Однопроводная передача электроэнергии – Передача энергии по воде и однопроводная передача / Habr

Передача энергии по воде и однопроводная передача / Habr

Привет хабр. Сегодня я хочу рассказать о необычном явлении, которое я наблюдал в результате эксперимента. Скажу сразу ничего общего с ИТ и объяснений с научной точки зрения не будет.
А будет «качер», ёмкость с водой, испорченные лампочки и любопытство познать новое! Кому стало интересно – прошу, заходите, будет весело.

Начну издалека, а именно с Николы Тесла. С того самого человека которого до сих пор не могут определить к кому причислять к великим изобретателям или шарлатанам. Говорят, он мог передавать энергию по тонкой вольфрамовой нити, ездил на машине без топлива и творил прочую магию. Я не знаю что в этом правда, а что нет, но это и не важно потому, что речь пойдет о открытии Станислава Авраменко, который ссылался на Теслу поэтому я и вспомнил про этого человека.
С. Авраменко смог передать энергию по одному проводнику и использовать данный эффект для питания активной нагрузки. Он открыл, что если преобразовать электричество в высокочастотные импульсы, то замкнутая цепь больше не нужна и сам проводник служит как направление для энергии, а не как передатчик. Самое интересное в том, что неважно с чего сделан проводник и какое у него сечение, главное направление.

Я смог повторить его эксперименты еще два года назад. Но недавно я решил использовать воду вместо проводника и эксперимент увенчался успехом.
Ниже есть две вырезки из газеты, которые дали толчок для моих исследований в этой среде.

Две вырезки по роботам Станислава Авраменко в HD формате

Думаю, прочитав статьи вы поняли, что не все так было просто. Немного бессонных ночей и я додумал недостающие элементы в схеме автора.
Ну, теперь о самом эксперименте с водой. У меня не было уверенности о работе новой схемы. Мне просто во время написания пары

интересных строчек кода захотелось достать установку и попробовать воду как проводник в этой схеме.
Ниже я снял сам эксперимент с водой и с испорченными лампочками. Хотя цифровик упорно отказывался сотрудничать.

В видео ниже мои первые эксперименты с установкой. Там я повторяю эксперименты Авраменка и жарю сало.

Первые эксперименты с установкой и сама схема устройства

habr.com

Однопроводная передача энергии | Глубинная информация

1. Однопроводная передача энергии по схеме Авраменко.
Идея однопроводной передачи электроэнергии стала интересовать многих исследователей особенно после того, как С.В. Авраменко продемонстрировал передачу переменного тока по одному проводу в московском научно-исследовательском электротехническом институте.

Рис.1. Однопроводная передача энергии по схеме С.В. Авраменко

Основу устройства для однопроводной передачи энергии составляет «вилка Авраменко», которая представляет собой два последовательно включенных полупроводниковых диода (рис.1). Если вилку присоединить к проводу, находящемуся под переменным напряжением, то через некоторое время в разряднике Р наблюдается серия искр. Временной интервал от подключения до разряда зависит от величины емкости С, величины напряжения, частоты пульсации и размера зазора Р. Включение в линию передачи L резистора номиналом 2-5 МОм не вызывает существенных изменений в работе схемы. В своей статье ее авторы предполагают, что эффективность устройства зависит от материала обмоток генератора М, поэтому считают необходимым проверить целесообразность изготовления обмоток из проводов медных, никелевых, железных, свинцовых и т. д.
2. Наши эксперименты по однопроводной передаче энергии.
Авторы настоящей статьи провели серию экспериментов по передаче электроэнергии по одному проводу. Для этой цели мы разработали новую схему однопроводной передачи энергии. В нашей схеме не использовалась «вилка Авраменко». Вместо «вилки Авраменко» мы использовали обычную мостовую схему. В проведенных нами экспериментах мостовая схема оказалась значительно эффективней, чем «вилка Авраменко». Кроме этого, мы внесли и другие изменения в схему Авраменко. Новая схема приведена на рис.2. В состав передающего узла входят трансформатор и генератор, подключенный к источнику питания Б5-47. Схема приемного узла показана на рис.2 справа от трансформатора.

Рис.2. Однопроводная передача энергии по новой схеме

На схеме, изображенной на рис.2, обозначены: 1 — генератор, 2 — расширитель спектра, 3 — «антенна», L – линия передачи. Общий вид устройства показан на рис.3. Свечение лампы накаливания 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи, можно наблюдать на рис.3.

Рис. 3. Общий вид устройства для демонстрации однопроводной передачи энергии

Энергией устройство обеспечивает источник питания постоянного тока Б5-47, позволяющий получать напряжение 0 — 30В. Нагрузкой служит лампа накаливания 220В, 25Вт. Генератор и трансформатор размещены в корпусе из диэлектрика. Диоды, конденсатор, лампа, элементы 2 и 3, составляющие приемник энергии, размещены в бело-голубом пластмассовом корпусе под лампой (рис.3). Приемный узел соединен с трансформатором одним проводом.
Яркость свечения лампы зависит от мощности генератора. При повышенном напряжении на выходе источника питания Б5-47 в пределах 16 – 18 вольт лампа 220В, 25Вт горит почти полным накалом (рис.4).

Рис. 4. Свечение лампы 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи при повышенном напряжении от источника Б5-47

Ключевыми моментами в повышении эффективности нашей схемы, по сравнению со схемой Авраменко, является использование стандартной мостовой схемы, а не ее половины, а также наличие расширителя спектра. Наличие в схеме расширителя спектра приводит к тому, что нагрузка, не препятствует полному заряду конденсатора. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не влияет на степень накала спирали лампы. Таким образом, сопротивление линии передачи сказывается весьма незначительно. Лампочка светится даже при «оборванной» линии передачи. Это наиболее наглядно демонстрирует фото на рис.5.

Рис. 5. Свечение лампы 220В, 25Вт в разорванной однопроводной линии, связанной узлом по изоляции

В нашей схеме однопроводной передачи энергии имеется два самостоятельных контура, спектры частот в которых различные. В первом контуре узкополосный спектр частот, во втором — широкополосный. Первый контур разомкнут. В нем цепь условно замкнута на приемник через антенну 3 (рис.2). Второй контур образован конденсатором, расширителем спектра и лампой накаливания. Свечение лампы в разорванной линии передачи указывает на то, что возможна передача энерги не только по одному проводу, но и беспроводная передача энергии.
Эксперименты по беспроводной передаче энергии.
Над решением проблемы беспроводной передачи энергии работают ученые в разных странах мира. Для этой цели в основном исследуются СВЧ-поля. Однако применяемые СВЧ-системы не являются безопасными для человека. Приводим сведения о проведенных нами экспериментах по осуществлению беспроводной передачи электроэнергии без применения СВЧ-поля.
Нами исследовалась возможность передачи энергии без проводов на электродвигатель. В экспериментах передающим устройством служил комплекс, состоящий из блока питания Б5-47, генератора и трансформатора. В качестве приемника выступал специальный приемный узел для беспроводной передачи энергии, содержащий электронный узел и электродвигатель постоянного тока ИДР-6. На рис.6 показан общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии (вращение электродвигателя).

Рис. 6. Общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии

Электродвигатель установлен на электропроводящей платформе, которая, в свою очередь, установлена на корпусе из изоляционного материала (рис.7).

Рис. 7. Приемник для демонстрации беспроводной передачи энергии

Внутри корпуса находится электронный узел. Электронный узел занимает незначительный объем приемника и выполнен на печатной плате. Внутренняя часть приемника для беспроводной передачи энергии показана на рис.8.

Рис. 8. Внутренняя часть приемника для демонстрации беспроводной передачи энергии

При включении передающего устройства наблюдалось вращение электродвигателя в руках экспериментатора. При этом ни электродвигатель, ни платформа не подключались к передающему устройству. В корпусе, на котором расположена платформа с двигателем, отсутствовали источники питания. Наблюдалось увеличение скорости вращения электродвигателя с уменьшением расстояния между приемником и передающим устройством. На рис.9 показана фотография эксперимента, когда частота вращения электродвигателя увеличивалась, если электродвигатель находился в руках двух человек.

Рис. 9. Вращение электродвигателя в руках двух человек

Эксперименты с перегоревшими лампами накаливания.
В описанных выше экспериментах по передаче энергии горят как исправные лампы, так и перегоревшие. Ниже приведены результаты экспериментов с перегоревшими лампами накаливания. На рис.10 виден разрыв спирали в лампе накаливания. Эта фотография сделана при выключенном устройстве.

Рис. 10. Перегоревшая лампа 220В, 60 Вт перед началом эксперимента

На рис.11 представлена фотография, сделанная при проведении эксперимента. Видна раскаленная спираль и яркое свечение в месте разрыва спирали. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не уменьшало степени накала спирали лампы. Степень накала спирали лампы в значительной мере зависит от длины зазора в месте разрыва спирали. При проведении экспериментов выявлено, что существует оптимальная длина перегоревшего участка, при котором накал оставшейся нити накаливания максимален.

Рис. 11. Свечение перегоревшей лампы накаливания 220В, 60 Вт

Со свечением перегоревших ламп накаливания, не подозревая того, сталкивается практически каждый из нас. Для этого достаточно внимательно присмотреться к перегоревшим электрическим лампам. Довольно часто можно заметить, что внутренняя цепь лампы накаливания перегорает не в одном месте, а в нескольких местах. Понятно, что вероятность одновременного перегорания нити лампы в нескольких местах очень мала. Это значит, что лампа, утратив целостность спирали, продолжала светить, пока цепь не разорвалась еще в одном месте. Этот феномен возникает в большинстве случаев при перегорании ламп накаливания, включенных в сеть 220В, 50Гц.
Мы провели эксперимент, в котором подключали стандартные лампы накаливания 220В, 60Вт к вторичной обмотке повышающего трансформатора. На холостом ходу трансформатор выдавал напряжение около 300В. В эксперименте было использовано 20 ламп накаливания. Оказалось, что чаще всего лампы накаливания перегорали в двух и более местах, причем перегорала не только спираль, но и токоподводящие проводники внутри лампы. При этом после первого разрыва цепи лампы продолжали длительное время светить даже более ярко, чем до перегорания. Лампа светилась до тех пор, пока не перегорал другой участок цепи. Внутренняя цепь одной лампы в нашем эксперименте перегорела в четырех местах! При этом спираль перегорела в двух местах и, кроме спирали, перегорели оба электрода внутри лампы. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.
Таблица 1

Количество ламп, использованных в эксперименте : 20 Количество ламп с одним перегоревшим участком : 8 Количество ламп с двумя перегоревшими участками : 8 Количество ламп с тремя перегоревшими участками : 3 Количество ламп с четырьмя перегоревшими участками : 1

Эксперименты, демонстрирующие свечение лампы накаливания в руке.
Свечение газоразрядной лампы в руке экспериментатора при использовании переменного электромагнитного поля – обычное явление. Необычным является свечение в руке лампы накаливания, к которой подведен только один провод. Раскаленная спираль в лампе, находящейся в руках экспериментатора, в то время, когда к лампе не подведены два провода, несомненно вызывает интерес. Известно, что Никола Тесла демонстрировал светящуюся в руке лампу. Нам не удалось найти описания этого эксперимента, поэтому мы разработали свои схемы устройств. Ниже представлены результаты проведенных нами экспериментов, в ходе которых наблюдалось свечение лампы накаливания в руке экспериментатора. На рис.12а и рис.12б представлены варианты устройства для демонстрации свечения лампы накаливания 220В в руке.

Рис. 12. Варианты устройства для демонстрации свечения лампы накаливания 220В в руке

В экспериментах, демонстрирующих свечение лампы накаливания в руке, не использовалась «вилка Авраменко» и не использовались приемные узлы, применяемые для демонстрации однопроводной и беспроводной передачи энергии. Свечение лампы в руке обеспечивалось как за счет электронных узлов, так и за счет конструктивных особенностей устройств.
На рис.13 и рис.14 крупным планом представлены фотографии, на которых показано свечение ламп накаливания 220В, 15Вт и 220В, 25Вт в руке экспериментатора. При этом лампы не включены в замкнутую цепь. Яркость свечения была тем большей, чем выше уровень напряжения подавался на генератор. В целях безопасности эксперимента на генератор подавалось напряжение, обеспечивающее горение ламп примерно в половину накала.

Рис. 13. Свечение лампы накаливания 220В, 15Вт в руке

Рис. 14. Свечение лампы накаливания 220В, 25Вт в руке

На фотографиях (рис.13 и рис.14) в нижней части виден проводник, который подключен одним проводом к генератору. К проводнику подносится только один контакт цоколя лампы. Другой контакт лампы остается не подключенным. Таким образом, к лампе подключен один провод, идущий от генератора.
Возможно, опыты Николы Теслы по передаче энергии были чем-то похожи на описанные выше эксперименты. По крайней мере, эксперименты показывают, что беспроводная и однопроводная передача энергии имеют реальные перспективы.

Авторы : Косинов Н.В., Гарбарук В.И.

Dragons’ Lord

 

Патент: Никола Тесла [US 0454622] System Of Electric Lighting.
Скачать

Источник

www.glubinnaya.info

Как передать энергию по одному проводу / Habr

В интернете достаточно много обсуждений на тему передачи энергии по одному проводу. Обычно для такой передачи энергии подразумевается наличие заземления, хотя на самом деле это не лучший вариант передачи энергии. Лучше всего передавать энергию по оному проводу с помощью схемы, представленной ниже.

Соединяющий провод можно использовать очень тонкий, в моих опытах провод был диаметром 0.08мм. При хорошо подобранных параметрах катушек транзистор можно использовать без дополнительных резисторов, как нарисовано на схеме. Для кт315 подобное включение работает примерно при 9 вольтах, для кт805 подобное включение может быть работоспособно при 12 вольтах. Важно соблюдать правильное подключение катушек в передающей части схемы, иначе она не заработает. Катушка L2 обычно мотается с большим количеством витков проводом диаметром 0.2 — 0.5 мм. Катушки L2 — L4 должны быть одинаковые! Проверить работоспособность схемы легко, достаточно взять в руки светодиод за одну из его ножек и поднести его к контакту катушки L2. Он должен начать светиться. Диоды выпрямителя на приемной части схемы должны быть высокочастотными. Также лучше поставить на выходе выпрямителя сглаживающий конденсатор.

Видео с работой данной схемы

Можно заметить, что схема включения на видео отличается от схемы в статье. В видео база транзистора подключена к резистивному делителю, состоящему из 27 и 240 ом. Остальное работает так же. Аккумулятор на 12 вольт не обязательно ставить мощный, потребление от схемы небольшое и для опытов хватит кроновой батарейки, если устройство будет сделано небольших габаритов по схеме из данной статьи. Конические катушки мотать не нужно, в видео они были использованы, так как других под рукой просто не было.

Отличие от других схем

Две схемы, представленные выше, без заземления будут работать тем хуже, чем длиннее соединяющий провод. Причем, это весьма заметно в пределах 3-х метров. При подключении к приемной части массивного проводящего предмета, прием энергии улучшается, однако все равно остается хуже, чем в самой первой схеме данной статьи. Для первой схемы эффективность приема энергии не так сильно зависит от длины соединяющего провода и не требует наличия массивного проводящего предмета в качестве заземления.

Некоторые опыты

Опыт с лампочкой
Если вывод катушки L2 подключить к лампочке с нитью накала, а второй провод лампочки сделать достаточно длинным, нить накала будет гореть. Однако она будет гореть не равномерно, а с постепенным затуханием.

Опыт с катушкой вокруг провода
Если сделать катушку, и продеть через нее передающий приемнику энергию провод, то на катушке появится ЭДС, как будто переменное магнитное поле направлено вдоль проводника, а не вокруг него.

habr.com

Однопроводная волновая передача электроэнергии (ОВПЭЭ) — Волновые технологии

Технология позволит уменьшить финансовые затраты при модернизации и строительстве новых сетей передачи электрической энергии как локальных (распределительных), так и магистральных. В нашем случае мы используем волновые электротехнологии — резонансные линии, работающие на повышенной частоте. Используются принципы работы электрических цепей с распределенными параметрами.

Для протекания тока не обязательно иметь замкнутую цепь из двух проводников между генератором и нагрузкой. Ток может протекать по однопроводной линии. Принцип передачи энергии базируется на использовании электродинамических свойств стоячих электромагнитных волн. В таких линиях существуют стоячие и бегущие волны тока и напряжения, а цепь замыкается токами смещения в пространстве, окружающем полуволновую однопроводниковую линию.

Все рассмотренные выше эффекты в однопроводниковой линии и в спиральных катушках можно использовать для передачи электрической энергии. При этом потери при передаче электроэнергии минимальны, а сечение однопроводниковой линии очень мало.

Однопроводниковые полуволновые системы (рис. 1, 2) открывают возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередач и, в перспективе, замены существующих воздушных линий на кабельные однопроводниковые линии. Тем самым будет решена одна из важнейших проблем электроэнергетики — повышение надежности электроснабжения.

Рис. 1. Однопроводная волновая передача электроэнергии (схема запитки от ЛЭП)

1. ЛЭП (110 кВ).
2. Линия трехфазного тока (110 кВ).
3. Трансформатор 110 кВ/0,4 кВ
4. Преобразователь частоты 50 Гц/1-100 кГц .
5. Передающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор 1-100 кГц.

6. Однопроводная линия до 1 кВ.
7. Принимающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор 1-100 кГц.
8. Инвертор 1-100 кГц/50 Гц.
9. Линия трехфазного тока 0,4 кВ.
10. Потребитель.

Рис. 2. Однопроводниковая волновая энергетическая система (схема запитки от генератора электроэнергии)

1. Электрический генератор 50 Гц.
2. Преобразователь частоты 50 Гц/1-100 кГц.
3. Передающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор, 1-100 кГц.
4. Однопроводная линия 10-500 кВ.
5. Принимающий четвертьволновой высокочастотный трансформатор, 1-100 кГц.
6. Инвертор 1-100 кГц/50 Гц.
7. Линия трехфазного тока 0,4 кВ.
8. Потребитель.

• Электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в волновом режиме. Несанкционированное использование энергии затруднено.
• Содержание алюминия и меди в проводах может быть снижено в 10 раз.
• Потери электроэнергии в волновой однопроводной линии малы. Электроэнергию можно передавать на большие расстояния.
• В однопроводном волновой передаче короткие замыкания не аварийны и могут быть использованы в качестве технологических режимов.
• Пониженное магнитное поле.
• Пониженный уровень шума.
• Возможна работа в высокопотенциальном и низкопотенциальном режимах передачи ЭЭ.
• При низкопотенциальном режиме передачи упрощается техническое обслуживание.
• При высокопотенциальном режиме передачи снижается магнитное поле.
• Снижается опасность поражения электрическим током при обрыве линии.
• Большая надежность.
• Высокий КПД передачи.

• Для энергообеспечения отдаленных потребителей.
• Для организации однопроводных систем освещения.
• Для организации микросетей на базе альтернативных источников энергии (мини ГЭС, ветрогенераторов, солнечных электростанций и т.д.).
• Для энергообеспечения базовых станций сотовой связи, маяков и других удаленных объектов.
• Для обеспечения отдельно стоящих объектов в лесистой и гористой местности (обсерватории, турбазы, поселки, геологические партии и т.д.).
• Для обеспечения удаленных объектов в условиях крайнего Севера и в сложных климатических и географических условиях (болота, тайга, вечная мерзлота, горы, сеть мелких рек и т. д.).
• Для энегрообеспечения производственных и сельскохозяйственных предприятий.

Технология может быть применена для энергообеспечения следующих объектов:

АО «Объединенная энергетическая компания», г. Москва

ООО НПО «ВОЛНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» разработан проект, смонитровано опытно-промышленное оборудование и введен в эксплуатацию участок наружного освещения протяженностью 350 м., расположенный на ул. Воронежская. Установлено и запитано 10 светильников мощностью каждый 80 Вт. Энергоснабжение линии освещения напряжением 220 В с потреблением 240 Вт на всю линию организовано по схеме однопроводной волновой энергетической системы.
Специалисты АО «ОЭК » засвидетельствовали показатели линии освещения и приняли ее в работу.

ООО «МСУ-35», г. Обнинск, Калужская область

ООО НПО «ВОЛНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

разработан проект, смонитровано опытно-промышленное оборудование и введен в эксплуатацию участок наружного освещения протяженностью 600 м. Энергоснабжение линии освещения напряжением 220 В и мощностью 2 кВт организовано по схеме однопроводной волновой энергетической системы.

get-electro.ru

Однопроводная передача электроэнергии Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Скляров Н.Е., Назиров Р.Р. ОДНОПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В настоящее время появление новых потребителей электроэнергии приводит к росту мощности нагрузки, что, в свою очередь, ведет к увеличению вырабатываемой мощности на электростанции. Напряжения и мощности электропередач непрерывно растут. Линии электропередач, по которым передается электрическая энергия не рассчитаны на такую большую мощность, поэтому приходится их заменять на провода большого сечения. Это приводит к следующим проблемам: происходит рост расхода металла — алюминий,

медь, сталь — и высокой стоимости ЛЭП, линии становятся тяжелыми, повышается электрическая напряженность, что сказывается на безопасности людей и животных.

Развитие электроэнергетики приводит к появлению новых сверхпроводных материалов. Это несколько решает настоящие проблемы передачи электричества, но они все равно остаются.

Одним из основных решений этих проблем является однопроводная передача электрической энергии. Считалось, что ЛЭП не могут быть однопроводными, так как для работы любого электрического прибора необходимо наличие положительных и отрицательных электрических зарядов и как минимум двух проводов, по которым эти заряды передаются от генератора к потребителю электроэнергии.

Идея однопроводной передачи электроэнергии стала интересовать многих исследователей особенно после того, как в московском научно-исследовательском электротехническом институте С.В. Авраменко была продемонстрирована возможность передачи переменного тока по одному проводу [ 1,2 ].

Основу устройства для однопроводной передачи энергии составляла «вилка Авраменко», которая представляет собой два последовательно включенных полупроводниковых диода (Рис.1). Если вилку присоединить к проводу, находящемуся под переменным напряжением, то через некоторое время в разряднике наблюдается серия искр. Временной интервал от подключения до разряда зависит от величины емкости, величины напряжения, частоты пульсации и размера зазора разрядника. Включение в линию передачи резистора номиналом 2-5 МОм не вызывает существенных изменений в работе схемы [1]. Эффективность устройства зависит от материала обмоток генератора, поэтому необходимо проверить целесообразность изготовления обмоток из проводов медных, никелевых, железных, свинцовых ИТ. д.

Рисунок 1. Однопроводная передача энергии по схеме С.В. Авраменко [1]

На выходе трансформатора Авраменко получается обычный переменный ток, который попал туда из обычной же электросети, только с полной асимметрией выходного напряжения: один конец вторичной обмотки остается под нулевым потенциалом, а вся синусоида подаваемого тока находится на другом ее конце. А в трансформаторе Авраменко подсоединяем к «нагруженному» электроду всего один провод и гоним электричество по нему.

С помощью «вилки Авраменко» удавалось накачивать энергией некую емкость, из которой потом получать эту энергию и перемещать ее по незамкнутой цепи, то есть по одному проводу. Причем течет она не внутри этого провода, а как бы вдоль него. По словам самого Авраменко, «поле перемещается вдоль провода как по волноводу». Из теории электричества известно, что токи смещения закону Джоуля — Ленца не подчиняются. Стало быть, сечение этого провода значения не имеет, он может быть тоньше волоса, его задача — лишь указывать направление. Кроме того, провод не нагревается, и потерь энергии почти нет.

В системе Авраменко ток проводимости из сети выпрямляется, преобразуется в реактивный ток нужной частоты, который передается по одному проводнику на любое расстояние, а там вновь преобразуется в обычный ток проводимости, заставляющий гореть лампы, крутиться моторы, работать лазеры и нагревать электроприборы.

Разработан и второй вариант однопроводной электроэнергии.

В этой схеме не используется «вилка Авраменко». Вместо «вилки Авраменко» используется обычная мостовая схема. Эта мостовая схема оказалась значительно эффективней, чем «вилка Авраменко». Кроме этого, были внесены и другие изменения в схему Авраменко. Данная схема приведена на Рис.2. В состав передающего узла входят генератор и трансформатор. Схема приемного узла показана на Рис.2 справа от трансформатора. На схеме, изображенной на Рис.2, цифрами обозначены: 1 — генератор, 2 — расширитель спектра, 3 — «антенна».

Рисунок 2 .Однопроводная передача энергии по новой схеме

Ключевыми моментами в повышении эффективности второй схемы, по сравнению со схемой Авраменко, является использование стандартной мостовой схемы, а не ее половины, а также наличие расширителя

спектра. Наличие в схеме расширителя спектра приводит к тому, что нагрузка не препятствует полному заряду конденсатора. Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не влияет на степень накала спирали лампы. В нашей схеме однопроводной передачи энергии имеется два самостоятельных контура, спектры частот в которых различные. В первом контуре узкополосный спектр частот, во втором — широкополосный. В первом контуре цепь замыкается на свободный конец вторичной обмотки трансформатора через антенну 3. Второй контур образован конденсатором, расширителем спектра и лампой накаливания.

Известно, что газоразрядные лампы светятся в сильном электрическом поле. В поле от «вилки Авраменко» они загораются без пусковых устройств и светятся максимально ярко. Практическую значимость этого трудно переоценить, ибо цена пускового устройства современной лампы дневного света (люминесцентной) составляет не менее 80% от всей ее стоимости. Но самое удивительное — «сгоревшие» лампы светятся, как новые.

Изучение свойств поля передающей линии в схеме Авраменко обнаружило необычайно высокую интенсивность даже на расстоянии 200 м от линии передачи энергии по одному проводу.

Однопроводная ЛЭП обладает рядом преимуществ. Содержание меди и алюминия в проводах может быть снижено в 10 раз, и провода не имеет смысла воровать. Реактивное электричество очень трудно украсть и использовать неспециалисту. Потери энергии в ЛЭП очень малы, и электроэнергию можно передавать на большое расстояние. При передаче ее обычным способом 10-15% энергии теряется на нагрев проводов (джоулево тепло). Для однопроводной же передачи можно брать настолько тонкий провод, насколько это позволяют соображения прочности, скажем, 2-4 мм в диаметре. Если в современных цепях плотность передаваемого тока не превышает 6-7 А/мм2, то по однопроводной она достигает 428 А/мм2 при мощности в 10 кВт. Причем провод не нагревается, а джоулевы потери уменьшаются почти в сто раз. Во столько же раз, соответственно, уменьшается расход меди на провода. Мало того, провода могут быть сделаны из обычной стали: ведь их электропроводимость значения не имеет, их задача — указывать направление

тока. Что это значит? А это значит — происходит колоссальная экономия на опорах и проводах линий электропередач, а также контактных линий электротранспорта. Их можно сделать значительно менее громоздкими и материалоемкими. В однопроводной линии не может быть коротких замыканий, следовательно, однопроводный кабель не станет источником пожара в доме. Кроме того, стоимость однопроводной ЛЭП ниже, чем трехфазной. В стандартных ЛЭП и существующих электроприборах используют активный ток, поэтому для согласования старого и нового метода передачи электроэнергии в начале и в конце однопроводной ЛЭП устанавливают преобразователи активного тока в реактивный. Однако сейчас ученые ВИЭСХ работают над созданием генераторов реактивного тока и домашних электрических приборов, которые непосредственно используют реактивный ток из однопроводной линии. На данный момент ученые экспериментально подтвердили работу популярных полупроводниковых светодиодных светильников напрямую от однопроводной линии, без преобразователей. Также предложены электродвигатели, использующие для работы ток смещения в однопроводной ЛЭП.

Доказано, что однопроводное электричество можно передавать не только по медному проводу. Выходящий из трансформатора Авраменко и батареи конденсаторов, где генерируются мощные статические заряды, стальной провод ныряет в лоток с водой, за которым идет графитовая нить, затем в лоток с грунтом (лотки, разумеется, изолированы). В линии специально устроены разрывы, в них возникают дуговые разряды между проводом и водой, землей, графитом. По проводу ползает однопроводная троллея (макет троллейбусной, например), отбирающая энергию для находящихся тут же потребителей. В конце линии подключена лампочка. Ток проходит по всем этим проводникам и зажигает ее.

Это доказывает, что можно постоянно и без больших потерь передавать энергию по любым токопроводящим изолированным веществам. Например — по трубопроводам, оптоволоконным линиям (по волокну передается информация, а ток — по металлической оплетке кабеля) и т.п. А раз так- то можно изобрести массу машин и устройств, использующих это явление.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования по однопроводной передаче электроэнергии позволяют предложить интенсивно развивать это направление в следующих областях:

Электроснабжение сельскохозяйственных и сельских населенных пунктов

Однотроллейный и одножильный кабельный гибридный электротранспорт

Принципиально новые одноэлектродные электротехнологические установки и плазматроны: электрокультиваторы, обезза-раживание воды и стоков, производство озона, ветеринарные плазменные коагуляторы и скальпели.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заев Н.Е., Авраменко С.В., Лисин В.Н., «Измерение тока проводимости, возбуждаемого поляризационным током». Журнал русской физической мысли №2, 1991.

2. «Резонанс Авраменко» http://www.skif.biz/energy/arhivl-3.shtml

cyberleninka.ru

дорога в никуда или будущее энергетики?

Передача электроэнергии в удаленные населенные пункты с небольшим числом жителей требует экономичных решений. Одним из вариантов является применение однопроводных линий. Обратной стороной снижения затрат при строительстве являются значительные ограничения по передаваемой мощности и вариантам размещения системы. Поэтому около 30 лет тому назад однопроводные линии сочли бесперспективным направлением, но сейчас к ним снова возрождается интерес. Считается, что современные технологии позволяют вывести однопроводные ЛЭП на новый технический уровень, когда они смогут конкурировать с двух- и трехпроводными аналогами не только по стоимости строительства, но и по эффективности. Разберемся, так ли это на самом деле и какие есть реальные перспективы для подобных решений.

В последнее время вокруг фигуры Николы Тесла возник ореол таинственности. Говорят, что этот ученый сделал некое изобретении, которое позволяло обеспечить человечество бесплатной электроэнергией. Тесла якобы научился черпать энергию из ничего, что не понравилось нефтяным магнатам. Правда, никаких публикаций о подобных системах не осталось, что, кстати, дополнительно подогревает интерес любителей «теории заговоров» — значит, «мировая закулиса» уничтожила все документальные свидетельства великого изобретения.

Но вполне возможно, что полумифическое изобретение, вокруг которого подняли шумиху, существует в реальности и даже практически реализовано, просто принцип его действия несколько иной, чем они его описывают. Действительно, Тесла нашел способ, как значительно удешевить строительство ЛЭП и на порядок снизить потери в них. В итоге человечество могло получить, хотя и не бесплатную, но очень дешевую электроэнергию. Изобретение было запатентовано в 1900 году, но практическая реализация оказалось отложена более чем на век. И причина заключается не в злокознях нефтяных баронов, а просто потому, что долгое время уровень развития технологий не позволял его реализовать.

Система, предложенная Николой Тесла, работает следующим образом (рис. 1). На передающей и приемной сторонах стоят трансформаторы Тесла. Они соединены между собой однопроводной линией электропередачи, которая, как и любой отрезок провода, имеет некую собственную резонансную частоту. Оба трансформатора настроены на эту частоту.

Благодаря резонансу электроэнергия передается не током в сердцевине провода, а электромагнитными волнами, распространяющимися вдоль его поверхности. Таким образом, резко снижаются потери электроэнергии. Кроме этого, можно сэкономить на проводе — он может быть значительно тоньше, чем в традиционных ЛЭП и выполнен из дешевого сплава со сравнительно невысокой проводимостью. И, конечно, значительная экономия получается благодаря тому, что проводов не два, а один.

Основная проблема в реализации такого принципа заключается в том, что собственная частота резонанса линии постоянно меняется. Изменилась температура окружающей среды — изменилась длина провода, нужно менять частоту, на которой передается электроэнергия. И есть множество других факторов, которые требуют постоянно подстраивать рабочую частоту системы. В начале XX века это было невозможно сделать, поэтому дальше лабораторных опытов дело не пошло.

Но от идеи использовать один провод вместо двух инженеры не отказались, реализовав ее на доступном тогда технологическом уровне.

Система SWER

В простейшем варианте однопроводные линии электропередач работают на тех же принципах, что и двухпроводные, но в качестве одного из проводов используется земля. Называется такая система SWER (Single Wire Earth Return — однопроводная с землей в качестве обратного провода).

Схема передачи электроэнергии по системе SWER показана на рис. 2. Используется заземление с сопротивлением 5-10 Ом. Поскольку сопротивление нашей планеты составляет менее 1 Ом, характеристики системы будут определяться главным образом сопротивлением заземления. Сила тока в заземлении не должна превышать 8 А, что ограничивает передаваемую мощность. Напряжение между проводом или землей составляет 12,7 или 19,1 кВ. Провод, по которому осуществляется передача энергии — стальной оцинкованный диаметром 3,26 мм, в последнее время вместо оцинкованных используют стальные провода, покрытые тонким слоем алюминия.

 

Объекты альтернативной энергетики, такие, как массивы солнечных батарей или ветряки, обычно располагаются вдали от крупных городов, зачастую в труднодоступных местах. Для доставки электроэнергии от них к потребителю разработана система SWER нового поколения, работающая на постоянном токе. Проблемы с безопасностью решаются с помощью усовершенствованных защитных устройств.

Основной проблемой для системы SWER является обеспечение безопасности. Система рассчитывается таким образом, чтобы шаговое напряжение в почве не превышало 20 В/м. То есть шаговое напряжение не опасно для человека. Хотя некоторые экологи считают, что протекание электрического тока через землю негативно сказывается на природе. К тому же, SWER нельзя использовать в крупных агломерациях, так как там она будет вызывать электрическую коррозию объектов городской инфраструктуры вблизи питающих подстанций. Поэтому SWER используется только для электрификации удаленных населенных пунктов.

В случае, если провод упал на землю или на дерево, но при этом сила тока оказалась в допустимых пределах, соответствующих нормальной нагрузке, это обстоятельство не может быть сразу определено на передающей стороне без получения информации, что к потребителю энергия не поступает. Соответственно, нет возможности сразу отключить подачу электроэнергии в подобных аварийных ситуациях. Это уже приводило к возникновению лесных пожаров.

Впервые система SWER была использована еще в 1925 году при строительстве ЛЭП в Новой Зеландии. С тех пор SWER получила большое распространение в этой стране, а также в соседней Австралии. Причина того, что именно в этих странах SWER завоевала популярность, связана с низкой плотностью населения там. В Австралии есть дополнительное преимущество для данной системы — значительная часть территории страны покрыта пустынями, где система SWER не создает практически никаких проблем. По данным на 2008 г., в Австралии эксплуатировалось более 150 тыс. км. линий SWER.

Помимо Австралии и Новой Зеландии, система SWER использовалась в Бразилии, Канаде, а также в ряде африканских стран. Существует опытная ЛЭП и в США на Аляске. Также системы, аналогичные SWER, используются на некоторых подводных ЛЭП, обратным проводом в них является морская вода. Как правило, подводные однопроводные системы работают на постоянном токе.

Следует отметить, что в большинстве стран мира национальные нормы требуют использования металлического обратного провода, но в ряде случаев эксплуатация систем SWER, тем не менее, допускается на основе разрешения, выданного в индивидуальном порядке. В СССР и в современной России SWER и аналогичные ей системы никогда не использовались, даже не рассматривалась официально возможность строительства таких ЛЭП. Для нашей страны с большими лесными массивами и множеством факторов, способствующим обрыву проводов ЛЭП, имеющиеся в системе SWER проблемы с безопасностью оказываются совершенно неприемлемыми.

За рубежом интерес к развитию системы SWER к середине 80-х годов постепенно угас, но в конце 2000-х годов возродился вновь. В условиях глобального экономического кризиса инвесторы обратили свои взоры на Африку, так как экономики многих стран этого континента демонстрируют впечатляющий рост. Но именно там существуют проблемы с энергоснабжением. Система SWER способна решить их с небольшими затратами, при этом условия на континенте (малая плотность населения, значительную часть площади занимают пустыни) оптимальны для данной системы.

Резонансные системы передачи

В СССР вместо SWER разрабатывали систему однопроводной системы передачи электроэнергии, основанной на принципе, открытом Николой Тесла. Работы по изучению работы ЛЭП в резонансном режиме были начаты в 1956 году в Сибирском НИИ энергетики (Сиб-НИИЭ) под руководством профессора В.К.Щербакова. В 80-е годы разработки по однопроводным линиям велись во Всесоюзном энергетическом институте (ВИЭ), позже это проблематикой занялись во Всероссийском НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ).

 

Большой вклад в развитие однопроводных резонансных систем электропередачи внес российский ученый С. В. Авраменко. Наряду с созданием резонансных систем, эффективность которых подтверждена официальной наукой, ему принадлежит идея так называемой «вилки Авраменко» — однопроводной системы передачи, не требующей заземления и традиционных резонансных контуров с катушками. Тема «вилки Авраменко» широко обсуждается на интернет- форумах, приводятся данные о многочисленных опытах, подтверждающих работоспособность данной конструкции. Внимательное изучение фотографий показывает, что многие любительские опыты дают сомнительные результаты из-за явного присутствия в них обратного провода в виде емкостной связи, хотя были и опыты, проводившиеся квалифицированными специалистами по всем правилам. Официальная наука пока не создала теорию, объясняющую работу «вилки Авраменко».

По сравнению со SWER, однопроводная резонансная линия более безопасна. При обрыве или же замыкании на землю провода меняется частота собственного резонанса линии. Это может быть обнаружено автоматикой на передающей стороне и подача электроэнергии будет сразу же отключена. Не говоря уж о том, что из-за изменения частоты резонанса напряжение в линии само по себе резко уменьшается. По этой же причине однопроводные резонансные линии надежно защищены от несанкционированного отбора электроэнергии. Данные о воздействии электрической коррозии от резонансных однопроводных систем на городскую инфраструктуру пока отсутствуют из-за малочисленности опытов.

Современная реализация идей Теслы предусматривает подстройку рабочей частоты системы и резонансной частоты трансформаторов с помощью компьютеров. Это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования, что является недостатком системы. Поэтому применять однопроводные резонансные системы стоит главным образом как часть интеллектуальных систем электропитания с распределенным управлением, что позволяет использовать одно и то же компьютерное оборудование как для управления сетью, так и для подстройки частоты.

В резонансных однопроводных линиях передача энергии осуществляется на частотах от 1,5 кГц до 20 кГц. Это значительно выше, чем частота переменного тока в обычных линиях (50 Гц), к тому же, частота может меняться в широких пределах. При передаче больших мощностей по воздушным ЛЭП возникает проблема электромагнитной совместимости с электронными устройствами, находящимися поблизости, не решенная до сих пор.

Тем не менее, однопроводные резонансные системы уже сейчас могут найти применение для питания устройств с небольшой потребляемой мощностью (порядка единиц ватт). Речь идет о камерах видеонаблюдения и публичных точках доступа Wi-Fi, установленных в парках, а также других открытых пространствах. Эти устройства соединяются друг с другом самонесущим волоконно-оптическим кабелем, имеющим внутри прочный стальной трос. По этому тросу можно организовать однопроводную передачу электроэнергии.

В 2013 году в подмосковном городе Дубна была введена в эксплуатацию непрерывная зона доступа Wi-Fi вдоль набережной Волги длиной 1250 м. Точки доступа Wi-Fi питаются в ней через стальной трос оптического кабеля описанным выше способом. Оборудование создано ООО «Мезон» — резидентом технопарка при местном университете. По оценкам разработчиков, их система позволяет на 40% сократить капитальные затраты на строительство линии электропередачи.

Дальнейшее развитие однопроводных резонансных систем будет, очевидно, связано с внедрением технологии для создания подземных кабельных линий. При этом автоматически решается проблема электромагнитной совместимости, да и частота собственного резонанса линии, находящейся под землей, более стабильна, что упрощает систему регулировки частоты.

В ВИЭСХ уже создана опытная подземная однопроводная линия длиной 1,2 км, способная передавать электроэнергию мощностью до 20 кВт. Есть и разработки, позволяющие передавать до 100 кВт. Основная проблема, которую предстоит решить для широкого распространения подземных однопроводных линий — создание недорогой изоляции с минимальными потерями электромагнитных волн, распространяющихся вдоль провода. Возможным выходом станут так называемые газоизолированные ЛЭП, в которых изоляцией является специальный газ, закачанный под давлением в оболочку провода. Тем не менее, о полной замене традиционных систем передачи электроэнергии на однопроводные резонансные в обозримом будущем говорить не приходится. Но для специализированных применений, как, например, упоминавшаяся система электропитания точек доступа Wi-Fi, однопроводные системы уже сейчас могут использоваться, давая значительную экономию.

Алексей ВАСИЛЬЕВ

market.elec.ru

Подтверждение идей Н. Тесла — К чему стадам дары свободы… — ЖЖ

1. Однопроводная передача энергии

Эксперименты по однопроводной и беспроводной передаче электроэнергии начались белее 100 лет назад с опытов Н.Тесла. Спустя много лет интерес к этой проблеме возник опять, особенно после того, как С.В.Авраменко продемонстрировал передачу переменного тока по одному проводу в московском научно-исследовательском электротехническом институте [1].

Рис.1. Однопроводная передача энергии по схеме Авраменко

Основу устройства для однопроводной передачи энергии составляет «вилка Авраменко», которая представляет собой два последовательно включенных полупроводниковых диода (рис.1). Если вилку присоединить к проводу, находящемуся под переменным напряжением, то через некоторое время в разряднике Р наблюдается серия искр. Временной интервал от подключения до появления разряда зависит от величины емкости С, величины напряжения, частоты пульсации и размера зазора Р.

Включение в линию передачи L резистора номиналом 2-5 МОм не вызывает существенных изменений в работе схемы [1 — 4].

Подтверждение реальности однопроводной передачи энергии вызвало у автора желание экспериментально проверить возможность беспроводной передачи энергии – основной задачи, которую успешно решил Н.Тесла, но которая до сих пор не повторена в экспериментах.

2. Новые эксперименты по однопроводной передаче энергии
Для проверки идей Н.Тесла автором настоящей статьи были проведены эксперименты по передаче электроэнергии по одному проводу и беспроводная передача энергии. Для этой цели разработана новая схема однопроводной передачи энергии.

В нашей схеме не использовалась «вилка Авраменко». Вместо «вилки Авраменко» использовалась обычная мостовая схема. В проведенных экспериментах мостовая схема оказалась значительно эффективней, чем «вилка Авраменко». Кроме этого, были внесены и другие изменения в схему Авраменко.

Новая схема приведена на рис.2. В состав передающего узла входят трансформатор и генератор, подключенный к источнику питания Б5-47. Схема приемного узла показана на рис.2 справа от трансформатора.

Рис.2. Однопроводная передача энергии по новой схеме.

На схеме, изображенной на рис.2, обозначены: 1 — генератор, 2 — расширитель спектра, 3 — «антенна», L – линия передачи. Общий вид устройства показан на рис.3. Свечение лампы накаливания 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи, можно видеть на фото рис.3.

Рис. 3. Общий вид устройства для демонстрации однопроводной передачи энергии.

Энергией устройство обеспечивает источник питания постоянного тока Б5-47, позволяющий получать напряжение 0 — 30В. Нагрузкой служит лампа накаливания 220В, 25Вт. Генератор и трансформатор размещены в корпусе из диэлектрика. Диоды, конденсатор, лампа, элементы 2 и 3, составляющие приемник энергии, размещены в бело-голубом пластмассовом корпусе под лампой (рис.3).

Приемный узел соединен с трансформатором одним проводом.

Яркость свечения лампы зависит от мощности генератора. При повышенном напряжении на выходе источника питания Б5-47 в пределах 16 – 18 вольт лампа 220В, 25Вт горит почти полным накалом (рис.4).

Рис. 4. Свечение лампы 220В, 25Вт в однопроводной линии передачи при повышенном напряжении от источника Б5-47.

Ключевыми моментами в повышении эффективности нашей схемы, по сравнению со схемой Авраменко, является использование стандартной мостовой схемы, а не ее половины, а также наличие расширителя спектра. Наличие в схеме расширителя спектра приводит к тому, что нагрузка, не препятствует полному заряду конденсатора.

Включение в линию передачи резистора или использование в качестве линии передачи проводника с большим удельным сопротивлением существенно не влияет на степень накала спирали лампы. Таким образом, сопротивление линии передачи сказывается весьма незначительно. Лампочка светится даже при «оборванной» линии передачи.

Это наиболее наглядно демонстрирует фото на рис.5.

Рис. 5. Свечение лампы 220В, 25Вт в разорванной однопроводной линии, связанной узлом по изоляции.

В новой схеме однопроводной передачи энергии имеется два самостоятельных контура, спектры частот в которых различные. В первом контуре узкополосный спектр частот, во втором — широкополосный. Первый контур разомкнут. В нем цепь условно замкнута на приемник через антенну 3 (рис.2). Второй контур образован конденсатором, расширителем спектра и лампой накаливания.

Свечение лампы в разорванной линии передачи, связанной узлом по изоляции, указывает на то, что возможна передача энергине только по одному проводу, но и беспроводная передача энергии, на что указывал и что демонстрировал в своих экспериментах Н.Тесла.

3. Эксперименты по беспроводной передаче энергии.

В экспериментах исследовалась возможность передачи энергии без проводов на электродвигатель. В экспериментах передающим устройством служил комплекс, состоящий из блока питания Б5-47, генератора и трансформатора.

В качестве приемника выступал специальный приемный узел для беспроводной передачи энергии, содержащий электронный узел и электродвигатель постоянного тока ИДР-6.

На рис.6 показан общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии. В экспериментах наблюдалось вращение электродвигателя, не подключенного к линии передачи.

Рис. 6. Общий вид устройства для демонстрации беспроводной передачи энергии.

Электродвигатель установлен на электропроводящей платформе, которая, в свою очередь, установлена на корпусе из изоляционного материала (рис.7).

Рис. 7. Приемник с электродвигателем для демонстрации беспроводной передачи энергии.

Внутри корпуса находится электронный узел. Электронный узел занимает незначительный объем приемника и выполнен на печатной плате. Внутренняя часть приемника для беспроводной передачи энергии показана на рис.8.

Рис. 8. Внутренняя часть приемника для демонстрации беспроводной передачи энергии на электродвигатель.

При включении передающего устройства наблюдалось вращение электродвигателя в руках экспериментатора. При этом ни электродвигатель, ни платформа не подключались к передающему устройству. В корпусе, на котором расположена платформа с двигател

ss69100.livejournal.com