2020-12-06
Свойство Т-образного конденсатора
Этот эксперимент посвящён исследованию заявленного свойства, и соответствующей ему формулы, в работе [1].
Речь идёт об использовании реактивной составляющей мощности для переноса энергии, что по своей сути предполагает такой перенос токами смещения [2].
Один из способов проверки этой возможности заключается в исследовании передачи энергии в Т-образном конденсаторе (рис. 1a) с одной его пластины (1) на другую (3).
При этом, нижняя его пластина общая (2) является и общим проводом в схеме (рис. 1b).
Практически, для такого конденсатора, был выбран двухсторонний стеклотекстолит размерами 180*130 мм и толщиной 2.5 мм,
который изначально состоял из двух тонких медных пластин и изолятора между ними.
На рисунке (1) медные пластины мы будем изображать оранжевым цветом, а диэлектрик — зелёным цветом.
На верхней медной пластине был сделан вырез d толщиной 2 мм, который электрически стал разделять верхнюю пластину на две (1) и (3), в соотношении примерно 1 к 4.
Между пластинами (1-2), через дроссель L1 с низкой проходной ёмкостью, подключался генератор синусоидальных колебаний Gen1,
а к пластинам (3-4) подключалось активное сопротивление R1, с которого снимался выходной сигнал.
Необходимо заметить, что вся исследуемая цепочка вводилась в резонанс на частоте, которая в данной конструкции составила 3.4 МГц.
![]() Рис.1. Т-образный конденсатор, 1a - внешний вид, 1b - схема включения
|
Далее, была составлена эквивалентная схема этого опыта для случая, когда Т-образный конденсатор состоял бы из отдельных ёмкостей C1-C3 (рис. 2).
С помощью симулятора MicroCap11 были получены АЧХ для входа и выхода такой схемы.
Нужно сказать, что этот симулятор довольно точно отражает реальные процессы и, если бы схема была собрана таким образом, то мы получили бы точно такие же результаты.
На рисунке (3) представлена АЧХ (зависимость амплитуды сигнала от частоты) в точках (1-2) красным графиком, а синим графиком — в точках (3-4).
Эти графики отражают реальные зависимости «разобранного» Т-конденсатора.
Но оказалось, что одноплатный конденсатор (рис. 1), обладает несколько другими свойствами, что мы и отразили на зелёном графике (рис. 3).
Отличительным свойством одноплатного Т-конденсатора оказалось, что после некоторой минимальной частоты, падения амплитуды на выходе (3-4) почти не происходит, вплоть до уменьшения частоты до 10 кГц.
При этом, если бы Т-конденсатор состоял бы из отдельных ёмкостей (как на рис. 2), падение амплитуды было бы примерно пропорционально уменьшению частоты.
Таким образом, при частоте в 10 кГц, отношение выходных амплитуд одноплатного и «разобранного» Т-конденсатора составило примерно 12 раз!
Также, был проведен ещё один опыт, в котором сверху Т-конденсатора, через изолятор, устанавливалась ещё одна медная пластина, полностью покрывающая его своей площадью и соединяемая с общим проводом.
Получалось, что пластины (1) и (3) находились в средине искуственно созданного волновода.
В этом случае, картина была примерно такой же, кроме пика амплитуды на выходе схемы: он был чуть меньше, что в результате давало ещё более пологую АЧХ (рис. 3, серый график).
Выводы
В результате проведенного эксперимента удалось подтвердить возможность передачи энергии с помощью токов смещения, а значит — и с помощью реактивной составляющей мощности.
Этот вывод можно сделать исходя из полученных данных и отличительной особенности Т-образного конденсатора, которая следует из его АЧХ.
На столь низких частотах, порядка 12 кГц, при малых габаритных размерах схемы, волновые процессы проистекать не могут, следовательно перенос дополнительной энергии возможен только за счёт токов смещения,
которые образуются в любом конденсаторе при изменении амплитуды напряжения на его пластинах.
Таким образом, для такого способа передачи необходимы: условный волновод, который может из себя представлять любую диэлектрическую среду, возбуждающая резонансная схема на его входе и приёмник энергии на его выходе.
Используемые материалы
- Д.С. Стребков, А.И. Некрасов. Резонансные методы передачи электрической энергии, пп 3.5 (3.2)
- Википедия. Ток смещения