Научно-технические консультации доктора Менде.

[Фёдор Менде]

Участники форума часто обращаются ко мне с различными научно-техническими вопросами и чтобы не засорять другие темы ответами, специально для этих целей открываю эту тему, где любой участник сможет в меру моих знаний получить желаемую консультацию.

[tcaplin]

 Федор. В свое время я проводил экперименты с простейшим генератором ЭМВ (типа емкостной трехточки). Задача была не излучение волн в пространство, а воздействие ВЧ поля на биологические объекты, помещаемые непосредственно в зону колебательного контура. Поэтому вопроса согласования антенны с окружающим пространством не стояло - наоборот, желательны были минимальные потери мощности на излучение. При длине волны 2 м размер контура был ~Ф3Х3 см.
 Очень наглядным индикатором наличия поля служила люминисцентная лампа ("дневного света"), которая светилась пропорционально интенсивности поля. Мощность генератора контролировалась измерением тока потребления.
 Так вот я обнаружил, что такие генераторы имеют способность входить в генерацию в двух различных режимах. Например, после включения ток потребления 1А, и светимость ламы средняя. Манипулируя вокруг открытого контура различными частично проводящими объектами, можно перевести генератор в режим более мощной генерации - ток скачком увеличивается примерно в 2 раза - до 2А, а светимость индикаторной лампы заметно возрастает.
  Точно так же можно вернуть прежний устойчивый режим работы 1А со средней светимостью индикаторной лампы.
Проверено точно - частота в обоих режимах абсолютно одинакова.
 Я нигде в литературе не встречал упоминаний о подобном эффекте. У Вас есть версии его объяснения?

[Фёдор Менде]

Ваши действия соответствовали приближению лампы к контуру или лучшему согласованию активного  сопротивления горящей в лампе плазмы с резонансным контуром.

[Rudnik-vs]

Ув. Ф.Ф. Менде. Воспользуюсь бесплатной косультацией. Моя задача не менее интересна.
   Когда-то я трудился на транспорте , где используют  мощные электродвигатели постоянного тока. Для запуска их под высокое напряжение  требуются кубометры резисторных шкафов. Солидные контакторы выводят их из цепи секция за секцией.                   И я задумался , нельзя ли сконструировать мощный управляемый резистор с плавным регулированием  наподобие того, как устроен резистор.
      Устройство такого аппарата я мыслю следующим образом.  Представьте себе  нихромовую трубу , но не простую , а биметаллическую. Изнутри трубы  напылён тонкий слой меди.
   Если пропускать по трубе ток , он , естественно , пойдёт по меньшему сопротивлению, то есть по медному слою.   А мы возьмём да и просунем в трубу управляющий электрод и подадим на него высокий отрицательный потенциал  от статического преобразователя.
    В этом случае электроны  будут вытесняться из медного слоя  в нихромовую часть.   То есть произойдёт что-то похожее на эффект Холла, только главным действующим лицом  будет не магнитное поле , а электрическое.     Сопротивление резко возрастает
   Я думаю , что всё это довольно просто и понятно . Но, увы, не так–то просто реализовать эту идею.
   Вся загвоздка в том , на какую толщину меди можно вытеснить электроны,  от этого зависит мощность устройства. Если один-два атомных слоя, то это конечно мало.    И какое  при этом должно быть напряжение  на управляющем электроде. Если потребуется  , к примеру . 100 квольт, то это тоже ставит крест на идее.

[Фёдор Менде]

В технике используется в основном два типа электродвигателей. Это двигатели постоянного тока и двигатели с вращающимся магнитным полем.
На транспорте используются двигатели постоянного тока в связи с тем, что они имеют очень высокий пусковой момент. Однако у последних имеется существенный недостаток, связанный с тем, что для их работы в режиме переменной нагрузки, когда нужно менять скорость движущегося средства, нужно менять напряжение питания. Но, поскольку напряжение питания, снимаемое с контактной линии, постоянно, то регулировка осуществляется путём подключения последовательного добавочного сопротивления. Это очень невыгодный режим, т.к. значительная часть энергии тратиться на добавочном сопротивлении, мощность рассеяния которого должна быть соизмерима с мощностью двигателя.
Теперь по поводу вашей идеи о создании регулирующего сопротивления с биметаллической трубкой. Она реализована быть не может по той причине, что в проводнике электрическое поле всегда равно нулю.

[Самбор]

Фёдор Менде!

Возникают-ли в солёной воде вихревые токи, учитывая её электропроводность. При электромагнитном облучении.

Насколько солёная вода экранирует. Конечно тут зависимость от частоты.
И в чём отличие от чистой воды.

Я понимаю Вы это не проверяли. Вопрос теоретический.

[Фёдор Менде]

Этот вопрос имеет чрезвычайно важное практическое значение и глубоко изучен и экспериментально исследован. Его важность связана с необходимостью связи с подводными лодками или другими объектами, которые погружены в морскую воду. Поскольку морская вода является хорошим проводником, то на глубины, на которых могут находиться подводные лодки (порядка нескольких сотен метров) проникают только очень низкие частоты. С этим вопросами Вы можете ознакомиться в книге Р. Кинг и  Г. Смит, Антенны в материальных средах (в двух книгах), Москва, мир, 1984,

[Rudnik-vs]

Ув.   Ф.Ф.   Значит  магнитное поле в эффекте Холла может сдвигать  в проводнике электроны в одну сторону, а электрическое не может?   А если для усиления эффекта приспособить два управляющих  электрода .  Внутри нихромовой трубы- отрицательный, а снаружи - положительный?   Во всяком случае в проводнике без тока , помещённом  между двумя электродами с высоким напряжением, поляризация наводится.

[Фёдор Менде]

Виктор, у Вас вполне здоровая физическая мысль, но в виду оень высокой плотности электронов в металлах, эффект будет очень незначительным. Сейчас я открою по этому поводу специальную тему, и пускай другие выскажутся по этому поводу.

[tory]

Ув. Ф.Ф. Менде. Воспользуюсь бесплатной косультацией. Моя задача не менее интересна.
   Когда-то я трудился на транспорте , где используют  мощные электродвигатели постоянного тока. Для запуска их под высокое напряжение  требуются кубометры резисторных шкафов. Солидные контакторы выводят их из цепи секция за секцией.                   И я задумался , нельзя ли сконструировать мощный управляемый резистор с плавным регулированием  наподобие того, как устроен резистор.
      Устройство такого аппарата я мыслю следующим образом.  Представьте себе  нихромовую трубу , но не простую , а биметаллическую. Изнутри трубы  напылён тонкий слой меди.
   Если пропускать по трубе ток , он , естественно , пойдёт по меньшему сопротивлению, то есть по медному слою.   А мы возьмём да и просунем в трубу управляющий электрод и подадим на него высокий отрицательный потенциал  от статического преобразователя.
    В этом случае электроны  будут вытесняться из медного слоя  в нихромовую часть.   То есть произойдёт что-то похожее на эффект Холла, только главным действующим лицом  будет не магнитное поле , а электрическое.     Сопротивление резко возрастает
   Я думаю , что всё это довольно просто и понятно . Но, увы, не так–то просто реализовать эту идею.
   Вся загвоздка в том , на какую толщину меди можно вытеснить электроны,  от этого зависит мощность устройства. Если один-два атомных слоя, то это конечно мало.    И какое  при этом должно быть напряжение  на управляющем электроде. Если потребуется  , к примеру . 100 квольт, то это тоже ставит крест на идее.

Возможно, уже существуют тиристоры на такие мощности. Это более экономично, чем резисторы.
Сейчас выпрямители строят по принципу: преобразование переменного (50 Гц) в постоянное, затем  генерация на частотах десятки кГц со стабилизацией и управлением напряжением (мощностью), потом преобразование в постоянное напряжение.

[tcaplin]

Фёдор Менде:

Ваши действия соответствовали приближению лампы к контуру или лучшему согласованию активного  сопротивления горящей в лампе плазмы с резонансным контуром.

Лампа в обоих режимах находится в одном и том же месте относительно контура. Внешними манипуляциями (не лампой) можно перевести генератор из одного устойчивого состояния в другое. Причем мощность одного режима ровно в два раза больше мощности другого. Если бы дело было в согласовании соротивлений, то соотношение было бы случайным и менялось бы от положения лампы. Но нет - лампа тут играет роль только визуализатора эффекта, ее перемещение и даже вообще устранение на мощности практически не сказывается.

[Фёдор Менде]

Чтобы ответить на Ваш вопрос, нужно знать все манипуляции, которые Вы производили с генератором и его тип.

[Самбор]

Возможно, уже существуют тиристоры на такие мощности. Это более экономично, чем резисторы.
Сейчас выпрямители строят по принципу: преобразование переменного (50 Гц) в постоянное, затем  генерация на частотах десятки кГц со стабилизацией и управлением напряжением (мощностью), потом преобразование в постоянное напряжение.

Генерация импульсов высокой частоты и высокого напряжения. Это повышает качество стабилизации и уменьшает размеры феро-трансформаторов.

[Фёдор Менде]

Самбор, Ваш коментарий не полон. Объясните, как технически это делается, например, в современных электровозах. Там ведь не используется тот принцип, который до сих пор используется в трамваях, т.к. он неэконмичен.

[tcaplin]

Фёдор Менде:

Чтобы ответить на Ваш вопрос, нужно знать все манипуляции, которые Вы производили с генератором и его тип.

Автогенератор простейшего типа - емкостная трехточка на одном транзисторе, например, КТ922. Частота порядка 150 Мгц.
 Поскольку размер контура значительно меньше длины волны, то как излучатель бегущей волны он неэффективен, и мощность поля контура в основном сосредоточена в виде стоячей волны.
 Какими точно манипуляциями можно "сорвать" один режим и перевести генератор в другой - описать трудно. Главный факт - существование двух устойчивых режимов после окончания манипуляций и удаления всех инородных предметов от контура, при одних и тех же параметрах элементов схемы и источника питания и том же расположении индикаторной лампы. Впрочем, и без лампы эффект есть - судим по току потребления. Лампа просто показывает, что меняется именно генерируемое поле, а не проявляется, например, срыв генерации вообще.

[Фёдор Менде]

Меняется ли частота при переходе с одного режима на другой и насколько, и какие манипуляции Вы при этом осуществляете?

[Самбор]

Самбор, Ваш коментарий не полон. Объясните, как технически это делается, например, в современных электровозах. Там ведь не используется тот принцип, который до сих пор используется в трамваях, т.к. он неэконмичен.

В блоках питания электронной аппаратуры использовалась частота 20 КГц импульсы 300 в. Генератор на транзисторах, радиаторы небольшие.

Я думаю такая электроника не пойдёт в электровозах. Скорее там частотная стабилизация нагрузки.

[tcaplin]

Меняется ли частота при переходе с одного режима на другой и насколько, и какие манипуляции Вы при этом осуществляете?

Нет, это было самое первое предположение, и потому тщательно контролировалось. Частота с точностью измерительных приборов (не хуже 5%) оставалась той же.
 Началось с того, что уже после включения генератора появлялись случайным образом два режима потребления тока. Отличающиеся ровно в два раза. Оказалось, что если включалася режим бОльшей мощности (ток 2 А), то подведением к контуру металлического предмета (например, монеты), можно "сбросить" его на менее мощный режим (1 А). При этом плавный подвод монеты очень мало влияет на ток (не более 10%), но затем следует резкий "перескок" на другой режим. Плавное удаление монеты тоже мало сказывается на токе нового режима.
 После удаления монеты режим устойчиво оставался таким же = 1 А.
 Перевести обратное переключение сложнее. Надо манипулировать отражающими медными пластинами. Проще выключить генератор и снова включить (иногда несколько раз, так как при включении может возникнуть и сразу режим 1А).

[Фёдор Менде]

Скорее всего это какие-то нештатные свойства генерирующего транзистора. Пробовали ли Вы поменять транзистор или использовать другой  тип.

[tcaplin]

 

Скорее всего это какие-то нештатные свойства генерирующего транзистора. Пробовали ли Вы поменять транзистор или использовать другой  тип.

Пробовал. Эффект наблюдался не на одном экземпляре генератора.
 Контролировал и режим транзистора - кроме изменения амплитуды генерации все остальные режимы были идентичны.
 Я так понял, что Вы тоже не встречали в литературе упоминаний о таком явлении. Спасибо.
 Моя версия объяснения выходит за рамки ортогональной теории и подтверждает мой подход к волновым процессам. Хотя я и не был уверен на 100%, что классический подход в принципе не может дать объяснения. Но все-таки похоже на то. Потому и спросил.
 У меня где-то завалялся один такой генератор. Попробую в свободное время воспроизвести опыт и снять клип.