Параметрични трансформатори и генератори

[getca]

Проведени експерименти с параметрични трансформатори още през 1930г. от проф. Н.Д. Папалекси. Статията е на руски език.

Източник: http://alexfrolov.narod.ru/papaleksi.html
Статия на Папалекси: http://www.cheniere.org/references/RussianParametric.pdf

Цитат:
1. Емкость 1мкф напряжение 10Вольт Частота 10КГц Мощность P=0.000001x100x0.5x10000=0.5W
2. Емкость 1мкф напряжение 100Вольт Частота 10КГц Мощность P=0.000001x10000x0.5x10000=50W
3. Емкость 1мкф напряжение 200Вольт. Частота 20КГц. Получим P=0.000001x40000x0.5x20000=400W
4. Емкость 10мкф напряжение 200Вольт. Частота 20КГц. Получим P=0.00001x40000x0.5x20000=4KW

[teofilius]

не е задължително трансформаторите да са тороиди. Принципа е следния. Всеки траф има две вторични които са бифилиялно една спрямо друга, от което следва че нямаме ток а само еднополярно напрежение на изхдите които и се обединяват посредстом кондензаторите. Разположението на изводите на намотките е такова че когато на единия общ извод между едната двойка кондензатори поляритета е положителен то на другия общ извод поляритета е отрицателен. Пак посредством кондензатори между тях се поставя обикновен трансформатор от чиито изход се снема енергията. През първичната навивка на изходния трансформатор тече ток от непрекъсната смяна на поляритета на кондензаторите и като резултат тяхното зареждане и разреждане и след това зареждане с противоположен на предходния поляритет. На пръв поглед през вторичните бифилярни навивки на двата входни трафа не протича ток, но истината е че за да работи принципа трябва да е на висока честота с правоъгълни импулси. Тогава вторичните намотки действат като антени с капацитивна и индуктивна връзка при което отново имаме ток. Като по опростена схема може на всеки траф от страничните да има само една вторична от която се взема единия поляритет и се отвежда към средния изходен траф а другия извод се оставя свободен или отива към кондензатор. Принципа може да се представи и още по опростено. Имаме един трансформатор с една първична и две вторични. Свързването на вторичните е нормално а не бифилярно като два от  изводите и на двете немотки отиват към кондензатор а другите два към товар. Това е същото като представената тук схема с тази разлика че вече може да работи при ниска честота докато за схемата по горе е  нужна висока честота.  При виска честота дори при бобина на която изводите на вторичната са свободни пак имаме ток във вторичната и реакция спрямо първичната намотка. Това е така защото дори при отворена линия на вторичната, електроните извършват трептения и движения във проводника което си е ток а от него следва и магнитно поле  и индукция на реакция. Тока е оптимален и реакцията също при отворена линия когато честотата на първичната съпоставена и по точно дължината на вълната е четири пъти по голяма от дължината на проводника на първичната  намотка а също и на вторичната . Говориме за принципа при обикновена антена на която оптималният размер е една четвърт от дължината на вълната.
   Александър Флоров със сигурност е правил експерименти с описаният принцип и не само той. Аз също съм експериментирл и бих направил още някои но с по високо напрежение и по висока честота и някои промени в основната схема които още обмислям. Без да съм песимист , мога да кажа че ако принципа работи по описания начин то едва ли щеше да е пуснат свободно в Интернет. Все пак надявам се с някои промени , наистина да заработи.

[mzk]

http://jnaudin.free.fr/html/paraconv.htm - параметрични трансформатори на J. L. Naudin

http://jnaudin.free.fr/html/paraintr.htm - Принцип на параметричната конверсия

Принцип на параметричната конверсия

Както е показано на фиг. 1 (първия прикачен файл), електродвижещата сила, и от тук трансфера на електрическа енергия може да се постигне по 2 начина: (1) чрез съвкупление на полетата или (2) чрез параметрично съвкупление.

Вземете например проста индуктивност (L) пренасяща ток (i) както е показано на fig. 2

Знае се, че енергията съхранена в индуктивността е с големина 1/2 LI*2 и ако тази индуктивност се увеличи по някакъв начин, например ако поставим желязна сърцевина в нея, тогава съхранената ел. енергия е увеличена.

Специални коментари:

"Не е нужна енергия за поставянето на желязна сърцевина в индуктор. Тя е привлечена в сърцевината, а резултатът е че увеличената енергия на намотката е върната обратно в захранването (токът в намотката спада)."  (Greg Watson)

"Не е нужна механична енергия за да се постави желязна сърцевина в индуктор, защото желязната сърцевина е привлечена от самия индуктор, така че не е нужно да се отделя механична енергия"  (Epitaxy)

Ако в съчетание с фиг. 3, гореспоменатата сърцевина се положи в начертаната индуктивност, и ако тази индуктивност (L) е част от някаква съхранителна верига, то се получава параметричен осцилатор.

Най- важното отношение свързано с този параметричен осцилатор е честотата. За такива устройства се знае, че честотата на въртящия се ексцентрик (движещата се сърцевина в индуктивността) трябва да е два пъти настроената честота на резониращото хранилище.

Следващия пример демонстрира валидността на това предположение:
Нека приемем, че токът в хранилището трепти на половина на честотата на въртящия се ексцентрик. (вж. фиг. 5)
Позовавайки се на фиг. 5, ако сърцевината е положена в точка 1 на цикъла, това увеличава индуктивността, съвкупно с големия ток протичащ през това време, което се отразява в голям параметричен енергиен трансфер от механизма към електрическата верига. След това, ако сърцевината е с половин механичен цикъл по- късно (или една четвърт от електрическия цикъл - точка (2), токът е нула и не се снема електрическа енергия от хранилището (ел. веригата). Подобно, в точка 3 имаме допълнителен трансфер на параметрична енергия и в точка 4 няма трансфер. Така, чрез удвояване на изпомпващата честота, мощност може да се снеме еднопосочно и параметрично в съответствие с втората част от първото уравнение (посочено във фиг. 1).

В примерите цитирани по- горе е използвано механично управление. Финалната стъпка е да се постигне просто пасивно параметрично устройство.

[mzk]

The Overunity parametric transformer
by Fred B. Epps
Източник: http://jnaudin.free.fr/html/paraform.htm

"Това е новият ми дизайн за параметричен трансформатор, който има характеристики за КПД над 1. Въпреки че е проста схема, тя е резултат на голямо изследване. Базирана е на по-ранен дизайн на Жан Луи Надин: http://jnaudin.free.fr/html/varind40.htm


Новият ми дизайн елиминира грешките на стария и се базира на ясно разбиране на използваните принципи. За тези, които не са на ясно с думата "параметричен", ще се опитам кратко да обясня принципите на тези устройства, без да се впускам в подробности защо те може да са свръхефективни. За да илюстрирам тези принципи, ще използвам цитат от статия, която чудесно припокрива разработките ми по тази машина, "Параметрично възбуждане на електрически трептения" (1)

-----
Както показахме по-рано, стартирайки от енергийни заключения, е лесно да включим физическите аспекти за възбуждане на трептения, чрез периодична промяна (вариране) на капацитета на трептяща система, която няма изрични източници на магнитни или електрически полета.

Трябва на кратко да повторим това доказателство в случаите, когато имаме промяна на самоиндукцията. Нека приемем, че токът i протича в трептяща система състояща се от капацитет С, омично съпротивление R, и самоиндукция L, в някакъв момент от времето, който ще вземем като стартов. В този момент ние променяме индуктивността L с dL, което е равно на увеличение на енергията с 1/2 dLi^2. Сега системата се оставя в това състояние. След време равно на 1/4 от цикъла на настроената честота, цялата енергия се трансформира от електромагнитна в електростатична. В този момент, в който токът спада до нула, ние възвръщаме индуктивността в нормалната й стойност, което може да се извърши без допълнителна (или с много малко) работа и отново оставяме системата самостоятелна. През следващата 1/4 част от цикъла, електростатичната енергия се трансформира изцяло в магнитна енергия и ние можем да предприемем нов цикъл на промяна на индуктивността L. Ако енергията вложена в началото на цикъла превишава загубената по време на цикъла, т.е.

1/2 dLi^2 > 1/2Ri^2 (T/2)
 
или

dL/L > e

където "е" е логаритмичното снижаване на вродените трептения на системата, тогава токът ще бъде по-голям на края на всеки цикъл, отколкото в началото. Така повтаряйки тези цикли, т.е. променяйки индуктивността L с честота два пъти средната честота на трептящия кръг,

dL/L > e

можем да възбудим трептения в системата без никакво ЕДН (електродвижещо напрежение), без значение колко е малък първичния заряд.
---------

Въпросът е можем ли да използваме по-малко енергия за промяна на индуктивността или капацитета отколкото е създаден в трептящата верига? Вярвам, че можем - и при индуктивния и при капацитивния вариант. Заради лимитите в проектираните кондензатори, индуктивните варианти имат по-голям потенциал за по-големи мощности.

Параметричният трансформатор е патентован от Лесли Уенлес през 1971 г. Този трансформатор използва променливото магнитно поле на първичната за периодична промяна на индуктивността на вторичната, която е част от трептящ кръг, подобно на гореописания цитат. Стандартната електромагнитна индукция се елиминира чрез навивки под прав ъгъл. Тъй като първичната е възбудена от променлив ток с честота F, индуктивността варира с честота 2F, защото има два пика на магнитното поле за всеки цикъл - положителен и отрицателен. Тъй като изходният ток е с честота наполовина от параметричната промяна, изходният ток е половината от 2F или първоначално използваната честота F. Това е важно и след малко ще обясним защо.

Тази форма на параметричен трансформатор не е свръхефективна, тъй като е изцяло реципрочна: магнитното поле на вторичния ток при честота F възбужда индуктивни промени на първичната с честота 2F, причинявайки параметрични токове с честота F, които за срещупосочни на входящия ток. Входовете и изходите на такъв трансформатор могат да се обърнат без промяна в работата, ако първичната е част от трептящ кръг с честота F.

Разбирам че това е сложно и вероятно не води до никъде, но се надявам, че някои от вас ще ме подкрепят.

Изследвайте схемата в сайта на Жан Луи. Специалният променлив индуктор се управлява от CMOS генератор на правоъгълни импулси, който естестено е с правотоков изход. Жан Луи ми сподели, че товара на вторичната на тази схема не влияе на първичната. Това ме обърка, защото все пак трябваше да има някаквa взаимовръзка (бел. ред.: има се впредвид, че се неутрализира противо-едн-то), дори използвайки специални сърцевини за намаляне на такова натоварване.

Обяснението е просто и се състои от две части:
1) Входящата верига е нерезонансна. Въпреки че полето на изходния ток регулира индуктивността на първичната, то не може да породи параметричен ток, срещуположен на първичния ток защото няма капацитет в паралел с входа и няма начин да се натрупа срещуположен ток. Той умира всеки цикъл. Това не елиминира, но минимизира "параметричния противо-ЕДН".
2) По-важното: Жан Луи използва прав ток. Спомнете си, че параметричните токове са с половината от честотата на промяна на параметъра. В трансформатора на Уелнес има два индуктивни пика всеки първичен цикъл при входна честота F, което води до параметрична противореакция при F, която реално пречи на първичната. Но в схемата на Жан Луи, входящият ток е прав, така че има само един индуктивен пик за цикъл F. В резултат изходната честота е 1/2F и противо-реакцията е при 1/2F. В схемата на Жан Луи това намалява натоварването на първичната до много ниски нива, но не го унищожава напълно. Комбинацията на тези два фактора прави натоварването на първичната "невидимо" с всевъзможния обхват от товари на вторичната.

Конструирах такъв трансформатор, който използва тези принципи за да бъде свръхефективен. Моля прегледайте прикачената картинка към този пост. Показаните индуктори се състоят от две специално навити стандартни "листови" сърцевини (бел. ред: има впредвид магнитопроводи за ниски честоти). Двете първични и двете вторични са свързани последователно, но вторичните са навити срещуположно. Смята се, че това е най-ефективният начин за елиминиране на електромагнитната индукция от работата на параметричните трансформатори, (2) тъй като ЕДН на вторичните се унищожава и не поражда противо-ЕДН в първичната. Драйверът е нискотоков генератор на правоъгълни импулси, подобен на CMOS схемата, използвана от Жан Луи, работеща с честота F. Изходящата верига се състои от товар и капацитет, така че трептенията да са 1/2F.

Този изход е АС променлив ток, синусоидална вълна, въпреки правотoковия вход. Това може да се установи чрез изследване на изходящите форми на вълните в тестовете на Varind 4. Съобразно обсъдените принципи, параметрична противореакция се появява в първичната при честота 1/2F, защото има два индуктивни пика за всеки цикъл на изхода.

Тъй като първичната честота и честотата на противо-реакцията са различни, е възможно напълно да се премахне противо-реакцията към първичната и да се възстанови енергията на тази противореакция, използвайки прости последователно свързани намотки, както е показано в прикачената схема.

Енергията, протичаща през първичната, която нормално ще се унищожи, сега се използва за някакъв втори товар.

В заключение, независимо дали може или не може да се елиминира противо-ЕДН-то в нормалния индукционен мотор или трансформатор, е възможно да се намали ефектът му в различни параметрични постановки, тъй като входящата и изходната честота могат да бъдат различни, нещо което никога не може да съществува в нормален трансформатор, където входящата и изходящата честота са еднакви.

Тъй като има много малък товар на входа на схемата, много от тези устройства могат да се управляват паралелно от един и същи драйвър с идеята да се понижи последователното съпротивление колкото се може повече.

Интересувам се от коментари и още повече от експерименти с устройството, което описах."

Fred B. Epps

Използвана литература
1)  "On The Parametric Excitation Of Electric Oscillations' by L.I.
Mandelshtam and N.D. Papaleksi 
Zhurnal Teknicheskvoy Fiziki, 4, n.1, p. 5-29, translated for Lawrence
Livermore Laboratories, Feb 1968
2)  "Comparison Of Orthogonal- And Parallel- Flux Variable Inductors" by Z.
H. Meiksin
IEEE Transactions On Industry Applications, V. IA-10, n.3, May/June 1974

Продължения по темата - втора част: http://jnaudin.free.fr/html/parabifc.htm
Трета част: http://jnaudin.free.fr/html/largcoil.htm
Всички схеми на Жан-Луи Ноден, свързани с параметричните експерименти: http://jnaudin.free.fr/html/paraconv.htm

[mzk]

http://jnaudin.free.fr/html/varind40.htm

[mzk]

Здравейте на всички!

Въпреки че изследването на скаларните ефекти е интересно и стоиностно, не вярвам, че е нужно да въвличаме скаларни вълни за да демонстрираме свръхефективни устройства подобни на ТЕП. Разгледайте схема 1 по- долу. Това е простата параметрично-индуктивна схема. Знае се (може би не се знае много добре), че индуктивността в тази верига се променя периодично при честота F, а трептящия ток ще се разгърне при честота F/2.

Вярва се, че енергията нужна за промяна на индуктивността е точно същата, каквато е енергията на тока (?!). За известно време в пощата, аз запитах дали има някаква вродена връзка между тези две стойности.

Сега погледнете схема 2. Бифилярно или противопосочно навита намотка на феритна сърцевина замества променливият индуктор от схема 1. Аналогов ключ управляван от генератор на правоъгълни сигнали е поставен между двете намотки. Резултатът е, че за половин цикъл ток преминава през едната страна на бифилярният индуктор, а за другата половина от цикъла ток преминава и през двете страни. Резултатът е, че общата индуктивност се мени от висока стойност до много ниски стойности. Тази променлива индуктивност работи по същия начин както променливата индуктивност в схема 1 и създаването на тока Стойността на този ток се базира на големината на промяната на индуктивността и на съпротивлението на товара. Тъй като тази промяна е голяма, токът също ще е голям. От друга страна, енергията нужна за комутиране на този ток през втората половина от индуктора е малка.

Очевидният резултат е много по- голям изход отколкото вход.

Не съм майстор по природа, но това е проста схема, която мога да направя. За съжаление нямам уреди с които да направя необходимите тестове (осцилоскоп и т.н.). Ще съм благодарен, ако някой от вас- електронни магьосници може да я направи и да я тества. Трябва да се уточнят още някои детаили, така че моля свържете се с мен.

Оригиналната идея за тази схема се базира на концепцията на Жан Луи Надин.

[mzk]

В духа на другите, които са правили и обсъждали свръхефективни устройства използвайки големи намотки, ето и моите. Това е параметричен трансформатор, който използва големи намотки за да създаде големи промени в индуктивността на феритните или метглас сърцевините, който се улавя от параметрична изходна верига за захранване. Съобразно с разбиранията на Стефан Хартман за мотора на Нюман, това може да се нарече трансформатор на Нюман, с разбирането, естествено, че разбирането за неговия мотор е напълно различно. В прикачения файл ще видите три идентични двойки намотки (редът на двойките е произволен). Първичната верига се състои от паралелни намотки около всички шест намотки в резонансна съхраняваща верига, която се управлява от маломощен осцилатор. Тези намотки имат много навивки и са индивидуално с висока индуктивност, макар че поради паралелното свързване, индуктивността на първичното хранилище като цяло е относително ниска. Вторичните се състоят от много по- малки намотки в последователна резонансна верига с товара. Всяка друга вторична намотка е в обратна посока, така че сумираното ЕДН генерирано от индукцията е нула. Няма противо-ЕДН защото няма право-ЕДН- енергийният трансфер е изцяло чрез промяната на индуктивностите.

Сърцевините се състоят от манган-цинк ферит или друг магнитен материал с голяма промяна на мю с положеното поле. (!?!?!). Целият пакет на сърцевините може да бъде повлиян от правоъгълно постоянно магнитно поле, което да постави сърцевините „на колене” на тяхната B/H крива, за да се максимизира промяната на L чрез промяна на първичното поле.

Как работи: общоприето е, че голямата намотка генерира голямо магнитно поле, така че полетата на първичните намотки са големи за даден ток. Тъй като материалите на сърцевините са установени така, че дори малка промяна в полето поражда голяма промяна на индуктивността L, много малко осцилиращ първичен ток е нужен в първичната за да породи големи промени в индуктивността на сърцевините.

Енергията в параметричната верига стриктно зависи от промяната на индуктивността в тази верига. Това също е общоприето, макар че не се знае широко. Затова токът в резонансната изходяща верига ще бъде голям. Малък входящ ток- голям изходящ ток, толкова е просто.

Всъщност не е толкова просто. Никога не е . Големия ток, протичащ през изходната верига натоварва първичната до определена степен, чрез смяната на индуктивността на сърцевините в срещупосочен на първичния ефект. Но този ефект е минимизиран от голямата разлика в размера между вторичната и първичните намотки. И първичният ток е толкова малък, че дори да е нужно да се удвои заради това натоварване, той все още ще си е малък в сравнение в изходния ток. (Имайте предвид, че обикновената волтаж/намотка формула за трансформаторите тук не важи, тъй като няма индукция).

Интересувам се от коментари, особено от критика.

[Pyramid]

Извинявам се, за вас учебници по ТОЕ няма ли?

[ppankov]

Извинявам се, за вас учебници по ТОЕ няма ли?

И да има какво? Ще се изясни работата на параметричен импулсен трансформатор, работещ
от 20 до 40 кХц
Между другото, генератора на Папалекси от 1930 година е първо-образа на импулсен трансформатор и може да се окаже интересен за начинаещи...

Послепис:
Участниците по темата дотук, правят изключение от начинаещите

[varvarin]

Колега Pyramid,

Ако разлистиш гореспоменатите от теб учебници и по специално темата за баланс на мощност в електрическа верига ще откриеш уравнения от сорта:
S^2=P^2+Q^2 - за линейна електрическа верига (синусоидален режим)
S^2=P^2+Q^2+D^2 - за нелинейна електрическа верига (несинусоидален режим)
където S е пълната мощност, P - активната мощност, Q - реактивната мощност и най-интересно D - мнима мощност или мощност на деформирането в зависимост от учебника. Продължавайки да разлистваш едва ли ще намериш логично обяснение или формули на какво се дължи тази мощност и как може да бъде определена теоретично. В случай, че намериш такова, ще ти бъда благодарен ако го споделиш във форума. Щом за нещо няма логично обяснение, значи то не е потърсено както трябва. Нашите усилия са насочени именно към непотърсените обяснения на някои неща, така че в този смисъл учебниците по ТОЕ много не помагат.

Поздрави!

[mzk]

С колега от форума (ако желае сам ще се представи) обсъждахме някои аспекти от т.нар. "параметричен резонанс" и в действителност идеята изглежда обещаваща, НО.

Една от установките, която преди време исках да ползвам за тестване на ефекта и която той обмисля е разновидност на обратен преобразувател с галванично разделяне. Във веригата на вторичната намотка вместо диод има активно управление с транзистор по усмотрение.

Евентуално, управлението се различава от класичесния обратен преобразувател. Новите моменти водят до натоварване на първичната при натоварване и на вторичната (стандартно), вместо натоварване единствено по време на натрупване на енергията в сърцевината.

Прикачвам и някои осцилограми от сайта на J.L.Naudin с леки пояснения.

Целта ми е да се изясни пределно експериментална установка, за да не се губи време в изследване на вече познати и използвани схеми.

Черните осцилограми са от механична реализация. Вижда се, че осцилациите във веригата са поддържани то някакъв генератор, а чрез параметричния резонанс се изменя само амплитудата. В максимумите се увеличава индуктивността, чрез поставяне/увеличаване на обема на сърцевината.

[mi68]

Здравейте,
С параметричен резонанс съм се занимавал. Перспективен е ако се знае от къде идва енергията.
-Примерно ако механично се движи сърцевина в съответната индуктивност, енергията идва от механичната сила.
-Ако елемента е нелинеен, като транзистор, но такъв случай не ми е известен.
-Експериментирах с тороидални намотки. Интуитивно сложих соленоидална в тороидалната намотка навита противоположно. От електромагнитна гледна точка това е пълна глупост, имаме унищожаване на магнитното поле, но уви работи. Този факт го обяснявам със спиново поле, намотките са в една посока, т.е. съпосочни спинове се усилват.
Дадох воля на ума и пробвах със соленоид навит еднопосочно, електромагнитното поле се сумира, работи но с доста занижени параметри.
Явно има спинова енергия, която не зависи да ли е ден или нощ, зиме или лете.
Първо енергията не е много голяма, явно начина не е оптимален, но ако имаш КПД около 95-97% може да мине над 100%.
Сега работя по електростатичен начин да хвана тази спинова енергия.   

[madsatbg]

... Перспективен е ако се знае от къде идва енергията.
-Примерно ако механично се движи сърцевина в съответната индуктивност, енергията идва от механичната сила...

"Не е нужна енергия за поставянето на желязна сърцевина в индуктор. Тя е привлечена в сърцевината, а резултатът е че увеличената енергия на намотката е върната обратно в захранването (токът в намотката спада)."  (Greg Watson)

"Не е нужна механична енергия за да се постави желязна сърцевина в индуктор, защото желязната сърцевина е привлечена от самия индуктор, така че не е нужно да се отделя механична енергия"  (Epitaxy)

Интересът ми към параметричния резонанс е свързан с  "вечното фенерче".
С окъсяване на част от намотката, променяме индуктивността.
Оттук и "параметричен" резонанс - промяна параметрите на един от елементите на кръга - L или С.
Работата е, че този резонанс се постига при определени условия, описани в работата на  руските учени Папалекси и Менделщам през 30 те години на миналия век.

Теоретично и опитно са обосновани получените резултати.
Първо е получен електрически параметричен резонанс (1929 год.). а в последствие (1930 год.) и механичен параметричен резонанс.
С mzk обсъждахме как  да повторим експеримента със съвременна елементна база.
Идеята е, чрез промяна на индуктивността, да се получат незатихващи трептения в един LС кръг.
По-подробно в прикачения пдф.

п.с.Ако някой е силен в математиката, моля да провери математическото доказателство.
Аз ще проверя опитно.

p.s.Извинявам се на колегите за недоглеждането и съм качил вече качени
 файлове.

[mi68]

Здравейте,
Прегледах документа и там пише нелинеен елемент. L и C са коефициент на пропорционалност. Теорията на нелинейни системи ми е позната. Как да направим нелинейна индуктивността?
Цитирате неустойчиви стари решения. Нов поглед е да се ползва бифилярна намотка или LL резонанс. Ползва се спинов или сихронен резонанс между първа и втора намотка. С изменението на тока се регулира резонансната честота. С намаляване на тока или увеличаване на съпротивлението резонасната честота се повишава при LL резонанс. При класически LC резонанс при същите условия резонансната честота се понижава.
П.П. Сихронният резонанс може да имаме три или повече бобини LLL, като една може да е с LC просто идея за разработване.
Успех!

[x_name41]

Отдавна не е писано в тази тема, както и да е, специално поздравявам Владимир Димитров с едно видео, той си знае