# Секреты Николы Тесла. Использование реактивной мощности. Часть 2

Владимир Уткин

Описывается технология подключения активной нагрузки к резонансным цепям. Будет интересно для широкой аудитории читателей.

СЕКРЕТЫ НИКОЛЫ ТЕСЛА


"Чтобы усилить мощность, напряжение надо повысить, а затем понизить в резонансном режиме" - из схемы Альфреда Хаббарда


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.


Часть 2.


РЕЗОНАНСНЫЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКИ


Владимир Уткин u.v@bk.ru


ВВЕДЕНИЕ


Четырехполюсник - это часть схемы произвольной конфигурации, имеющая две пары зажимов (отсюда и произошло его название), обычно называемые входными и выходными. Примерами четырёхполюсников являются трансформатор, усилитель, потенциометр, линия электропередачи и другие электротехнические устройства, у которых можно выделить две пары полюсов.

В общем случае четырехполюсники можно разделить на активные, в структуру которых входят источники энергии, и пассивные, ветви которых не содержат источников энергии. Ниже будут рассматриваться только пассивные четырехполюсники, и только в резонансном режиме.


Теория четырёхполюсников хорошо разработана и широко используется при анализе электрических цепей. Мы не будем вдаваться в эту теорию. Нашей задачей будет показать условия при которых нагрузка минимально влияет на резонанс в четырёхполюснике, и при этой в нагрузке выделяется реальная активная мощность. Задача вроде бы абсурдная. Но, мы попробуем.


СХЕМЫ


Начнём со схемы устройства Альфреда Хаббарда. В предположении, что схема достоверная.


Нарисуем её эквивалентный вариант, учитывая в нём только элементы принимающие участи в формировании колебаний. Получим то, что показано ниже


Где L1 - это выходная обмотка DC/AC инвертора, а L4 - входная обмотка AC/DC инвертора. L2 и L3 - обмотки самой катушки Хаббарда, L2 - входная, а L3 - выходная).

Сделаем следующее предположение для резонансного режима.

Чтобы устройство Хаббарда обладало сверх единичным эффектом необходимо чтобы индуктивности обмоток трансформаторов были много меньше индуктивностей обмоток самой катушки Хаббарда.

В этом случае выходная обмотка L1 входного трансформатора (её индуктивность) работает как источник тока. А обмотка L2 катушки Хаббарда повышает напряжение, являясь частью последовательного колебательного контура C1+L1+L2. Полученное высокое напряжение с помощью электромагнитной связи передаётся на выходную обмотку L3 катушки Хаббарда. Где всё повторяется в обратном порядке в колебательном контуре C2+L3+L4. То есть, на L4 получается напряжение аналогичное L1.

Таким образом, реализуется принцип: Чтобы повысить мощность нужно напряжение повысить, а затем понизить в резонансном режиме.

Замыкание L4 практически не влияет на колебательный процесс, так как индуктивность L4 мала по сравнению с индуктивностями L2 и L3. При этом, по катушке L4 протекает большой резонансный ток, которым можно воспользоваться подключая нагрузку.

Однако, возникает вопрос: "Зачем делать два колебательных контура, передавая энергию из одного к другому?" Ответим на этот вопрос позднее. А пока посчитаем, что особого смысла в этом нет и упростим схему. В результате получим то, что показано ниже.


Здесь использованы обозначения, не соответствующие устройству Хаббарда. Однако принцип остался неизменным. Входная катушка является источником тока, к которой подключён последовательный колебательный контур (частью которого являются либо выходная катушка - слева, либо выходной конденсатор - справа). Выходные элементы имеют малое реактивное сопротивление и на них падает маленькое напряжение. Замыкание выходных элементов почти не приводит к нарушению колебательного процесса. Однако, ток будет протекать большой.

На этом рассмотрение устройства Альфреда Хаббарда закончим. И перейдём к устройству Дональда Смита. Электромеханическое резонансное устройство Дональда Смита можно рассматривать как разновидность упрощённого варианта схемы Альфреда Хаббарда.


Катушки на неодимовых магнитах, намотанные толстым проводом, являются источником тока, к которому подключён последовательный колебательный контур из конденсатора, индуктивности входной обмотки трансформатора и дополнительной индуктивности.

Для сверх единичного эффекта в резонансном режиме важно чтобы: Индуктивности катушек, намотанных на магнитах и индуктивность входной обмотки трансформатора были много меньше дополнительной индуктивности.

В этом случае даже замыкание выходной обмотки трансформатора не будет приводить к нарушению колебательного процесса. Однако, на схемах в Сети дополнительная индуктивность отсутствует. Вместо неё зачем-то указан второй конденсатор. Такой вариант работать не будет.


Теперь вернёмся к первоначальному варианту Альфреда Хаббарда с индуктивно связанными контурами. Такой вариант имеет смысл только в том случае если использовать теорию связанных контуров и работать на частоте ╖2. В этом случае эквивалентная схема приобретает следующий вид.


Первичный контур в этой схеме служит источником тока для вторичного контура, который работает в режиме последовательного резонанса (да, да !!!) не смотря на то, что выглядит как параллельный резонанс. В результате чего напряжение на конденсаторе С2 много больше чем на входном конденсаторе С1 (С2<<C1=C3). Затем на конденсаторе С3 напряжение вновь падает до исходного значения и к С3 подключается нагрузка.

В результате такого повышения и понижения напряжения в резонансном режиме на частоте ╖2 должно произойти увеличение мощности в нагрузке. Чтобы подробно понять, как это происходит придётся прочитать следующую статью (наберитесь терпения)

"Парадоксальный резонансный преобразователь напряжения"

Там же в конце можно найти практическую схему на одном транзисторе реализующую указанный принцип. Вот эта схема


Далее простейшие эксперименты.


ПРОСТЕЙШИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ


.......


СТАТЬЯ НЕ ЗАКОНЧЕНА