ГЛАВНЫЙ ЗАКОН ИМПУЛЬСНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Канарёв Ф.М. Анонс.
реклама
ГЛАВНЫЙ ЗАКОН ИМПУЛЬСНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Канарёв Ф.М. kanarevfm@mail.ru Анонс. История науки засвидетельствовала не только научные достижения, которые формировали благополучие землян, но глобальные научные ошибки, которые сдерживают научный прогресс и рост благополучия землян. Среди многочисленных научных ошибок, лидирующие позиции занимает ошибочный закон формирования импульсной электрической мощности. В исправлении этого закона заложен самый большой потенциал глобальной экономии электроэнергии. Дорога в жизнь этому закону будет открыта следующим поколением и учёных и политиков. Покажем, как была замечена суть ошибочности старого закона формирования средней величины импульсной электрической мощности и как она была исправлена. В учебниках по электротехнике и электронике приводится математическая модель для расчёта средней величины PCC электрической импульсной мощности, реализуемой амплитудами импульсов напряжения U A и амплитудами импульсов тока I A со скважностью импульсов S (рис. 1) [1], [2] T T PCC U (t )dt I (t )dt PCC U A 0 0 IA . S (1) Рис. 1. Осциллограмма импульсов напряжения и тока Более 10 лет назад, начиная лабораторные экспериментальные исследования по использованию импульсов напряжения и тока для нагрева раствора воды с использованием выпрямителя, мы обратили внимание на явное противоречие, заложенное в формуле (1) для вычисления средней электрической мощности. Длительность наших опытов составляла 5 мин. = 300с (рис. 2). Средняя амплитуда напряжения – 300В, а средняя амплитуда тока 50А при скважности импульсов S T / 100 . Из этих данных неоспоримо следует, что средняя величина импульсного напряжения равна UC U A / S 300 / 100 3,0В , а средняя величина импульсного тока равна I C I A / S 50 / 100 0,50 A . Из этого автоматически следует, что средняя величина импульсной мощности равна 2 PC U C I C 3,0 0,50 1,50Ватта . Формула (1) из учебников убеждает нас, что средняя величина импульсной мощности в 100 раз больше и равна PCC (U A I A ) / S (300 50) / 100 150Ватт . Элементарное научное здравомыслие подсказывает, что если формула (1) правильна, то из неё следует, что амплитудная величина напряжения U A 300В подаётся потребителю непрерывно в течение всего опыта 300с (рис. 2). Это - явный абсурд, противоречащий осциллограмме (рис. 1). Рис. 2. Длительность опыта 300с (5 минут): а) суммарная длительность 3с (3 сек) всех импульсов напряжения и b) такая же суммарная длительность импульсов тока При скважности импульсов напряжения и тока S 100 и длительности опыта 300с потребитель получает энергию всего 300/100=3сек., а 297сек. Он работает, не получая электроэнергии. Из описанного неоспоримо следует формула для расчёта средней величины импульсной электрической мощности (рис. 1 и 2). PC UA IA . S2 (2) Существует множество вариантов для экспериментальной проверки достоверности формулы (2) и ошибочности формулы (1). Опишем некоторые из них. Чтобы понять физический процесс формирования показаний приборов, запишем осциллограмму (рис. 4) на клеммах аккумулятора и проанализируем процесс формирования средней величины импульсной электрической мощности, реализуемой на клеммах лампочки (рис. 3) [2]. Рис. 3. Схема для измерения напряжения, тока и мощности, реализуемой аккумулятором на импульсное питание лампочки Осциллограмма, снятая с клемм аккумулятора, представлена на рис. 4. 3 Рис. 4. Осциллограмма, снятая с клемм аккумулятора, питавшего лампочку импульсами напряжения U A и тока I A На осциллограмме (рис. 4) явно видны прямоугольные импульсы напряжения с амплитудой U A , меньшей номинального напряжения на клеммах аккумулятора. Это результат падения напряжения при появлении нагрузки с амплитудой тока I A и длительностью , равной длительности действия амплитудного рабочего напряжения U A . Длительность импульсов напряжения и тока значительно меньше длительности периода T следования импульсов. Ясно видно (рис. 4), что падение напряжения начинается в точке В и заканчивается в точке D. После прекращения действия нагрузки напряжение на клеммах аккумулятора восстанавливается почти до номинального значения. Ясно видно также, что в интервале DE напряжение не участвует в работе, а формула (1) пытается убедить нас в том, что амплитудное значение U A напряжения действует непрерывно. Удивительно то, что нашлись читатели нашего сайта, не понимающие сути этого центрального момента, и защищающие достоверность формулы (1), которая явилась следствием перевода процесса аналитического интегрирования функций напряжения U (t ) и - тока I(t) в процесс графоаналитического решения этого уравнения [2]. Однако, перевод аналитического метода решения уравнения (1) в графоаналитический требовал основательных знаний по физике и, особенно по электротехнике, которых у математиков не оказалось. Они не задумывались о физической сути процесса генерации средней величины импульсной мощности. В результате физико-математическая ошибка (1), допущенная математиками и не обнаруженная инженерами-электриками, задержала развитие экономной импульсной энергетики почти на 100лет. Вот суть этой ошибки. При составлении программы для графоаналитического решения уравнения (1) с целью определения средней величины импульсной мощности PCC , реализуемой первичным источником питания, в данном случае, - аккумулятором, роль ориентира выполняло само математическое уравнение (1), которое предназначено для вычисления средней мощности, генерируемой непрерывно меняющимися функциями напряжения U (t ) и тока I (t ) . В формуле (1) перемножаются результаты интегрирования функций напряжения и тока. При графоаналитическом методе решения этого уравнения перемножаются ординаты напряжения и тока. Затем полученные произведения складываются и делятся на общее количество произведений в интервале периода T . В результате получается средняя вели- 4 чина электрической мощности PCC , математическая формула, для расчёта которой принимает вид, представленный в конце формулы (1). Электроника, реализующая математические программы, заложенные в современные электронные электроизмерительные приборы, способна измерять в секунду десятки тысяч ординат функций напряжения и тока, перемножать их и выдавать средние значения напряжения, тока и мощности с большой точностью. Проследим, как это делается. Для этого внимательно присмотримся к осциллограмме на рис. 4. Измеряется ордината импульса напряжения U i и ордината импульса тока I i . Затем они перемножаются, полученные произведения складываются, и учитывается общее количество полученных произведений в интервале периода T . Вот тут и начинается процесс формирования физикоматематических ошибок. Когда ординаты напряжения и тока снимаются в интервале длительности их импульсов , то физико-математические законы не нарушаются, так как процесс генерирования напряжения и тока, в интервале длительности импульса, непрерывный. Как только закончился интервал длительности импульса, то ток исчезает из электрической цепи и процесс генерирования мощности, реализуемой аккумулятором, прекращается до следующего импульса [2]. А теперь обратим внимание на главное. После прекращения действия импульса тока с амплитудой I A и длительностью , напряжение на клеммах аккумулятора не падает до нуля, а восстанавливается до своего номинального значения (рис. 4, интервал DЕ) и прекращает своё участие в процессе генерации средней величины импульсной мощности PCC (рис. 4). Вольтметр, подключённый к клеммам аккумулятора, показывает его номинальное напряжение, которое не участвует в формировании средней величины мощности, когда прерывается импульс, то есть в интервале T . Программа, продолжает, в интервале отсутствия импульсов T , перемножать нулевые значения ординат тока и полные ординаты номинального напряжения на клеммах аккумулятора. В результате количество произведений с нулевыми значениями тока и не нулевыми значениями напряжения входит в общее количество этих произведений за период T . Далее, программа делит сумму произведений амплитудных значений напряжения и тока, полученных в интервале длительности импульса , на общее количество произведений, полученных за весь период T . В итоге получается произведение амплитудных значений напряжения и тока, разделённое на скважность импульсов S один раз (см. формулу 1). Математики-прикладники, не мудрствуя лукаво, сразу дают, по их мнению, очень убедительную интерпретацию полученному результату, объясняя электротехникам «достоверность» полученного результата (1) следующим образом. Есть напряжение и ток, есть мощность, нет тока – нет мощности, а величина напряжения, которое присутствует в момент (рис. 4, DЕ), когда ток равен нулю (в интервале T ), не играет никакой роли. С виду, очень убедительное объяснение, а при тщательном анализе – фундаментальная ошибка с глобальными последствиями для всего человечества. Система СИ требует непрерывного участия напряжения и тока в формировании мощности в интервале каждого периода T , а значит и каждой секунды [3]. Часть I A / S формулы (1) строго соответствует этому требованию, так как из неё следует, средняя величина тока I C , действующего непрерывно в интервале всего периода. Она вычисляется по формуле I C I A / S и её величина показана на рис. 4. Сразу возникает вопрос: каким образом формула (1) учитывает неучастие амплитудного значения U A в интервале T ? Формула (1) даёт нам однозначный ответ – никак. Она (формула и её творцы) считает, что напряжение участвует в формировании мощности, реализуемой аккумулятором, своей амплитудной величиной U A непрерывно. 5 А теперь посмотрим внимательно ещё раз на осциллограмму (рис. 4) и обратим внимание на физическую суть, содержащуюся в формуле (1). Она заключается в том, что вертикальный прямоугольный импульс тока с амплитудой I A и длительностью превратился в горизонтальный прямоугольник с амплитудой I C , заполняющий длительность всего периода T . Это полностью соответствует системе СИ, требующей непрерывное участие тока в формировании мощности в интервале всего периода, а значит и – секунды [3]. Значит формула (1) правильно учитывает участие тока в формировании мощности. Можно ли делать такой же вывод и об участии напряжения в формировании средней величины мощности? Нет, конечно, формула (1) убеждает нас в том, чего нет в реальности. Из неё следует, что амплитудное значение напряжения U A участвует в формировании средней величины импульсной мощности своей полной амплитудной величиной U A в интервале всего периода T , а осциллограмма (рис. 4) отрицает этот факт. Из неё следует, что напряжение со своим амплитудным значением U A участвует в формировании средней величины импульсной мощности только в интервале длительности импульса , а во всём остальном интервале T оно не участвует в формировании средней величины импульсной мощности, так как в этом интервале ( T ) цепь разомкнута и на клеммах лампочки нет напряжения. Оно присутствует только на клеммах аккумулятора и равно своему номинальному значению, а формула (1) приписывает напряжению обязанность не только проявлять себя в показаниях приборов, но и участвовать в формировании средней величины импульсной мощности. Это явная фикция оказалась недоступной для понимания нескольких поколений академиков-энергетиков всех академий мира. В результате этой физико-математической ошибки величина средней импульсной мощности на питание лампочки, реализуемой аккумулятором, ошибочно увеличивается в количество раз равное скважности импульсов напряжения. Удивительно то, что этот ключевой момент оказывается непонятным всем докторам наук и академикам РАН, которые уже шушукаются: кому присудить премию «Глобальная энергия» так, чтобы, как говорят, обвести вокруг пальца государственную власть, которая, не мудрствуя лукаво, безропотно соглашается с академиками, и проигнорировать реальные глобальные научные энергетические достижения «лжеучёных». У нас остаётся одна возможность – пожелать им всем успеха в накоплении исторического позора. Итак, чтобы правильно учитывать мощность, реализуемую первичным источником энергии, надо, прежде всего, знать требования системы СИ к непрерывному действию напряжения и тока в течение секунды, а значит и в течение каждого периода. Реализуется это требование просто – путем деления амплитудного значения напряжения U A на скважность S импульсов. В результате получается средняя величина напряжения U C U A / S , действующая в течение всего периода T (рис. 4). Ошибочная формула (1) более 100 лет работает во всех электроизмерительных приборах, учитывающих расход электроэнергии и прочно блокирует процесс разработки экономных импульсных потребителей электроэнергии. Для превращения ошибочной формулы (1) в безошибочную, надо учитывать скважность импульсов тока и импульсов напряжения. В результате достоверной оказывается формула (2). PC UA IA U I если...SU S I ..то...PC А 2 А . SU S I S (2) А теперь представим одно из многочисленных экспериментальных доказательств достоверности формулы (2) и ошибочности формулы (1). На рис. 5 представлен электромотор-генератор МГ-1, питающийся от аккумуляторов. 6 Рис. 4. Мотор-генератор в режиме разрядки и зарядки аккумуляторов и - питания электролизёра Мотор-генератор МГ-1 проработал непрерывно 72 часа, в режиме поочередного питания от одной группы мотоциклетных аккумуляторов и зарядки второй группы, при одновременном питании электролизёра. За это время напряжение каждого аккумулятора упало в среднем на 0,7Вольта. Учитывая количество аккумуляторов - 8 и ёмкость каждого – 18Ач, имеем величину энергии, которую отдали все аккумуляторы за 72 часа непрерывной работы E AK 18 0,7 3600 8 362880 Дж. Из этого следует, что мощность, реализовываемая всеми аккумуляторами на вращение ротора МГ-1 и на питание электролизёра, равна PAK 362880 / 72 3600 1,40Ватта . При этом электролизёр произвёл 43 литра газовой смеси водорода и кислорода. Следовательно, на получение 1 литра указанной смеси, реализовывалась мощность, равная 1,4 Ватта / 43 0,033Ватта / литр. Более 10 лет мы демонстрируем экспериментальные батареи отопления (рис. 5). Рис. 5: а) батарея, нагреваемая ТЭНом; b) батарея, нагреваемая предплазменной ячейкой Одна из них нагревается обычным ТЭНом, а вторая – запатентованной тепловой ячейкой, питаемой импульсами напряжения с амплитудами U A 1000B и импульсами тока с амплитудами I A 50 A при скважности импульсов S 100 . Приборы, наивысшего 7 класса точности, подключённые к клеммам ячейки, показывают: U C 10B и I C 1,5 A . Формула (2) даёт среднюю величину мощности PC U C I C 10 1,5 15,0Bт. Счётчик электроэнергии фиксирует мощность на клеммах ТЭНа, равную, примерно, 880Вт, а на клеммах ячейки - более 1,0 кВт. Конечно, при полной реализации описанного, энергетический эффект не будет стократным, но в любом случае он будет в десятки раз выше, чем у всех существующих бытовых энергетических системах. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Пока земляне довольны ошибочным законом (1) формирования средней импульсной электрической мощности. Реальный закон (2) формирования средней электрической импульсной мощности готов к реализации, но она, видимо, будет отложена. Источники информации 1. Канарёв Ф.М. Монография микромира. http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/663-2012-08-19-17-07-36 2. Канарёв Ф.М. Импульсная энергетика. Том II монографии «Начала физхимии микромира». http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/228----ii3. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц (СИ). М. 1977. Издательство стандартов. 232 с. 4. Канарёв Ф.М. ВИДЕО – ТРИ БАТАРЕИ ОТОПЛЕНИЯ. http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-39-37/598-2012-05-04-11-53-58 5. Канарёв Ф.М. Реальный автономный источник энергии. http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-39-37/622-2012-06-07-09-26-07 6. Канарёв Ф.М. Видео доклад на конференции: Закон сохранения энергии - глобальная физико-математическая ошибка. http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-39-37/681-2012-09-08-08-35-35