Бесконтактный полифилярный разъём для передачи электроэнергии в космических аппаратах

Под бифиляром понимают систему из двух рядом расположенных проводников электрического тока. В бытовой технике такая система часто известна под названием витая пара. Бытовой электрический ток обычно однофазный: один провод соответствует фазе, второй нулю. Современные международные стандарты требуют повысить безопасность введением третьего, защитного, заземлённого провода. Фактически получается трифиляр. В звуковой аппаратуре для получения стереоэффекта нужны два двужильных провода, что соответствует квадрафиляру. Все перечисленные варианты можно обобщить одним термином – полифиляр, то есть множество проводников электрического тока, расположенных рядом. Бифилярную катушку индуктивности запатентовал Никола Тесла в 1894 году. В 1971 году, с развитием высокочастотной техники, появился бифиляр Купера, тоже состоящий из двух близко расположенных проводников, электрические токи в которых протекают в противоположных направлениях, как в бытовой витой паре. Возможны четыре варианта соединения проводников в бифиляре, но наиболее известен, конечно, бифиляр Николы Теслы. Это обусловило исторические загадки и парадоксы, связанные с именем известного инженера и учёного. Парадоксы объясняются законами физики с учётом резонансных свойств образующихся из двухпроводных линий колебательных контуров. В этой работе резонансные свойства не изучаются.
Цель работы заключается в практическом применении полифиляра для бесконтактной передачи электроэнергии. Такая передача уже используется в док-станциях для зарядки аккумуляторов телефонов и фотоаппаратов, но большие мощности – это перспектива.
Для достижения цели работы были намечены три задачи. Во-первых, необходимо было создать несколько вариантов полифиляров для практического и теоретического объяснения необычных, на первый взгляд, явлений. Во-вторых, перед публичным обсуждение полученных результатов обязательно нужно было запатентовать созданные учебно-демонстрационные и лабораторные установки с целью правовой защиты результатов интеллектуальной деятельности. Наконец, в-третьих, требовалось обосновать рациональность беспроводной передачи электроэнергии, пусть даже на очень малое расстояние. Главными характеристиками устройства при решении третьей задачи были безопасность и бесконтактность потребителя с источником электропитания.
Методами решения сформулированных задач были определены как лабораторные исследования, так и теоретические расчёты характеристик катушек индуктивности. Перечень лабораторного оборудования определился сразу: провода и кабели с различным количеством токоведущих жил, от одной до восемнадцати, радиодетали, слесарный инструмент, осциллограф, вольтметр, мультиметр. В качестве индуктора было решено применить конфорку от бытовой индукционной плитки, работающей на частоте 20-50 кГц.
Первый эксперимент с бифиляром из двадцати витков бытового двужильного провода подтвердил известный факт о бесконтактной передаче электроэнергии от индуктора к лампе накаливания мощностью 60 Вт, а также к более мощной активной нагрузке (утюгу, кипятильнику, нагревателю мощностью 2000 Вт). Сразу было объяснено, почему от бифиляра не работает вентилятор – это следствие большого индуктивного сопротивления. Тут же было показано, что, напротив, конденсатор прекрасно проводит высокочастотный электрический ток. При измерениях характеристик приборов надо учитывать не только коэффициент полезного действия, но ещё так называемый «косинус фи» - все домыслы о вечном двигателе и свободной энергии эфира тут же рассеиваются.
Для проведения более детальных исследований были созданы специальные лабораторные установки «Учебный бифиляр» и «Универсальный переключаемый полифиляр», на которые автором поданы две заявки на патенты на полезные модели. Вторая упомянутая установка является гексафиляром, содержит 6 близко расположенных проводников с током в намотке 42 витка. В режиме работы единичной катушки индуктивности эта установка доказала, что бифиляр работает именно так, без каких-либо парадоксов.
Практическое применение полифилярных катушек предложено для создания бесконтактных разъёмов на космических аппаратах. Это важно для удобной и безопасной работы космонавтов в открытом пространстве. Предложены три варианта учебного бифиляра, на который подана заявка на патент. В каждом бифилярном разъёме происходит бесконтактная передача электроэнергии.
Выводы.
1. Предложено применить полифилярный разъём на практике для передачи электрической энергии в специальных условиях работы, например, в космосе.
2. Полифилярный разъём между индуктором и приёмником полностью бесконтактный, не требует точной ориентации деталей друг относительно друга.
3. Бесконтактный разъём не нагревается, обеспечивая термическую безопасность.
4. Бесконтактный разъём не искрит, обеспечивая пожаровзрывобезопасность.
5. Электрическая безопасность повышается, так как применяется высокочастотный ток, который не так опасен для человека, как низкочастотный.