Powered by Yandex.Translation
2016-06-21
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Lick-метод повышения КПД второго рода
Метод доступен для совместного патентования

На стыке двух разделов физики — электростатики и электродинамики — можно наблюдать очень интересные и необычные с их точки зрения эффекты и явления. Далее мы рассмотрим один из них, построим его простейшую математическую модель и предложим некоторые схемотехнические решения.

В статье о свободной энергии рассматривались некоторые методы повышения эффективности устройств и КПД второго рода\eta_{2}. Здесь мы представляем ещё один такой метод. Он отличается своей простотой и относительно несложной схемотехникой для его реализации. Почему этот метод так назван, станет понятно из дальнейшего изложения :)

Для понимания его сути этого будем рассматривать идеальный случай, в котором не учитываются всевозможные потери (нагрев, излучение), и который предполагает максимум отдачи энергии в согласованную нагрузку R_{n}. В начале рассмотрим канал с током WR. На самом деле это некая среда со своим внутренним сопротивлением R_{WR}, в которой движутся отрицательные заряды от катода (слева) к аноду (справа). Направление движения, а также величину тока, задаёт источник питания BAT. Для нашего идеального случая считаем, что его внутреннее сопротивление равно нулю.

Идея lick-метода заключается в переключении движения порции зарядов из цепи BAT - WR - BAT на цепь WR - R_{n} - EI за счёт более высокого импульсного напряжения на съёмной сетке GR. Опять же, в идеальном случае длительность между такими переключениями должна в точности соответствовать времени заполнения канала зарядами.

Lick-метод для повышения КПД второго рода
Подсчитаем эффективность такой установки для идеального случая. Для этого будем рассматривать две цепи: BAT - WR   и   WR - R_{n} - EI, а также два вида величин: импульсные и средние за период, например V_{2imp} и V_{2avg}. Предположим, что при подаче вв-импульса от источника EI порция зарядов полностью перетекает через R_{n}. Для этого скважность этого импульса Q_{EI} должна быть пропорциональна среднему значению напряжения этого источника:
Q_{EI} = \frac {V_{2avg}} {V_{1avg}}
Поскольку величина заряда за период в обоих цепях одинаковая, то и среднее значение тока в этих цепях также будет одинаковым:
I_{2avg} = I_{1avg}
Активная мощность в первой цепи находится, как:
P_{1avg} = I_{1avg} V_{1avg}
Активная мощность во второй цепи:
P_{2avg} = I_{2avg} V_{2avg}
Поскольку I_{1avg} и I_{2avg} равны, то находим, что эффективность нашего устройства, или увеличение КПД второго рода находится так:
K_{\eta2} = \frac {P_{2avg}} {P_{1avg}} = Q_{EI}
Казалось бы, что бесконечно увеличивая скважность мы можем пропорционально увеличивать и эффективность устройства, но уже в этом идеальном случае находим, что импульсное напряжение должно увеличиваться при этом в квадратичной зависимости:
V_{2imp} = V_{2avg} Q_{EI} = (V_{1avg} Q_{EI}) Q_{EI} = V_{1avg} Q_{EI}^{2}
К примеру, если скважность равна 10, а напряжение на BAT — 100 Вольт, то импульсное напряжение EI должно быть равно 10'000 Вольт. Такое напряжение могут выдержать далеко не все приборы, и этот момент нужно обязательно учитывать при разработке реального устройства.
Для полноты картины найдём и отношение сопротивлений нагрузки R_{n} и канала R_{WR}, которое находится из предыдущих формул:
\frac {R_{n}} {R_{WR}} = Q_{EI}
Как видим, скважность Q_{EI} определяет все параметры схемы и для получения требуемого эффекта должна быть много больше единицы.
Реальное устройство

После всего вышеизложенного сразу же напрашивается простейшая схема реального устройства. В нём, в качестве канала и съёмной сетки применяется радиолампа со своим анодом, катодом и сеткой. Смещение на сетку, определяющее величину сопротивления канала, задаётся с помощью R1. От источника EI поступают высоковольтные импульсы, которые совместно с нагрузкой Rn и дают прибавку мощности:

Реальная схема lick-метода

Недостаток предыдущей схемы — довольно высокочастотный генератор EI. Если у него период следования импульсов будет больше, чем необходимо для заполнения канала зарядами, то возникнут потери в виде тока через катод-анод лампы. От него можно уйти, если добавить ещё один генератор GG, который будет работать синхронно с EI, но будет подавать напряжение смещения чуть раньше появления вв-импульса:

Реальная схема lick-метода (2)

Стоит отметить, что по lick-методу можно разработать схемотехнику и на транзисторах, а p-n-p переход вполне может заменить лампу. Преимуществом такого подхода может быть малое напряжение BAT — порядка Вольта, и достаточно большое импульсное на EI — сотни вольт, что позволит достичь отностительно больших значений скважности, а значит — и эффективности всего устройства.

Если в будущем будут разработаны проводящие материалы с супернизкой энергией выхода электрона, то описываемые здесь устройства будут иметь миллиметровые габариты.

Используемые материалы

Горчилин Вячеслав, 2016 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

« Назад
2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin