Elektrische Kraftübertragung ohne Metalldrähte

In den Arbeiten von Tesla [3] und russischen Wissenschaftlern [4-10] vorgeschlagen aktive Kraftübertragungsverfahren reaktiven kapazitiven Strom mit den Resonanzeigenschaften des einzelnen Drahtleitung (ECO) unter Verwendung eines Metallleiter aus. Der Zweck dieser Arbeit - die Möglichkeit der Verwendung von nichtmetallischen leitenden Medium zur Übertragung von elektrischer Energie zu untersuchen.

Bekannte Verfahren zur Kraftübertragung auf der Basis der Übertragung von Wirkleistung über Leitungsstrom in einem geschlossenen Kreislauf. Elektromagnetische Energie breitet sich entlang der Übertragungsleitungen (PTL) in Form von Wellen des elektromagnetischen Feldes oder das Feld von Ladungen reisen [I]. Draht-Leitung, die aus Aluminium oder Kupfer, sind leitende Kanäle (Führungen), entlang der bewegt den Fluss von elektromagnetischer Energie aus dem Generator des Empfängers an die Macht und zurück zum Generator.

Maximum tragene Leistung dreiphasigen Übertragungsleitung Verlust ist auf der Widerstandslinie begrenzt, die maximale Spannung, die durch die Spannungsfestigkeit der Isolation und Beständigkeit gegen elektromagnetische Linien bestimmt wird. Der moderne Ansatz elektromagnetische Störfestigkeit zu gewährleisten, ist eine strenge Regulierung Parameter der Linie mit Hilfe von High-Speed-Shunt-Reaktoren und einer seriellen Kapazität Kompensation überläuft von Blindleistung und die Unterdrückung der Resonanzeigenschaften der Linie [2] zu beseitigen.

Methods. Für die Versuche Eindraht-Leistungssystem (IPS) verwendet wird, wird ein Schaltplan in Fig. und b.

Schematische Darstellung eines Single-Wire-Energiesystem mit einem nicht-metallischen leitfähigen Kanal

· ECO mit einer symmetrischen Anordnung von Tesla-Transformator.

· ECO mit Dioden-Kondensator-Einheit am Ende des leitenden Kanals.

ECO besteht aus einem Hochfrequenzgenerator mit einstellbarer Spannung 28 I I Kapazität kW Sender 2 und Empfänger 3 Tesla-Transformator mit einem leitenden Kanal zwischen dem 4, einen Gleichrichter 5, wobei die elektrische Last 7 in der Form von Glühbirnen oder Motorspannung von 220 V, I kW. Die Hochspannungswicklung des Transformators ist als ein Tesla einen zylindrischen Ferritkern mit einem Durchmesser von 50-100 mm Spule und Spulen umfasst 4000-6000. Das innere Ende der Hochspannungswicklung ist mit dem leitenden Kanal, und das äußere Ende ist frei. Tesla-Transformator ist 40-60 durch eine Niederspannungswicklung der Spulen angetrieben.

Wenn die Zufuhr von Strom von dem Hochfrequenzleistungsgenerator für das freie Ende der Hochspannungswicklung Wicklung auf Massepotential gebildet, und die leitenden Kanal 1-25Kgts Spannung mit einer Frequenz der Oszillatorfrequenz entspricht. Weiterhin erzeugt eine Tesla-Spule als eine Spiralantenne eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von 10,5 cm, die Länge der Hochspannungswicklungswindungen entspricht. Die Tesla-Transformator Stromversorgungsschaltung der Resonanzmode gebildet, und eine Sende- und Empfangsschaltung Hochspannungswicklung und der leitfähigen Kanal mit einem Spannungsresonanzmodus Frequenz gleich Oszillator 1 gebildet.

Als leitfähiger Kanal die folgenden Materialien verwendet: Polyethylenrohr von 10 mm im Durchmesser und 1,5 m Länge, gefüllt mit Hahn oder Meerwasser; Kunststoffschale mit der Größe der Grundschicht der Erde 150 x 10 x 400 mm; dioxide-Oxidfilms aus Indium-Zinn (IT0) von der Glasdicke von 0,3 mm Widerstand 300 0m; Graphit Gewindedurchmesser 0,1 mm, Länge 500 mm mit einem Widerstand von 100 Ohm. Zum Vergleich wurden auch Stahl- und Kupferdraht von 0,1 mm Durchmesser und einer Länge von 5 m verwendet.

Die Spannung an dem leitenden Kanal variiert innerhalb 1-10 kV, Generatorfrequenz von 25 kHz bis I. Spannung, Strom und Leistung am Ausgang des ECO und der Last-Standard elektrische Geräte gemessen.

Ergebnisse und Diskussion. Substitution eines leitenden Metallleiterkanal zu dem Kanal der nicht-metallische leitfähige Materialien verursachte keine Reduzierung der Sendeleistung und ECO wärmeleitendem Material Kanäle, eine Reihenschaltung, die auch zu einer Abnahme der Sendeleistung führte.

Unterbrechung in der Leitungskanal des Wassers durch einen Luftspalt zu schaffen führte zur Entstehung eines Bogenstrahl kapazitiven Strom, aber die Entladung nicht eine Erhöhung der Wassertemperatur führen, wenn die Sendeleistung von 300 W bei einer Spannung von 4,5 kV für I Stunde, was das Fehlen von Energieverlusten bestätigt leitenden Kanal. Erhöhte Wassertemperatur reduzieren nicht die Sendeleistung. Es wurde eine Abnahme der pH-Wert des Wassers aus dem neutralen Wert auf 4 festgestellt.

Erhöhung der Salzkonzentration in Meerwasser bis zu einem Niveau von 5,7 g / l nicht zu einer Erhöhung der Sendeleistung im Vergleich zu Leitungswasser. Allerdings Ersatz von Leitungswasser mit entsalztem Wasser führte zu Widerstand 16MOm Sendeleistung um 100% zu verringern.

Somit zeigt das Experiment, dass die leitenden Kanäle von nichtmetallischen Materialien in der ECO-Modus in den Resonanzeigenschaften kvazisverhprovodyaschie haben. Eine mögliche Erklärung für diesen Effekt ist die Abwesenheit des aktiven Leitungsstrom in den Kanal und die dominante Rolle in der Energieübertragung Vorströme, für die die Joule-Lenz nicht durchgeführt wird [11]. Der Transformator-Stromversorgungsschaltung Strom Tesla - fast jet und unter Resonanzstromwerte von induktiven und kapazitiven Strömen gleich sind, und deren Vektoren sind in der Phase entgegengesetzt. Hochfrequenz-Wechselrichterstrom in Verluste im Leistungsschaltungsleiter und Tesla Transformatorkern verbraucht wird, die weniger als 2%, und die Erzeugung von Blindstrom in dem leitenden Kanal ist.

Der Spannungsresonanzmodus, die Effektivwerte der Spannung über den Induktor Wicklungen und Hoch leitenden Kanal, Windungs ​​Kapazität leitenden Kanal Spulen und Kapazität sind an den entgegengesetzten Phasen und Verluste aus dem Durchgang des kapazitiven Ladewiderstand Strom durch den leitenden Kanal vernachlässigbar. Der Verlust auf der Krone und der Leckstrom kann durch Isolierung des leitenden Kanals reduziert werden. In diesem Fall sind die Wirkstrom und die Magnetfeldlinien gleich Null ist, und die elektrischen Feldlinien ist ein Maximum.

Wie bei der herkömmlichen Energieübertragungsleitung, wird die maximale Sendeleistung von Ladestromleitung begrenzt. Der Winkel zwischen den Spannungsvektoren am Anfang und Ende der Leitung gleich Null ist. ECO Qualitätsfaktor bei einer Frequenz von 5 kHz bis 100-mal höher als bei herkömmlichen Stromleitungen bei einer Frequenz von 50 Hz, die in Resonanzbedingungen führt zu einer signifikanten Erhöhung der Spannung und der Sendeleistung entlang des leitenden Kanals.

In konventionellen Kraftübertragungsleitung Spannung variiert leicht entlang der Übertragungsleitung, und der Winkel zwischen den Spannungsvektoren am Anfang und Ende der Übertragungsleitung ist eine Menge, die proportional zu der Wellenlänge der Linie.

Basierend auf diesen Studien vorgeschlagen, Verfahren und Vorrichtungen [12] für die Übertragung der elektrischen Energie durch elektrisch isoliert von der Erde mit Kunststoffwasserleitungen, Bewässerungskanälen, isolierte Rohrleitungen für den Transport von Gas, Öl, heißes und kaltes Wasser, Glasfaserkabel mit einem leitenden Film auf der Oberfläche des Kohlenstoff-Verbundkabels von elektrisch isolierten Teil des Land- und Wasserfläche, einschließlich der Abschnitte der Autobahn für die Übertragung von Energie elektrisiert stationäre und mobile Geräte.

Geformt Anforderungen an die elektrische Sicherheit und die Begrenzung der Verwendung von Trinkwasser und Warmwasserleitungen unter elektrischer Spannung. Diese Anforderungen und Einschränkungen reduziert Rohrleitungsabschnitte in einem Abstand von dem Generator, die gleich der gesamten Anzahl von Halbwellenlängen liegt an Masse, wobei die Spannung Null ist ECO. Für laterals von der Hauptleitung Pipelineabschnitte in einem Abstand von der Pipeline entfernt geerdet sind, ist eine ungerade Anzahl von Viertelwellenlängen. Für eine Frequenz von 5 kHz, einer Viertelwellenlänge gleich 15.000 m.

Tesla Erdung einer Klemme der Hochspannungsspule Tesla-Transformator auf dem Empfangs- und dem Sendeende des ECO und hielt es eine notwendige Bedingung für die Übertragung von Energie entlang der Erde war. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Vorhandensein von metallischen Leiter und einer geschlossenen Strömungslinien in der Welt von dem Empfänger an den Generator für die Übertragung von elektrischer Energie mit einer niedrigen Frequenz von 1 bis 25 kHz ist keine Voraussetzung.

Bei dieser Geschwindigkeit kann vom Generator zum Empfänger in Gegenwart eines Single-Rail-System für die nicht-metallischen leitfähigen Kanal übertragen werden, sowie die elektromagnetische Energie von einem Laserstrahl oder Mikrowellenstrahl übertragen werden, jedoch mit höherer Effizienz durch geringen Verlusten der Energieabsorption und Strahlung.

In diesem Fall wird eines der Ergebnisse aus der Hochspannung der Stromgeneratorwicklung wird Nullpotential haben und frei, und Hochspannungsausgangswicklung symmetrisch am Empfangsende zu bleiben, muss dem natürlichen Gefäß 6 (Fig. A) angeschlossen werden, die ein Ballon oder der Traktor Körperrahmen sein kann. In unseren Experimenten verwendeten wir das sicher als eine natürliche Kapazität.

In einem anderen Verfahren zur Übertragung zu dem leitenden Kanal auf der Empfängerseite wurde diodenKondensatorEinheit 8 bekannt Spannungsverdopplungsschaltung (Fig. B) verwendet. Im Kondensator 8 elektrische Energie durch einen elektronischen Schlüssel 9 an die Last übertragen wird, 7. In diesem Fall wird die Gesamtlänge des leitenden Kanals und 4 Tesla-Spule Transformator 2 vom Generator muss auf die ungerade Anzahl von Viertelwellenlängen gleich sein. Die leitfähige Nichtmetallkanal, beispielsweise eine optische Faser oder Kohlefaserkabel kann elektrische Energie verwendet werden, nicht nur entlang der Erde zu übertragen, sondern auch senkrecht zur Erde, wie beispielsweise ein Ballon-Repeater oder Kugelsonde.

ECO leitenden Kanal kann auch durch Ionisation von Luftionen mit einem Laserstrahl, [13] erhalten werden. Neodym-Laser mit der Frequenz mit einer Pulsenergie von einem Joule Verdoppelung der Lage ist, eine Konzentration von Ionen in der Luft 10 bis 15 cm in -3step zu schaffen. Ausreichend Streamern und die Übertragung von elektrischer Energie durch den leitenden Kanal zu initiieren. Das Ionisierungspotential der Lebensdauer der angeregten Zustände von Ionen und Molekülen, Multiphotonen- Absorptionskoeffizient bestimmt Grenze der Länge des leitenden Kanals in der Atmosphäre von 300 km und ihrer charakteristischen Impedanz 200-400Om. ECO erforderliche Spannung ist von 0,5MB zu 15MB, abhängig von der Länge des Kanals.

Außerhalb der Atmosphäre als leitender Kanal lud uns die relativistische Strahlen hochenergetischer Elektronen zu verwenden, die, anders als die Laserstrahlen, die Divergenz nicht haben. Hier wird, wie die natürliche Behälter 6 kann verwendet werden, beispielsweise Mond- oder künstlichen leitfähigen Körper, auf dem der Energieempfänger und dem Energiegenerator kann in der Welt oder einem Satelliten sein. Bereich der Übertragung von elektrischer Energie durch die Länge des leitenden Kanals erzeugt und die volle Länge des leitenden Kanallänge auf der Basis der beiden Hochspannungswicklungen von Transformatoren Tesla am Anfang und am Ende sollte eine ganzzahlige Anzahl von halben Wellenlängen gleich sein.

Elektrische Energie, die durch den leitenden Kanal übertragen wird, Zehn- und Hunderttausende von Zeiten können die Energieerzeuger von elektronischen und Laserstrahlen überschreiten, die die Rolle der Führungssystem spielen (die Leitungen der herkömmlichen Übertragungsleitung), entlang der eine Übertragung von elektrischer Energie.

Für die Energieübertragung von Cosmos zurück zur Erde und zur Verwendung als leitende Kanäle kreuzende und elektronische Zähler und die Laserstrahlen mit den leitenden Zwischenkörper, und in Höhen von bis zu 30 km Composite Carbon-Glasfaserkabel vorgeschlagen. Um eine einheitliche Energiesystem der Erde als Kugel leitenden Kanal schaffen wird vorgeschlagen, Single-Wire-Energiesystem und leitenden Schichten in der Erde Ionosphäre zu verwenden [14].

So ist für die Übertragung von elektrischer Energie bei einer Frequenz von 1-25 kHz und der Resonanzmodus kann die oben unsymmetrischen Kanal des folgenden nichtmetallischen Medien leitenden verwendet werden: Wasser, feuchte Erde, Kohlenstoff, Oxidfilme durch Laserstrahlen erzeugt atmosphärischen Luftkanal ionisiert, die leitenden Schichten Ionosphäre und relativistischen Elektronenstrahlen außerhalb der Atmosphäre. Diese nicht-metallischen leitenden Kanäle in einem Resonanzmodus sind vernachlässigbar Verlustwiderstand im Vergleich zu metallischen Leitern, die in dem Stand der Technik nicht resonanten Energieübertragungsverfahren unter Verwendung aktiver Leitungsstrom in einem geschlossenen Kreislauf.

Elektrische Energie in der Resonanzmodus kann mit geringem Verlust aus dem Generator an den Empfänger, wobei der Kanal entlang einem Draht aus nichtmetallischen leitfähigen Material bei der Frequenz von 1-25 kHz und über einen beliebigen Abstand und in jede Richtung relativ zur Erde übertragen werden. Die Sendeleistung ist begrenzt, wie es bei herkömmlichen Hochspannungsleitungen, Stromleitung Lade- und kann bei hohen Spannungen in gepulsten und kontinuierlichen Entscheidungswerten von 10 W bis 10 in Schritt 9 erreichen. Gew.

Autor des Artikels: Strebkov DS RosSelHozAakademii Akademikers, Direktor des Allrussischen Forschungsinstitut für Elektrifizierung der Landwirtschaft, 109456, Moskau, 1. Veshnevsky pr., 2, Tel. 171-19-20, [email protected]

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