Возможность использовать для передачи электрического тока один провод открывает весьма заманчивые перспективы. Согласитесь, такой способ передачи электроэнергии экономически более выгоден, ведь затраты металла снижаются в разы.
Есть такая поговорка: «Все новое, это хорошо забытое старое». В далеком 1892 году Никола Тесла продемонстрировал на практике возможность однопроводной передачи электрического тока. Изобретение было запатентовано в 1897 году. Но к большому сожалению, до нас описание этого способа не дошло, так как часть записей была безвозвратно утеряна.
Повторить опыты Тесла по однопроводной передаче электрического тока и создать работающую установку удалось отечественному ученому Станиславу Викторовичу Авраменко.
Принцип работы
На первый взгляд может показаться, что передача электрического тока по одному проводу противоречит всем законам физики. Но согласно методу Авраменко, предполагается прохождение тока не по всей площади проводника, а лишь по его поверхности. При таком способе передачи не происходит нагрева проводника, а мощность не зависит от сечения провода и сопротивления металла, из которого он изготовлен.
Все это позволит сократить затраты на проектирование и строительство линий электропередач, за счет снижения сечения и количества проводов и снижения потерь электроэнергии на транспорт. Также возможно снизить вероятность возникновения аварий на линиях электропередач за счет снижения количества проводов.
Открытие такого способа передачи электроэнергии Авраменко сделал случайно, когда, сняв рубашку из нейлона он прикоснулся к стоявшей рядом люминесцентной лампе. От этого лампа стала светиться. Но теоретически для того, чтобы такая лампа стала светиться, к ней необходимо было подать напряжение или поместить лампу в электромагнитное переменное поле с высокой частотой.
Изобретатель сделал предположение, что движущиеся статические разряды образуют переменное электромагнитное поле, благодаря которому газ, находящийся в лампе, начинает светиться.
Затем, Авраменко начал проводить эксперименты со статическими зарядами с целью заставить их направленно двигаться. С помощью генераторов звуковых частот, которые применяются в радиотехнике изобретатель пробовал преобразовывать переменный ток в ток смещения свободных статических зарядов.
Занимаясь поиском информации по этому явлению, он узнал об исследованиях Никола Теслы по передаче электрической мощности при помощи реактивных токов и применил этот опыт. По прошествии некоторого времени Авраменко создал систему способную по одному проводу передавать свободные статические заряды.
Основные составляющие части схемы Авраменко включают:
- Трансформатор (Т1).
- Провод (Л1).
- Диоды, в количестве двух штук подключенные встречно (D1, D2).
- Конденсатор (С1).
- Разрядник (Р).
Первичная обмотка трансформатора Т1 запитана напряжением с частотой, равной резонансной частоте вторичной обмотки. По конструкции Т1 похож на резонансный трансформатор Тесла.
На первичную обмотку трансформатора подается высокочастотный переменный ток, причем один из выводов вторичной обмотки остается неподключенным. Несмотря на это обстоятельство, между контактами разрядника Р возникает искра. Частота пробоя воздушного промежутка зависит от уровня и частоты напряжения, подключенного к первичной обмотке трансформатора и от емкости конденсатора С1.
Заряды, поступающие к противоположным контактам разрядника, проходят через точку 3, откуда затем попадают на диоды, которые служат для выпрямления переменного тока, идущего по линии Л1. Получается, что правее точки 3, (эта часть называется «вилкой Авраменко»),движется постоянный по направлению, но пульсирующий по величине электрический ток.
На схеме №1 вольтметр (V), подключенный к разряднику Р, при напряжении 60 В и частоте 3кГц перед пробоем воздушного промежутка показывает напряжение до 20 кВ. При подключении амперметра, он будет регистрировать силу тока в несколько десятков микроампер.
На схеме №2 при установке сопротивления R1 с номиналом от 2 до 5 МОм и сопротивления R2 номиналом от 2 до 100 МОм наблюдалось несоответствие при определении мощности на сопротивлении R2. При измерении тока с помощью магнитоэлектрического амперметра (А) и величины напряжения при помощи электростатического вольтметра (V) мощность получается меньше, чем мощность, определяемая калориметрическим способом на R2.Пока объяснения этому явлению не найдено.
По несколько усложненной схеме экспериментальной установки, передаваемая мощность достигала величины 1300 Вт. Длина провода была равна 2,75 м. Сам провод был изготовлен из вольфрама и имел диаметр 15 мкм. Как известно сопротивление вольфрама превышает сопротивление медных или алюминиевых проводов одинаковой длины. Несмотря на это, вольфрамовый провод даже не нагрелся, что трудно объяснить.
Использования этого явления при передаче электроэнергии позволяет исключить ее потери на нагрев проводника и значительно увеличить плотность тока. Развивая эту идею дальше Авраменко, доказал, что для передачи электрической энергии не требуется применение металлических проводов. В качестве проводника тока могут применяться трубопроводы, оптическое волокно или лазерный луч. На данный способ передачи электроэнергии изобретателем получен патент RU2172546C1.
Заключение
Исторически заведено, что в нашей стране изобретения внедряются с большим трудом, но изобретение Авраменко нашло применение в промышленности. Так, на основе нового принципа передачи электроэнергии изготавливается коагулятор крови. Причем в отличии от зарубежных аналогов, отечественный прибор выгодно отличается по габаритам, по потребляемой мощности и по стоимости.
ПАО «Газпром» проявило интерес к разработкам отечественного изобретателя и содействовало внедрению в 2003 году устройств для питания катодной защиты и установок для водозабора с использованием однопроводной передаче электроэнергии.
