2018-11-12
Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
Все заметки
Трансформатор поперечно-продольных волн (TTLW)
Эта работа является развитием идеи о стоячей волне со смещением, а также разработке более совершенных генераторов электрической энергии, работающих на этом принципе. В этой статье было представлено математическое обоснование такого процесса, а здесь — один из вариантов получения такого смещения путём преобразования поперечных волн в продольные. Любой, даже очень короткий импульс, распостраняющийся вдоль длинной линии (ДЛ), можно представить в виде стоячей волне со смещением, а значит магнитные поля, при её распостранении вдоль проводника, будут совпадать с рисунком 1 из этой главы, где предлагается один из вариантов генератора, работающего на этом принципе. Его недостаток — довольно сложная конструкция и относительно низкая эффективность при слабых и средних токах. Сильные же токи непропорционально удорожают такое устройство, в частности, его генератор импульсов.
Выходом может стать принципиально другая конструкция, которую мы будем дальше называть — архитектура. Необходимость применения этого термина станет ясна из следующих рисунков. А задача у нас такая: уйти от применения диодов на перпендикулярных отрезках ДЛ, упростить конструкцию и снизить ток генератора импульсов Gw до средних значений. Частично этого можно достичь, если научиться снимать энергию с импульса, перемещающегося по ДЛ, с помощью намотанной вокруг неё цилиндрической катушки L1 (рис 1.2). Генератор импульсов подлючается к ДЛ по схеме, изображённой на рисунке 1.1. Заметим, что в этой части трансформатора съём должен производиться с продольной волны, которая имеет в своём наборе одно замечательное свойство: индуцированные ею токи не вызывают обратного действия.
T1.1 и T1.2 — отрезки длинной линии, которые с одного конца подключены к генератору импульсов, а со второго — соединены друг с другом через Zm; они выполнены из токопроводящего материала. Генератор Gw посылает в ДЛ относительно короткие импульсы, длина которых должна соответствовать времени прохождения по ней, или хотя-бы длительность фронта этих импульсов должна быть не более этого интервала. В простейшем случае Gw может из себя представлять высоковольтный источник с накопительным конденсатором и разрядником. Zm — согласующая нагрузка, в общем случае — комплексная, в частном — может являться активным сопротивлением и даже просто перемычкой. Её задача — свести к минимуму эффект отражения волны от конца ДЛ.
Входящие и выходящие магнтные линии в трансформаторе продольно-поперечных волн. Схема подключения
Из этого рисунка мы можем видеть, что силовые магнитные линии, изображённые голубым цветом и образующиеся при перемещении импульса вдоль ДЛ, входят и выходят из проводника катушки L1 под одинаковым углом: α1 = α2. Пользуясь правилом левой руки [2] мы можем сразу сказать, что при таком раскладе, токи на разных участках этого проводника будут взаимно компенсироваться и электрической энергии на выводах L1 (разъём X1-X2) мы не получим. Казалось бы, на этом тему можно закрывать, но на самом деле выход есть!
Новая архитектура
Увеличим радиус катушки L1 и сместим её центр относительно ДЛ (T1.1 и T1.2). Полученную таким образом архитектуру мы можем видеть на рисунке 1.3, откуда сразу же видно, что углы между входящими в проводник магнитными линиями и выходящими — перестали быть равны: α1α2, причём α1 < α2. Учитывая, что наведённая в проводник ЭДС пропорциональна косинусу этих углов, можно сделать вывод о превалировании одного из направлений. Если импульсы генератора Gw будут всегда одной полярности, то на выводах L1 мы получим импульсный постоянный ток.
Ниже, на рисунках 2.1-2.6 показаны другие, в некоторых случаях более совершенные варианты архитектуры, в которых достигается бо́льшая разница между углами α1 и α2, а значит и бо́льшая энергия на выходе катушки L1. T1.3 на этих рисунках представляет собой цилиндрический немагнитный каркас. В следующей главе мы расскажем подробнее об этой части TTLW трансформатора.
Входящие и выходящие магнтные линии в трансформаторе продольно-поперечных волн с новой архитектурой
Как мы видим, дорогие читатели, архитектура TTLW может быть совершенно разной, важно лишь соблюдать правило разности углов между входящими и выходящими из проводника катушки L1 магнитными силовыми линиями. И чем больше будет разница в этих углах, тем лучше. Также, нужно не забывать проверять силовые линии на соответствие правилу левой руки — движение волны по ДЛ должно порождать ЭДС в проводнике.
На данный момент мы решили только половину поставленной задачи — ушли от применения диодов на перпендикулярных отрезках длинной линии (ДЛ) и упростили конструкцию. Далее мы расскажем, как можно решить вторую её часть, добавить ток в систему и выполнить все условия для совмещения поперечной и продольной волны.
 
1 2
Используемые материалы

© Горчилин Вячеслав, 2018 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin