Заев Н
Однопроводная ЛЭП
Н.ЗАЕВ, к.т.н.
Однопроводная ЛЭП
Почему спят законы?
В МОСКВЕ, В НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ ВЭИ, ИНЖЕНЕР С.В.АВРАМЕНКО ПЕРЕДАЕТ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ. БЕЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ. МОЖЕТ ЛИ ТАКОЕ БЫТЬ? ТОК - ЭТО ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ, т.е. ЦЕПЬ ДОЛЖНА БЫТЬ НЕПРЕМЕННО ЗАМКНУТА. ЗАКОНЫ КИРХГОФА ИЗВЕСТНЫ БОЛЕЕ ВЕКА... НО... ВЫЛЕЙТЕ ВОДУ ИЗ ОДНОГО ВЕДРА В ДРУГОЕ: ЦЕПИ НЕТ, А ПОТОК - ЕСТЬ!
1. Передачу электроэнергии по одному проводу демонстрировал еще Николай Тесла в 1892 году в Лондоне, а в 1893 г. в Филадельфии. Как он это делал, нееедомо. Часть записей Теслы сгорела, остальные зашифрованы. Однако опыт высший суд наших размышлений.
Инженер из ВЭИ сделал "вилку Авраменко" (рис.1), чего, заметим, не смог бы сделать Тесла: тогда не было полупроводников. Из рисунка видно, что, если точкой "В" между диодами присоединить вилку к проводу, находящемуся под переменным напряжением 10-10000 В, в контуре вилки начнет циркулировать ток, постоянный по направлению, но пульсирующий по величине, и вскоре из разрядника Р посыплются искры. Когда? Это зависит от величины емкости С, частоты пульсации и размера зазора Р. Вольтметр, подключенный к разряднику, покажет разность потенциалов, доходящую до 10-20 кВ, а то и до 100-150 кВ. Примечательно, что U2 мало зависит от U1. Подключите вместо разрядника амперметр, и он покажет, что ток в цепи есть. Если же точку "В" "вилки Авраменко" соединить с одним гнездом розетки городской радиосети, прибор покажет ток около 20 микроампер.
Первичная обмотка трансформатора "М" (его конструкция и схема содержат "ноу-хау"), похожего на резонансный трансформатор Теслы, питается от генератора переменного тока, частота которого может меняться от 0,5 до 100 кГц. Оптимальную частоту находят по максимуму искрения в разряднике. В "М" нет замкнутой магнитной цепи, но внутри вторичной обмотки (А-Б) имеется сердечник из магнитного вещества - феррита. Вынув его, получим резонансную, точнее, оптимальную частоту в 2-3 раза большую, чем с ферритом. У трансформаторов Теслы коэффициент трансформации всегда в 10-50 раз выше отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной и пропорционален добротности вторичного контура. В отличие от Теслы, заземлявшего один конец вторичной обмотки, Авраменко оставил конец "Б" свободным. Потенциал в точке "Б" равен нулю. Если заменить "вилку Авраменко" специальным блочком (тоже "ноу-хау") и подключить к нему электролампочку, можно, подбирая частоту питания "М", добиться ярчайшего ее горения.
Соберем "вилку Авраменко" ("вА") по схеме на рис. 2, где R1=2-5 МОм, R2 = 2-100 МОм. Измерим ток в цепи магнитоэлектрическим амперметром, напряжение электростатическим вольтметром и обнаружим, что подсчитанные по привычным формулам мощности W2 = I2U2 и W2"=I2"R2 не совпадают, формулы не обманывают, остается усомниться в правильности измерений I2, U2, R2. Но если W2 определять по мощности тепловыделения на резисторе R2 или разряднике Р, то она окажется намного больше расчетных W и W. Удивительно.
Предстоит найти и объяснение, почему при R1=0, W1"W2, при обоих способах расчета, если измерять I1 в линии Л. Замечено, что при R1 = 5-10 МОм никаких изменений в работе "вА" по сравнению со случаем, когда R1=0, не происходит.
Если после точки "В" включить последовательно три вилки "вА", везде возникают токи.
5.08.90 г. в одной из лабораторий МЭИ от машинного генератора (8 кГц, 100 кВт) по проводу длиной 2,75 м, согласно схеме Авраменко, передали мощность 1,3 кВт по одному вольфрамовому проводу диаметром 20 микрон. Причем передавалась активная мощность - нагрузкой служили лампы накаливания. Интересно, что в этом первом опыте КПД передачи составил 0,72. Если конец линии "Л" отдалить от точки "В" хоть на 2-3 мм, ток в "вА" исчезает. Присутствовавшие в лаборатории "зубры электротехники" были ошеломлены. Чтобы обойти недостоверность расчета мощности по формулам I2U2 или I2"R2, входную и выходную мощности определяли ваттметрами (на частоту 8 кГц). Взяты были выпрямители на напряжение до 50 кВ и высоковольтные конденсаторы. При зазоре (Р) 60-70 мм разряды буквально оглушали, ослепляя сине-зелеными гроздьями искр.
Летом 1989 г. возможность передачи электроэнергии по одному проводу продемонстрировали заместителю министра энергетики и четырем начальникам главков. Изумленные, они задавали много вопросов, пообещали то-се... да и сгинули. Деятельнее оказались английские электрики: весной 1992 г. они пригласили Авраменко на свой остров, помогли с патентованием. В своем же отечестве он еще в 1978 году хотел получить авторское свидетельство, но тяжба с ВНИИГПЭ не кончилась по сию пору. От писаний экспертов Чорба и Журавлева, их начальников Маценко, Карташева, Волкова сводит скулы. Но передача электроэнергии по одному проводу существует (настоящее открытие!) и сулит огромные выгоды. Ведь на киловатт мощности, передаваемой по высоковольтным линиям, идет 54 кг меди (от генератора АЭС до лифтового мотора). И вот вместо трех проводов - один, диаметром в 8-10 раз меньше, чем обычно, потому что "плотность тока" в нем может быть в сотни раз больше допустимой сегодня в меди.
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.
2. Кому-то покажется, что Авраменко лишь воскрешает достижения Теслы. Общее, действительно, есть, однако свободный конец моновибратора Авраменко беспотенциален.
На рис.3 моновибратор "М" соединен с проводящим точечным шариком "м", находящимся на расстоянии К от центра проводящего шара "Ш". Происходящее в этой схеме объясняет эффект, обнаруженный Авраменко.
При появлении на шарике "м" заряда q (когда К>r) на ближайшей поверхности шара "Ш" - из-за электростатической индукции возникает противоположный по знаку заряд. На удаленной поверхности шара - заряд того же знака. F - сила взаимодействия шаров. Как скоро установятся заряды, обусловлено протеканием токов i по шару и возникновением магнитных полей от них. При исчезновении этих зарядов меняются знаки токов. Перемена знака q (сначала уменьшена заряда до нуля, затем нарастание, но с другим знаком) вызовет появление на шаре зарядов и токов, обратных предшествующим, при- чем направление токов при росте "-q" совпадает с токами при спаде "+q". Из этого следует никем еще не отмеченная тонкость: если (К-r) мала, то есть если зазор между "м" и "Ш" пробивается, на "Ш" после пробоя остается заряд, совпадающий по знаку с бывшим "+q". При q=0 он растекается по шару - он заряжен. С ростом "-q" вновь наступает пробой, "Ш" - не заряжен на мгновение, но по линии прошел ток на нейтрализацию "+Ш". Далее на "Ш" снова возникает заряд, затем вновь пробой, и вновь остается лишь "-Ш" и т.д. Так что за один полупериод роста и спада q по линии Л "пробегает" импульс тока на пробой. По линии - одному проводу - течет энергия, выделяющаяся в виде джоулева тепла, а "Ш", как антенна, излучает электромагнитные волны.
В опыте это очень эффектно: поднося к точечному шарику "м", соединенному с моновибратором, любой токопроводящий предмет, изолированный от Земли, можно увидеть каскад искр, сыплющихся между ними. Если теперь между "м" и "Ш" поставить вентиль (диод), на "Ш" начнут скапливаться заряды одного знака, пока не пробьется вентиль или слой воздуха. Поместив шарик "м" в точке 3 (рис.1), получаем "вилку Авраменко" с разрядником или с резистором (рис.2). В вилке - пульсирующий ток одного направления.
"Вилку Авраменко" по механической аналогии можно уподобить кривошипному механизму в моторе "Лады" или "Явы", преобразующему возвратно-поступательное движение поршней (у нас - заряды) во вращение вала. Или по гидромеханической аналогии: диоды - суть клапаны, позволяющие обеспечить движение воды в кольце от импульсов давления в трубе линии. Емкость вилки можно сравнить с маховиком.