Эксперимент №5 – Целью эксперимента было подтвердить, то что вторичный контур передатчика и приемник взаимодействуют с помощью их верхних объемных металлизированных тороидов и ни как иначе. Для этого катушка приемника была подвешена к балке крыши, чтоб можно было её легко поворачивать и смотреть, как меняется ситуация.
Рисунок 15 – Беспроводная передача электроэнергии
В результате установлено, что при сближении тороидов передатчика и приемника увеличивается емкостная связь между ними и лампа в стыке двух катушек приемника начинает ярко светить. Видео
Оказалось, что катушка приемника, которая состоит из двух, соединенных катушек не совсем одинаковой конструкции работает по разному, в зависимости от того, какая сторона приближена к передатчику. Первая катушка приемника является точной копией катушки передатчика. Когда она находится ближе к передатчику, лампа светит очень ярко. Вторая катушка приемника немного различается количеством витков и толщиной провода. У неё другая собственная резонансная частота и когда она находится ближе к передатчику, лампа в центре светит хуже.
После этого в приемник были установлены две идентичные катушки. В такой ситуации не имеет значения какая катушка повернута к передатчику. Лампа светит одинаково ярко. Какая роль второй катушки? – она создает точку с нулевым потенциалом на стыке двух катушек, куда и замыкается поле от тороида. Без второй катушки это место не конкретно и непонятно где находится. Вместо второй катушки и тороида может быть обычное заземление.
Эксперимент №6 – Стык двух катушек приемника подключен к заземлению. В результате лампы стали светить ярче, немного увеличилась дальность передачи и КПД. На видео ниже включение лампы 100Вт на расстоянии около полутора метров от передатчика.
Лампочка светит не в полную яркость, примерно Ватт на 60-70, без заземления лампочка вообще не зажигалась на таком расстоянии. Заземление подключалось с обоих сторон от нагрузки. Совершенно очевидно, что подключение заземления до лампочки ухудшает свечение, после лампочки улучшает.
Рисунок 16 – Схема подключения заземления
Катушка передатчика в данном случае состоит из четырех секций, намотанных проводом различного сечения от 0,1мм до 0,42мм с увеличением диаметра провода от основания к верху. Такая секционная обмотка повышает добротность. Сама катушка рассчитана на большой тороид диаметром 45 см для создания максимального электрического поля вокруг себя. С небольшим тороидом и маленькой мощностью которая, как правило, и применяется во всех экспериментах (малый BPS и ширина импульсов с прерывателя) катушка работает плохо, внутри неё происходят высоковольтные разряды. С большим тороидом даже при самой маленькой мощности всё нормально. Причина в правильном распределении напряжения и тока вдоль катушки.
Во время проведения этих двух экспериментов был замечен интересный факт. В помещении светятся все лампы ЛДС, которые подключены к заземлению. Так же лампы ЛДС светят возле катушки приемника при самой минимальной мощности передатчика. На это свечение слабо влияют стены и не влияет длина заземляющего провода, но влияет увеличение расстояния между приемником и передатчиком более четырех метров. Значит и в этом случае присутствует влияние тороидов.
Эксперимент №7 – Одновременное измерение тока и напряжения в высоковольтной катушке.
На протяжении рабочего импульса пульта управления генератором в катушке возникает переменный ток высокой частоты. Амплитуда этого тока убывает по направлению к тороиду катушки и возрастает к заземлению. Всё наоборот с напряжением.
Ток и напряжение в катушке разделены не только пространственно, но и во времени. Это подтверждается осциллограммами на рисунке 17.
Рисунок 17 – Осциллограмы тока (желтым) и напряжения (синим) снятые одновременно
На первой осциллограмме заметны нарастающие колебания тока и напряжения в самом начале запуска катушки. На второй – установившийся и затухающий процесс. В тот момент времени, когда ток у основания катушки максимален, напряжение на тороиде равно нулю. Когда же максимально напряжение на верхнем выводе катушки, отсутствует ток у основания. Эти осциллограмы сняты как показано на рисунке 18.
Рисунок 18 – Способ измерения напряжения и тока в катушке
Для измерения высокого напряжения щуп осциллографа просто подвешен с кусочком провода в воздухе возле катушки. Ток измерен через трансформатор тока, в который продет провод заземления. Измерения проводились на катушке из 1600 витков (частота 110кГц).
Эксперимент №8 – двухсторонний передатчик.
После того, как были протестированы различные настройки в двухстороннем приемнике, очередь дошла до передатчика. К SSTC была подключена составная катушка с тороидами на двух её окончаниях. Катушка состоит из двух идентичных обмоток по 1150 витков каждая проводом Ø0,21мм и примерно одинаковых тороидов. Выглядело это всё как на рисунке 17.
Рисунок 19 – SSTC с двумя тороидами и без заземления
В ходе запусков установлено, что SSTC может прекрасно работать и без заземления вторичной обмотки. Видео работы катушки в таком варианте представлено ниже.
Потребление от сети 220В составляет 5А и более. (У моего амперметра шкала заканчивается на 5А). При этом сгорел NTC терморезистор, который затем был вообще выкинут из схемы.
Подключение заземления к катушке увеличивало высоковольтный разряд на одной из её сторон, в зависимости от того, с какой стороны от трансформатора тока (ТТ) обратной связи оно подключалось (рис.20 а или б).
Рисунок 20 – Схема обратной связи и заземления в двухсторонней SSTC
Был измерен ток в первичной обмотке, и он оказался достаточно мал 42А. Хотя, возможно, я совершил ошибку и переключил щуп осциллографа на х10. По возможности повторю измерения.
Проверена возможность беспроводной передачи от двухсторонней SSTC. Быстренько нашлись несколько катушек из которых был сделан приемник. Так же применился стоявший неподалеку приемник с понижающим трансформатором. Он тщательно не настраивался. Двухсторонняя катушка одинаково хорошо передает в обе стороны.
Рисунок 21 – Незаземленный передатчик передает электроэнергию беспроводным способом незаземленным приемникам
Справа на рис.21 приемная катушка идентичная передающей. Если лампа светится, то её частота совпадает с частотой передающей катушки, а точнее с одной из половин передающей составной катушки. Это очередное доказательство того, что каждая половина передающей катушки работает на своей частоте, а не на более низкой частоте если считать катушку единым целым.
Слева на этом же рисунке приемная катушка не идентична передающей, но подстроена на частоту передачи тороидом меньшего размера.
Эксперимент №9 – подключение двух приемников к одной нагрузке.
Схема эксперимента представлена на рисунке 22. Этот эксперимент похож на эксп.№6, но в данном случае другое расположение катушек и их подключение к заземлению.
Рисунок 22 – Подключение двух катушек к одной лампе
Расстояние между передатчиком и приемниками 1,5м. Расстояние между приемниками 1,5м. В нагрузке испытаны лампы 15-60Вт. Две катушки, подключенные таким способом, улучшают прием. Лампа 60Вт, подключенная только к одной катушке на расстоянии 1,5м не светит, подключенная к двум катушкам – светит (при тех же параметрах передачи). Видео эксперимента.
Если сблизить катушки приемников, свечение лампы совсем пропадает. Катушки мешают друг другу своей емкостью, изменяется их рабочая частота. Чем дальше приемные катушки друг от друга, тем лучше светит лампа. Это справедливо до определенного расстояния в 1,5-2м. При дальнейшем раздвигании катушек свечение уже не изменяется. Если откинуть провод заземления, то лампа так же перестает светить.
Замечено, что у передатчика уменьшается коронный разряд при передаче двум катушкам. При убирании одной катушки приемника разряд на передатчике возрастает.
Эксперимент №10 – SSTC синхронизированная с частотой питающей сети 50Гц.
Этот эксперимент относится к дополнительным возможностям SSTC. Информация о синхронизации с питающей сетью была прочитана на сайте Steve Ward’s в разделе ламповых катушек. Было проведено несколько мероприятий, построен дополнительный синхро-прерыватель и в результате катушка стала производить длинные разряды в виде лучей, похожих на разряды катушек Тесла с ламповым генератором.
Рисунок 23 – Высоковольтные разряды с 50Гц синхро-SSTC
Для того, чтобы достичь подобных результатов, нужно выполнить следующее:
1. Устранить фильтрующий питание электролит. В моем генераторе была добавлена кнопка подключения и отключения этого конденсатора. (немного видна на рис.23 справа на корпусе красного цвета). Например на этой схеме это конденсатор С21.
2. Применить по возможности более высокочастотную вторичную обмотку. В данном случае использована катушка Ø 10см, 600 витков проводом Ø0,32мм. Тороид 22х8 см. Расчетная частота 360кГц. Чем выше частота, тем более вытянутыми становятся разряды. (испытаны разные катушки).
3. Использовать синхро-прерыватель, который запускается по фронту синусоиды переменного напряжения питания в розетке 220В. Есть разные варианты схем. О самой простой написано немного ниже.
Теория работы такова:
Запуск генератора происходит на участке первой четверти синусоидального колебания напряжения питания. На остальном промежутке времени генератор выключен. Вытянутая лучевидная форма разрядов получается в результате относительно плавного нарастания напряжения в первичной обмотке, которое и происходит на участке подъема синусоиды сетевого напряжения (красным на графике рис.). Синхро- прерыватель обеспечивает запуск SSTC именно на этом участке.
Рисунок 24 – График переменного напряжения 50Гц
Для такой синхронизации был построен staccato-прерыватель. Схема с всё того же лампового раздела сайта Стива Варда. В оригинальном виде staccato создает на своем выходе рабочие импульсы шириной начиная от 7мс и более. Такое большое время работы быстро приведет транзисторы коммутатора тока SSTC в нерабочее состояние. По этому на схеме был заменен конденсатор С4 на номинал 10нФ. Ширина рабочего импульса стала изменяться в пределах от 900мкс до 5мс. Максимальная частота работы 50Гц.
Рисунок 25 – 50 Гц Синхро-прерыватель
В конструкции использованы два питающих трансформатора, которые подключены параллельно. Они удачно поместились в корпус. Выходное напряжение 12В, ток 250мА. Сигнал синхронизации поступает от трансформатора 12В через выпрямительный диод D1 и далее через транзисторы на вход первой микросхемы 555, которая отвечает за ширину рабочего импульса. Вторая 555 задает частоту повторения импульсов. Параметры импульсов регулируются переменными резисторами R7 и R13. В прерыватель добавлен предохранитель, а так же HFBR опто-передатчик. Схема сперва была собрана на макете. Из неё была убрана половина деталей, но в итоге решено не изобретать велосипед и изменить только вышеназванный конденсатор С4. Потребление всего генератора SSTC 220В 3А.
Эксперимент №11 – Передача по проводу у основания приемной катушки.
Рисунок 26 – Вид эксперимента №10
Это некая модификация однопроводной линии, запитывающаяся от SSTC беспроводным способом. Катушка приемника состоит из 2000 витков проводом Ø0,16мм. на каркасе Ø11см. Схема эксперимента на рисунке 27.
Рисунок 27 – Схема эксперимента №10
Если убрать маленький металлический шар С2, то лампа перестает светить. Если заменить шар С2 на шар большего диаметра, то лампа светит плохо. В данной ситуации шар только изменяет собственную частоту катушки. Похоже, что взаимодействие передатчика и приемника через верхние емкости отсутствует. Оно исключается большим расстоянием и маленькой мощностью передачи. Хотя до этого я предполагал, что взаимодействие через тороиды должно быть обязательно (эксп.№5). Лампа располагается до катушки приемника, а не после, как обычно, в последовательной цепи передачи. В этом эксперименте пока не хватает фантазии, чтобы предположить, как оно работает. Видео эксперимента.
Для однопроводных линий в экспериментах используется в основном DRSSTC и, возможно, размышления об этом случае появятся в соответствующей статье об экспериментах с однопроводными линиями (эта статья уже довольно долго находится в зависшем состоянии по причине нехватки времени).