номинал по сравнению с R1 ничтожен.

Рис. 7. Верхние импульсы – это напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 8. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Дальше будут расчеты, по методике один в один, повторяющие расчет по моей схеме (точнее, по схеме с моими номиналами).

Уже из этих рисунков видно, что вся схема работает как ДЕЛИТЕЛЬ напряжения 1:3 (1+2). На резисторе контура батареи R2 напряжение составляет 3,983 Вольт. Это 1:3 от питающего напряжения 12 Вольт.

Соответственно, резистору R1 контура СЕ достается остаток от 12 Вольт, т.е. 12-4=8 Вольт. «Мультисим» показал 8,015 Вольт. Что практически совпадает с 8 Вольтами.

Отсюда получается и баланс мощностей 1:4.

Только обе эти мощности – ПОЛЕЗНЫЕ. И в общей сложности они дают тепла 1+4=5 ед.

Вместе с тем существуют и ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей). Они рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 12 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2. Имеем номинал резистора R2=5,1 Ом.

А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=3,983 Вольт.

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=3,983/5,1=0,78 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=12х0,78=9,372 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=5,1 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=8х8/5,1=12,54 Ватт.

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=5,1 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=3,983х3,983/5,1=3,11 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Рзатр.действ.=Рзатр./Q=9,372/2=4,686 Ватт.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=(8х8/5,1)/2=12,54/2=6,27 Ватт.

Р(R2)действ.=(U(R2)хU(R2)/R2)/Q=(3,983х3,983/5,1)/2=3,11/2=1,555 Ватт.

Вот сейчас можно вычислить реальный КПД! Его можно вычислять как через ЭНЕРГИИ, так и через МОЩНОСТИ. Конечно, если мощности неизменны в длительном времени.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(6,27+1,555)/4,686=7,82/4,686=1,67 (167%).

Опять супердвоечный КПД.Получился КПД=167%! В предыдущем расчете КПД был 157%.

Итак, имеем напряжение на R1 равное 8 Вольт. Номинал его сопротивления 5,1 Ома.

Значит, через этот резистор течет ток равный 8/5,1=1,57 Ампер. Следовательно, мощность на резисторе будет равна произведению напряжения на нем, на величину тока, т.е. 8х1,57=12,55 Ватт. Это мощность отдельного ИМПУЛЬСА в последовательности со скважностью Q=2,0.

Соответственно РЕАЛЬНАЯ (тепловая) мощность в Q раз меньше, т.е. 12,55/2 = 6,275 Ватт. Р(R1)действ.=6,27 Ватт.

Проверка показала, что мощности просчитаны верно.

Суперчетверкой (типа КПД=4) здесь, конечно же, не пахнет. Но соотношение мощностей на резисторах R2 и R1 равно 1,555/6,27=0,247 (примерно 0,25 т.е. 1:4, или встречно - 4:1).

Так распределяются мощности между буферным и нагрузочным резисторами.

Третий этап:

Сейчас я добавлю в схему конденсатор 2200,0 мкф. И сделаю просчет для этого варианта схемы. Тем более, что вы обмеряли именно её. Первая конечная цель – выяснить, какие приборы вам соврали. А может быть и не соврали…. Вопрос прояснится в конце этого этапа…

Рис. 9. Скриншот схемы – полного аналога той, с которой экспериментировали вы. В схеме установлены ВАШИ номиналы (См. R1, R2, C1, С2, напряжение батареи и частота переключений). На резистор R3=0,001 Ом, можно не обращать внимания, его номинал по сравнению с R1 ничтожен, и он практически не влияет на балансы мощностей.

Итак, запускаю «Мультисим».

Рис. 10. А вот и первый сюрприз… Верхние «импульсы» (это уже НЕ ИМПУЛЬСЫ, это ПОСТОЯННЫЙ ток с небольшими пульсациями напряжения – красный ВЕКТОР) – это ПОСТОЯННОЕ напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 11. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на нагрузочном резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Дальше снова будут расчеты, по методике один в один, повторяющие расчет по предыдущим схемам.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 12 Вольт.

А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=2,291 Вольт ПОСТОЯНКИ!

Т.е. батарея участвует в работе схемы постоянно нагруженной (не импульсно), и к её мощности НЕПРИМЕНИМО (!) понятие скважность Q=2.

Расчетная формула

Iбат.=U(R2)/R2=2,291/5,1=0,45 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=12х0,45=5,4 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=5,1 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла на КАЖДЫЙ ИМПУЛЬС, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=9,6х9,6/5,1=18 Ватт.

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=5,1 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла ПОСТОЯННО, т.к. на этом резисторе действует ПОСТОЯННЫЙ ТОК, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=2,291х2,291/5,1= 5,25/5,1=1,03 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Учитывая то, что мощность на основной нагрузке просчитана только в моменты действия прямоугольных импульсов скважностью Q=2,0 нужно её величину УМЕНЬШИТЬ в два раза. Тогда мы получим РЕАЛЬНУЮ (действующую) тепловую мощность.

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=(9,6х9,6/5,1)/2=18/2=9,0 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.= 5,4 Ватт.

Это ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, отдаваемая батареей в схему, и она НЕ НУЖДАЕТСЯ в перерасчете через скважность Q.

Р(R2)действ.=1,03 Ватт.

Это тоже ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, выдаваемая буферным резистором R2 в виде ТЕПЛА (в виде ПОЛЕЗНОЙ мощности), и она, точно так же как и отдаваемая батареей НЕ НУЖДАЕТСЯ в перерасчете через скважность Q.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(9+1,03)/5,4=10,03/5,4=1,86 (186%).

Поразительно! Получился КПД=186%! В предыдущем расчете КПД был 167%, а перед ним 157%.

А теперь ЕСТЬ ВОЗМОЖНОСТЬ (!) сравнить данные ВАШИХ измерений и вычислений, с данными, полученными от симулятора «Мультисим», плюс с вычислениями которые сделал я.

Итак, присланные вами данные гласят следующее:

Импульсный ток (переменка 400 Гц) имеет на основной нагрузке R1 (у вас на схеме – это R2) амплитуду 0,64 Ампера.

На самом деле он имеет величину I=U(R1)/R1=9,6/5,1=1,88 Ампера (в ИМПУЛЬСЕ).

Проверка через мощность:

Р(R1)=U(R1)хI(R1)=9,6х1,88=18 Ватт.

Если учесть, что ваш прибор (Амперметр) показывает ДЕЙСТВУЮЩИЙ переменный ток, то он должен был показать 1,88/К, где К=1,41 для СИНУСОИДЫ, и К=2,0 для МЕАНДРА.

Т.е. для МЕАНДРА (П-импульсов со скважностью Q=2) нужно было бы в два раза занизить величину 1,88 Ампер, т.е. I(R1)=(U(R1)/R1)/2=1,88/2=0,94 Ампера. У вас 0,64 Ампера. Точность вашего измерения 60% снизу.

Импульсный ток батареи и ток через буферный резистор R2 (у вас на схеме – это R1) равен 0,255 Ампера. На самом деле ток ПОСТОЯННЫЙ с небольшими пульсациями, и его величина около 0,45 Ампера.

Это эффект присутствия сглаживающего конденсатора 2200,0 мкф.

Этот конденсатор сделал ток через R2 (у вас на схеме – это R1) и через батарею (они включены последовательно в своём контуре) ПОСТОЯННЫМ, с очень слабыми пульсациями. Зато УВЕЛИЧИЛИСЬ пульсации на самой нагрузке R1 (у вас на схеме – это R2) Соответственно произошел ПЕРЕБАЛАНС мощностей (энергий) в пользу ИМПУЛЬСНОЙ.

И ваша схема ДЕЙСТВИТЕЛЬНО повышает КПД! Но только на 20%.

Поверьте, это ГИГАНТСКАЯ величина! Конечно, это не ШЕСТЕРКА, но, повторяю, это тоже очень много.

Теперь осталось решить первичную задачу – выяснить КАК (?) влияет величина номинала буферного резистора R2 (у вас он R1) на общий КПД схемы.

А вас я поздравляю, с разработкой способа максимизации (ФОРСИРОВАНИЯ) КПД супердвойки.

Ну а тот (в первом письме вам) расчет КПД, сделан полностью на базе ваших некорректных измерений. Поэтому у меня и получился КПД=80%. Можете считать то письмо лажей, и дальше не обращать на него внимания.

И я надеюсь, что уж в этих расчетах я НЕ наколбасил.

Эффект присутствия дополнительного сглаживающего конденсатора ДВОЙНОЙ: а) Конденсатор ФОРСИРУЕТ схему, как по абсолютной величине вырабатываемой мощности (энергии), так и б) по КПД, примерно на 20%.

Вот балансы:

А). БЕЗ сглаживающего конденсатора – КПД = 7,82/4,686=1,67 (167%).

Б). Со сглаживающим конденсатором – КПД = 10,03/5,4=1,86 (186%).

В). При неизменном питающем напряжении возрастает не только абсолютная величина вырабатываемой мощности (с 7,82 до 10,03 Ватт), но и на 19% возрастает КПД всей системы.

Коэффициент прироста тепловой мощности К1 от присутствия сглаживающего конденсатора К1=10,03/7,82=1,28 (128%), т.е. мощность возросла по абсолютной величине на 28%. Это ХОРОШО…

Коэффициент снижения потребляемой мощности К2 от присутствия сглаживающего конденсатора К2=5,4/4,686=1,152 (115%) т.е. мощность затрат увеличилась на 15%. И это ПЛОХО.

Недостаток единственный – ДВОЙНАЯ разномощностная нагрузка (буферная и основная). Но для некоторых ситуаций это по барабану.

Кстати, та схема, которая представлена в самом начале этого материала (См. Рис. 1 и Рис. 2) на «Мультисиме» мной НЕ ПРОСЧИТЫВАЛАСЬ (тогда у меня просто этой программы не было, а позже до неё все никак руки не доходили). Не просчитывал её я и по данным тестеров, ибо я заранее НЕ ВЕРЮ обычным тестерам (при импульсных напряжениях).

Да, они позволяют чисто «качественно» оценить величину напряжения или тока. Но о точности ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ вычислений на их основе даже вести речь невозможно.

Вышеупомянутая схема меня интересовала лишь с точки зрения возможности/невозможности существования КОНТУРНЫХ СЕ токов и напряжений в цепи отражательного конденсатора.

Именно для этого я и применил лампы накаливания в качестве ИНДИКАТОРОВ мощности. И именно поэтому я потом НЕ гонял её в «Мультисиме». Считал, что ДВЕ нагрузки – это ПЛОХО. Ведь между ними разница по выделяемой энергии в 4 раза (при одинаковых их активных сопротивлениях). В общем, ВЫПАЛА эта схема из сферы моего интереса….

Четвертый этап:

А сейчас я добавлю в свою схему с Рис. 3 конденсатор 10000,0 мкф. И сделаю просчет для такого варианта схемы (с электролампочками).

Посмотрим, как повлияет добавление сглаживающего конденсатора на энергетические параметры схемы. Уже чувствую, что возрастет и мощность на нагрузках, и КПД всей системы. Вопрос прояснится в конце этого этапа…

Рис. 12. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать дальше. Это, практически та же схема, что и на Рис. 3, См. первый этап). Я только добавил сглаживающий конденсатор С2 ёмкостью 10000,0 мкф, и увеличил ёмкость отражательного конденсатора С1 до 1000,0 мкф.

Ниже осциллограммы, полученные в ходе эксперимента….Те же самые тенденции, что и на третьем этапе.

Рис. 13. Верхние «импульсы» (это уже НЕ ИМПУЛЬСЫ, это ПОСТОЯННЫЙ ток с небольшими пульсациями напряжения – КРАСНЫЙ ВЕКТОР) – это ПОСТОЯННОЕ напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 14. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на нагрузочном резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Дальше снова расчеты, по накатанной методике.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 40 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=134 Ом. А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=5,956 Вольт ПОСТОЯНКИ!

Т.е. батарея участвует в работе схемы постоянно нагруженной (не импульсно), и к её мощности НЕПРИМЕНИМО понятие Q=2.

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=5,956/134=0,045 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=40х0,045=1,78 Ватт.

Батарея работает в режиме ПОСТОЯННОГО тока. И эти затраты – РЕАЛЬНЫЕ (активные – эквивалентные тепловым), т.к. они НЕ ИМПУЛЬСНЫЕ.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=134 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла на КАЖДЫЙ ИМПУЛЬС, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=34,14х34,14/134=8,7 Ватт.

Это - ИМПУЛЬСНАЯ величина, и её нужно привести к тепловой через Q=2 (См. ниже*).

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=134 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла ПОСТОЯННО, т.к. на этом резисторе действует ПОСТОЯННЫЙ ТОК, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=5,956х5,956/134=0,26 Ватт.

Эта величина РЕАЛЬНАЯ (активная – эквивалентная тепловой), т.к. она НЕ ИМПУЛЬСНАЯ.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

*Учитывая то, что мощность на ОСНОВНОЙ нагрузке просчитана только в моменты действия прямоугольных импульсов скважностью Q=2,0, нужно её величину УМЕНЬШИТЬ в два раза. Тогда мы получим РЕАЛЬНУЮ (действующую) тепловую мощность.

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=(U(R1)хU(R1)/R1)/2=8,7/2=4,35 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. активная ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.=Рзатр.=1,78 Ватт.

Это ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, отдаваемая батареей в схему, и она НЕ нуждается в перерасчете через скважность Q.

Р(R2)действ.=0,26 Ватт.

Это тоже ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, выдаваемая буферным резистором R2 в виде ТЕПЛА (в виде ПОЛЕЗНОЙ мощности), и она, точно так же как и отдаваемая батареей, НЕ нуждается в перерасчете через скважность Q.

Вот сейчас можно вычислить реальный КПД!

Его можно вычислять как через ЭНЕРГИИ, так и через МОЩНОСТИ. Конечно, если мощности неизменны в длительном времени.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(4,35+0,26)/1,78=4,61/1,78=2,59 (259%).

Поразительно! У меня челюсть отвисла, и я чуть не свалился со стула! Получился небывалый КПД=259%! В предыдущем расчете (самом первом, для аналогичной схемы, только БЕЗ сглаживающего конденсатора) КПД был 157%.

Разница аж (!) в 102%. Что-то невероятное!

А теперь ЕСТЬ ВОЗМОЖНОСТЬ (!) сравнить результаты вычислений, полученных по данным от симулятора «Мультисим» при обсчете схемы БЕЗ сглаживающего конденсатора С2 (первый этап), с результатами вычислений, которые я сделал только что (четвертый этап - для схемы с использованием сглаживающего конденсатора С2.

Итак, результаты вычислений гласят следующее:

Эффективность схемы БЕЗ сглаживающего конденсатора С2 имеет величину КПД=157%.

Эффективность схемы С установленным сглаживающим конденсатором С2 имеет величину КПД=259%. Это ровно на 102% выше!

Абсолютная тепловая мощность схемы БЕЗ сглаживающего конденсатора С2 имеет величину Рполезн.=3,135 Ватт, при затраченной Рзатр.=2 Ватта.

Абсолютная тепловая мощность схемы с установленным сглаживающим конденсатором С2 имеет величину Рполезн.=4,61 Ватт, при затраченной Рзатр.=1,78 Ватта.

Прирост абсолютной мощности на нагрузках К1=4,61/3,135=1,47 (147%), т.е. на 47% больше.

Уменьшение потребления К2=1,78/2,0=0,89 (89%), т.е. потребление снизилось на 11%.

Итак, если верить моим расчетам, получается, что предложенная вами установка сглаживающего конденсатора, позволяет почти В РАЗЫ увеличивать КПД супердвойки, смещать его именно в область ВЫШЕ двойки! Тем самым оправдывать полностью само название СУПЕРДВОЙКА.

Признаться, я не ожидал такого.

Ваше предложение впервые реально позволило перешагнуть «рубеж ДВОЙКА», причем не просто перешагнуть, а перепрыгнуть.

Сейчас нужно выяснять, ПОЧЕМУ схема с ВАШИМИ номиналами продемонстрировала КПД всего 186%. Ведь по логике, и у неё тоже КПД должен быть выше двойки.

Может быть, ЕСТЬ некий ОПТИМУМ между напряжением батареи и сопротивлением резисторов, и частично номиналами ёмкостей конденсаторов.

Вы сделали ВЕЛИКОЕ дело! Увидели ТО, на чем у меня глаз замылился.

Ведь суть в том, что чем больше будет АМПЛИТУДА переменки на основной нагрузке (в контуре СЕ) при том же питающем постоянном напряжении, тем лучше будут параметры СИСТЕМЫ.

На сегодня я завязываю. Устал капитально.

С уважением, Первеев Г.П.

18 января 2013 г.

Пятый этап:

Продолжаю эксперименты и расчеты.

На очереди схема, предназначенная для включения нагрузки номиналом 1 кВт в сеть 220 Вольт 50 Герц.

Сначала просчет схемы БЕЗ сглаживающего конденсатора. При этом буферный резистор по номиналу РАВЕН сопротивлению основной нагрузки – 50 Ом.

Рис. 15. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать дальше. Это схема, адаптированная под сетевые параметры (для работы через выпрямитель от сети 220 Вольт, 50 Герц) стандартной омической нагрузки номиналом мощности 1 кВт, и сопротивлением 50 Ом.

Рис. 16. Верхние импульсы – это напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 17. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на нагрузочном резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Уже из этих рисунков видно, что вся схема работает как ДЕЛИТЕЛЬ напряжения 1:3 (1+2). На резисторе контура батареи R2 напряжение составляет 102,6 Вольт. Это 1:3 от питающего напряжения 310 Вольт.

Соответственно, резистору R1 контура СЕ достается остаток от 310 Вольт, т.е. 310-102,6=207,4 Вольт. «Мультисим» показал 207,85 Вольт. Что практически совпадает с 207,4 Вольтами.

Отсюда получается и баланс мощностей 1:4.

Только обе эти мощности – ПОЛЕЗНЫЕ. И в общей сложности они дают тепла 1+4=5 ед.

Uбат. – известно заранее, это 310 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=50 Ом.

А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=102,6 Вольт.

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=102,6/50=2,05А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=310х2,05=636 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=50 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=207,8х207,8/50=863,6 Ватт.

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=50 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=102,6х102,6/50=210,5 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Рзатр.действ.=Рзатр./Q=Uбат.хIбат./2=310х2,05/2=317,7 Ватт.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=863,6/2=431,6 Ватт.

Р(R2)действ.=(U(R2)хU(R2)/R2)/Q=210,5/2=105,25 Ватт.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(431,6+105,25)/317,7=536,85/317,7=1,69 (169%).

Получился КПД=169%! Совсем даже неплохо.

Итак, имеем напряжение на R1 равное 207,8 Вольт. Номинал его сопротивления 50 Ом. Значит, через этот резистор течет ток равный 207,8/50=4,156А.

Следовательно мощность на резисторе будет равна произведению напряжения на нем, на величину тока, т.е. 207,8х4,156=863,6 Ватт. Это мощность отдельного ИМПУЛЬСА в последовательности со скважностью Q=2,0.

Соответственно РЕАЛЬНАЯ (тепловая) мощность в Q раз меньше, т.е. 431,6 Ватт. Р(R1)действ=431,6 Ватт.

Проверка показала, что мощности просчитаны верно.

Соотношение мощностей на резисторах R2 и R1 равно 0,635/2,5=0,254 (примерно 0,25 т.е. ¼).

Так распределяются мощности между буферным и нагрузочным резисторами.

Шестой этап:

А сейчас эта же схема, предназначенная для включения нагрузки номиналом 1 кВт в сеть 220 Вольт 50 Герц.

Только теперь просчет схемы С установленным сглаживающим конденсатором С2 – 6800,0 мкф. При этом буферный резистор по номиналу РАВЕН сопротивлению основной нагрузки – 50 Ом.

Рис. 18. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать дальше. Это, практически та же схема, что и на Рис. 15 (См. пятый этап). Я только добавил сглаживающий конденсатор С2 ёмкостью 6800,0 мкф, и увеличил ёмкость отражательного конденсатора С1 до 1000,0 мкф.

Рис. 19. Верхние «импульсы» (это уже НЕ ИМПУЛЬСЫ, это ПОСТОЯННЫЙ ток с небольшими пульсациями напряжения) – это ПОСТОЯННОЕ напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 20. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на нагрузочном резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Дальше снова расчеты, по накатанной методике.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 310 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=50 Ом.

А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=60,22 Вольта ПОСТОЯНКИ! Т.е. батарея участвует в работе схемы постоянно нагруженной (не импульсно), и к её мощности НЕПРИМЕНИМО понятие Q=2.

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=60,22/50=1,2 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=310х1,2=374 Ватт. Батарея работает в режиме ПОСТОЯННОГО тока. И она отдает ПОСТОЯННУЮ мощность в схему.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Соответственно для ОСНОВНОЙ нагрузки R1=50 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла на КАЖДЫЙ ИМПУЛЬС, будет

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=246,57х246,57/50=1216 Ватт.

а для БУФЕРНОЙ нагрузки R2=50 Ом, мощность, выделяемая на ней в виде тепла ПОСТОЯННО, т.к. на этом резисторе действует ПОСТОЯННЫЙ ТОК, будет

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=60,22х60,22/50=72,5 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=1216/2=608 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.=Рзатр.=374 Ватт.

Это ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, отдаваемая батареей в схему, и она НЕ НУЖДАЕТСЯ в перерасчете через скважность Q.

Р(R2)действ.=72,5 Ватт.

Это тоже ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, выдаваемая буферным резистором R2 в виде ТЕПЛА (в виде ПОЛЕЗНОЙ мощности), и она, точно так же как и отдаваемая батареей, НЕ НУЖДАЕТСЯ в перерасчете через скважность Q.

Вот сейчас можно вычислить реальный КПД!

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(608+75,2)/374=683,2/374=1,83 (183%).

А теперь ЕСТЬ ВОЗМОЖНОСТЬ (!) сравнить результаты вычислений полученных по данным от симулятора «Мультисим» при обсчете схемы БЕЗ сглаживающего конденсатора С2, с результатами вычислений, которые я сделал только что (для схемы с использованием сглаживающего конденсатора С2).

НЕПОНЯТНО! КПД оказался НИЖЕ ожидаемого…Я ждал, что будет выше ДВОЙКИ, как в расчетах ЧЕТВЕРТОГО этапа. Там КПД был 259%...

Что же, делаю седьмой заход.

Седьмой этап.

Сейчас я тупо УВЕЛИЧУ номинал сопротивления с 5,1 Ом в 26 раз, т.е. сделаю его 134 Омами. При этом и напряжение будет вместо 12 Вольт – 310 Вольт. Всё остальное остается без изменений.

Рис. 21. Скриншот схемы, с которой я буду экспериментировать дальше. Это, практически та же схема, что и на Рис. 18 (См. шестой этап и третий этап). Я только изменил номиналы резисторов R1 и R2 с 50 Ом на 134 Ом.

Рис. 22. Верхние «импульсы» (это уже НЕ ИМПУЛЬСЫ, это ПОСТОЯННЫЙ ток с небольшими пульсациями напряжения) – это ПОСТОЯННОЕ напряжение на R2, т.е. на резисторе контура батареи. Нижние – на измерительном резисторе R3 контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные.

Рис. 23. Верхние импульсы – это напряжение на R1, т.е. на нагрузочном резисторе контура СЕ. Нижние – на измерительном резисторе контура СЕ. Нижние импульсы чисто контрольные. И они ОДИНАКОВЫ (!) с соответствующими импульсами на предыдущем рисунке, т.к. сняты с одной и той же измерительной точки (с R3).

Дальше снова расчеты, по накатанной методике.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Uбат. – известно заранее, это 310 Вольт.

А ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=134 Ом. А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=59 Вольт ПОСТОЯНКИ!

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=59/134=0,44 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=310х0,44=136,5 Ватт. Батарея работает в режиме ПОСТОЯННОГО тока. Эту мощность она расходует постоянно, и это ТЕПЛОВАЯ (активная) мощность.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=251х251/134=470 Ватт.

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=59х59/134=26 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=470/2=235 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.= Рзатр=136,5 Ватт.

Р(R2)действ.=26 Ватт.

Это тоже ПОСТОЯННАЯ (активная) мощность, выдаваемая буферным резистором R2 в виде ТЕПЛА (в виде ПОЛЕЗНОЙ мощности), и она, точно так же как и отдаваемая батареей НЕ НУЖДАЕТСЯ в перерасчете через скважность Q.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(235+26)/136,5=261/136,5=1,91 (191%).

Очень хороший результат. Но увы, опять ниже ДВОЙКИ…Однако в абсолютной близости от результата предыдущего расчета (См. шестой этап). Там КПД был 183%. Разница в 8%.

Результаты сравнения следующие:

Так, В ЧЁМ ЖЕ (?) та закавыка, которая на четвертом этапе вывела меня на КПД=259%?

Может я банально ОШИБСЯ в расчетах?

Чтобы перепроверить себя, делаю очередной – ВОСЬМОЙ – заход через «Мультисим», с параметрами близкими к параметрам четвертого этапа.

Восьмой этап.

Ниже схема примерно эквивалентная схеме четвертого этапа (См. Рис. 12).

Изменения следующие:

Напряжение питания я УВЕЛИЧИЛ в 1,5 раза – с 40 Вольт до 60 Вольт.

Частота работы осталась та же – 50 Герц.

Ёмкость отражательного конденсатора С1 уменьшена с 1000,0 мкф до 330,0 мкф.

Ёмкость сглаживающего конденсатора С2 уменьшена с 10000,0 мкф до 2200,0 мкф.

Номиналы R1 (основная нагрузка) и R2 (буферная нагрузка) остаются БЕЗ изменений – по 134 Ома.

Примечание:

С номиналами 10000,0 мкф (С2) и 1000,0 мкф (С1) «Мультисим» круто КЛИНИТ, стоит как вкопанный! Непонятно КАК он работал на четвертом этапе… Тогда он работал БЕЗ заклиниваний.

Рис. 24. Скриншот схемы супердвойки, для проверки её на максимум КПД, в сравнении с супердвойкой четвертого этапа расчетов. Из схемы я УБРАЛ ВСЁ ЛИШНЕЕ. Теперь интересующие нас величины будут получены только с осциллографа XSC2.

Рис. 25. Как и ожидалось, через буферный нагрузочный резистор R2 идет ПОСТОЯННЫЙ ток. Вектор его напряжения (КРАСНАЯ стрелка) имеет среднюю величину 11,2835 Вольт.

Рис. 26. На основном нагрузочном резисторе R1 присутствует ИМПУЛЬСНОЕ (меандр) напряжение с размахом 48,395 Вольт.

Напряжение питающей батареи нам известно из схемы. Это Uбат.=60 Вольт.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=134 Ом. А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=11,2835 Вольт ПОСТОЯНКИ!

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=11,2835/134=0,0842 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=60х0,0842=5,052 Ватт.

Батарея работает в режиме ПОСТОЯННОГО тока. Эту мощность она расходует постоянно, и это ТЕПЛОВАЯ (активная) мощность.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=48,395х48,395/134=17,478 Ватт.

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=11,2835х11,2835/134=0,95 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=17,478/2=8,739 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.= Рзатр=5,052 Ватт.

Р(R2)действ.=0,95 Ватт.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(8,739+0,95)/5,052=9,689/5,052=1,92 (192%).

Очень хороший результат. Но увы, опять ниже ДВОЙКИ…Это абсолютно ДАЛЕКО от результата расчета по схеме Рис. 12 (См. четвертый этап). Там КПД был 259%. Здесь 192%. Разница дикая - в 67%.

Такой дикий РАЗНОБОЙ результатов мне НЕ НРАВИТСЯ!

Поэтому придется просто ТУПО повторить эксперимент ЧЕТВЕРТОГО этапа. Т.е. вернуть питающее напряжение к 40 Вольтам.

Итак, девятый этап.

Рис. 27. Скриншот схемы супердвойки, для проверки её на максимум КПД, в сравнении с супердвойкой четвертого этапа расчетов. Эта схема отличается только номиналами конденсаторов. Все интересующие нас величины – на осциллографе XSC2.

Рис. 28. Как и ожидалось, через буферный нагрузочный резистор R2 идет ПОСТОЯННЫЙ ток. Вектор его напряжения (КРАСНАЯ стрелка) имеет среднюю величину 7,74 Вольта.

Рис. 29. На основном нагрузочном резисторе R1 присутствует ИМПУЛЬСНОЕ (меандр) напряжение с размахом 32,005 Вольт.

Напряжение питающей батареи нам известно из схемы. Это Uбат.=40 Вольт.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=134 Ом. А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=7,74 Вольта ПОСТОЯНКИ!

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=7,74/134=0,058 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=40х0,058=2,31 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=32х32/134=7,64 Ватт.

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=7,74х7,74/134=0,45 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=7,64/2=3,82 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.= Рзатр=2,31 Ватт.

Р(R2)действ.=0,45 Ватт.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(3,82+0,45)/2,31=4,27/2,31=1,85 (185%).

Очень хороший результат. Но увы, опять ниже ДВОЙКИ…Это абсолютно ДАЛЕКО от результата расчета по схеме Рис. 12 (См. четвертый этап). Там КПД был 259%. Здесь 185%. Разница дикая - в 74%.

Но близко к результатам предыдущего расчета – 192%. Разница – 7%. И она легко объяснима СНИЖЕНИЕМ питающего напряжения с 60 Вольт до 40 Вольт.

Теперь остается просто СНОВА ПОВТОРИТЬ четвертый этап. Сдается мне, что в нем где-то ЛАЖА!

Но на сей раз это будет десятый этап.

Рис. 30. Скриншот схемы супердвойки четвертого этапа экспериментов в исходном виде. Её я буду ТУПО перепроверять «лоб в лоб».

Рис. 31. Как и ожидалось, через буферный нагрузочный резистор R2 идет ПОСТОЯННЫЙ ток. Вектор его напряжения (КРАСНАЯ стрелка) имеет среднюю величину 7,844 Вольта.

Рис. 32. На основном нагрузочном резисторе R1 присутствует ИМПУЛЬСНОЕ (меандр) напряжение с размахом 32,114 Вольт.

Напряжение питающей батареи нам известно из схемы. Это Uбат.=40 Вольт.

ЗАТРАТЫ (мощность отдаваемая батареей) рассчитываются по формуле Рзатр.=Uбат.хIбат.

Ток батареи Iбат. нужно вычислять через осциллограмму и номинал резистора R2.

Имеем номинал резистора R2=134 Ом. А напряжение на нем (в импульсе и в установившемся режиме) равно U(R2)=7,844 Вольта ПОСТОЯНКИ!

Расчетная формула

Iбат.= U(R2)/R2=7,844/134=0,059 А.

Тогда наши затраты будут Рзатр.=Uбат.хIбат.=40х0,059=2,341 Ватт.

Теперь нужно посчитать мощности на буферной R2 и основной R1, нагрузках.

Величины действующих на них напряжений известны. Номиналы их активных сопротивлений тоже.

Расчетная формула Рнагр.=Uнагр.xUнагр./Rнагр.

Р(R1)=U(R1)хU(R1)/R1=32,114х32,114/134=7,696 Ватт.

Р(R2)=U(R2)хU(R2)/R2=7,844х7,844/134=0,46 Ватт.

Общая ТЕПЛОВАЯ мощность (ПОЛЕЗНАЯ мощность) будет равна СУММЕ мощностей обеих нагрузок (основной и буферной)

Т.е.

Р(R1)действ.=(U(R1)хU(R1)/R1)/Q=7,696/2=3,848 Ватт.

Это приведенная к постоянке (т.е. ТЕПЛОВАЯ) мощность импульсов на ОСНОВНОЙ нагрузке R1.

Рзатр.действ.= Рзатр=2,341 Ватт.

Р(R2)действ.=0,46 Ватт.

Его расчетная формула КПД=Еполезн./Езатр.=(Р(R1)действ.+Р(R2)действ.)/Рзатр.действ.=(3,848+0,46)/2,341=4,308/2,341=1,84 (184%).

Очень хороший результат. Причем – НИЖЕ ДВОЙКИ! И это абсолютно ДАЛЕКО от результата расчета по схеме Рис. 12 (См. четвертый этап). Там КПД был 259%. Здесь 184%. Разница дикая - в 75%.

Но близко к результатам предыдущего расчета – 185%. Разница – 1%. И она очень легко объясняется ОБЫЧНОЙ погрешностью снятия данных и ВЫЧИСЛЕНИЙ.

Вот я и НАШЕЛ (!) первопричину получения ФЕНОМЕНАЛЬНОГО КПД=259% на четвертом этапе экспериментов. Облажался я сам. Я снял осциллограммы минут через пять-десять после запуска программы «Мультисим» в режим обсчета схемы с Рис. 12. – (она же на Рис. 30).

А надо было ВЫЖДАТЬ больше часа! За это время программа обсчитала первые 8 секунд работы схемы. И где-то только на исходе этого времени в схеме установился СТАЦИОНАРНЫЙ РАБОЧИЙ режим с КПД=184%. И этой цифре уже МОЖНО ВЕРИТЬ.

А то я действительно, чуть не упал со стула, когда высчитал КПД=259%.

Вот сейчас, я могу смело сказать, что установка в схему супердвойки с разделенной (двойной) нагрузкой дополнительного сглаживающего конденсатора (ВАША идея), дает ОЧЕНЬ СУЩЕСТВЕННУЮ (!) прибавку в КПД, и в величине абсолютной МОЩНОСТИ на основной нагрузке. КПД теперь ВПЛОТНУЮ подпирает ДВОЙКУ снизу!

Я СПЕЦИАЛЬНО (!) публикую некоторую часть материала, для вас, уважаемые читатели, посетители моего сайта.

Чтобы вам НЕ КАЗАЛОСЬ, что интеллектуальные путешествия в НЕИЗВЕДАННОЕ, это легкая прогулка с придурью.

Это прежде всего, ТРУД, ТРУД и ТРУД!

А сколько НЕРВОВ, НАДЕЖД и РАЗОЧАРОВАНИЙ!

Это же МОРЕ РАЗЛИВАНОЕ…

И теперь САМОЕ ВРЕМЯ провести эксперименты с увеличенным (уменьшенным) номиналом сопротивления буферной нагрузки (по отношению к основной). Это вроде бы ВЫГОДНЫЙ вариант. В том плане, что на буферной нагрузке можно оставить только МАЛУЮ часть тепловыделения, а на основной – ЛЬВИНУЮ. И тогда можно просто игнорировать буферную нагрузку. Хрен с ним, пусть где-то в схеме она немного греется. НО за счет неё на основной нагрузке будет бушевать та энергия, которая нам удобна и нужна.

Продолжение следует…

Материал подготовлен к публикации 20 января 2013 г.

Материал опубликован 20 января 2013 г.

Вернуться к оглавлению книги