Гиперболоид на распутье,

или киловатт в шкатулке

Прошло некоторое время после успешного юзания Тетрафастов, и мы с Толстиком решили снова вернуться к старой теме, интерес к которой не иссякает - "ударим ЭМИ по аудиодивайсу". Все-таки эти устройства в случае успеха обещают ошеломляющие по эффекту и тотальные по типам объектов воздействия результаты. Тем более, что буржуи не дремлют, изобретают всякие там Zapper и пр.. До буржуев с их возможностями нам, конечно, далеко, поэтому мы решили стряхнуть пыль с "гиперболоида" Толстика, и проанализировать, почему такую креативную идею в теории постиг полный абзац на практике. Напомним суть - тема была поднята теоретически где-то тут и опровергнута практически где-то здесь же. Пыль с гиперболоида решили стряхнуть виртуально - само железо так и оставили пылится на балконе до лучших времен, зато раздобыли симулятор электронных схем и поставили с его помощью серию издевательских опытов. Такой подход хорош тем, что никого не бьет током, не требуется коллекционировать пробитые тиристоры и не выходят из строя собственные дивайсы (мало ли что, может, луч не в ту сторону шандарахнет ). Итак, исходные данные основных элементов гиперболоида:

	-	накопитель энергии: конденсатор 5 мкФ на 400 В
	-	излучатель: большая катушка индуктивности на 0.94 мГ (20 витков провода 0.53 мм на каркасе 89 см сопротивлением 3 Ом)
	-	силовой ключ: конечно же, тиристор (о типах попозже)
	-	рекуператорный диод (аналогично)

Энергия накачки бралась от обыкновенной розетки 220 V и подавалась на накопитель через диод Д246 и балластный резистор на 3 кОм. Управление тиристором осуществлялось через динистор КН102И. В дальнейшем часть этих деталей из моделируемой схемы были изъяты как несущественные для энергетических процессов и заменены эквивалентами из библиотеки симулятора.

В итоге все получилось до чрезвычайности просто:

К возможным вопросам типа - почему 300В, а не 900, почему 5 мкф, а не 500, почему 20 витков, а не 200 и т.п. обратимся немного погодя. Пока лишь отметим, что указанные номиналы были применены в реальном гиперболоиде из того, что подвернулось под руки, потому на них пока и остановимся. Как иллюстрирует схема, принцип ее действия чрезвычайно прост - конденсатор C1 потихоньку заряжается от источника 300V, затем приходит очередной открывающий импульс от генератора V1 - и бац! - через открывшийся тиристор T1 конденсатор молниеносно разряжается на катушку L1, порождая серию затухающих колебаний благодаря наличию рекуператорного диода D1. Катушка, будучи пространственно распределенной, должна по идее эти колебания излучать в эфир как рамочная антенна на частоте порядка 2300 Гц, на которую должны реагировать аудиодивайсы. Это по идее. На самом деле, как уже говорилось, ни один из них даже ухом не повел, даже будучи помещенный в центр катушки (вот вам и защита аудивайсов!),

Поскольку работоспособность схемы сомнений не вызывает (она реально работала), попробуем разобраться в ситуации, оценив происходящие процессы количественно.

Вот что нам говорят неоспоримые факты в виде графиков симулятора:

Процессы заряда-разряда накопительного конденсатора C1

Видно, что конденсатор почти полностью заряжается до напряжения источника питания 300 В и далее следует его быстрый разряд на катушку индуктивности.

Колебательные процессы на катушке индуктивности L1 (верхняя точка сопротивления R2)

То же детальнее для одного колебательного процесса

Пока все хорошо. И наконец, приступаем к самому интересному вопросу - куда девается мощность, накапливаемая в конденсаторе C1.

Всплески мощности чисто на катушке индуктивности L1

То же детальнее для одного колебательного процесса

На первый взгляд неплохо, неправда ли? Первый всплеск накопленной энергии достигает почти 2,5 кВт! А ведь это как-никак передатчик с рамочной антенной! Конечно, это не те 100 кВт, которые сгоряча наобещал тут Egorka (т.е. я ), поскольку в расчетах принял во внимание разряд емкости только на активное сопротивление катушки, забыв о ней самой, а она ведь имеет собственное реактивное сопротивление. Ну ничего, симулятор меня поправил, а 2500 Вт тоже на дороге не валяются.

Поглядим на все это с точки зрения потерь. Далеко ходить не надо - вот он, красавец R2, входящий в любую катушку индуктивности как сопротивление потерь . Эти 3 Ома дали 20 витков проволоки проводом 0,53 мм. Смотрим, сколько же оно поглощает:

Всплески мощности на сопротивлении потерь R2

То же детальнее для одного колебательного процесса

М-даа... Сопротивление R2, от которого никуда не деться как неотемлемой части катушки индуктивности, вносит изрядную лепту в растранжиривании энергии, накопленную честным трудом в конденсаторе C1 - примерно 1 кВт он съедает в первом же всплеске. Избавиться от R2 полностью нельзя (о катушках на сверхпроводниках или серебра говорить не будем), но вот уменьшить - можно, причем простым увеличением диаметра проволоки катушки. Удваиваем его до 1,1 мм и получаем сопротивление вчетверо меньше - 0, 75 Ом. Смотрим, что это нам дало:

Всплески мощности на сопротивлении потерь R2

Всплески мощности чисто на катушке индуктивности L1

Несомненно, мощность потерь на сопротивлении R2 стала совсем незаметной, что тут же благодатно отразилось на мощности, уходящей на катушку L1 - она выросла до 3 кВт. Длительность колебательного процесса также увеличилась, а значит, в эфир уйдет больше энергии. Все это также свидетельствует о возрастании добротности колебательной системы, что для антенн как нельзя кстати.

И еще приведем график токов, циркулирующих в катушке, тиристоре, диодов и конденсаторе:

Токи, циркулирующие в силовых элементах

Как видно, такие токи потянут большинство дешевых тиристоров и диодов. Особого быстродействия от них не требуется (частота всего 2,3 кГц). Конденсатор C1 должен быть обязательно бумажным, рассчитанный на большую реактивную мощность - как-никак через него будет прокачиваться 3 кВт в импульсе. От рекуператорного диода D1 можно отказаться, применив в качестве тиристора его 2-сторонний вариант (симистор). Кстати, мощность, потребляемая гиперболоидом от источника питания, ничтожна и в сотни раз меньше, чем его импульсная мощность; например, мощность, рассеиваемая на балластном резисторе R1, составляет всего 15 Вт. К тому же балластный резистор - самое примитивное и неэкономичное решение, использованное лишь для моделирования, практически можно применить куда более совершенные схемы зарядки конденсаторов.

Да, все это хорошо, скажете вы, но почему передатчик на 3 кВт никак не действует на аудиодивайсы и зачем он такой нужен? Как говорится, подержите арбуз, мы и сами не знаем (пока). Надо думать сообща, есть же светлые головы на нашем форуме! Если вместе - обязательно додумаемся и разработаем действующий гиперболоид!

Пока же подведем некоторые промежуточные итоги и выскажем некоторые догадки. 1. Киловаттная мощность достигается легким движением руки с применением простейших деталей 2. Чем толще проволока, тем выше КПД гиперболоида (что не удивительно). 3. Аудиодивайсы не реагируют на гиперболоид по ряду следующих возможных причин: - маловосприимчивость к электромагнитным колебаниям звукового диапазона из-за их конструктивных особенностей - использованная катушка-излучатель излучает плохо (имеет низкий КПД и т.п.). Как это улучшить, наверняка должны знать радиолюбители-коротковолновики, использующие передающие рамочные антенны. Возможно, путь к успеху - потолще проволока и побольше диаметр намотки, чтобы площадь апертуры была побольше. - ну и наконец, - мощи маловато!

И вообще, кто его знает, какая она должна быть. Но ясно одно - чем она больше, тем эффект сильнее. Поэтому просто попробуем смоделировать гиперболоид на большую мощность - она никогда не помешает Заодно узнаем, насколько она реальна.и что для этого потребуется. Для этого корректируем таблицу основных элементов гиперболоида следующим образом:

	-	накопитель энергии: конденсатор 50 мкФ на 750 В;
	-	излучатель: большая катушка индуктивности на 10 мГ сопротивлением 1 Ом

Напряжение источника питания поднимаем, скажем, до 600 В.

Любуемся:

Всплески мощности чисто на катушке индуктивности L1

Что же, перевалили за 10 кВт! И это далеко не предел. Проверяем, выдержат ли издержки этой зверской мощности наши диоды-триоды:

Токи, циркулирующие в силовых элементах

- За-про-сто!

Однако и частота генерации при таких элементах оказалась низкой - порядка 200 Гц. Хорошо ли это или нет - неизвестно, надо пробовать. Во всяком случае сквозь любые стены такая частота просочится без малейшего напряга.

© Egorka&Tolstik, 2004

Анти-аудиофулиганы всех стран, объединяйтесь!