Свежие обсуждения
Идеи

Можно ли рассеивать электроэнергию, не выделяя тепла?

1 6 14

Все виды энергии претвратятся в тепло.
Принцип неубывания энтропии, второе начало термодинамики

 

Спец: Подождём, пока подключится кто-нибудь со свежей головой.

AnSi: а что вы хотите от "свежей головы" ???
чтобы она смогла утилизировать энергию в никуда???

Очень резонный вопрос Спецу. Для ответа на него попробую сделать ещё один заход в спецовую схему.

В ней содержаться только идеализированные элементы. Поэтому ключ с диодом работают безынерционно, омических потерь в диоде и индуктивности нет.
В режиме замкнутого ключа через индуктивность протекает нарастающий ток и в ней накапливается энергия магнитного поля. При размыкании ключа накопленная в индуктивности энергия высвобождается путём создания в диоде импульса тока бесконечно большой амплитуды и исчезающе малой длительности. Т.е., теоретически накопленная в индуктивности энергия переходит в энергию бесконечно короткой "магнитной вспышки", которая исчезает в пространстве в виде ЭМВ.

Но на практике-то будет совершенно понятная картина. Будет греться диод со страшной силой, и сама индуктивность из-за омических потерь. В ней возникнут затухающие колебания, обусловленные наличием паразитных ёмкостей. Будет греться и ключ.

С ёмкостным разрядом картина потерь будет похожая. А идеализированный вариант даст всё тот же бесконечно короткий и неограниченный по амплитуде пик тока. Умозрительные уловки с ограничением пиков ёмкостного тока использованием "например, индуктивности" приведут к идеализированному колебательному контуру и возникновению в нём незатухающего колебательного процесса. Значит, ключ должен быть синхронизирован с ним. Это неизбежно приведёт к накачке энергии в колебательный контур и неограниченному росту в нём амплитуды тока и напряжения.
Так что, куда ни кинь - всюду клин в виде нереальности диссипации энергии только реактивными элементами.

 

Совсем не выделяя не получится, но значительно уменьшить можно. Не нужно индуктивностей и емкостей.
Если аккумулятор разряжать в импульсном режиме через транзисторный ключ с малым сопротивлением в открытом состоянии, как предлагал ВиНи, то энергия будет рассеиваться на внутреннем сопротивлении аккумулятора и транзистора. Потребление тока будет происходить импульсами сравнительно большой амплитуды: Е/(Ra+Rt). А заданное среднее значение тока будет определяться скважностью импульсов. На внутреннем сопротивлении аккумулятора выделится мощность: Iср^2*Ra, на транзисторе: Iср^2*Rt.
Одним транзистором скорее на обойтись, придется ставить несколько параллельно.

 

Ну вот, сработало - ВиНи первый решился дать внятную картину происходящего:
Будет греться диод со страшной силой, и сама индуктивность из-за омических потерь. В ней возникнут затухающие колебания, обусловленные наличием паразитных ёмкостей. Будет греться и ключ... Так что, куда ни кинь - всюду клин в виде нереальности диссипации энергии только реактивными элементами.
Я и сам "из общих соображений" (закон сохранения) представлял себе что-то подобное (Спец: Чтобы разогреть провода, да и близкий к идеальному ключ, нужны такие страшненькие токи... Как они возникнут? Единственная зацепка - обратный диод с его 0,7 вольтами.)...
Однако интересен физический (схемный) механизм того, как это будет происходить. Можно представить себе такую картину - ток в основном контуре будет поддерживаться схемой на заданном уровне, а отбираемый от аккумулятора будет лишь компенсировать потери, и настоящей разрядки не получится. Если попытаться увеличить отбираемый, то ток в основном контуре пропорционально вырастет, и начнутся тепловые потери в его элементах - те самые, ожидаемые от ВиНи.
Значит, импульсный стабилизатор в таком применении должен сыграть роль своеобразного бестрансформаторного "трансформатора тока", верно? Если да, то интересно было бы понять, каков его "коэффициент трансформации", как его хотя бы прикидочно рассчитать и разумеется, регулировать (это же может быть полезно для практики). Ну и конечно, применение его для разрядки теряет смысл - тут более пригодной окажется лампочка накаливания.

 

Арс: Предполагаю, как раз из-за наличия внутреннего сопротивления источника.
Нет. 50% независимо от внутреннего сопротивления источника. По чисто физическим причинам. Куда уходит остальное — в искру, на сопротивление источника и проводов, даже на излучение радиоволн...

 

Спец: ...ток в основном контуре будет поддерживаться схемой на заданном уровне, а отбираемый от аккумулятора будет лишь компенсировать потери, и настоящей разрядки не получится.
...импульсный стабилизатор... для разрядки теряет смысл - тут более пригодной окажется лампочка накаливания.

Так Арс с самого начала акцентировал на этом внимание.
Пока в цепи не появится потребитель энергии, расходование энергии аккумулятора не будет.

Когда-то сам задавался целью использовать имульсный стабилизатор в качестве "универсальной нагрузки" и точно так же "ломал голову", пока не дошло, сказанное выше (выделенное).

Спец: Значит, импульсный стабилизатор в таком применении должен сыграть роль своеобразного бестрансформаторного "трансформатора тока", верно?

Так он это и так делает - в любом применении.
Если источник питания напряжением 10В обеспечивает ток в нагрузке 1А при напряжении на ней 5В, то есть, 1А*9В=5Вт, то от источника будет потребляться ток 5Вт/10В=0,5А.
То есть, получается коэффициент "трансформации тока" равный 0,5А/1А=0,5.

Используя известное всем соотношение Uвх*Iвх=Uвых*Iвых можно вычислить любой коэффициент трансформации тока.

Если сохранить ток на прежнем уровне 1А, но напряжение нагрузки уменьшить до нуля (возьмём 0,001В), то получим снижение мощности - в нагрузке будет 1А*0,001В=0,001Вт, а от источника станет отбираться ток 0,001Вт/10В=0,01А.
Получаем коээфициент трансформации тока 0,01А/1А=0,01.
То есть, устранение потребителя энергии сразу "выключает" процесс рассходования энергии.

Казалось бы, для получения прежнего разрядного тока источника 1А (для разряда аккумулятора и расходуя мощность 10В*1А=10Вт) при нулевом напряжении на нагрузке (берём 0,001В) достаточно, пользуясь соотношением, всего лишь увеличить ток нагрузки до 10Вт/0,001В=10000А...

Именно по этому способ разрядки аккумулятора импульсным стабилизатором тока без ощутимой нагрузки не реален.
Как ни крути, а нужна Спец: лампочка накаливания...

Кстати, в последнем случае коэффициент трансформации тока получился 1А/10000А=0,0001.

В своих изысканиях я лишь добился возможности получить изменяемый ток нагрузки при неизменном сопротивлении "лампочки накаливания".
То есть, нагрузив импульсный стабилизатор тока одним конкретным сопротивлением, меняя скважность (пресловутый коэффициент трансформации тока) можно менять ток нагрузки.
Правда, дальше экспериментов дело не пошло из-за нехватки времени. Но как нибудь я займусь этим устройством, так как устройство востребовано. Тем более, что схема, вроде как, нарисована...

Собственно, я тормознулся из-за того, что захотелось сразу пойти дальше и не рассеивать мощность на нагрузке, а возвращать её в источник. Но это уже не совсем по теме. Точнее - не по смыслу данной темы.

 

Для обычной схемы с активной нагрузкой это всё понятно (и было понятно с самого начала)... Но ведь для КЗ на выходе мы уже не имеем DWD: напряжение на ней 5В и известное всем соотношение Uвх*Iвх=Uвых*Iвых перестаёт иметь смысл. Это-то меня и сбило...
Ну, а если перенести датчик тока на вход, в разрядную цепь (разумеется, добавив некий интегратор для усреднения импульсов), что будем наблюдать? Тоже самое?

 

Схема также может считаться эквивалентом ЭМ генератора. В этом случае, снабдив её соответствующим диссипативным элементом ВЧ энергии (антенной), можно обойтись и без накалки.
Нужно только настроить частоту ключа на общую реактивность контура (или наоборот).

 

Развели флуд. Рассеять энергию - превратить её в другую. В тепловую, световую, электромагнитную энергию волн. Выбирайте способ и рассеивайте.

 

В принципе, чтобы разрядить источник тока нужно создать условия, чтобы заряды с одной пластины перешли на другую, и их количество сравнялось.
В идеале надо создать такие условия, чтобы ток проходя по цепи не совершал работу, а энергия не накапливалась в элементах цепи.

Можно в импульсном режиме разряжать. Берем резистор 0,12Ом и ключ на мощном полевике. На затвор подаем импульсы со скважностью 10. Пусть сопротивление ключа и внутреннее сопротивление источника =0. При напряжении аккумулятора 12В импульсы тока получаются 100А, а среднее значение тока 10А. Чтобы уменьшить импульс тока можно взять, например 5 транзисторов и 5 резисторов по 0,6 Ом и подключать их поочередно. Скважность импульсов 10.
Общая мощность на резисторах при этом 12Вт. Против 120 Вт при разрядке на активную нагрузку.