Новые источники энергии
Шрифт:
Тесла писал: «В электрических приборах или системах переменного тока, в которых используются катушки или проводники, может возникать самоиндукция, которая, во многих случаях, действует бесполезно, порождая реактивные токи, которые часто снижают так называемую общую эффективность приборов, входящих в состав системы или действуют негативно в других отношениях. Действие самоиндукции, упомянутой выше, как известно, может быть нейтрализовано внесением в цепь емкости соответствующей величины, в зависимости от самоиндукции и частоты тока. Это до сих пор достигалось с помощью конденсаторов, конструируемых и применяемых в виде отдельных элементов. Мое настоящее изобретение имеет своей целью избежать использования конденсаторов, которые стоят дорого, громоздки и сложны при поддержании их в идеальном состоянии, и так сконструировать сами катушки, чтобы те могли служить и для получения емкости».
Далее, отметим, что Тесла изобрел системы переменного многофазного тока, которые находят применение для создания вращения поля в электромоторах. Во времена Тесла, вращающееся электромагнитное поле воспринималось как фокус, и нам известны демонстрационные опыты Тесла с вращающимся на столе металлическим ротором, имеющим форму яйца, рис. 66.
В колледже Тесла сказал учителю, что знает, как сделать электромотор без щеток, так как они искрят при работе. Учитель ответил, что это невозможно. В 1880 году Тесла запатентовал генератор переменного тока, трансформатор и электромотор переменного тока, не имеющий контактных щеток.
Отметим, что в современном мире получила распространение
Для оптимизации энергопотребления электромоторов переменного тока, Тесла предлагал включать параллельно его обмоткам конденсаторы соответствующей емкости, рис. 67. При этом возникают условия «параллельного резонанса», при которых ток, потребляемый от первичного источника, может быть во много раз меньше, чем токи в цепи контура (катушки и конденсатора). В настоящее время, используются аналогичные принципы повышения эффективности преобразования электроэнергии за счет снижения реактивных токов в цепях, для этого применяются конденсаторные установки компенсации реактивной мощности (УКРМ).
Устройства КРМ могут быть высоковольтные, для установки на предприятиях и распределительных энергосетях в месте, до включения понижающего трансформатора, или низковольтные, для работы с обычными потребителями при напряжении 380Вольт.
Фактически, современные УКРМ – это автоматически регулируемые блоки мощных конденсаторов, о применении которых говорил Тесла. Они позволяют уменьшить потребление мощности на 30–50 %, причем в масштабах заводов и предприятий, сотни и тысячи киловатт.
Известный мне случай применения резонансного метода в России 90-х годов сейчас звучит анекдотично. Умелец настроил в резонанс трансформаторную подстанцию завода, после чего общее потребление от сети уменьшилось на 50 %, и завод стал платить за электроэнергию в два раза меньше. Прошло несколько месяцев… Энергетики позвонили руководству завода, и уточняют причины простоя завода. Заводское руководство бодро отвечает, что все нормально, модернизировали оборудование. Приехали энергетики, сломали всю «резонансную электротехнику» и выписали штраф. Умелец пропал из виду…
Насколько важно работать в резонансе, мы можем понять, изучая работы современных инноваторов. Экономия электроэнергии – это потенциальная прибыль, снижение себестоимости продукции. Например, группа «Электролаборатория Степанова» из Оренбурга, в 2010 демонстрировала возможность включения потребителей (моторы, нагреватели, освещение.) мощностью 12 кВт, при потреблении от сети всего 1,2 кВт. В 2011 году Степанов и его партнеры начали работу в Швейцарии, компания Steho www.steholab.com. В 2012 году данная группа продает лицензии во все страны и начинает производство продукции. Их «усилители мощности» можно ставить каскадно, обеспечив от источника мощностью 1 квт нагрузку мощностью 2, 4, 8 или 16 квт.
Известны также разработки компании «Транстим», Минск. Резонансные эффекты, при точной «индивидуальной» настройке аппаратуры, позволяют специалистам этой компании увеличивать выходную мощность генерирующих электростанций, либо снижать потребление мощных насосных, вентиляционных и других систем с асинхронными приводами. Тесла уточнял: промышленная электротехника без резонанса – это безграмотная трата энергии. Будущее энергетики – за резонансными трансформаторами. Мы рассмотрим эту тему отдельно, в другой главе, посвященной резонансным преобразователям энергии.
Важное изобретение Тесла, в котором он предполагает получение самовращения и автономного режима работы: униполярное динамо. В журнале «The Electrical Engineer», 1891 год, Тесла представил статью про диск Фарадея, «Notes on a Unipolar Dynamo». Тесла критиковал эффективность конструкции Фарадея, и предложил существенные улучшения. Далее, он заявил: «Возможно сконструировать и построить униполярный генератор, в котором ток создается таким образом, чтобы однажды будучи запущенным, этот генератор сможет обслуживать себя и даже увеличивать свою силу».
Тесла отметил, что в 1889 году он уже сделал несколько таких самовращающихся машин Рассмотрим особенности конструкции униполярной динамо-машины, которую он описал в своем патенте.
Во-первых, в униполярном динамо Тесла применяются не постоянные магниты, а электромагниты, и они имеют размер больше, чем диаметр диска (обмотка S на рис. 68). Магнитное поле электромагнитов проходит через весь ротор.
Во-вторых, Тесла разделил спиральными кривыми диск на сектора (это не сплошной металл, а изолированные друг от друга металлические сектора на диэлектрической основе).
Он указывает в своем патенте, что если сделать сектора по линиям, которые в его рисунке показаны сплошными линиями, то для направления вращения ротора, показанного стрелкой, индуцированные токи в роторе будут иметь магнитное поле, которое будет поддерживать ток в обмотках электромагнита. При другом направлении вращения, ротор тормозится. Ток должен проходить по ротору, через щетки В и В’, в цепь нагрузки, чтобы магнитное поле индуцированного в роторе тока могло усиливать поле электромагнита.
Такой генератор, при замкнутой внешней цепи (подключенной нагрузке), становился самовращающимся. Для упрощения конструкции диска такой машины, вместо вырезания секторов, Тесла предложил закрепить на диэлектрическом роторе несколько отдельных проводов, соединенных с осью в центре, уложенных по нарисованной спиральной линии, и вторым концом подключенных к внешнему контактному кольцу.
Еще один интересный пример технического решения Тесла для систем, использующих токи высокой частоты. Он пишет в лекции «О свете и других высокочастотных явлениях», Институт Франклина, Филадельфия, февраль 1893 года: «Среди множества феноменов, наблюдаемых у электрического тока, возможно, наиболее интересным является импеданс проводников к токам с очень высокой частотой колебаний. В своем первом выступлении перед аудиторией Американского Института Инженеров – Электриков я описал несколько поразительных наблюдений. В частности я продемонстрировал, что при прохождении такого тока, или неожиданных разрядов через толстый металлический брусок, на бруске могут быть точки, отстоящие друг от друга всего на несколько дюймов, разность потенциалов между которыми оказывается достаточной для того, чтобы поддерживать яркое свечение обычной лампы накаливания».
Это заявление нам очень интересно. Обычно Тесла показывал свечение вакуумных (газоразрядных) ламп в высокочастотном электрическом поле. Здесь он говорит о лампах накаливания, а это 97 % тепла, а не только свет. Каким образом тепловая мощность может быть получена при подключении нагрузки к двум соседним точкам на поверхности «толстого металлического бруска»!? На рис. 69 показана схема данного эксперимента. Цепь тока проводимости уже закорочена U-образным контуром из «толстого медного стержня», поэтому включение ламп в цепь ничего не меняет, с точки зрения энергопотребления первичного источника. Каким образом в лампах создается мощность?!
Тесла указывает, что к конденсаторам «подключаются очень толстые медные стержни, к которым подводят контакты ламп. Перемещая лампы вдоль стержней, находят такое положение, что они светятся полной мощностью, несмотря на то, что стержни соединены между собой. Можно найти такое положение, в котором одна лампа светится, а другая остается «темной». Тесла не говорит о мощности первичного генератора колебаний. Мы можем предположить, что это не существенно.
Основной процесс происходит в «медных стержнях», на торцы которых подключены силовые конденсаторы разрядника. При современном уровне развития радиотехники, похожие явления можно наблюдать в цепях СВЧ колебаний, как стоячие волны. Таким широкополосным СВЧ источником в данной схеме Тесла является искровой разрядник, создающий продольные волны электронного газа в «медных стержнях». Спектр разряда включает также и очень высокочастотные колебания энергии, стоячая волна которых может иметь точки максимума и минимума изменений амплитуды, отстояшде друг от друга на несколько сантиметров.
В таком случае, лампы в данном эксперименте,
Электроны здесь не расходуются, а их движение вызвано «изменениями электрического давления», как говорили в прошлом веке. Еще одна аналогия с «барометрическими часами». Эта схема – отличный пример технической реализации совершения полезной работы изменяющимся потенциальным полем, то есть градиентом давления эфира. Электроны «перетекают» из области повышенного давления в область пониженного давления, а затем, при смене «атмосферной ситуации в эфире» они движутся в обратном направлении, но опять из области высокого давления в область низкого давления. Весьма перспективное устройство для современных проектов по свободной энергии, компактное и мощное. В качестве первичного генератора СВЧ колебаний можно использовать полупроводниковые схемы.
Споры вокруг других проектов Тесла, которые не подтверждены документально, продолжаются. Надеюсь, что читатель уже знаком с историей про автомобиль Тесла, который демонстрировался в Буффало. Источник информации, «Утренние Даллаские новости», сообщал: «При поддержке компаний Pierce-Arrow Co. and General Electric в 1931 году, Тесла снял бензиновый двигатель с нового автомобиля фирмы «Pierce-Arrow» и заменил его стандартным электромотором переменного тока мощностью в 80 л.с. (1800 об/мин), без каких бы то ни было традиционно известных внешних источников питания. В местном радиомагазине он купил 12 электронных ламп, немного проводов, горстку различных резисторов, и собрал все это хозяйство в коробочку длиной 60 см, шириной 30 см, и высотой 15 см, с парой стержней длинной 7,5 см, торчащих снаружи. Укрепив коробочку сзади за сиденьем водителя, он выдвинул стержни, и возвестил «Теперь у нас есть энергия». После этого он ездил на машине неделю, гоняя ее на скоростях до 150 км/ч».
Справедливо возникал вопрос, откуда же в нем бралась энергия? Тесла отвечал: «Из эфира вокруг всех нас». Он планировал использовать это устройство для кораблей, поездов и автомобилей, вел переговоры с большой судостроительной компанией о строительстве корабля с его источником энергии. Попытки узнать у Тесла принцип действия устройства, приводили к тому, что он прекращал обсуждение.
Опубликованы записи племянника Тесла, который участвовал в этом эксперименте. Собрав «коробочку» на кухне дома, где они жили, Тесла сказал ему, что такое устройство может применяться для освещения целого дома. На расспросы о физической природе этой свободной энергии, Тесла высказался, что в любом случае, поскольку она существует, то «человечество должно быть благодарно за ее присутствие». Возникает вопрос: кому человечество должно быть благодарно?! В том случае, если Тесла использовал изменения плотности энергии в пространстве, возникающие в результате природных электрических процессов, то вопрос ясен. Таков был замысел Создателя, чтобы мы не имели проблем с энергоснабжением, когда «дорастем» до определенного уровня развития технических возможностей цивилизации. В другом случае, если Тесла нашел какие-то мощные электрические колебательные процессы искусственного происхождения, судя по размерам «стержней», в сантиметровом диапазоне, то вопрос представляется весьма интересным, но углубляться в эту тему мы не будем.
Третий вариант намного понятнее. Позже, 2 апреля 1934 года, New York Daily News публикует статью «Тесловская мечта о беспроводной энергии становится реальностью» («Tesla\'s Wireless Power Dream Nears Reality»). В ней Тесла пишет, что планирует проверить работу автомобиля с новым источником энергии на трассах 30–40 миль в районе Оклахомы, «используя беспроводную передачу электрической энергии на транспортное средство». Необходимое для этого оборудование включало «мощный радиопередатчик с большими катушками и короткой антенной».Полагая, что тестирование автомобиля фирмы «Pierce-Arrow» в 1931 году в городе Буффало, и другой проект 1934 года в том же штате Оклахома, взаимосвязаны, мы можем предположить, что технология заключалась в организации комплекса из «передающей» и «приемной» аппаратуры. Помощники Тесла работали с «передатчиком», а Тесла показывал публике «автономное транспортное средство».
Кроме этого, есть предположение, что аккумулятор из стандартной комплектации автомобиля не исключался. Любые электронно-вакуумные лампы требуют питания нити накала и наличия в схеме какого-то источника первичного запуска. В таком случае, устанавливаемый на автомобиль мотор, мог работать от резонансного преобразователя энергии с первичным питанием от аккумулятора. Похожие конструктивные идеи были популярны, и остаются в рассмотрении в наше время (в другой главе книги). В 2011 стали известны работы филлипинского автора Авизо (Ismael Aviso), в его автомобиле использован 11кВт мотор постоянного тока, подключаемый к аккумулятору через высокочастотный прерыватель и СВЧ «антенную систему». Возможно, данное решение относится к эксперименту Тесла, рис. 69.
Многие планы Тесла нам известны только по его высказываниям, например, про источники энергии он сказал: «Мои генераторы мощности будут простейшего вида – просто большая масса стали, меди и алюминия, включающие стационарную и вращающуюся часть.». Возможно, он имел в виду простые механические гравитационно-инерциальные приводы, которые мы ранее рассматривали. Однако, есть и другое предположение, касающееся тесловского понимания эфирного ветра и способов его использования.
В музее Тесла, в Белграде, находится один из его удивительных моторов, с оловянным двигателем и стеклянным статором, не требующим энергии, но работающим только один раз в год, при определенном расположении планет.
Тесла также ставил задачи использования азота, находящегося в воздухе, в роли топлива: «Наша атмосфера содержит неисчерпаемое количество азота, и будь мы способны окислять его и производить эти соединения, это принесло бы неисчислимую пользу человечеству. Давным-давно эта идея сильно овладела воображением ученых мужей, но эффективные средства для достижения этого результата так и не были изобретены. Проблема чрезвычайно осложнялась из-за исключительной инертности азота, который отказывается соединяться даже с кислородом. Но здесь нам на помощь приходит электричество: скрытое сродство этого элемента пробуждается посредством электрического тока надлежащего вида. Как куча угля, которая в течение веков пребывала в контакте с кислородом без горения, вступает с ним в соединение после зажигания, так будет сгорать и азот, возбужденный электричеством. Правда, я до совсем недавнего времени не мог преуспеть в получении разрядов, которые бы эффективно возбуждали атмосферный азот».
Современные решения (автотермия воздуха) в данной области уже есть, мы позже рассмотрим работы Профессора Андреева, Санкт-Петербург. В его теории и экспериментах, показана возможность преобразования азота воздуха в углерод. Азот, в данном случае, служит топливом для обычного двигателя внутреннего сгорания.
Позволю себе некоторое замечание. Тесла предлагал использовать энергию Ниагарского водопада, построив там электростанцию (первичный источник), чтобы дать возможность создавать «приемные энергоустройства» по всему миру. Мне представляется более целесообразной концепция автономного варианта конструкции, когда в одном техническом устройстве реализуется генератор переменного электрического поля и приемная резонансная часть схемы. Полагаю, что при реализации тесловского проекта «всемирной энергостанции» на Ниагарском водопаде, владельцы этой энергостанции требовали бы с потребителей оплату за возможность использования такого энергоснабжения. Это было бы «шагом назад», так как принципы «свободной энергетики» состоят именно в том, что освобождают потребителя от централизованной системы энергоснабжения и вопросов оплаты за ее использование.
Интересное и важное для физики открытие Тесла, которое он описал в статье «Новое открытие Тесла» (Tesla\'s New Discovery, The Sun, New York), 30 января 1901 года, заключается в том, что емкость проводника электричества непостоянна. Она изменяется в соответствии с высотой проводника над уровнем моря, и зависит от суточных и сезонных процессов в эфире. Мы можем предположить, что эти изменения емкости обусловлены изменениями плотности эфира. Аналогичные процессы были описаны Козыревым Н.А. в его работах по изучению «волн плотности времени». Здесь можно повторить вывод о природе электричества: это «эфир, связанный с электронами», как писал Тесла. Соответственно, изменения плотности эфира с высотой, суточные или сезонные процессы в эфире, оказывают влияние на количество и свойства электричества, связанного с металлическим проводником или другим накопителем электронов, тем самым меняя его электрическую емкость. Данное открытие Тесла необходимо учитывать для конструирования различных эфиродинамических приборов.