В статье будет продемонстрировано поступление энергии среды в параллельный колебательный контур, приведены осциллограммы и показаны причины её появления. Вы убедитесь в абсурдности официального определения резонанса: "явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при совпадении частоты собственных колебаний с частотой колебаний вынуждающей силы."
В галерее фотографий приведены параметры индуктивности и ёмкости колебательного контура. Резонансная частота исследуемого колебательного контура - 10.1m*1uF=21,590kHz.
Поступление и прерывание энергии источника питания в колебательном контуре осуществляется двумя транзисторами IRG4PH50U, расположенных в верхнем и нижнем энергетических уровнях, работающих синхронно и управляемых через драйвер генератором сигналов UTG932E.
Первое на что следует обратить внимание. Наука утверждает, что ток и напряжение в колебательном контуре находятся в противофазе, но не уделяет должного внимания наличию фазового сдвига в девяносто градусов по оси времени между током и напряжением. Это формирует ложные представления об энергетике в колебательном контуре. А именно, сдвиг между током (зелёный луч) и напряжением (красный луч) в девяносто градусов указывает, что нагрузка полностью реактивная и в ней нет активной составляющей. Это значит что в течение первой четверти цикла вся подводимая мощность сохраняется в колебательном контуре (голубой луч), а во второй четверти цикла возвращается в сеть, и так далее, никакой активной мощности (синий луч) колебательный контур не потребляет.
Индуктивные датчики тока искажают фазовую информацию, поэтому для демонстрации сдвига фаз между током и напряжением был использован резистивный токовый шунт.
На приведённой фотографии синий луч демонстрирует напряжение на конденсаторе в колебательном контуре, зелёный луч - ток с резистивного токового шунта. Генератор сигналов, жёлтый луч, формирует импульсы длительностью в четверть периода резонансной частоты. Два вертикальных курсора осциллографа настроены на данную длительность и демонстрируют наличие разницы в девяносто градусов между током и напряжением. Угол фазы входного тока и напряжения чуть менее чем 90°. Это происходит из-за резистивных потерь в первичной обмотке.
В ИДЕАЛЬНОМ колебательном контуре сдвиг фазы между током и напряжением девяносто градусов - cosφ=0. Это значит, сколько энергии пришло в колебательный контур, столько вернулось в цепь. Сей медицинский факт указывает на то, что энергии в колебательном контуре не может быть больше энергии полученной от источника питания. Но реальность такова, что амплитуда тока и напряжения в колебательном контуре кратно превышают ток потребления и напряжение источника питания. Таким образом, очевидно, что в ИДЕАЛЬНОМ колебательном контуре присутствует дополнительная энергия, или энергия среды. Вы согласны?
Если согласны, то Вам следует разрешить парадокс - ИДЕАЛЬНЫЙ колебательный контур и энергия среды несовместимы. Идеальный колебательный контур потому идеальный, что берёт энергию только от источника питания. Если не согласны, то Вам следует написать петицию в академию наук о пересмотре законов электродинамики связанных с реактивной нагрузкой в цепях переменного тока.
Факт того, что в случае реактивной нагрузки, при сдвиге фазы между током и напряжением в девяносто градусов, энергия возвращается к источнику питания, используется в трансформаторах с разделением потоков Split-Flux Transformer (SFT) для генерации и использования дополнительной энергии среды.
Если колебательный контур энергии источника не потребляет, а потери энергии связаны исключительно с рассеиванием на резистивных элементах, то к научному сообществу возникает закономерный вопрос, откуда в колебательном контуре взялась энергия??!
На осциллограмме далее показан резонанс колебательного контура при его питании гармоническим синусоидальным сигналом с усилителя TDA7294. Жёлтый луч показывет напряжение источника питания, бордовый луч - ток потребления (Hantek CC65). Синий луч - напряжение на конденсаторе колебательного контура, зелёный луч - ток в колебательном контуре (OWON CP024). Все сигналы гармонические, поэтому приведены RMS измерения. На осциллограме Вы так же видите сдвиг фаз между током и напряжением.
Ток потребления 19.12mA источника питания - это компенсация потерь, связанных с наличием сопротивления элементов колебательного контура, ни о каком формировании энергии в контуре источником питания речи не идёт.
По версии науки энергия источника питания после открытия ключей поступает в колебательный контур и заряжают конденсатор. Как только ключи закрываются, в колебательном контуре начинаются гармонические колебания на частоте резонанса, энергия которых уменьшается с течением времени.
Н.Тесле принадлежит термин “свободные вибрации”, который описывает синусоидальные колебания в электрической цепи, возбуждаемые коротким несинусоидальным импульсом. Мощность свободных вибраций превышает мощность импульса, затрачиваемую на их возбуждение.
На генераторе сигналов установлена частота следования коротких импульсов, подающих энергию в колебательный контур, в двести герц. Это сделано для того, чтобы энергия в колебательном контуре рассеялась, колебания прекратились и следующее открытие транзисторов не дополняло, а формировало энергию в колебательном контуре с нуля.
Вы можете видеть, что в результате прерывания тока от источника питания, в колебательном контуре образуется и циркулирует энергии в разы больше, чем затратил источник питания. Но следует ли верным считать энергией все колебания маятника, после того как ему сообщили начальный импульс?
Колокол — это колебательная система. Единожды ударив по колоколу - возникают звуковые волны, которые затухают. Каждая последующая звуковая волна физически воздействует на мембрану уха. Если непрерывно ударять по колоколу, возможность использовать энергию затухающих волн теряется. Так и в случае с колебательным контуром. Можно тратить энергию, поддерживая незатухающие колебания энергии, но есть ли смысл?
Любое гармоническое колебание привлекает в контур энергию среды, данный вопрос рассматриваться не будет. Будем считать, что все колебания кроме первого, не несут в себе энергии.
В ролике показано насколько различается амплитуда тока в колебательном контуре и источнике питания. Напряжение источника питания составляет двадцать вольт, а напряжение в колебательном контуре выросло до ста шести вольт.
Официальная наука утверждает, что энергия в колебательном контуре увеличивается с каждым циклом включения и выключения транзистора, но почему напряжение на конденсаторе и ток в контуре увеличиваются - это государственная тайна, которую ученые не раскрывают даже себе.
Слово резонанс происходит от латинских слов resonare (звучать, отзываться, откликаться) и resonantia (отголосок, отзвук) - обратите внимание ни о каком нарастании вынужденных колебаний речи не идёт. Отклик чего? Источника питания? Именно как отклик среды и следует понимать явление резонанса. И этот отклик среды, проявленный в начале гармонических колебаний, необходимо использовать. Прервали ток в цепи, получили отклик среды в виде роста потенциала на конденсаторе, вызванного резким прекращением тока.
Далее показаны две осциллограммы. Первая - в колебательный контур короткими импульсами подаётся энергия и вторая - колебательный контур выведен в резонанс. И в первом и во втором случае максимум напряжения колебаний на конденсаторе равен 18.6V
После первого же импульса в колебательном контуре образуется энергия - отклик среды и она максимальна. Поддерживать незатухающие колебания - это тратить энергию источника питания впустую. Их надо не поддерживать, следует использовать отклик среды, проявленный в начале гормонических колебаний.
Сравните затраты источника питания в случае поддержания резонанса и при генерации отдельных импульсов. Напряжение на конденсаторе 18.6V одинаково, энергия на конденсаторе одинакова W=CU^2/2, но ток потребления для одиночных импульсов значительно меньше. В чём смысл поддерживать колебания? Для радиосвязи это логично, для работы с энергией среды - нет.
На представленном ролике и осциллограммах Вы видете, что в первом резонансном колебании ток и напряжение значительно превышают параметры источника питания. Это значит, что энергии образовно больше, чем затратил источник питания.
Внимательно изучите осциллограмму предложенную далее. Жёлтый луч показывает моменты открытия ключа, синий луч - напряжение на конденсаторе, бордовый - изменение тока на положительной обкладке конденсатора. В момент закрытия ключа пиковое значение тока (зелёный луч) источника питания, идущего через индуктивность, равно 0,84A .
После закрытия ключа мы наблюдаем результат действия неких процессов, которые увеличивают ток до 1.88A, а пиковое напряжение на конденсаторе становится равным 150.86V.
Подумайте, откуда взялись на конденсаторе 150 вольт при напряжении источника питания 20V, и почему амплитуда тока увеличилась с 0.83A до 1.88A.
Все представленные данные служат наглядной демонстрации и поводом для размышлений, почему энергии в колебательном контуре значительно больше, чем было потрачено источником питания. Чтобы понять это, не требуется знаний уравнений Максвелла. Вы можете скачать данные осцилограммы и проанализировать в matlab: https://energy4all.ru/lc/data/lc_data.zip
Вы видите, что в первом цикле колебательного процесса ток и напряжение в разы превышают затраты источника питания на их образование. Это не соответствует классическим представлениям об энергообразовании в колебательном контуре.
Очевидная ложь науки состоит в утверждении, что после подключения колебательного контура к источнику питания, начинается заряд конденсатора. Посмотрите осциллограмму напряжения на конденсаторе - синий луч. В момент открытия ключа на конденсаторе образуется напряжение порядка восьми вольт, которое к моменту закрытия транзистора становится равным нулю. Бордовый луч осциллографа показывает, что ток через конденсатор равен нулю, то есть ключ открыт, а конденсатор не заряжается. Весь ток источника питания идёт через индуктивность - зелёный луч. Заряд на конденсаторе начинается формироваться внешней средой после закрытия ключа.
Чтобы не быть голословным, я зарядил конденсатор от источника питания, затем к конденсатору подключил индуктивность. Посмотрите на осциллограмме, что из этой затеи получилось.
Где сто пятьдесят вольт на конденсаторе в первом гармоническом колебании?! Деятели науки формируют ложные представления о процессах в колебательном контуре и создают убеждённость, что колебательный контур закрытая система и энергии среды в нём нет. Возьмите калькулятор и сравните максимальную энергию на конденсаторе W=CU^2/2 первого гармонического колебания, предлагаемого научным планктоном, и энергию в реальном колебательном контуре. Задайте себе вопрос, как получилось, что энергии в реальном колебательном контуре образовалось в 25 раз больше, чем в научном суррогате?
Какие именно процессы формируют энергию в колебательном контуре после закрытия транзистора описано в моей статье: "Что такое самоиндукция и её роль в параметрическом резонансе."
Выводить колебательный контур в резонанс и надеяться получить дополнительную энергию - сомнительное предприятие. Допустим, Вы тратите 200 ватт источника питания для поддержания циркуляции энергии в контуре в несколько киловатт. На этом все Ваши успехи закончатся. Как только Вы попытаетесь снять энергию, на снятую разницу увеличится потребление от источника питания.
В чём преимущества и какие возможности предоставляет использование колебательного контура для аккумулирования энергии среды? Если использовать только индуктивность, то после прерывания тока напряжение увеличивается до тысячи и более вольт. Подобное напряжение выдержит не каждый транзистор и не понятно как его использовать. В случае колебательного контура энергия среды размещается в нём комфортно и доступна для последующей обработки.
Проницательный читатель предложит воспользоваться генератором сигналов с двумя каналами, сдвинув второй канал по фазе до момента когда напряжение на контурном конденсаторе будет максимально. После того, как транзистор сигналом со второго канала будет открыт, контурный конденсатор следует разрядить на нагрузку.
Увы, но нет, проверялись различные варианты схем с диодами и зарядом внешнего конденсатора. Процессы, происходящие в колебательном контуре, не позволяют полупроводниковым ключам корректно отрабатывать команды открытия и закрытия - красный луч осциллографа. Зелёный луч показывает отсутствие срабатывания транзистора при попытке разрядить контурный конденсатор на лампу накаливания.
Наверняка существуют оригинальные решения по снятию энергии среды в колебательном контуре, например в работах Менакера Константина Владимировича. Возможно Вам удастся найти собственный вариант согласования нагрузки и снять энергию с контурного конденсатора.
Но одно из самых выдающихся научных безумств является утверждение науки о том, что потенциальная энергия конденсатора переходит в энергию магнитного поля, там запасается и после вновь обращается в электрический ток.
Магнитное поле образуется вокруг проводника с током и его направление определяется правилом буравчика. Изменение направления тока в электрической цепи означает, что магнитное поле, достигнув некоего мифического максимума, начинает вращение в противоположном направлении и формирует ток в электрической цепи обратного направления. Звучит глупо, но все верят, гордятся и радуются знанию этого абсурда.
В связи с этим предлагаю посмотреть как именно выглядят линии магнитного поля соленоида колебательного контура, используя датчик тока.
После просмотра ролика очевидно, что силовые линии магнитного поля соленоида разнонаправленны и сходятся в области близкой к центу, где компенсируют друг-друга. Ровно так же силовые линии магнитного поля выглядят и при синусоидальном источнике питания.
Поэтому разговоры о синфазности тока и напряжения на конденсаторе и в катушке индуктивности хорошо вписываются в учебники, но совершенно не вписываются в реальность.
Так же ошибочно думать, что энергия запасется индуктивностью в магнитном поле. Уменьшается ток и уменьшается магнитное поле, увеличивается ток и увеличивается магнитное поле. Магнитное поле - только посредник по передаче энергии.
Кто проанализировал предлодложенный материал, согласится, что рассказы современной науки о колебательном контуре, энергии и процессах в нём не соответсвуют действительности и являются ложью.
Материалы по теме:
- Как использовать энергию среды, обосновано математически и доказано на практике Л.И. Мандельштамом и Я.Д.Папалекси в 1934 году в их совместной работе о параметрическом возбуждении электрических колебаний: https://energy4all.ru/books/https://energy4all.ru/books/parametric_generators_II_pdf_2.pdf
- Что самоиндукция и её роль в параметрическом резонансе: https://energy4all.ru/self_induction.html
- Как именно энергия поступает в колебательный контур описано в статье: https://energy4all.ru/zpe.html#281123
- Split-flux transformer designed for greater energy production: https://patents.google.com/patent/US9620280B2/en
- MEG Motionless Electromagnetic Generator http://jnaudin.free.fr/meg/megdiag.htm
- Cold Electricity: https://www.wellpcb.com/blog/pcb-basics/cold-electricity/
----------------------------------------------------------------------------------------------
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это Ваш вклад, который помогает миссии - открытые технологии и схемотехника построения экономных нагревателей индукционного типа для всех.